Hoe DC naar DC Buck Converter LM2596 te gebruiken - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Deze tutorial laat zien hoe je de LM2596 Buck Converter gebruikt om apparaten van stroom te voorzien die verschillende voltages nodig hebben. We laten zien welke soorten batterijen het beste met de converter kunnen worden gebruikt en hoe u (indirect) meer dan één output van de converter kunt krijgen.

We zullen uitleggen waarom we voor deze converter hebben gekozen en voor wat voor soort projecten we deze kunnen gebruiken.

Even een kleine opmerking voordat we beginnen: Als u met robotica en elektronica werkt, vergeet dan niet het belang van stroomverdeling niet over het hoofd te zien.

Dit is onze eerste tutorial in onze serie over stroomdistributie, we zijn van mening dat stroomdistributie vaak over het hoofd wordt gezien en dat dit een grote reden is waarom veel mensen in het begin hun interesse in robotica verliezen, ze verbranden bijvoorbeeld hun componenten en zijn niet bereid om te kopen nieuwe componenten uit de angst om ze gewoon weer te verbranden, hopen we dat deze serie over stroomdistributie u zal helpen begrijpen hoe u beter met elektriciteit kunt werken.

Benodigdheden:

1. LM2596 DC naar DC-converter
2. 9V Alkaline Batterij
3. Arduino Uno
4. Doorverbindingsdraden
5. 2S Li-Po- of Li-ionbatterij
6. 2A of 3A zekering
7. Servomotor SG90
8. Kleine Broodplank

Stap 1: Pinout-overzicht

Hier kunt u zien hoe de LM2596 DC naar DC Converter Module eruit ziet. Je kunt zien dat de LM2596 een IC is en dat de module een circuit is dat rond het IC is gebouwd om het te laten werken als een instelbare converter.

Pinout voor LM2596-module is heel eenvoudig:

IN+ Hier sluiten we de rode draad van de accu (of de stroombron) op aan, dit is VCC of VIN (4.5V - 40V)

IN- Hier verbinden we de zwarte draad van de batterij (of de stroombron), dit is aarde, GND of V--

OUT+ Hier verbinden we de positieve spanning van het stroomdistributiecircuit of een component aangedreven

OUT- Hier verbinden we de aarde van het stroomdistributiecircuit of een component aangedreven

Stap 2: Uitgang aanpassen

Dit is een buck-converter, wat betekent dat hij een hogere spanning nodig heeft en deze omzet in een lagere spanning. Om de spanning aan te passen, moeten we een paar stappen uitvoeren.

1. Verbind de converter met de batterij of een andere stroombron. Weet hoeveel spanning u in de omvormer hebt ingevoerd.
2. Stel de multimeter in om de spanning af te lezen en sluit de uitgang van de converter hierop aan. Nu zie je de spanning al op de uitgang.
3. Stel de trimmer (hier 20k Ohm) af met een kleine schroevendraaier totdat de spanning op het gewenste vermogen staat. Draai de trimmer gerust in beide richtingen om het gevoel te krijgen hoe ermee te werken. Soms, wanneer u de converter voor de eerste keer gebruikt, moet u de trimmerschroef 5-10 volledige cirkels draaien om hem werkend te krijgen. Speel ermee totdat je het gevoel krijgt.
4. Nu de spanning op de juiste manier is afgesteld, sluit u in plaats van de multimeter het apparaat/de module aan die u van stroom wilt voorzien.

In de volgende paar stappen willen we u enkele voorbeelden laten zien van hoe u bepaalde spanningen kunt produceren en wanneer u deze spanningen moet gebruiken. Deze stappen die hier worden getoond, zijn vanaf nu geïmpliceerd op alle voorbeelden.

Stap 3: Huidige beoordeling

De huidige classificatie van de IC LM2596 is 3 ampère (constante stroom), maar als u er gedurende een lange tijd 2 of meer ampère doorheen trekt, zal deze opwarmen en doorbranden. Zoals bij de meeste apparaten moeten we ook hier voor voldoende koeling zorgen om lang en betrouwbaar te kunnen werken.

Hier willen we een analogie trekken met de pc's en CPU's, zoals de meesten van jullie al weten, de pc's warmen op en crashen, om hun prestaties te verbeteren, moeten we hun koeling verbeteren, we kunnen de koeling vervangen door een betere passieve of lucht koeler of nog beter introduceren met vloeistofkoeling, het is hetzelfde met elk elektronisch onderdeel zoals IC's. Dus om het te verbeteren gaan we er een kleine koeler (warmtewisselaar) op lijmen en dit zal de warmte van het IC passief naar de omgevingslucht verdelen.

De afbeelding hierboven toont twee versies van de LM2596-module.

De eerste versie is zonder de koeler en we zullen deze gebruiken als de constante stroom lager is dan 1,5 ampère.

De tweede versie is met de koeler en we zullen deze gebruiken als de constante stroom hoger is dan 1,5 ampère.

Stap 4: Hoge stroombeveiliging

Een ander ding om te vermelden bij het werken met vermogensmodules zoals converters, is dat ze zullen doorbranden als de stroom te hoog wordt. Ik geloof dat je dat al uit de bovenstaande stap hebt begrepen, maar hoe het IC te beschermen tegen de hoge stroom?

