نحوه استفاده از مبدل باک DC به DC LM2596: 8 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

این آموزش نحوه استفاده از LM2596 Buck Converter را برای تغذیه دستگاه هایی که به ولتاژهای مختلف نیاز دارند نشان می دهد. ما نشان خواهیم داد که بهترین نوع باتری برای استفاده از مبدل کدام است و چگونه می توان بیش از یک خروجی از مبدل (به طور غیر مستقیم) بدست آورد.

ما توضیح خواهیم داد که چرا این مبدل را انتخاب کرده ایم و برای چه نوع پروژه هایی می توانیم از آن استفاده کنیم.

فقط یک نکته کوچک قبل از شروع کار: هنگام کار با روباتیک و لوازم الکترونیکی لطفا از اهمیت توزیع قدرت غافل نشوید.

این اولین آموزش ما در مجموعه ما در زمینه توزیع قدرت است ، ما معتقدیم که توزیع قدرت اغلب نادیده گرفته می شود و این دلیل بزرگی است که بسیاری از مردم در ابتدا علاقه خود به رباتیک را از دست می دهند ، به عنوان مثال آنها اجزای خود را می سوزانند و تمایلی به خرید ندارند. اجزای جدید از ترس فقط سوزاندن دوباره آنها ، ما امیدواریم که این مجموعه در توزیع قدرت به شما کمک کند نحوه کار بهتر با برق را درک کنید.

تدارکات:

1. LM2596 مبدل DC به DC
2. باتری قلیایی 9 ولت
3. آردوینو اونو
4. سیم های جامپر
5. 2S Li-Po یا Li-Ion باتری
6. فیوز 2A یا 3A
7. سرو موتور SG90
8. تخته نان کوچک

مرحله 1: نمای کلی Pinout

در اینجا می توانید نحوه تبدیل ماژول مبدل LM2596 DC به DC را مشاهده کنید. می توانید توجه داشته باشید که LM2596 یک IC است و ماژول یک مدار است که در اطراف IC ساخته شده است تا بتواند به عنوان یک مبدل قابل تنظیم کار کند.

Pinout برای ماژول LM2596 بسیار ساده است:

IN+ در اینجا سیم قرمز را از باتری (یا منبع تغذیه) متصل می کنیم ، این VCC یا VIN (4.5V - 40V) است

IN- در اینجا ما سیم سیاه را از باتری (یا منبع تغذیه) متصل می کنیم ، این زمین است ، GND یا V--

OUT+ در اینجا ولتاژ مثبت مدار توزیع نیرو یا یک قطعه تغذیه شده را متصل می کنیم

OUT- در اینجا ما زمین مدار توزیع برق یا یک قطعه تغذیه شده را متصل می کنیم

مرحله 2: تنظیم خروجی

این یک مبدل باک است به این معنی که ولتاژ بیشتری را می گیرد و آن را به ولتاژ پایین تبدیل می کند. برای تنظیم ولتاژ ، ما باید دو مرحله را انجام دهیم.

1. مبدل را با باتری یا منبع تغذیه دیگر وصل کنید. بدانید چقدر ولتاژ در مبدل وارد کرده اید.
2. مولتی متر را طوری تنظیم کنید که ولتاژ را بخواند و خروجی مبدل را به آن وصل کنید. اکنون می توانید ولتاژ خروجی را مشاهده کنید.
3. اصلاح کننده (در اینجا 20 کیلو اهم) را با یک پیچ گوشتی کوچک تنظیم کنید تا ولتاژ روی خروجی مورد نظر تنظیم شود. با خیال راحت تریمر را به هر دو جهت بچرخانید تا احساس کنید چگونه با آن کار کنید. گاهی اوقات وقتی از مبدل برای اولین بار استفاده می کنید ، مجبورید پیچ تریمر را 5-10 دایره کامل بچرخانید تا کار کند. با آن بازی کنید تا حسی به دست آورید.
4. اکنون که ولتاژ به طور مناسب تنظیم شده است ، به جای مولتی متر دستگاه/ماژول مورد نظر خود را وصل کنید.

در چند مرحله بعدی ما می خواهیم چند مثال در مورد نحوه تولید ولتاژهای خاص و زمان استفاده از این ولتاژها به شما نشان دهیم. این مراحل نشان داده شده در اینجا از این پس بر همه مثالها دلالت دارد.

