DC-DC-Abwärtswandler LM2596 verwenden - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Dieses Tutorial zeigt, wie Sie den LM2596 Buck Converter zum Einschalten von Geräten verwenden, die unterschiedliche Spannungen benötigen. Wir zeigen, welche Batterietypen am besten mit dem Konverter verwendet werden können und wie Sie (indirekt) mehr als nur einen Ausgang vom Konverter erhalten.

Wir erklären, warum wir uns für diesen Konverter entschieden haben und für welche Art von Projekten wir ihn verwenden können.

Noch eine kleine Anmerkung, bevor wir loslegen: Übersehen Sie bei der Arbeit mit Robotik und Elektronik bitte nicht die Bedeutung der Energieverteilung.

Dies ist unser erstes Tutorial in unserer Reihe zum Thema Stromverteilung, wir glauben, dass Stromverteilung oft übersehen wird und dies ein großer Grund ist, warum viele Menschen anfangs das Interesse an Robotik verlieren, zum Beispiel ihre Komponenten verbrennen und nicht mehr kaufen wollen neue Komponenten aus der Angst, sie einfach wieder zu verbrennen, hoffen wir, dass Ihnen diese Serie zum Thema Stromverteilung hilft, den besseren Umgang mit Elektrizität zu verstehen.

Lieferungen:

1. LM2596 DC-DC-Wandler
2. 9V Alkaline Batterie
3. Arduino Uno
4. Überbrückungsdrähte
5. 2S Li-Po oder Li-Ion Akku
6. 2A oder 3A Sicherung
7. Servomotor SG90
8. Kleines Steckbrett

Schritt 1: Übersicht über die Pinbelegung

Hier sehen Sie, wie das DC-DC-Wandlermodul LM2596 aussieht. Sie können feststellen, dass der LM2596 ein IC ist und das Modul eine Schaltung ist, die um den IC herum aufgebaut ist, damit er als einstellbarer Wandler funktioniert.

Die Pinbelegung für das LM2596-Modul ist sehr einfach:

IN+ Hier verbinden wir das rote Kabel von der Batterie (oder der Stromquelle), dies ist VCC oder VIN (4,5V - 40V)

IN- Hier verbinden wir das schwarze Kabel von der Batterie (oder der Stromquelle), dies ist Masse, GND oder V--

OUT+ Hier schließen wir die positive Spannung des Stromverteilerkreises oder einer versorgten Komponente an

OUT- Hier verbinden wir die Masse des Stromverteilungskreises oder einer Komponente, die mit Strom versorgt wird

Schritt 2: Ausgabe anpassen

Dies ist ein Abwärtswandler, was bedeutet, dass er eine höhere Spannung aufnimmt und in eine niedrigere Spannung umwandelt. Um die Spannung einzustellen, müssen wir einige Schritte ausführen.

1. Verbinden Sie den Konverter mit der Batterie oder einer anderen Stromquelle. Wissen Sie, wie viel Spannung Sie in den Wandler eingegeben haben.
2. Stellen Sie das Multimeter so ein, dass es die Spannung liest, und verbinden Sie den Ausgang des Wandlers damit. Jetzt sieht man schon die Spannung am Ausgang.
3. Stellen Sie den Trimmer (hier 20k Ohm) mit einem winzigen Schraubendreher ein, bis die Spannung auf die gewünschte Leistung eingestellt ist. Fühlen Sie sich frei, den Trimmer in beide Richtungen zu drehen, um ein Gefühl für die Arbeit zu bekommen. Wenn Sie den Konverter zum ersten Mal verwenden, müssen Sie die Trimmerschraube manchmal 5-10 Vollkreise drehen, damit er funktioniert. Spielen Sie damit, bis Sie das Gefühl haben.
4. Nachdem die Spannung nun entsprechend eingestellt ist, schließen Sie anstelle des Multimeters das Gerät/Modul an, das Sie mit Strom versorgen möchten.

