Cách sử dụng Bộ chuyển đổi DC sang DC Buck LM2596: 8 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Hướng dẫn này sẽ chỉ ra cách sử dụng LM2596 Buck Converter để cấp nguồn cho các thiết bị yêu cầu điện áp khác nhau. Chúng tôi sẽ chỉ ra những loại pin tốt nhất để sử dụng với bộ chuyển đổi và cách nhận được nhiều hơn một đầu ra từ bộ chuyển đổi (gián tiếp).

Chúng tôi sẽ giải thích lý do tại sao chúng tôi chọn bộ chuyển đổi này và chúng tôi có thể sử dụng nó cho những loại dự án nào.

Chỉ một lưu ý nhỏ trước khi chúng ta bắt đầu: Khi làm việc với người máy và thiết bị điện tử, xin đừng bỏ qua tầm quan trọng của việc phân phối điện.

Đây là hướng dẫn đầu tiên của chúng tôi trong loạt bài về Phân phối điện, chúng tôi tin rằng Phân phối điện thường bị bỏ qua và đây là lý do lớn khiến nhiều người mất hứng thú với robot ngay từ đầu, chẳng hạn như họ đốt cháy các thành phần của mình và không muốn mua các linh kiện mới khỏi sợ đốt cháy lại, chúng tôi hy vọng rằng loạt bài về Phân phối điện này sẽ giúp bạn hiểu cách làm việc tốt hơn với điện.

Quân nhu:

1. Bộ chuyển đổi DC sang DC LM2596
2. Pin kiềm 9V
3. Arduino Uno
4. Dây nhảy
5. 2S Li-Po hoặc Pin Li-Ion
6. Cầu chì 2A hoặc 3A
7. Động cơ Servo SG90
8. Breadboard nhỏ

Bước 1: Tổng quan sơ đồ chân

Tại đây Bạn có thể thấy Mô-đun chuyển đổi DC sang DC của LM2596 trông như thế nào. Bạn có thể nhận thấy rằng LM2596 là một vi mạch và mô-đun là một mạch xây dựng xung quanh vi mạch để làm cho nó hoạt động như một bộ chuyển đổi có thể điều chỉnh.

Sơ đồ chân cho mô-đun LM2596 rất đơn giản:

IN + Ở đây chúng tôi kết nối dây màu đỏ từ pin (hoặc nguồn điện), đây là VCC hoặc VIN (4.5V - 40V)

IN- Ở đây chúng tôi kết nối dây đen từ pin (hoặc nguồn điện), đây là dây nối đất, GND hoặc V--

OUT + Ở đây chúng tôi kết nối điện áp dương của mạch phân phối điện hoặc một thành phần được cấp nguồn

OUT- Ở đây chúng tôi kết nối đất của mạch phân phối điện hoặc một thành phần được cấp nguồn

Bước 2: Điều chỉnh đầu ra

Đây là một bộ chuyển đổi buck có nghĩa là nó sẽ lấy điện áp cao hơn và chuyển nó thành điện áp thấp hơn. Để điều chỉnh điện áp, chúng ta phải thực hiện một vài bước.

1. Kết nối bộ chuyển đổi với pin hoặc nguồn điện khác. Biết bạn đã nhập bao nhiêu điện áp vào bộ chuyển đổi.
2. Đặt đồng hồ vạn năng để đọc điện áp và kết nối đầu ra của bộ chuyển đổi với nó. Bây giờ bạn đã có thể thấy điện áp trên đầu ra.
3. Điều chỉnh tông đơ (ở đây là 20k Ohm) bằng một tuốc nơ vít nhỏ cho đến khi điện áp được đặt ở đầu ra mong muốn. Hãy xoay tông đơ theo cả hai hướng để biết được cách làm việc với nó. Đôi khi, khi bạn sử dụng bộ chuyển đổi lần đầu tiên, bạn sẽ phải xoay vít tông đơ 5-10 vòng để nó hoạt động. Chơi với nó cho đến khi bạn có được cảm giác.
4. Bây giờ điện áp đã được điều chỉnh thích hợp, thay vì kết nối đồng hồ vạn năng với thiết bị / mô-đun bạn muốn cấp nguồn.

Trong một vài bước tiếp theo, chúng tôi muốn giới thiệu cho bạn một vài ví dụ về cách tạo ra các điện áp nhất định và khi nào sử dụng các điện áp này. Các bước hiển thị ở đây kể từ bây giờ được ngụ ý trên tất cả các ví dụ.