Hier willen we een ander onderdeel introduceren, de Fuse. In dit specifieke geval heeft onze omvormer bescherming nodig van 2 of 3 Ampère. Dus we nemen, laten we zeggen, een zekering van 2 ampère en bekabelen deze volgens de bovenstaande afbeeldingen. Dit zorgt voor de nodige bescherming voor onze IC.

Binnenin de zekering zit een dunne draad gemaakt van een materiaal dat smelt bij lage temperaturen, de dikte van de draad wordt zorgvuldig aangepast tijdens de fabricage zodat de draad zal breken (of uitsolderen) als de stroom boven de 2 Ampère komt. Hierdoor stopt de stroom en kan de hoge stroom niet naar de omvormer komen. Dit betekent natuurlijk dat we de zekering moeten vervangen (omdat deze nu gesmolten is) en het circuit corrigeren dat te veel stroom probeerde te trekken.

Als u meer wilt weten over de zekeringen, raadpleeg dan onze tutorial hierover wanneer we deze vrijgeven.

Stap 5: 6V-motor en 5V-controller van stroom voorzien vanuit één enkele bron

Hier is een voorbeeld dat alles bevat wat hierboven is genoemd. We vatten alles samen met de bedradingsstappen:

1. Verbind de 2S Li-Po (7,4V) batterij met de 2A zekering. Dit zal ons hoofdcircuit beschermen tegen hoge stroom.
2. Stel de spanning in op 6V met de multimeter aangesloten op de uitgang.
3. Verbind de aarde en de VCC van de batterij met de ingangsklemmen van de converter.
4. Verbind de positieve uitgang met de VIN op de Arduino en met de rode draad op de microservo SG90.
5. Verbind de negatieve uitgang met de GND op de Arduino en de bruine draad op de microservo SG90.

Hier hebben we de spanning aangepast naar 6V en de Arduino Uno en de SG90 van stroom voorzien. De reden waarom we dat zouden doen in plaats van de 5V-uitgang van de Arduino Uno te gebruiken om de SG90 op te laden, is de constante output die door de converter wordt gegeven, evenals de beperkte uitgangsstroom die van de Arduino komt, en we willen ook altijd de motorvermogen van de kracht van het circuit. Hier wordt het laatste niet echt bereikt omdat het voor deze motor niet nodig is, maar de converter biedt ons de mogelijkheid om dat te doen.

Als u meer wilt weten over waarom het beter is om de componenten op deze manier van stroom te voorzien en om de motoren van de controllers te scheiden, raadpleegt u onze tutorial over batterijen wanneer deze wordt uitgebracht.

Stap 6: 5V- en 3,3V-apparaten van stroom voorzien vanuit één enkele bron

Dit voorbeeld laat zien hoe u de LM2596 kunt gebruiken om twee apparaten van stroom te voorzien met twee verschillende soorten spanningen. De bedrading is duidelijk te zien op de afbeeldingen. Wat we hier hebben gedaan, wordt uitgelegd in de onderstaande stappen.

1. Sluit de 9V Alkaline Batterij (te koop in elke plaatselijke winkel) aan op de ingang van de converter.
2. Stel de spanning in op 5V en sluit de uitgang aan op het breadboard.
3. Sluit de 5V van de Arduino aan op de positieve pool op het breadboard en verbind het terrein van de Arduino en het breadboard.
4. Het tweede apparaat dat hier wordt gevoed is een draadloze zender/ontvanger nrf24, het vereist 3,3 V, normaal gesproken zou je het rechtstreeks van de Arduino kunnen voeden, maar de stroom die van de Arduino komt is meestal te zwak om een stabiel radiosignaal te verzenden, dus we zullen onze converter gebruiken om het aan te drijven.
5. Om dat te doen, moeten we een spanningsdeler gebruiken om de spanning te verlagen van 5V naar 3,3V. Dit wordt gedaan door de +5V van de converter aan te sluiten op de 2k Ohm weerstand, en de 1k Ohm weerstand op de grond. De klemspanning waar ze elkaar raken is nu teruggebracht tot 3,3V die we gebruiken om de nrf24 op te laden.

Als je meer wilt weten over de weerstanden en de spanningsdelers, raadpleeg dan onze tutorial daarover wanneer deze wordt vrijgegeven.

Stap 7: Conclusie

We willen graag samenvatten wat we hier hebben laten zien.

• Gebruik LM2596 om de spanning om te zetten van hoog (4,5 - 40) naar laag
• Gebruik altijd een multimeter om het spanningsniveau op de uitgang te controleren voordat u andere apparaten/modules aansluit
• Gebruik de LM2596 zonder koellichaam (koeler) voor 1,5 ampère of lager en met een koellichaam voor maximaal 3 ampère
• Gebruik een zekering van 2 A of 3 A om de LM2596 te beschermen als u motoren voedt die onvoorspelbare stromen trekken
• Met behulp van converters levert u een stabiele spanning aan uw circuits met voldoende stroom die u kunt gebruiken om motoren betrouwbaar te besturen, op deze manier zult u geen verminderd gedrag vertonen met de spanningsdaling van de batterijen in de loop van de tijd

Stap 8: Extra spullen

U kunt de modellen die we in deze tutorial hebben gebruikt downloaden van ons GrabCAD-account:

GrabCAD Robottronic-modellen

U kunt onze andere tutorials op Instructables bekijken:

Instructables Robottronic

Je kunt ook het YouTube-kanaal bekijken dat nog in de opstartfase is:

Youtube Robottronic