In den nächsten Schritten möchten wir Ihnen einige Beispiele zeigen, wie Sie bestimmte Spannungen erzeugen und wann Sie diese Spannungen verwenden. Diese hier gezeigten Schritte gelten von nun an für alle Beispiele.

Schritt 3: Aktuelle Bewertung

Die Strombelastbarkeit des IC LM2596 beträgt 3 Ampere (Dauerstrom), aber wenn Sie tatsächlich 2 oder mehr Ampere über einen längeren Zeitraum durchziehen, wird er sich aufheizen und durchbrennen. Wie bei den meisten Geräten müssen wir auch hier für ausreichend Kühlung sorgen, damit es lange und zuverlässig funktioniert.

Hier möchten wir eine Analogie zu den PCs und CPUs ziehen, wie die meisten von Ihnen bereits wissen, dass sich Ihr PC erwärmt und abstürzt Kühler oder noch besser mit Flüssigkeitskühlung einführen, das ist bei jedem elektronischen Bauteil wie IC's dasselbe. Zur Verbesserung kleben wir also einen kleinen Kühler (Wärmetauscher) darauf, der die Wärme vom IC passiv an die Umgebungsluft verteilt.

Das obige Bild zeigt zwei Versionen des LM2596-Moduls.

Die erste Version ist ohne Kühler und wird verwendet, wenn der Dauerstrom unter 1,5 Ampere liegt.

Die zweite Version ist mit dem Kühler und wir werden ihn verwenden, wenn der Dauerstrom über 1,5 Ampere liegt.

Schritt 4: Hochstromschutz

Bei der Arbeit mit Leistungsmodulen wie Wandlern ist auch zu erwähnen, dass diese durchbrennen, wenn der Strom zu hoch wird. Ich glaube, dass Sie das bereits aus dem obigen Schritt verstanden haben, aber wie kann man den IC vor dem hohen Strom schützen?

Hier möchten wir Ihnen eine weitere Komponente vorstellen, die Fuse. In diesem speziellen Fall benötigt unser Konverter Schutz von 2 oder 3 Ampere. Also nehmen wir, sagen wir, eine 2-Ampere-Sicherung und verdrahten sie gemäß den obigen Bildern. Dies bietet den notwendigen Schutz für unser IC.

Im Inneren der Sicherung befindet sich ein dünner Draht aus einem Material, das bei niedrigen Temperaturen schmilzt. Die Dicke des Drahtes wird während der Herstellung sorgfältig angepasst, damit der Draht bricht (oder auslötet), wenn der Strom über 2 Ampere steigt. Dadurch wird der Stromfluss gestoppt und der hohe Strom kann nicht zum Wandler gelangen. Dies bedeutet natürlich, dass wir die Sicherung ersetzen müssen (weil sie jetzt geschmolzen ist) und die Schaltung korrigieren müssen, die versucht hat, zu viel Strom zu ziehen.

Wenn Sie mehr über die Sicherungen erfahren möchten, lesen Sie bitte unser Tutorial zu ihnen, wenn wir es veröffentlichen.

Schritt 5: Stromversorgung des 6-V-Motors und des 5-V-Controllers aus einer Hand

Hier ist ein Beispiel, das alles enthält, was oben erwähnt wurde. Wir fassen alles mit den Verdrahtungsschritten zusammen:

1. Verbinden Sie den 2S Li-Po (7,4V) Akku mit der 2A Sicherung. Dies schützt unseren Hauptstromkreis vor Hochstrom.
2. Stellen Sie die Spannung mit dem am Ausgang angeschlossenen Multimeter auf 6V ein.
3. Verbinden Sie Masse und VCC von der Batterie mit den Eingangsklemmen des Wandlers.
4. Verbinden Sie den positiven Ausgang mit der VIN am Arduino und mit dem roten Kabel am Mikroservo SG90.
5. Verbinden Sie den negativen Ausgang mit dem GND am Arduino und dem braunen Kabel am Mikroservo SG90.

