Hur man använder DC till DC Buck Converter LM2596: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:36

Denna handledning visar hur du använder LM2596 Buck Converter för att driva enheter som kräver olika spänningar. Vi kommer att visa vilka som är de bästa typerna av batterier att använda med omvandlaren och hur man får mer än bara en utgång från omvandlaren (indirekt).

Vi kommer att förklara varför vi har valt denna omvandlare och för vilken typ av projekt kan vi använda den.

Bara en liten anteckning innan vi sätter igång: När du arbetar med robotik och elektronik, glöm inte vikten av kraftfördelning.

Detta är vår första handledning i vår serie om kraftdistribution, vi tror att kraftdistribution ofta förbises och att detta är en stor anledning till att många tappar intresset för robotik i början, till exempel bränner de upp sina komponenter och är ovilliga att köpa nya komponenter från rädslan för att bara bränna upp dem igen, vi hoppas att den här serien om kraftdistribution hjälper dig att förstå hur du bättre kan arbeta med el.

Tillbehör:

1. LM2596 DC till DC -omvandlare
2. 9V alkaliskt batteri
3. Arduino Uno
4. Jumper Wires
5. 2S Li-Po eller Li-Ion batteri
6. 2A eller 3A Säkring
7. Servomotor SG90
8. Litet brödbräda

Steg 1: Översikt över pinout

Här kan du se hur LM2596 DC till DC Converter Module ser ut. Du kan märka att LM2596 är en IC, och modulen är en krets byggd runt IC: n för att få den att fungera som en justerbar omvandlare.

Pinout för LM2596 -modulen är mycket enkel:

IN+ Här ansluter vi den röda ledningen från batteriet (eller strömkällan), detta är VCC eller VIN (4,5V - 40V)

IN- Här ansluter vi den svarta ledningen från batteriet (eller strömkällan), detta är jordat, GND eller V--

OUT+ Här ansluter vi den positiva spänningen i effektfördelningskretsen eller en komponent som drivs

UT- Här ansluter vi marken för kraftfördelningskretsen eller en komponent som drivs

Steg 2: Justera utmatning

Detta är en buck -omvandlare vilket betyder att den kommer att ta högre spänning och omvandla den till lägre spänning. För att justera spänningen måste vi göra några steg.

1. Anslut omvandlaren med batteriet eller annan strömkälla. Vet hur mycket spänning du har matat in i omvandlaren.
2. Ställ in multimetern för att läsa av spänningen och anslut utgången från omvandlaren till den. Nu kan du redan se spänningen på utgången.
3. Justera trimmern (här 20k Ohm) med en liten skruvmejsel tills spänningen är inställd på önskad utgång. Vänd gärna trimmern i båda riktningarna för att få känslan av hur du arbetar med den. Ibland när du använder omvandlaren för första gången måste du rotera trimmerskruven 5-10 hela cirklar för att få den att fungera. Lek med det tills du får känslan.
4. Nu när spänningen är korrekt justerad kan du istället för multimetern ansluta enheten/modulen du vill driva.

I nästa steg vill vi visa några exempel på hur man producerar vissa spänningar och när man ska använda dessa spänningar. Dessa steg som visas här impliceras från och med nu på alla exemplen.

Steg 3: Nuvarande betyg

Strömvärdet för IC LM2596 är 3 ampere (konstant ström), men om du faktiskt drar igenom det 2 eller fler ampere under en längre tid kommer det att värmas upp och brinna ut. Som med de flesta enheterna här måste vi också ge tillräcklig kylning för att den ska fungera länge och pålitligt.

Här skulle vi vilja dra en analogi med PC: erna och CPU: erna, som de flesta av er redan vet, din PC: s värme och kraschar, för att förbättra deras prestanda behöver vi förbättra deras kylning, vi kan ersätta kylningen med en bättre passiv eller luft svalare eller introducera ännu bättre med vätskekylning, det är samma sak med varje elektronisk komponent som IC. Så för att förbättra det kommer vi att limma en liten kylare (värmeväxlare) ovanpå den och detta kommer att passivt fördela värmen från IC till den omgivande luften.

Bilden ovan visar två versioner av LM2596 -modulen.

Första versionen är utan kylaren och vi kommer att använda den om den stabila strömmen är under 1,5 ampere.

Andra versionen är med kylaren och vi kommer att använda den om den stabila strömmen är över 1,5 ampere.

Steg 4: Hög strömskydd

En annan sak att nämna när du arbetar med effektmoduler som omvandlare är att de kommer att brinna ut om strömmen går för hög. Jag tror att du redan har förstått det från steget ovan, men hur skyddar du IC: n från högströmmen?