Bước 3: Xếp hạng hiện tại

Đánh giá hiện tại của IC LM2596 là 3 Amps (dòng điện ổn định), nhưng nếu bạn thực sự kéo qua nó 2 hoặc hơn 2 Amps trong một thời gian dài, nó sẽ nóng lên và cháy. Như với hầu hết các thiết bị ở đây, chúng tôi cũng phải cung cấp đủ khả năng làm mát để nó hoạt động lâu dài và đáng tin cậy.

Ở đây, chúng tôi muốn rút ra sự tương tự với PC và CPU, như hầu hết các bạn đã biết, PC của bạn nóng lên và gặp sự cố, để cải thiện hiệu suất của chúng, chúng ta cần cải thiện khả năng làm mát của chúng, chúng ta có thể thay thế tản nhiệt bằng không khí hoặc thụ động tốt hơn mát hơn hoặc thậm chí còn tốt hơn với làm mát bằng chất lỏng, đó là điều tương tự với mọi thành phần điện tử như IC. Vì vậy, để cải thiện nó, chúng tôi sẽ dán một bộ làm mát nhỏ (bộ trao đổi nhiệt) lên trên nó và điều này sẽ phân phối thụ động nhiệt từ vi mạch ra không khí xung quanh.

Hình ảnh trên cho thấy hai phiên bản của mô-đun LM2596.

Phiên bản đầu tiên không có bộ làm mát và chúng tôi sẽ sử dụng nó nếu dòng điện ổn định dưới 1,5 Amps.

Phiên bản thứ hai là với bộ làm mát và chúng tôi sẽ sử dụng nó nếu dòng điện ổn định trên 1,5 Amps.

Bước 4: Bảo vệ dòng điện cao

Một điều khác cần đề cập khi làm việc với các mô-đun nguồn như bộ chuyển đổi là chúng sẽ bị cháy nếu dòng điện tăng quá cao. Tôi tin rằng bạn đã hiểu điều đó từ bước trên, nhưng làm thế nào để bảo vệ IC khỏi dòng điện cao?

Ở đây chúng tôi xin giới thiệu một thành phần khác là Cầu chì. Trong trường hợp cụ thể này, bộ chuyển đổi của chúng tôi cần được bảo vệ từ 2 hoặc 3 Amps. Vì vậy, chúng tôi sẽ lấy, giả sử một cầu chì 2 Amp và đấu dây nó theo các hình ảnh trên. Điều này sẽ cung cấp sự bảo vệ cần thiết cho vi mạch của chúng tôi.

Bên trong cầu chì có một dây mỏng làm bằng vật liệu nóng chảy ở nhiệt độ thấp, độ dày của dây được điều chỉnh cẩn thận trong quá trình sản xuất để dây thae sẽ đứt (hoặc không cứng hơn) nếu dòng điện vượt quá 2 Amps. Điều này sẽ ngăn dòng hiện tại và dòng cao sẽ không thể đến bộ chuyển đổi. Tất nhiên điều này có nghĩa là chúng ta sẽ phải thay thế Cầu chì (vì nó đã bị nóng chảy bây giờ) và sửa lại mạch đã cố gắng tạo ra quá nhiều dòng điện.

Nếu bạn muốn biết thêm về các cầu chì, vui lòng tham khảo hướng dẫn của chúng tôi về chúng khi chúng tôi phát hành.

Bước 5: Cấp nguồn cho động cơ 6V và bộ điều khiển 5V từ một nguồn duy nhất

Đây là một ví dụ bao gồm mọi thứ được đề cập ở trên. Chúng tôi sẽ tóm tắt mọi thứ với các bước nối dây:

1. Kết nối pin 2S Li-Po (7.4V) với cầu chì 2A. Điều này sẽ bảo vệ mạch chính của chúng ta khỏi dòng điện cao.
2. Điều chỉnh điện áp đến 6V với đồng hồ vạn năng được kết nối trên đầu ra.
3. Kết nối đất và VCC từ pin với các đầu vào đầu vào của bộ chuyển đổi.
4. Kết nối đầu ra tích cực với VIN trên Arduino và với dây màu đỏ trên micro servo SG90.
5. Kết nối đầu ra âm với GND trên Arduino và dây màu nâu trên micro servo SG90.

