Com utilitzar el convertidor DC a CC Buck LM2596: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Aquest tutorial mostrarà com utilitzar LM2596 Buck Converter per encendre dispositius que requereixen diferents tensions. Mostrarem quins són els millors tipus de bateries per utilitzar amb el convertidor i com obtenir més d’una sortida del convertidor (indirectament).

Explicarem per què hem escollit aquest convertidor i per a quin tipus de projectes el podem utilitzar.

Només una petita nota abans de començar: quan treballeu amb robòtica i electrònica, no oblideu la importància de la distribució d'energia.

Aquest és el nostre primer tutorial de la nostra sèrie sobre distribució d'energia, creiem que sovint es passa per alt la distribució d'energia i que aquesta és una de les raons per les quals moltes persones perden l'interès per la robòtica al principi, per exemple, cremen els seus components i no estan disposats a comprar nous components de la por de tornar-los a cremar, esperem que aquesta sèrie de Power Distribution us ajudi a entendre com es pot treballar millor amb l’electricitat.

Subministraments:

1. LM2596 Convertidor de CC a CC
2. Bateria alcalina de 9V
3. Arduino Uno
4. Filferros de pont
5. Bateria Li-Po 2S o Li-Ion
6. Fusible 2A o 3A
7. Servomotor SG90
8. Taula de pa petita

Pas 1: Visió general del pinout

Aquí podeu veure l'aspecte del mòdul convertidor de CC a CC LM2596. Podeu notar que el LM2596 és un CI i que el mòdul és un circuit construït al voltant del CI per fer-lo funcionar com un convertidor ajustable.

El pinout per al mòdul LM2596 és molt senzill:

IN + Aquí connectem el cable vermell de la bateria (o la font d'alimentació), és a dir, VCC o VIN (4,5V - 40V)

IN- Aquí connectem el fil negre de la bateria (o de la font d'alimentació), aquesta està a terra, GND o V--

OUT + Aquí connectem el voltatge positiu del circuit de distribució d’energia o d’un component alimentat

OUT- Aquí connectem la terra del circuit de distribució d’energia o un component alimentat

Pas 2: ajustar la sortida

Es tracta d’un convertidor de dòlars que significa que prendrà un voltatge més alt i el convertirà en un voltatge més baix. Per ajustar la tensió hem de fer un parell de passos.

1. Connecteu el convertidor amb la bateria o una altra font d'alimentació. Sabeu quanta tensió heu introduït al convertidor.
2. Configureu el multímetre per llegir la tensió i connecteu-hi la sortida del convertidor. Ara ja podeu veure el voltatge a la sortida.
3. Ajusteu el tallador (aquí 20k Ohm) amb un petit tornavís fins que la tensió es fixi a la sortida desitjada. No dubteu a girar la talladora en ambdues direccions per tenir la sensació de treballar-hi. De vegades, quan utilitzeu el convertidor per primera vegada, haureu de girar el cargol de retallador 5-10 cercles complets perquè funcioni. Juga amb ell fins que tinguis la sensació.
4. Ara que el voltatge està adequadament ajustat, en lloc del multímetre connecteu el dispositiu / mòdul que voleu alimentar.

En el següent parell de passos ens agradaria mostrar-vos un parell d’exemples sobre com produir determinats voltatges i quan utilitzar-los. Aquests passos que es mostren aquí estan implícits a partir d'ara en tots els exemples.

Pas 3: valoració actual

La qualificació actual de l’IC LM2596 és de 3 amperes (corrent constant), però si en traieu dos o més durant un llarg període de temps, s’escalfarà i es cremarà. Com passa amb la majoria dels dispositius aquí, també hem de proporcionar una refrigeració suficient perquè funcioni de forma fiable i llarga.

Aquí ens agradaria fer una analogia amb la PC i la CPU, com la majoria de vosaltres ja sabeu, que el vostre PC s’escalfa i es bloqueja, per millorar el seu rendiment, hem de millorar el seu refredament, podem substituir el refredament per un passiu o aire millor més fresc o introduir encara millor amb el refredament líquid, és el mateix amb tots els components electrònics com els IC. Així doncs, per millorar-lo enganxarem un petit refrigerador (intercanviador de calor) al damunt i això distribuirà passivament la calor de la CI a l’aire circumdant.

La imatge superior mostra dues versions del mòdul LM2596.

La primera versió és sense el refrigerador i l’utilitzarem si el corrent constant és inferior a 1,5 Amperes.

La segona versió és amb el refrigerador i l’utilitzarem si el corrent constant és superior a 1,5 Amperes.

Pas 4: protecció contra corrent elevada

Una altra cosa que cal esmentar quan es treballa amb mòduls de potència com els convertidors és que s’esgotaran si el corrent és massa alt. Crec que ja ho heu entès des del pas anterior, però com protegir el CI de l’alt corrent?

