Font d'alimentació variable (convertidor Buck): 4 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Una font d'alimentació és un dispositiu essencial quan es treballa amb productes electrònics. Si voleu saber quanta potència consumeix el vostre circuit, haureu de prendre mesures de tensió i corrent i multiplicar-les per obtenir energia. Un treball que requereix molt de temps. Això es fa encara més difícil si es vol supervisar contínuament la potència durant un període de temps. Bé, deixeu que el vostre microcontrolador faci tot el possible. En aquest vídeo, veurem com fer una font d’alimentació variable barata i conèixer-ne el funcionament.

Comencem

Pas 1: convertidor Buck i el seu funcionament

Fem una ullada a aquest mòdul basat en IC LM2596 que proporciona voltatge continu CC als seus terminals de sortida. Per estudiar profundament el circuit, vaig treure el multímetre, el vaig posar en mode de continuïtat i vaig començar a provar per trobar què està connectat a què. Després d’explorar-ho, em va semblar el circuit. Es tracta d’un convertidor Buck, també conegut com a convertidor descendent. La variació del potenciòmetre proporciona qualsevol tensió entre 1,25 V i la tensió d’entrada. En fer una ullada a la fitxa tècnica de LM2596, podem veure que és un simple dispositiu de commutació amb algunes funcions que ara mateix podem ignorar.

Per a una comprensió clara, podem substituir alguna part del circuit per un senzill commutador, tal com es mostra a la imatge.

Cas 1: l'interruptor està tancat (tones)

Quan l’interruptor està tancat, el corrent circula per la càrrega. Això energitza l’inductor que emmagatzema energia en el seu camp magnètic. El díode té una polarització inversa i actua com un circuit obert.

Cas 2: el commutador està obert (Toff)

Quan l’interruptor està obert, el camp magnètic de l’inductor s’enfonsa, cosa que indueix una emf i, per tant, el corrent flueix a través de la càrrega i el díode que ara estan esbiaixats cap endavant.

La feina del condensador és reduir el contingut de la ondulació a la forma d'ona de sortida. Això es fa una i altra vegada.

El corrent que circula per la càrrega tindrà l'aspecte que es mostra a la imatge. El corrent augmentarà durant Ton i baixarà durant Toff. Fent algunes matemàtiques, podem arribar a la fórmula

Vout = α x Vin

on ‘α’ es coneix com a cicle de treball igual a Ton / T. Com que α varia de 0 a 1, podem veure que la tensió de sortida és la fracció de la tensió d’entrada.

Pas 2: coses que necessitareu

1 Arduino que trieu (més petit, millor)

1x monitor d'alimentació INA219

1x mòdul LM2596

1x Regulador de tensió LM7805

1x pantalla OLED (128 x 64)

1x presa de corrent continu

2x blocs de terminals

1 commutador SPDT

Potenciòmetre 1x 10k (si és possible, utilitzeu un test de precisió de 10 voltes)

1x caixa de tancament

Pas 3: anem a construir

Ja n’hi ha prou de la teoria. Reunim tots els components necessaris i construïm una petita font d'alimentació econòmica amb aquest convertidor. S'adjunta l'esquema i el codi del circuit. Assegureu-vos d’instal·lar biblioteques SSD1306 i INA219 d’Adafruit.

Per obtenir totes les mesures necessàries, vaig anar amb INA219. És un monitor de potència bidireccional amb I2C. Aquest petit dispositiu facilita la mesura del corrent.

Utilitzarem només dos pins de l’Arduino per a I2C. Només tenia Arduino Nano en el moment de fer el projecte. Es pot utilitzar una alternativa més petita.

Vaig dessoldar el petit potenciòmetre que hi havia al PCB i el vaig substituir per un potenciòmetre de 10 k que estava connectat a la part frontal de la caixa. Si és possible, utilitzeu un potenciòmetre de precisió de deu girs. Això ajudarà a fer ajustaments precisos.

S'utilitza una petita pantalla OLED de 128x64 de 0,96 polzades per mostrar totes les mesures de INA219.

Finalment, un petit recinte perquè hi pugui incloure tot. Sigueu creatiu a l’hora d’escollir el disseny dels components sempre que sigui raonable.

Pas 4: gaudiu

Això és! Pengeu el codi i comenceu a jugar amb el vostre petit dispositiu. Recordeu que el corrent màxim que es pot extreure del convertidor és de 3A. Aquest tipus de mòduls no tenen cap protecció contra el curtcircuit.

Gràcies per estar aturat fins al final. Espero que us agradi aquest projecte i hàgiu après alguna cosa nova. Avisa’m si en fas un per tu mateix. Subscriu-te al meu canal de YouTube per obtenir més propers projectes. Gràcies una vegada més!