Как использовать понижающий преобразователь постоянного тока LM2596: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Из этого туториала Вы узнаете, как использовать понижающий преобразователь LM2596 для включения устройств, требующих разного напряжения. Мы покажем, какие типы батарей лучше всего использовать с преобразователем и как получить от преобразователя больше одного выхода (косвенно).

Мы объясним, почему мы выбрали этот конвертер и для каких проектов мы можем его использовать.

Небольшое замечание, прежде чем мы начнем: работая с робототехникой и электроникой, пожалуйста, не упускайте из виду важность распределения энергии.

Это наш первый учебник в нашей серии по распределению энергии, мы считаем, что распределение энергии часто упускается из виду и что это большая причина, по которой многие люди теряют интерес к робототехнике вначале, например, они сжигают свои компоненты и не хотят покупать новые компоненты из-за страха просто сжечь их снова, мы надеемся, что эта серия статей о распределении электроэнергии поможет вам понять, как лучше работать с электричеством.

Запасы:

1. LM2596 Преобразователь постоянного тока в постоянный
2. Щелочная батарея 9 В
3. Ардуино Уно
4. Провода перемычки
5. 2S Li-Po или литий-ионный аккумулятор
6. Предохранитель 2A или 3A
7. Серводвигатель SG90
8. Малая макетная плата

Шаг 1. Обзор распиновки

Здесь Вы можете увидеть, как выглядит модуль преобразователя постоянного тока LM2596. Вы можете заметить, что LM2596 - это ИС, а модуль представляет собой схему, построенную вокруг ИС, чтобы заставить ее работать как регулируемый преобразователь.

Распиновка модуля LM2596 очень проста:

IN + Здесь подключаем красный провод от аккумулятора (или источника питания), это VCC или VIN (4.5V - 40V)

IN- Здесь подключаем черный провод от АКБ (или источника питания), это земля, GND или V-

OUT + Здесь мы подключаем положительное напряжение цепи распределения питания или компонента, запитанного

ВЫХОД - Здесь мы подключаем заземление цепи распределения питания или компонента с питанием

Шаг 2: Регулировка вывода

Это понижающий преобразователь, означающий, что он принимает более высокое напряжение и преобразует его в более низкое напряжение. Чтобы отрегулировать напряжение, нам нужно сделать пару шагов.

1. Подключите преобразователь к батарее или другому источнику питания. Знайте, какое напряжение вы подали на преобразователь.
2. Установите мультиметр на считывание напряжения и подключите к нему выход преобразователя. Теперь уже видно напряжение на выходе.
3. Отрегулируйте подстроечный резистор (здесь 20 кОм) с помощью крошечной отвертки, пока напряжение не будет установлено на желаемый выход. Не стесняйтесь поворачивать триммер в обоих направлениях, чтобы почувствовать, как с ним работать. Иногда, когда вы используете преобразователь в первый раз, вам придется повернуть винт триммера на 5-10 полных кругов, чтобы он заработал. Играйте с ним, пока не почувствуете.
4. Теперь, когда напряжение правильно отрегулировано, вместо мультиметра подключите устройство / модуль, который вы хотите запитать.

В следующих нескольких шагах мы хотели бы показать вам пару примеров того, как создавать определенные напряжения и когда их использовать. Эти шаги, показанные здесь, отныне подразумеваются во всех примерах.

Шаг 3: Текущий рейтинг

Текущий рейтинг микросхемы LM2596 составляет 3 А (постоянный ток), но если вы действительно потянете через нее 2 или более А в течение длительного периода времени, она нагреется и перегорит. Как и в случае с большинством устройств здесь, мы также должны обеспечить достаточное охлаждение, чтобы оно работало долго и надежно.

Здесь мы хотели бы провести аналогию с ПК и ЦП, поскольку большинство из вас уже знают, ваш компьютер нагревается и выходит из строя, чтобы улучшить их производительность, нам нужно улучшить их охлаждение, мы можем заменить охлаждение на лучшее пассивное или воздушное круче или даже лучше с жидкостным охлаждением, то же самое с каждым электронным компонентом, таким как ИС. Чтобы улучшить его, мы наклеим на него небольшой кулер (теплообменник), который будет пассивно распределять тепло от ИС к окружающему воздуху.

На изображении выше показаны две версии модуля LM2596.

Первая версия без кулера, и мы будем использовать его, если установившийся ток ниже 1,5 Ампер.

Вторая версия - с кулером, и мы будем использовать его, если установившийся ток выше 1,5 Ампер.

Шаг 4: защита от сильного тока

Еще одна вещь, о которой следует упомянуть при работе с силовыми модулями, такими как преобразователи, заключается в том, что они перегорят, если ток станет слишком высоким. Я считаю, что вы уже поняли это из вышеприведенного шага, но как защитить ИС от сильного тока?