Hier haben wir die Spannung auf 6V eingestellt und den Arduino Uno und den SG90 eingeschaltet. Der Grund, warum wir dies tun sollten, anstatt den 5-V-Ausgang des Arduino Uno zum Laden des SG90 zu verwenden, ist die vom Konverter gelieferte konstante Leistung sowie der begrenzte Ausgangsstrom des Arduino, und wir möchten auch immer die trennen Motorleistung aus der Leistung der Schaltung. Hier wird das Letzte nicht wirklich erreicht, weil es für diesen Motor unnötig ist, aber der Umrichter bietet uns die Möglichkeit dazu.

Um mehr darüber zu erfahren, warum es besser ist, die Komponenten auf diese Weise zu versorgen und die Motoren von den Controllern zu trennen, lesen Sie bitte unser Tutorial zu Batterien, wenn es veröffentlicht wird.

Schritt 6: Stromversorgung von 5-V- und 3,3-V-Geräten aus einer einzigen Quelle

Dieses Beispiel zeigt, wie Sie den LM2596 verwenden, um zwei Geräte mit zwei unterschiedlichen Spannungsarten zu versorgen. Die Verkabelung ist auf den Bildern gut zu erkennen. Was wir hier gemacht haben, wird in den folgenden Schritten erklärt.

1. Schließen Sie die 9-V-Alkalibatterie (erhältlich in jedem örtlichen Geschäft) an den Eingang des Konverters an.
2. Stellen Sie die Spannung auf 5V ein und verbinden Sie den Ausgang mit dem Steckbrett.
3. Verbinden Sie die 5V des Arduino mit dem Pluspol des Steckbretts und verbinden Sie die Masse des Arduino und des Steckbretts.
4. Das zweite Gerät, das hier mit Strom versorgt wird, ist ein drahtloser Sender / Empfänger nrf24, er benötigt 3,3 V, normalerweise können Sie ihn direkt vom Arduino mit Strom versorgen, aber der vom Arduino kommende Strom ist normalerweise zu schwach, um ein stabiles Funksignal zu übertragen, also verwenden wir unseren Konverter um es anzutreiben.
5. Dazu müssen wir einen Spannungsteiler verwenden, um die Spannung von 5 V auf 3,3 V zu reduzieren. Dies geschieht durch Verbinden der +5V des Konverters mit dem 2k Ohm Widerstand und 1k Ohm Widerstand mit Masse. Die Klemmenspannung, an der sie sich berühren, wird jetzt auf 3,3 V reduziert, die wir zum Laden des nrf24 verwenden.

Wenn Sie mehr über die Widerstände und Spannungsteiler erfahren möchten, lesen Sie bitte unser Tutorial dazu, wenn es veröffentlicht wird.

Schritt 7: Fazit

Was wir hier gezeigt haben, möchten wir hier zusammenfassen.

• Verwenden Sie LM2596, um die Spannung von hoch (4,5 - 40) auf niedrig umzuwandeln
• Verwenden Sie immer ein Multimeter, um den Spannungspegel am Ausgang zu überprüfen, bevor Sie andere Geräte/Module anschließen
• Verwenden Sie LM2596 ohne Kühlkörper (Kühler) für 1,5 Ampere oder weniger und mit einem Kühlkörper für bis zu 3 Ampere
• Verwenden Sie eine 2-A- oder 3-A-Sicherung zum Schutz des LM2596, wenn Sie Motoren mit unvorhersehbaren Strömen betreiben
• Mit Wandlern versorgen Sie Ihre Stromkreise mit einer stabilen Spannung mit ausreichend Strom, die Sie zur zuverlässigen Steuerung von Motoren verwenden können

Schritt 8: Zusätzliches Zeug

Sie können die Modelle, die wir in diesem Tutorial verwendet haben, von unserem GrabCAD-Konto herunterladen:

GrabCAD Robottronic-Modelle

Sie können unsere anderen Tutorials zu Instructables sehen:

Instructables Robottronic

Sie können auch den Youtube-Kanal überprüfen, der noch am Start ist:

Youtube Robottronic