Variabele voeding (Buck Converter) - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Een voeding is een onmisbaar apparaat als je met elektronica werkt. Als u wilt weten hoeveel stroom uw circuit verbruikt, moet u spannings- en stroommetingen uitvoeren en deze vervolgens vermenigvuldigen om stroom te krijgen. Wat een tijdrovend werk. Dit wordt nog moeilijker als u het vermogen gedurende een bepaalde periode continu wilt bewaken. Laat je microcontroller al het harde werk doen. In deze video zullen we zien hoe we een goedkope variabele voeding kunnen maken en de werking ervan leren.

Laten we beginnen

Stap 1: Buck Converter en het werkt

Laten we eens kijken naar deze module gebaseerd op LM2596 IC die variabele gelijkspanning geeft aan de uitgangsklemmen. Om het circuit grondig te bestuderen, haalde ik mijn multimeter tevoorschijn, zette het in continuïteitsmodus en begon te zoeken wat ermee verbonden is. Na wat peilen kwam ik op het circuit zoals afgebeeld. Dit is een Buck Converter, ook wel step-down converter genoemd. Het variëren van de potentiometer geeft elke spanning tussen 1,25V en de ingangsspanning. Door de datasheet van de LM2596 te bekijken, kunnen we zien dat het een eenvoudig schakelapparaat is met enkele functies die we voorlopig kunnen negeren.

Dus voor een duidelijk begrip kunnen we een deel van het circuit vervangen door een eenvoudige schakelaar zoals weergegeven in de afbeelding.

Geval 1: Schakelaar is gesloten (Ton)

Wanneer de schakelaar gesloten is, stroomt er stroom door de belasting. Dit bekrachtigt de inductor die energie opslaat in zijn magnetische veld. De diode is omgekeerd voorgespannen en werkt als een open circuit.

Geval 2: Schakelaar is open (Toff)

Wanneer de schakelaar open is, stort het magnetische veld van de inductor in, wat een emf induceert en dus stroomt er stroom door de belasting en diode die nu voorwaarts is voorgespannen.

De taak van de condensator is om de rimpelinhoud in de uitgangsgolfvorm te verminderen. Dit wordt keer op keer gedaan.

De stroom die door de belasting vloeit, ziet eruit zoals op de afbeelding. De stroom zal stijgen tijdens Ton en dalen tijdens Toff. Door wat wiskunde te doen, kunnen we de formule bedenken:

Vout = α x Vin

waarbij 'α' bekend staat als de duty cycle die gelijk is aan Ton/T. Aangezien α varieert van 0 tot 1, kunnen we zien dat de uitgangsspanning de fractie is van de ingangsspanning.

Stap 2: Dingen die je nodig hebt

1x Arduino naar keuze (kleiner hoe beter)

1x INA219 vermogensmonitor

1x LM2596-module

1x LM7805 Spanningsregelaar

1x OLED-scherm (128 x 64)

1x DC-stopcontact

2x Klemmenblokken

1x SPDT-schakelaar

1x 10k Potentiometer (gebruik indien mogelijk een precisie 10-draai pot)

1x Behuizingsdoos

Stap 3: Laten we naar de build gaan

Genoeg van de theorie. Laten we alle benodigde componenten verzamelen en een goedkope kleine voeding bouwen met behulp van deze converter. Het schakelschema en de code zijn hierbij bijgevoegd. Zorg ervoor dat u SSD1306- en INA219-bibliotheken van Adafruit installeert.

Om alle vereiste metingen te krijgen, ging ik met INA219. Het is een bidirectionele vermogensmonitor met I2C. Dit kleine apparaat maakt het meten van stroom eenvoudig.

We zullen slechts twee pinnen van de Arduino gebruiken voor I2C. Ik had alleen Arduino Nano op het moment dat ik het project maakte. Er kan een kleiner alternatief worden gebruikt.

Ik heb de kleine potentiometer die op de print zat gedesoldeerd en vervangen door een 10k potentiometer die aan de voorkant van de doos was bevestigd. Gebruik indien mogelijk een precisiepotentiometer met tien slagen. Dit zal helpen bij het maken van fijne aanpassingen.

Een klein 0,96 inch 128x64 OLED-scherm wordt gebruikt om alle metingen van INA219 weer te geven.

Eindelijk een kleine behuizing waar alles in past. Wees creatief in het kiezen van de indeling van de componenten, zolang het maar verstandig is.

Stap 4: Geniet

Dat is het! Upload de code en begin te spelen met je kleine apparaat. Houd er rekening mee dat de maximale stroom die uit de converter kan worden getrokken 3A is. Dit type module heeft geen beveiliging tegen kortsluiting.

Bedankt voor het volhouden tot het einde. Ik hoop dat jullie allemaal van dit project houden en vandaag iets nieuws hebben geleerd. Laat het me weten als je er een voor jezelf hebt gemaakt. Abonneer je op mijn YouTube-kanaal voor meer aankomende projecten. Nogmaals bedankt!