Aquí ens agradaria introduir un altre component el Fuse. En aquest cas concret, el nostre convertidor necessita protecció de 2 o 3 amperes. Així que agafarem, posem per cas, un fusible de 2 amperes i el connectarem segons les imatges anteriors. Això proporcionarà la protecció necessària per al nostre CI.

A l’interior del fusible hi ha un fil prim fet d’un material que es fon a baixes temperatures; el gruix del fil s’ajusta acuradament durant la fabricació de manera que el fil es trenqui (o no es soldi) si el corrent supera els 2 amperes. Això aturarà el flux de corrent i el corrent alt no podrà arribar al convertidor. Per descomptat, això vol dir que haurem de substituir el fusible (perquè està fos) i corregir el circuit que intentava treure massa corrent.

Si voleu obtenir més informació sobre els fusibles, consulteu el nostre tutorial sobre ells quan el publiquem.

Pas 5: alimentació del motor de 6V i del controlador de 5V des d’una única font

Aquí teniu un exemple que inclou tot el que hem esmentat anteriorment. Resumirem tot amb els passos de cablejat:

1. Connecteu la bateria 2S Li-Po (7.4V) amb el fusible 2A. Això protegirà el nostre circuit principal d’alta intensitat.
2. Ajusteu el voltatge a 6V amb el multímetre connectat a la sortida.
3. Connecteu la terra i el VCC de la bateria amb els terminals d'entrada del convertidor.
4. Connecteu la sortida positiva amb el VIN de l’Arduino i amb el cable vermell del micro servo SG90.
5. Connecteu la sortida negativa amb el GND de l’Arduino i el cable marró del micro servo SG90.

Aquí hem ajustat el voltatge a 6V i hem encès l'Arduino Uno i el SG90. La raó per la qual ho faríem en lloc d’utilitzar la sortida de 5V de l’Arduino Uno per carregar l’SG90 és la sortida constant que dóna el convertidor, així com el corrent de sortida limitat que prové de l’Arduino i, a més, sempre volem separar la potència del motor a partir de la potència del circuit. Aquí l’últim fet no s’aconsegueix perquè no és necessari per a aquest motor, però el convertidor ens proporciona la possibilitat de fer-ho.

Per obtenir més informació sobre per què és millor alimentar els components d’aquesta manera i separar els motors dels controladors, consulteu el nostre tutorial sobre bateries quan es publiqui.

Pas 6: alimentació de dispositius de 5V i 3,3V des d’una única font

Aquest exemple mostra com utilitzar el LM2596 per alimentar dos dispositius amb dos tipus diferents de tensions. El cablejat es pot veure clarament a les imatges. El que hem fet aquí s’explica als passos següents.

1. Connecteu la bateria alcalina de 9V (es pot comprar a qualsevol botiga local) a l'entrada del convertidor.
2. Ajusteu el voltatge a 5 V i connecteu la sortida a la placa de control.
3. Connecteu el 5V de l'Arduino al terminal positiu de la placa de connexió i connecteu els terrenys de l'Arduino i la Taula de pa.
4. El segon dispositiu alimentat aquí és un transmissor / receptor sense fils nrf24, requereix 3,3 V, normalment es pot alimentar directament des de l’Arduino, però el corrent que prové de l’Arduino sol ser massa feble per transmetre un senyal de ràdio estable, de manera que farem servir el nostre convertidor per alimentar-lo.
5. Per fer-ho, hem d’utilitzar un divisor de tensió per reduir la tensió de 5V a 3,3V. Això es fa connectant el + 5V del convertidor a la resistència de 2k Ohm i la resistència de 1k Ohm a terra. El voltatge del terminal on toquen ara es redueix a 3,3 V que fem servir per carregar el nrf24.

Si voleu saber més sobre les resistències i els divisors de tensió, consulteu el nostre tutorial sobre això quan es publiqui.

Pas 7: Conclusió

Ens agradaria resumir el que hem mostrat aquí.

• Utilitzeu LM2596 per convertir la tensió d’alta (4,5 - 40) a baixa
• Utilitzeu sempre un multímetre per comprovar el nivell de tensió a la sortida abans de connectar altres dispositius / mòduls
• Utilitzeu LM2596 sense dissipador de calor (refrigerador) durant 1,5 A o inferior i amb un dissipador de calor de fins a 3 A
• Utilitzeu un fusible de 2 o 3 amperes per protegir LM2596 si alimenteu motors amb corrents imprevisibles
• Mitjançant convertidors, proporcionareu tensió estable als vostres circuits amb un corrent suficient que podeu utilitzar per controlar de manera fiable els motors, d’aquesta manera no tindreu un comportament reduït amb la caiguda de tensió de les bateries al llarg del temps.

Pas 8: coses addicionals

Podeu descarregar els models que hem utilitzat en aquest tutorial des del nostre compte GrabCAD:

Models Robottronic GrabCAD

Podeu veure els nostres altres tutorials a Instructables:

Robottronic instructables

També podeu consultar el canal de Youtube que encara està en procés d’inici:

Youtube Robottronic