Variables Netzteil (Buck Converter) - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Ein Netzteil ist ein unverzichtbares Gerät, wenn Sie mit Elektronik arbeiten. Wenn Sie wissen möchten, wie viel Strom Ihre Schaltung verbraucht, müssen Sie Spannungs- und Strommessungen durchführen und diese dann multiplizieren, um Strom zu erhalten. So eine zeitraubende Arbeit. Dies wird noch schwieriger, wenn Sie die Leistung über einen bestimmten Zeitraum kontinuierlich überwachen möchten. Nun, lassen Sie Ihren Mikrocontroller die ganze harte Arbeit machen. In diesem Video sehen wir, wie man ein billiges variables Netzteil herstellt und seine Funktionsweise lernt.

Lass uns anfangen

Schritt 1: Buck Converter und seine Funktionsweise

Schauen wir uns dieses Modul an, das auf dem LM2596-IC basiert und an seinen Ausgangsklemmen eine variable Gleichspannung liefert. Um die Schaltung gründlich zu studieren, nahm ich mein Multimeter heraus, stellte es in den Durchgangsmodus und begann zu prüfen, was mit was verbunden ist. Nach einigem Nachforschen kam ich mit der Schaltung wie gezeigt. Dies ist ein Abwärtswandler, auch als Abwärtswandler bekannt. Das Variieren des Potentiometers ergibt eine Spannung zwischen 1,25 V und der Eingangsspannung. Wenn wir uns das Datenblatt des LM2596 ansehen, können wir sehen, dass es sich um ein einfaches Schaltgerät mit einigen Funktionen handelt, die wir vorerst ignorieren können.

Zum besseren Verständnis können wir einen Teil der Schaltung durch einen einfachen Schalter ersetzen, wie im Bild gezeigt.

Fall 1: Schalter ist geschlossen (Ton)

Wenn der Schalter geschlossen ist, fließt Strom durch die Last. Dies erregt den Induktor, der Energie in seinem Magnetfeld speichert. Die Diode ist in Sperrrichtung vorgespannt und wirkt als offener Stromkreis.

Fall 2: Schalter ist offen (Toff)

Wenn der Schalter geöffnet ist, kollabiert das Magnetfeld der Induktivität, was eine EMK induziert und somit Strom durch die Last und die Diode fließt, die jetzt in Durchlassrichtung vorgespannt ist.

Die Aufgabe des Kondensators besteht darin, den Welligkeitsgehalt in der Ausgangswellenform zu reduzieren. Dies wird immer wieder gemacht.

Der durch die Last fließende Strom sieht wie im Bild gezeigt aus. Der Strom wird während Ton ansteigen und während Toff fallen. Indem wir etwas Mathematik machen, können wir die Formel finden

Vout = α x Vin

wobei „α“als Tastverhältnis bekannt ist, das gleich Ton/T ist. Da α von 0 bis 1 variiert, können wir sehen, dass die Ausgangsspannung der Bruchteil der Eingangsspannung ist.

Schritt 2: Dinge, die Sie brauchen

1x Arduino deiner Wahl (kleiner desto besser)

1x INA219 Leistungsmonitor

1x LM2596-Modul

1x LM7805 Spannungsregler

1x OLED-Display (128 x 64)

1x DC-Steckdose

2x Klemmenblöcke

1x SPDT-Schalter

1x 10k Potentiometer (Verwenden Sie wenn möglich einen Präzisionstopf mit 10 Umdrehungen)

1x Gehäusebox

Schritt 3: Kommen wir zum Build

Genug der Theorie. Lassen Sie uns alle benötigten Komponenten zusammenstellen und mit diesem Konverter ein günstiges kleines Netzteil bauen. Der Schaltplan und Code sind hiermit beigefügt. Stellen Sie sicher, dass Sie die SSD1306- und INA219-Bibliotheken von Adafruit installieren.

Um alle erforderlichen Messungen zu erhalten, habe ich mich für INA219 entschieden. Es ist ein bidirektionaler Leistungsmonitor mit I2C. Dieses winzige Gerät macht die Strommessung einfach.

Wir werden nur zwei Pins des Arduino für I2C verwenden. Ich hatte zum Zeitpunkt der Erstellung des Projekts nur Arduino Nano. Eine kleinere Alternative kann verwendet werden.

Ich entlötete das winzige Potentiometer, das sich auf der Platine befand, und ersetzte es durch ein 10k-Potentiometer, das an der Vorderseite der Box angebracht war. Verwenden Sie nach Möglichkeit ein Präzisionspotentiometer mit zehn Umdrehungen. Dies hilft bei der Feineinstellung.

Ein kleines 0,96 Zoll 128x64 OLED-Display wird verwendet, um alle Messungen des INA219 anzuzeigen.

Endlich ein kleines Gehäuse, in das alles reinpasst. Seien Sie kreativ bei der Wahl des Layouts für die Komponenten, solange es sinnvoll ist.

Schritt 4: Viel Spaß

Das ist es! Laden Sie den Code hoch und beginnen Sie mit Ihrem kleinen Gerät zu spielen. Denken Sie daran, dass der maximale Strom, der aus dem Konverter entnommen werden kann, 3 A beträgt. Dieser Modultyp besitzt keinen Kurzschlussschutz.

Danke, dass du bis zum Ende durchgehalten hast. Ich hoffe, Sie alle lieben dieses Projekt und haben heute etwas Neues gelernt. Lassen Sie es mich wissen, wenn Sie selbst eine machen. Abonniere meinen YouTube-Kanal für weitere anstehende Projekte. Vielen Dank noch mal!