Ở đây chúng tôi đã điều chỉnh điện áp thành 6V và cấp nguồn cho Arduino Uno và SG90. Lý do tại sao chúng tôi làm điều đó thay vì sử dụng đầu ra 5V của Arduino Uno để sạc SG90 là đầu ra ổn định được cung cấp bởi bộ chuyển đổi, cũng như dòng điện đầu ra hạn chế đến từ Arduino và chúng tôi cũng luôn muốn tách công suất động cơ từ công suất của đoạn mạch. Ở đây, điều cuối cùng thực sự không đạt được vì nó không cần thiết đối với động cơ này, nhưng bộ chuyển đổi cung cấp cho chúng tôi khả năng làm điều đó.

Để hiểu thêm về lý do tại sao tốt hơn nên cấp nguồn cho các bộ phận theo cách này và tách động cơ khỏi bộ điều khiển, vui lòng tham khảo hướng dẫn của chúng tôi về pin khi nó được phát hành.

Bước 6: Cấp nguồn cho các thiết bị 5V và 3.3V từ một nguồn duy nhất

Ví dụ này cho thấy cách sử dụng LM2596 để cấp nguồn cho hai thiết bị có hai loại điện áp khác nhau. Hệ thống dây điện có thể được nhìn thấy rõ ràng từ các hình ảnh. Những gì chúng tôi đã làm ở đây được giải thích trong các bước dưới đây.

1. Kết nối Pin kiềm 9V (có thể mua ở bất kỳ cửa hàng địa phương nào) với đầu vào của bộ chuyển đổi.
2. Điều chỉnh điện áp thành 5V và kết nối đầu ra với breadboard.
3. Kết nối 5V của Arduino với đầu cực dương trên breadboard và kết nối đế của Arduino và Breadboard.
4. Thiết bị thứ hai được cấp nguồn ở đây là bộ phát / thu không dây nrf24, nó yêu cầu 3.3V, thông thường bạn có thể cấp nguồn trực tiếp từ Arduino nhưng dòng điện đến từ Arduino thường quá yếu để truyền tín hiệu vô tuyến ổn định, vì vậy chúng tôi sẽ sử dụng bộ chuyển đổi của mình. để cung cấp năng lượng cho nó.
5. Để làm được điều đó, chúng ta cần sử dụng Bộ chia điện áp để giảm điện áp từ 5V xuống 3,3V. Điều này được thực hiện bằng cách kết nối + 5V của bộ chuyển đổi với điện trở 2k Ohm và điện trở 1k Ohm với đất. Điện áp đầu cuối nơi chúng chạm vào hiện giảm xuống còn 3,3V mà chúng tôi sử dụng để sạc nrf24.

Nếu bạn muốn biết thêm về điện trở và bộ phân áp, vui lòng tham khảo hướng dẫn của chúng tôi về điều đó khi nó được phát hành.

Bước 7: Kết luận

Chúng tôi xin tóm tắt những gì chúng tôi đã trình bày ở đây.

• Sử dụng LM2596 để chuyển đổi điện áp từ cao (4,5 - 40) xuống thấp
• Luôn sử dụng Đồng hồ vạn năng để kiểm tra mức điện áp trên đầu ra trước khi kết nối các thiết bị / mô-đun khác
• Sử dụng LM2596 không có bộ tản nhiệt (bộ làm mát) cho 1,5 Amps hoặc thấp hơn và có bộ tản nhiệt cho tối đa 3 Amps
• Sử dụng Cầu chì 2 Amp hoặc 3 Amp để bảo vệ LM2596 nếu bạn đang cấp nguồn cho động cơ tạo ra dòng điện không thể đoán trước
• Sử dụng bộ chuyển đổi, bạn đang cung cấp điện áp ổn định cho các mạch của mình với đủ dòng điện mà bạn có thể sử dụng để điều khiển động cơ một cách đáng tin cậy, bằng cách này, bạn sẽ không bị giảm hành vi với sự sụt giảm điện áp của pin theo thời gian

Bước 8: Nội dung bổ sung

Bạn có thể tải xuống các mô hình mà chúng tôi đã sử dụng trong hướng dẫn này từ tài khoản GrabCAD của chúng tôi:

Mô hình GrabCAD Robottronic

Bạn có thể xem các hướng dẫn khác của chúng tôi về Đồ hướng dẫn:

Robottronic hướng dẫn

Bạn cũng có thể kiểm tra kênh Youtube vẫn đang trong quá trình khởi động:

Youtube Robottronic