Variabel strömförsörjning (Buck Converter): 4 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

En strömförsörjning är en viktig enhet när du arbetar med elektronik. Om du vill veta hur mycket ström din krets förbrukar måste du ta spännings- och strömmätningar och sedan multiplicera dem för att få ström. Ett sådant tidskrävande arbete. Detta blir ännu svårare om du kontinuerligt vill övervaka effekten under en tidsperiod. Tja, låt din mikrokontroller göra allt hårt arbete. I den här videon kommer vi att se hur man gör en billig variabel strömförsörjning och lär oss hur den fungerar.

Låt oss börja

Steg 1: Buck -omvandlare och dess funktion

Låt oss ta en titt på denna modul baserad på LM2596 IC som ger variabel likspänning vid dess utgångsterminaler. För att studera kretsen djupt tog jag ut min multimeter, satte den i kontinuitetsläge och började söka efter vad som är kopplat till vad. Efter en del undersökningar kom jag på kretsen som visas. Detta är en Buck Converter, även känd som en step-down converter. Att variera potentiometern ger vilken spänning som helst mellan 1,25V och ingångsspänningen. Genom att titta på databladet för LM2596 kan vi se att det är en enkel omkopplingsenhet med några funktioner som vi kan ignorera för tillfället.

Så för tydlig förståelse kan vi ersätta någon del av kretsen med en enkel omkopplare som visas på bilden.

Fall 1: Brytaren är stängd (ton)

När omkopplaren är stängd flödar ström genom lasten. Detta aktiverar induktorn som lagrar energi i sitt magnetfält. Dioden är omvänd förspänd och fungerar som en öppen krets.

Fall 2: Brytaren är öppen (Toff)

När omkopplaren är öppen, kollapsar induktorns magnetfält som inducerar en emf och därmed flödar ström genom lasten och dioden som nu är förspänd framåt.

Kondensatorns uppgift är att minska rippelinnehållet i utgångsvågformen. Detta görs om och om igen.

Strömmen som strömmar genom lasten kommer att se ut som på bilden. Strömmen kommer att stiga under Ton och sjunka under Toff. Genom att göra lite matte kan vi komma på formeln

Vout = α x Vin

där 'α' är känd som arbetscykeln som är lika med Ton/T. Eftersom α varierar från 0 till 1 kan vi se att utspänningen är fraktionen av ingångsspänningen.

Steg 2: Saker du behöver

1x Arduino efter eget val (mindre desto bättre)

1x INA219 Power Monitor

1x LM2596 -modul

1x LM7805 spänningsregulator

1x OLED -skärm (128 x 64)

1x DC -uttag

2x kopplingsplintar

1x SPDT -omkopplare

1x 10k Potentiometer (Använd om möjligt en precision på 10 varv)

1x kapslingsbox

Steg 3: Låt oss komma till byggnaden

Nog med teorin. Låt oss samla alla nödvändiga komponenter och bygga en billig liten strömförsörjning med denna omvandlare. Kretsschemat och koden bifogas härmed. Se till att du installerar SSD1306- och INA219 -bibliotek från Adafruit.

För att få alla nödvändiga mätningar gick jag med INA219. Det är en dubbelriktad strömmonitor med I2C. Denna lilla enhet gör det enkelt att mäta strömmen.

Vi kommer att använda bara två stift av Arduino för I2C. Jag hade bara Arduino Nano när jag gjorde projektet. Ett mindre alternativ kan användas.

Jag avlödde den lilla potentiometern som fanns på kretskortet och ersatte den med en 10k potentiometer som var fäst i lådans framsida. Om möjligt, använd en potentiometer med tio varv. Detta hjälper till att göra finjusteringar.

En liten 0,96 tum 128x64 OLED -skärm används för att visa alla mått från INA219.

Slutligen ett litet hölje för att allt ska passa in. Var kreativ när du väljer layout för komponenterna så länge det är vettigt.

Steg 4: Njut

Det är allt! Ladda upp koden och börja spela med din lilla enhet. Kom bara ihåg att den maximala strömmen som kan dras från omvandlaren är 3A. Denna typ av modul har inget skydd mot kortslutning.

Tack för att du håller fast till slutet. Hoppas ni alla älskar det här projektet och lärde er något nytt idag. Låt mig veta om du gör en själv. Prenumerera på min YouTube -kanal för fler kommande projekt. Tack igen!