Cara Menggunakan DC to DC Buck Converter LM2596: 8 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:06

Tutorial ini akan menunjukkan cara menggunakan LM2596 Buck Converter untuk menghidupkan peranti yang memerlukan voltan berbeza. Kami akan menunjukkan jenis bateri mana yang terbaik untuk digunakan dengan penukar dan bagaimana mendapatkan lebih daripada satu output dari penukar (secara tidak langsung).

Kami akan menerangkan mengapa kami memilih penukar ini dan untuk jenis projek apa yang boleh kami gunakan.

Sekadar catatan kecil sebelum kita memulakan: Semasa bekerja dengan robotik dan elektronik, jangan terlepas pandang pentingnya pengagihan kuasa.

Ini adalah tutorial pertama kami dalam siri kami mengenai Pengagihan Kuasa, kami percaya bahawa Pengagihan Kuasa sering diabaikan dan inilah sebab besar mengapa banyak orang kehilangan minat terhadap robotik pada awalnya, misalnya mereka membakar komponennya dan tidak mahu membeli komponen baru dari rasa takut untuk membakarnya lagi, kami berharap siri Pengagihan Kuasa ini dapat membantu anda memahami cara bekerja dengan elektrik dengan lebih baik.

Bekalan:

1. Penukar DC ke DC LM2596
2. Bateri Alkali 9V
3. Arduino Uno
4. Wayar Pelompat
5. Bateri Li-Po 2S atau Li-Ion
6. Fius 2A atau 3A
7. Servo Motor SG90
8. Papan Roti Kecil

Langkah 1: Gambaran Keseluruhan Pinout

Di sini Anda dapat melihat bagaimana rupa Modul Penukar DC ke DC LM2596. Anda dapat melihat bahawa LM2596 adalah IC, dan modulnya adalah litar yang dibina di sekitar IC untuk menjadikannya berfungsi sebagai penukar yang boleh disesuaikan.

Pinout untuk modul LM2596 sangat mudah:

IN + Di sini kita menyambungkan wayar merah dari bateri (atau sumber kuasa), ini adalah VCC atau VIN (4.5V - 40V)

IN- Di sini kita menyambungkan wayar hitam dari bateri (atau sumber kuasa), ini adalah tanah, GND atau V--

OUT + Di sini kita menyambungkan voltan positif litar pengagihan kuasa atau komponen yang dikuasakan

OUT- Di sini kita menyambungkan tanah litar pengagihan kuasa atau komponen yang dikuasakan

Langkah 2: Menyelaraskan Output

Ini adalah penukar wang yang bermaksud bahawa ia akan mengambil voltan yang lebih tinggi dan mengubahnya menjadi voltan yang lebih rendah. Untuk menyesuaikan voltan, kita perlu melakukan beberapa langkah.

1. Sambungkan penukar dengan bateri atau sumber kuasa lain. Ketahui berapa banyak voltan yang anda masukkan dalam penukar.
2. Tetapkan multimeter untuk membaca voltan dan sambungkan output penukar kepadanya. Sekarang anda sudah dapat melihat voltan pada output.
3. Laraskan perapi (di sini 20k Ohm) dengan pemutar skru kecil sehingga voltan ditetapkan ke output yang diinginkan. Jangan putar perapi ke dua arah untuk mendapatkan perasaan bagaimana bekerja dengannya. Kadang kala apabila anda menggunakan penukar untuk kali pertama, anda perlu memutar skru pemangkas 5-10 bulatan penuh agar ia berfungsi. Main dengannya sehingga anda mendapat perasaan.
4. Sekarang voltan diselaraskan dengan betul, bukannya multimeter sambungkan peranti / modul yang anda mahu kuasa.

Dalam beberapa langkah seterusnya, kami ingin menunjukkan beberapa contoh bagaimana menghasilkan voltan tertentu dan kapan menggunakan voltan ini. Langkah-langkah yang ditunjukkan di sini adalah mulai sekarang yang tersirat pada semua contoh.

Langkah 3: Penilaian Semasa

Peringkat semasa IC LM2596 adalah 3 Amps (arus tetap), tetapi jika anda benar-benar mencubanya 2 atau lebih Amps untuk jangka masa yang panjang, ia akan menjadi panas dan terbakar. Seperti kebanyakan peranti di sini, kita juga harus menyediakan penyejukan yang mencukupi agar ia dapat berfungsi dengan lama dan boleh dipercayai.

Di sini kami ingin membuat analogi dengan PC dan CPU, kerana kebanyakan anda sudah tahu, pemanasan dan kerosakan komputer anda, untuk meningkatkan prestasi mereka, kita perlu meningkatkan penyejukan mereka, kita dapat mengganti pendinginan dengan pasif atau udara yang lebih baik lebih sejuk atau diperkenalkan lebih baik dengan penyejukan cecair, ia sama dengan setiap komponen elektronik seperti IC. Oleh itu, untuk memperbaikinya, kita akan merekatkan pendingin kecil (penukar haba) di atasnya dan ini akan menyebarkan haba dari IC ke udara di sekitarnya secara pasif.

Gambar di atas menunjukkan dua versi modul LM2596.

Versi pertama tanpa penyejuk dan kami akan menggunakannya jika arus stabil di bawah 1.5 Amps.

Versi kedua adalah dengan yang lebih sejuk dan kami akan menggunakannya jika arus stabil melebihi 1.5 Amps.

Langkah 4: Perlindungan Arus Tinggi

Perkara lain yang perlu disebutkan semasa bekerja dengan modul kuasa seperti penukar adalah mereka akan habis jika arus terlalu tinggi. Saya percaya bahawa anda telah memahaminya dari langkah di atas, tetapi bagaimana melindungi IC dari arus tinggi?