مرحله 3: رتبه فعلی

درجه فعلی IC LM2596 3 آمپر (جریان ثابت) است ، اما اگر واقعاً 2 آمپر یا بیشتر از آن را برای مدت زمان طولانی بکشید گرم می شود و می سوزد. مانند بسیاری از دستگاه های دیگر در اینجا ، ما باید خنک کننده کافی را برای عملکرد طولانی و قابل اطمینان فراهم کنیم.

در اینجا ما می خواهیم یک قیاس با رایانه های شخصی و پردازنده ها داشته باشیم ، همانطور که بسیاری از شما قبلاً می دانید ، داغ شدن و خرابی کامپیوتر شما ، برای بهبود عملکرد آنها ما نیاز به بهبود خنک کننده آنها داریم ، ما می توانیم خنک کننده را با یک حالت غیرفعال یا هوا بهتر جایگزین کنیم. خنک تر یا حتی بهتر با خنک کننده مایع ، در مورد هر قطعه الکترونیکی مانند IC مشابه است. بنابراین برای بهبود آن ، یک کولر کوچک (مبدل حرارتی) را در بالای آن می چسبانیم و این باعث می شود گرما از IC به هوای اطراف منفعلانه توزیع شود.

تصویر بالا دو نسخه از ماژول LM2596 را نشان می دهد.

نسخه اول بدون کولر است و اگر جریان ثابت زیر 1.5 آمپر باشد از آن استفاده می کنیم.

نسخه دوم با کولر است و اگر جریان ثابت بالای 1.5 آمپر باشد از آن استفاده می کنیم.

مرحله 4: حفاظت جریان بالا

نکته دیگری که هنگام کار با ماژول های قدرت مانند مبدل ها باید به آن اشاره کرد این است که اگر جریان بیش از حد زیاد شود آنها می سوزند. من معتقدم که شما قبلاً این را از مرحله بالا فهمیده اید ، اما چگونه می توان IC را از جریان زیاد محافظت کرد؟

در اینجا ما می خواهیم جزء دیگر Fuse را معرفی کنیم. در این مورد خاص مبدل ما نیاز به حفاظت از 2 یا 3 آمپر دارد. بنابراین ، بیایید یک فیوز 2 آمپر بگیریم و مطابق تصاویر بالا آن را سیم کشی کنیم. این محافظت لازم را برای IC ما انجام می دهد.

در داخل فیوز یک سیم نازک ساخته شده از ماده ای وجود دارد که در دمای پایین ذوب می شود ، ضخامت سیم در حین ساخت با دقت تنظیم می شود به طوری که اگر سیم فراتر از 2 آمپر برود ، سیم ذوب می شکند (یا جوش نمی خورد). این جریان جریان را متوقف می کند و جریان زیاد نمی تواند به مبدل برسد. البته این بدان معناست که ما باید فیوز را تعویض کنیم (زیرا در حال حاضر ذوب شده است) و مداری را که سعی می کرد جریان زیادی را بکشد ، اصلاح کنیم.

اگر می خواهید درباره فیوزها بیشتر بدانید ، لطفاً هنگام انتشار آن به آموزش ما در مورد آنها مراجعه کنید.

مرحله 5: تغذیه موتور 6V و کنترل کننده 5V از یک منبع واحد

در اینجا یک مثال وجود دارد که شامل همه موارد ذکر شده در بالا است. ما همه چیز را با مراحل سیم کشی خلاصه می کنیم:

1. باتری 2S Li-Po (7.4V) را با فیوز 2A وصل کنید. این از مدار اصلی ما در برابر جریان زیاد محافظت می کند.
2. با مولتی متر متصل به خروجی ولتاژ را روی 6 ولت تنظیم کنید.
3. زمین و VCC را از باتری با پایانه های ورودی مبدل وصل کنید.
4. خروجی مثبت را با VIN در آردوینو و با سیم قرمز روی میکرو سرو SG90 وصل کنید.
5. خروجی منفی را با GND در آردوینو و سیم قهوه ای روی میکرو سرو SG90 وصل کنید.