Здесь мы хотели бы представить еще один компонент - предохранитель. В этом конкретном случае нашему преобразователю требуется защита от 2 или 3 ампер. Итак, мы возьмем, скажем, предохранитель на 2 А и подключим его в соответствии с изображениями выше. Это обеспечит необходимую защиту нашей ИС.

Внутри предохранителя находится тонкая проволока, сделанная из материала, плавящегося при низких температурах, толщина проволоки тщательно регулируется во время изготовления, чтобы проволока сломалась (или распаялась), если сила тока превысит 2 ампер. Это остановит прохождение тока, и сильный ток не сможет поступать на преобразователь. Конечно, это означает, что нам придется заменить предохранитель (потому что теперь он расплавился) и исправить схему, которая пыталась потреблять слишком большой ток.

Если вы хотите узнать больше о предохранителях, обратитесь к нашему руководству по ним, когда мы его выпустим.

Шаг 5: Питание двигателя 6 В и контроллера 5 В от одного источника

Вот пример, который включает в себя все, что упомянуто выше. Обобщим все этапами разводки:

1. Подключите 2S Li-Po аккумулятор (7,4 В) к предохранителю на 2 А. Это защитит нашу главную цепь от сильного тока.
2. Отрегулируйте напряжение до 6 В с помощью мультиметра, подключенного к выходу.
3. Подключите землю и VCC от батареи к входным клеммам преобразователя.
4. Соедините положительный выход с VIN на Arduino и с красным проводом на микросерво SG90.
5. Соедините отрицательный выход с GND на Arduino и коричневым проводом на микросерво SG90.

Здесь мы установили напряжение на 6 В и включили Arduino Uno и SG90. Причина, по которой мы должны сделать это вместо использования выхода 5V Arduino Uno для зарядки SG90, - это стабильный выход, обеспечиваемый преобразователем, а также ограниченный выходной ток, исходящий от Arduino, а также мы всегда хотим разделить мощность двигателя от мощности цепи. Здесь последнее фактически не достигается, потому что для этого двигателя это не нужно, но преобразователь дает нам возможность это сделать.

Чтобы понять, почему лучше питать компоненты таким образом и отделить двигатели от контроллеров, обратитесь к нашему руководству по батареям, когда оно будет выпущено.

Шаг 6: Питание устройств 5 В и 3,3 В от одного источника

В этом примере показано, как использовать LM2596 для питания двух устройств двумя разными типами напряжений. Схема подключения хорошо видна на изображениях. То, что мы здесь сделали, объясняется ниже.

1. Подключите щелочную батарею 9 В (можно купить в любом местном магазине) ко входу преобразователя.
2. Отрегулируйте напряжение до 5 В и подключите выход к макетной плате.
3. Подключите 5 В Arduino к положительной клемме на макетной плате и подключите заземление Arduino и макетной платы.
4. Второе устройство, работающее здесь, - это беспроводной передатчик / приемник nrf24, для него требуется 3,3 В, обычно вы можете запитать его напрямую от Arduino, но ток, идущий от Arduino, обычно слишком слаб для передачи стабильного радиосигнала, поэтому мы будем использовать наш преобразователь. чтобы привести его в действие.
5. Для этого нам нужно использовать делитель напряжения, чтобы снизить напряжение с 5 В до 3,3 В. Это делается путем подключения +5 В преобразователя к резистору 2 кОм и резистору 1 кОм к земле. Напряжение на клеммах, где они касаются, теперь снижено до 3,3 В, которое мы используем для зарядки nrf24.

Если вы хотите узнать больше о резисторах и делителях напряжения, обратитесь к нашему руководству об этом, когда оно будет выпущено.

Шаг 7: Заключение

Мы хотели бы резюмировать то, что мы здесь показали.

• Используйте LM2596 для преобразования напряжения с высокого (4,5 - 40) в низкое.
• Всегда используйте мультиметр для проверки уровня напряжения на выходе перед подключением других устройств / модулей.
• Используйте LM2596 без радиатора (охладителя) на 1,5 А или ниже и с радиатором до 3 А.
• Используйте предохранитель на 2 или 3 ампера для защиты LM2596, если вы запитываете двигатели, потребляющие непредсказуемые токи.
• Используя преобразователи, вы обеспечиваете стабильное напряжение в ваших цепях с достаточным током, который вы можете использовать для надежного управления двигателями, таким образом, вы не снизите поведение при падении напряжения батарей с течением времени.

Шаг 8: Дополнительные вещи

Вы можете загрузить модели, которые мы использовали в этом руководстве, из нашей учетной записи GrabCAD:

Модели GrabCAD Robottronic

Вы можете увидеть другие наши руководства на Instructables:

Instructables Роботтроник

Вы также можете проверить канал Youtube, который все еще находится в процессе запуска:

Youtube Роботтроник