Här skulle vi vilja introducera en annan komponent Säkringen. I detta specifika fall behöver vår omvandlare skydd mot 2 eller 3 ampere. Så vi tar en 2 Amp -säkring och kopplar den enligt bilderna ovan. Detta kommer att ge det nödvändiga skyddet för vår IC.

Inuti säkringen finns en tunn tråd tillverkad av ett material som smälter vid låga temperaturer, trådens tjocklek justeras noggrant under tillverkningen så att tråden går sönder (eller osolder) om strömmen går över 2 ampere. Detta kommer att stoppa strömflödet och högströmmen kommer inte att kunna komma till omvandlaren. Naturligtvis betyder det att vi måste byta ut säkringen (eftersom den har smält nu) och korrigera kretsen som försökte dra för mycket ström.

Om du vill veta mer om säkringarna, se vår handledning om dem när vi släpper dem.

Steg 5: Driv 6V -motor och 5V -styrenhet från en enda källa

Här är ett exempel som innehåller allt som nämns ovan. Vi kommer att sammanfatta allt med ledningsstegen:

1. Anslut 2S Li-Po (7,4V) batteri med 2A säkring. Detta skyddar vår huvudkrets från hög ström.
2. Justera spänningen till 6V med multimetern ansluten på utgången.
3. Anslut marken och VCC från batteriet med omvandlarens ingångskontakter.
4. Anslut den positiva utgången med VIN på Arduino och med den röda ledningen på mikroservo SG90.
5. Anslut den negativa utgången med GND på Arduino och den bruna ledningen på mikroservo SG90.

Här har vi justerat spänningen till 6V och drivit upp Arduino Uno och SG90. Anledningen till att vi skulle göra det istället för att använda 5V -utgången från Arduino Uno för att ladda SG90 är den stabila utgången som omvandlaren ger, liksom den begränsade utströmmen som kommer från Arduino, och vi vill också alltid separera motoreffekt från kretsens effekt. Här uppnås faktiskt inte det sista eftersom det är onödigt för den här motorn, men omvandlaren ger oss möjlighet att göra det.

För att förstå mer om varför det är bättre att driva komponenterna på detta sätt och för att separera motorerna från styrenheterna, se vår handledning om batterier när den släpps.

Steg 6: Driva 5V- och 3.3V -enheter från en enda källa

Detta exempel visar hur du använder LM2596 för att driva två enheter med två olika typer av spänningar. Ledningarna kan tydligt ses från bilderna. Vad vi har gjort här förklaras i stegen nedan.

1. Anslut 9V alkaliskt batteri (kan köpas i vilken lokal butik som helst) till ingången på omvandlaren.
2. Justera spänningen till 5V och anslut utgången till panelen.
3. Anslut Arduinos 5V till den positiva terminalen på brödbrädet och anslut marken för Arduino och brödbrädet.
4. Den andra enheten som drivs här är en trådlös sändare/mottagare nrf24, den kräver 3,3V, normalt kan du driva den direkt från Arduino men strömmen som kommer från Arduino är vanligtvis för svag för att överföra stabil radiosignal, så vi kommer att använda vår omvandlare att driva det.
5. För att göra det måste vi använda en spänningsdelare för att minska spänningen från 5V till 3,3V. Detta görs genom att ansluta +5V på omvandlaren till 2k Ohm -motståndet och 1k Ohm -motståndet till marken. Terminalspänningen där de rör sig reduceras nu till 3,3V som vi använder för att ladda nrf24.

Om du vill veta mer om motstånden och spänningsdelarna, se vår handledning om det när det släpps.

Steg 7: Slutsats

Vi skulle vilja sammanfatta vad vi har visat här.

• Använd LM2596 för att omvandla spänning från hög (4,5 - 40) till låg
• Använd alltid en multimeter för att kontrollera spänningsnivån på utgången innan du ansluter andra enheter/moduler
• Använd LM2596 utan kylfläns för 1,5 ampere eller lägre, och med kylfläns upp till 3 ampere
• Använd en 2 A eller 3 A säkring för att skydda LM2596 om du driver motorer som drar oförutsägbara strömmar
• Genom att använda omvandlare ger du stabil spänning till dina kretsar med tillräcklig ström som du kan använda för att på ett tillförlitligt sätt styra motorer, på så sätt kommer du inte att ha minskat beteende med batteriernas spänningsfall över tid

Steg 8: Extra saker

Du kan ladda ner modellerna vi har använt i den här självstudien från vårt GrabCAD -konto:

GrabCAD Robottronic -modeller

Du kan se våra andra självstudier om Instructables:

Instruktioner Robottronic

Du kan också kolla Youtube -kanal som fortfarande håller på att starta:

Youtube Robottronic