Регулируемый источник питания (понижающий преобразователь): 4 ступени (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Источник питания - незаменимое устройство при работе с электроникой. Если вы хотите узнать, сколько энергии потребляет ваша схема, вам нужно будет измерить напряжение и ток, а затем умножить их, чтобы получить мощность. Такая трудоемкая работа. Это становится еще более трудным, если вы хотите постоянно контролировать мощность в течение определенного периода времени. Что ж, пусть ваш микроконтроллер сделает всю тяжелую работу. В этом видео мы увидим, как сделать дешевый источник переменного тока и научимся его работе.

Давайте начнем

Шаг 1: понижающий преобразователь и его работа

Давайте посмотрим на этот модуль, основанный на LM2596 IC, который выдает переменное постоянное напряжение на своих выходных клеммах. Чтобы глубоко изучить схему, я достал мультиметр, переключил его в режим непрерывности и начал зондировать, чтобы найти, что с чем связано. После некоторого исследования я придумал схему, как показано на рисунке. Это понижающий преобразователь, также известный как понижающий преобразователь. Изменение потенциометра дает любое напряжение между 1,25 В и входным напряжением. Взглянув на таблицу LM2596, мы увидим, что это простое коммутационное устройство с некоторыми функциями, которые мы пока можем игнорировать.

Поэтому для ясного понимания мы можем заменить некоторую часть схемы простым переключателем, как показано на рисунке.

Случай 1: выключатель замкнут (Ton)

Когда переключатель замкнут, ток течет через нагрузку. Это возбуждает индуктор, который накапливает энергию в своем магнитном поле. Диод имеет обратное смещение и работает как разомкнутая цепь.

Случай 2: выключатель разомкнут (Toff)

Когда переключатель разомкнут, магнитное поле индуктора схлопывается, что вызывает ЭДС, и, следовательно, ток течет через нагрузку и диод, который теперь смещен в прямом направлении.

Задача конденсатора - уменьшить пульсацию выходного сигнала. Это делается снова и снова.

Ток, протекающий через нагрузку, будет выглядеть так, как показано на рисунке. Ток будет расти во время Ton и падать во время Toff. Выполнив некоторые вычисления, мы можем придумать формулу

Vout = α x Vin

где ‘α’ известен как рабочий цикл, равный Ton / T. Поскольку α изменяется от 0 до 1, мы можем видеть, что выходное напряжение является частью входного напряжения.

Шаг 2: Вещи, которые вам понадобятся

1x Arduino на ваш выбор (чем меньше, тем лучше)

1x монитор мощности INA219

1x модуль LM2596

1x регулятор напряжения LM7805

1x OLED-дисплей (128 x 64)

1x розетка постоянного тока

2x клеммные колодки

1x переключатель SPDT

1x 10k потенциометр (по возможности используйте прецизионный 10-оборотный горшок)

1x корпусная коробка

Шаг 3. Приступим к сборке

Довольно теории. Соберем все необходимые компоненты и построим на этом преобразователе дешевенький блок питания. Принципиальная схема и код прилагаются к настоящему документу. Убедитесь, что вы установили библиотеки SSD1306 и INA219 от Adafruit.

Чтобы получить все необходимые измерения, я выбрал INA219. Это двунаправленный монитор мощности с I2C. Это крошечное устройство упрощает работу по измерению тока.

Мы будем использовать только два контакта Arduino для I2C. На момент создания проекта у меня была только Arduino Nano. Можно использовать меньшую альтернативу.

Я демонтировал крошечный потенциометр, который был на печатной плате, и заменил его потенциометром 10k, который был прикреплен к передней части коробки. По возможности используйте десятиоборотный прецизионный потенциометр. Это поможет выполнить точную настройку.

Небольшой 0,96-дюймовый OLED-дисплей 128x64 используется для отображения всех измерений INA219.

Наконец, небольшой корпус, в который поместится все. Подходите творчески к выбору компоновки компонентов, если это разумно.

Шаг 4: Наслаждайтесь

Вот и все! Загрузите код и начните играть на своем маленьком устройстве. Просто помните, что максимальный ток, который может быть получен от преобразователя, составляет 3А. Этот тип модуля не имеет защиты от короткого замыкания.

Спасибо, что дожили до конца. Надеюсь, вам всем понравился этот проект и вы узнали что-то новое сегодня. Дай мне знать, если сделаешь его для себя. Подпишитесь на мой канал YouTube, чтобы узнать о новых проектах. Еще раз, спасибо!