Zmienne zasilanie (przetwornik buck): 4 kroki (ze zdjęciami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

Zasilacz jest niezbędnym urządzeniem podczas pracy z elektroniką. Jeśli chcesz wiedzieć, ile energii zużywa twój obwód, musisz wykonać pomiary napięcia i prądu, a następnie pomnożyć je, aby uzyskać moc. Taka czasochłonna praca. Staje się to jeszcze trudniejsze, jeśli chcesz stale monitorować moc przez pewien czas. Cóż, niech twój mikrokontroler wykona całą ciężką pracę. W tym filmie zobaczymy, jak wykonać tani zasilacz o zmiennej mocy i nauczymy się, jak działa.

Zacznijmy

Krok 1: Konwerter Buck i jego działanie

Rzućmy okiem na ten moduł oparty na układzie scalonym LM2596, który daje zmienne napięcie DC na swoich zaciskach wyjściowych. Aby dogłębnie zbadać obwód, wyjąłem multimetr, przestawiłem go w tryb ciągłości i zacząłem sprawdzać, co jest z czym połączone. Po pewnym sondowaniu wymyśliłem obwód, jak pokazano. Jest to konwerter Buck, znany również jako konwerter obniżający. Zmiana potencjometru daje dowolne napięcie pomiędzy 1,25V a napięciem wejściowym. Patrząc na arkusz danych LM2596, widzimy, że jest to proste urządzenie przełączające z niektórymi funkcjami, które możemy na razie zignorować.

Tak więc dla lepszego zrozumienia możemy zastąpić część obwodu prostym przełącznikiem, jak pokazano na rysunku.

Przypadek 1: Przełącznik jest zamknięty (Ton)

Gdy przełącznik jest zamknięty, prąd przepływa przez obciążenie. To pobudza cewkę indukcyjną, która przechowuje energię w swoim polu magnetycznym. Dioda jest spolaryzowana zaporowo i działa jako obwód otwarty.

Przypadek 2: Przełącznik jest otwarty (Toff)

Gdy przełącznik jest otwarty, pole magnetyczne cewki indukcyjnej zapada się, co indukuje emf, a zatem prąd przepływa przez obciążenie i diodę, która jest teraz spolaryzowana do przodu.

Zadaniem kondensatora jest zmniejszenie zawartości tętnień w przebiegu wyjściowym. Odbywa się to raz za razem.

Prąd płynący przez obciążenie będzie wyglądał tak, jak pokazano na rysunku. Prąd wzrośnie podczas Ton i opadnie podczas Toff. Robiąc trochę matematyki, możemy wymyślić wzór

Vout = α x Vin

gdzie „α” jest znany jako cykl pracy równy Ton/T. Ponieważ α zmienia się od 0 do 1, widzimy, że napięcie wyjściowe jest ułamkiem napięcia wejściowego.

Krok 2: Rzeczy, których będziesz potrzebować

1x Arduino do wyboru (mniejsze tym lepsze)

1x monitor mocy INA219

1x moduł LM2596

1x regulator napięcia LM7805

1x wyświetlacz OLED (128x64)

1x gniazdo zasilania prądem stałym;

2x Bloki zaciskowe

1x przełącznik SPDT

1x potencjometr 10k (w miarę możliwości użyj precyzyjnej 10-obrotowej potencjometru)

1x obudowa pudełka

Krok 3: Przejdźmy do kompilacji

Dość teorii. Zbierzmy wszystkie potrzebne podzespoły i zbudujmy tani zasilacz za pomocą tego przetwornika. Schemat obwodu i kod są załączone do niniejszego dokumentu. Upewnij się, że zainstalowałeś biblioteki SSD1306 i INA219 firmy Adafruit.

Aby uzyskać wszystkie wymagane pomiary, wybrałem INA219. Jest to dwukierunkowy monitor mocy z I2C. To niewielkie urządzenie ułatwia pomiar prądu.

Będziemy używać tylko dwóch pinów Arduino dla I2C. W momencie tworzenia projektu miałem tylko Arduino Nano. Można zastosować mniejszą alternatywę.

Wylutowałem maleńki potencjometr, który był na płytce drukowanej i zastąpiłem go potencjometrem 10k, który był przymocowany z przodu pudełka. Jeśli to możliwe, użyj dziesięcioobrotowego precyzyjnego potencjometru. Pomoże to w dokonaniu drobnych korekt.

Mały wyświetlacz OLED o przekątnej 0,96 cala 128x64 służy do wyświetlania wszystkich pomiarów z INA219.

Wreszcie mała obudowa, w której wszystko się zmieści. Bądź kreatywny w wyborze układu komponentów, o ile jest to rozsądne.

Krok 4: Ciesz się

Otóż to! Prześlij kod i zacznij grać swoim małym urządzeniem. Pamiętaj tylko, że maksymalny prąd jaki można pobrać z przetwornika to 3A. Ten typ modułu nie posiada żadnej ochrony przed zwarciem.

Dziękuję za wytrwanie do końca. Mam nadzieję, że wszyscy kochacie ten projekt i nauczyliście się dzisiaj czegoś nowego. Daj mi znać, jeśli zrobisz dla siebie. Subskrybuj mój kanał na YouTube, aby zobaczyć więcej nadchodzących projektów. Dziękuję raz jeszcze!