در اینجا ما ولتاژ را به 6 ولت تنظیم کرده و Arduino Uno و SG90 را تغذیه می کنیم. دلیل اینکه چرا ما به جای استفاده از خروجی 5 ولت Arduino Uno برای شارژ SG90 ، خروجی ثابتی را که مبدل می دهد ، و همچنین جریان خروجی محدودی که از آردوینو به دست می آید ، انجام می دهیم ، و همچنین ما همیشه می خواهیم قدرت موتور از قدرت مدار. در اینجا آخرین مورد در واقع به دست نمی آید زیرا برای این موتور غیر ضروری است ، اما مبدل این امکان را در اختیار ما قرار می دهد.

برای درک بیشتر اینکه چرا بهتر است قطعات را از این طریق تغذیه کنید و موتورها را از کنترلرها جدا کنید ، لطفاً هنگام آزاد شدن به آموزش ما در مورد باتری ها مراجعه کنید.

مرحله 6: تغذیه دستگاههای 5V و 3.3V از یک منبع واحد

این مثال نحوه استفاده از LM2596 برای تغذیه دو دستگاه با دو نوع ولتاژ متفاوت را نشان می دهد. سیم کشی از تصاویر به وضوح قابل مشاهده است. آنچه در اینجا انجام داده ایم در مراحل زیر توضیح داده شده است.

1. باتری قلیایی 9 ولت (قابل خرید در هر فروشگاه محلی) را به ورودی مبدل وصل کنید.
2. ولتاژ را روی 5 ولت تنظیم کنید و خروجی را به تخته نان متصل کنید.
3. 5 ولت آردوینو را به پایانه مثبت روی نان برد وصل کنید ، و محوطه آردوینو و تخته نان را وصل کنید.
4. دومین دستگاهی که در اینجا کار می کند یک فرستنده/گیرنده بی سیم nrf24 است ، به 3.3 ولت نیاز دارد ، به طور معمول می توانید آن را مستقیماً از آردوینو تغذیه کنید ، اما جریان فعلی که از آردوینو می آید معمولاً بسیار ضعیف است تا سیگنال رادیویی پایدار را منتقل کند ، بنابراین ما از مبدل خود استفاده می کنیم. برای قدرت دادن به آن
5. برای این کار باید از تقسیم کننده ولتاژ برای کاهش ولتاژ از 5 ولت به 3.3 ولت استفاده کنیم. این کار با اتصال +5V مبدل به مقاومت 2k اهم و مقاومت 1k اهم به زمین انجام می شود. ولتاژ پایانه محل تماس آنها به 3.3 ولت کاهش می یابد که ما از آن برای شارژ nrf24 استفاده می کنیم.

اگر می خواهید اطلاعات بیشتری در مورد مقاومت و تقسیم ولتاژ داشته باشید ، لطفاً هنگام انتشار به آموزش ما در مورد آن مراجعه کنید.

مرحله 7: نتیجه گیری

ما می خواهیم آنچه را که در اینجا نشان داده ایم خلاصه کنیم.

• از LM2596 برای تبدیل ولتاژ از زیاد (4.5 - 40) به پایین استفاده کنید
• همیشه از مولتی متر برای بررسی سطح ولتاژ خروجی قبل از اتصال سایر دستگاهها/ماژول ها استفاده کنید
• از LM2596 بدون هیت سینک (کولر) 1.5 آمپر یا کمتر و با هیت سینک تا 3 آمپر استفاده کنید
• اگر از موتورهای تغذیه کننده جریانهای غیرقابل پیش بینی استفاده می کنید ، از فیوز 2 آمپر یا 3 آمپر برای محافظت از LM2596 استفاده کنید.
• با استفاده از مبدل ها ولتاژ پایداری را با جریان کافی به مدارهای خود ارائه می دهید که می توانید از آنها برای کنترل موثق موتورها استفاده کنید ، در این صورت با کاهش ولتاژ باتری در طول زمان رفتار کاهش نخواهد یافت.

مرحله 8: موارد اضافی

می توانید مدلهایی را که در این آموزش استفاده کرده ایم از حساب GrabCAD ما بارگیری کنید:

مدلهای Robottronic GrabCAD

می توانید سایر آموزش های ما در مورد دستورالعمل ها را مشاهده کنید:

دستورالعمل Robottronic

همچنین می توانید کانال Youtube را که هنوز در حال راه اندازی است بررسی کنید:

یوتیوب Robottronic