Di sini kami ingin memperkenalkan komponen lain iaitu Fuse. Dalam kes khusus ini, penukar kami memerlukan perlindungan dari 2 atau 3 Amps. Jadi kita akan ambil, katakan sekering 2 Amp dan pasangkannya mengikut gambar di atas. Ini akan memberikan perlindungan yang diperlukan untuk IC kami.

Di dalam Fuse terdapat wayar tipis yang terbuat dari bahan yang meleleh pada suhu rendah, ketebalan wayar disesuaikan dengan hati-hati semasa pembuatan sehingga wayar thae akan pecah (atau tidak tersekat) jika arus melebihi 2 Amps. Ini akan menghentikan aliran arus dan arus tinggi tidak akan dapat masuk ke penukar. Sudah tentu ini bermaksud bahawa kita harus mengganti Fuse (kerana sudah cair sekarang) dan membetulkan litar yang cuba menarik arus terlalu banyak.

Sekiranya anda ingin mengetahui lebih lanjut mengenai sekeringnya, rujuk tutorial kami tentangnya apabila kami melepaskannya.

Langkah 5: Menghidupkan Motor 6V dan Pengawal 5V Dari Satu Sumber

Berikut adalah contoh yang merangkumi semua yang disebutkan di atas. Kami akan merangkum semuanya dengan langkah-langkah pendawaian:

1. Sambungkan bateri 2S Li-Po (7.4V) dengan sekering 2A. Ini akan melindungi litar utama kita dari arus tinggi.
2. Laraskan voltan ke 6V dengan multimeter disambungkan pada output.
3. Sambungkan tanah dan VCC dari bateri dengan terminal input penukar.
4. Sambungkan output positif dengan VIN pada Arduino dan dengan wayar merah pada servo mikro SG90.
5. Sambungkan output negatif dengan GND pada Arduino dan wayar coklat pada servo mikro SG90.

Di sini kami telah menyesuaikan voltan ke 6V dan mengaktifkan Arduino Uno dan SG90. Sebab mengapa kita melakukannya daripada menggunakan output Arvino Uno 5V untuk mengecas SG90 adalah output tetap yang diberikan oleh penukar, serta arus keluaran terhad yang datang dari Arduino, dan juga kita selalu ingin memisahkan kuasa motor dari kuasa litar. Di sini perkara terakhir sebenarnya tidak dapat dicapai kerana tidak diperlukan untuk motor ini, tetapi penukar memberi kita kemungkinan untuk melakukannya.

Untuk mengetahui lebih lanjut mengapa lebih baik menghidupkan komponen dengan cara ini dan untuk memisahkan motor dari pengawal, sila rujuk tutorial bateri semasa dilepaskan.

Langkah 6: Menghidupkan Peranti 5V dan 3.3V Dari Satu Sumber

Contoh ini menunjukkan cara menggunakan LM2596 untuk menghidupkan dua peranti dengan dua jenis voltan yang berbeza. Pendawaian dapat dilihat dengan jelas dari gambar. Apa yang telah kami lakukan di sini dijelaskan dalam langkah-langkah di bawah.

1. Sambungkan Bateri Alkali 9V (boleh dibeli di mana-mana kedai tempatan) ke input penukar.
2. Laraskan voltan ke 5V dan sambungkan output ke papan roti.
3. Sambungkan Arduino's 5V ke terminal positif di papan roti, dan sambungkan landasan Arduino dan Breadboard.
4. Peranti kedua yang digerakkan di sini adalah pemancar / penerima tanpa wayar nrf24, ia memerlukan 3.3V, biasanya anda boleh menghidupkannya secara langsung dari Arduino tetapi arus yang datang dari Arduino biasanya terlalu lemah untuk menghantar isyarat radio yang stabil, jadi kami akan menggunakan penukar kami untuk menguasainya.
5. Untuk melakukan itu, kita perlu menggunakan Voltage Divider untuk mengurangkan voltan dari 5V hingga 3.3V. Ini dilakukan dengan menyambungkan penukar + 5V ke perintang 2k Ohm, dan perintang 1k Ohm ke tanah. Voltan terminal di mana mereka menyentuh kini dikurangkan menjadi 3.3V yang kita gunakan untuk mengecas nrf24.

Sekiranya anda ingin mengetahui lebih lanjut mengenai perintang dan pembahagi voltan, rujuk tutorial kami mengenai hal itu semasa dilepaskan.

Langkah 7: Kesimpulannya

Kami ingin meringkaskan apa yang telah kami tunjukkan di sini.

• Gunakan LM2596 untuk menukar voltan dari tinggi (4.5 - 40) ke rendah
• Sentiasa gunakan Multimeter untuk memeriksa tahap voltan pada output sebelum menyambungkan peranti / modul lain
• Gunakan LM2596 tanpa pendingin (penyejuk) selama 1.5 Amps atau lebih rendah, dan dengan pendingin hingga 3 Amps
• Gunakan Fuse 2 Amp atau 3 Amp untuk melindungi LM2596 jika anda menghidupkan motor yang menarik arus yang tidak dapat diramalkan
• Dengan menggunakan penukar, anda memberikan voltan stabil ke litar anda dengan arus yang mencukupi yang boleh anda gunakan untuk mengawal motor dengan pasti, dengan cara ini anda tidak akan mengurangkan tingkah laku dengan penurunan voltan bateri dari masa ke masa

Langkah 8: Bahan Tambahan

Anda boleh memuat turun model yang telah kami gunakan dalam tutorial ini dari akaun GrabCAD kami:

Model Robottronik GrabCAD

Anda boleh melihat tutorial kami yang lain mengenai Instructables:

Robottronik Instructables

Anda juga boleh menyemak saluran Youtube yang masih dalam proses memulakan:

Robottronik Youtube