Alimentazione variabile (convertitore buck): 4 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Un alimentatore è un dispositivo essenziale quando si lavora con l'elettronica. Se vuoi sapere quanta energia sta consumando il tuo circuito, dovrai prendere misure di tensione e corrente e poi moltiplicarle per ottenere energia. Un lavoro che richiede tempo. Ciò diventa ancora più difficile se si desidera monitorare continuamente la potenza per un periodo di tempo. Bene, lascia che il tuo microcontrollore faccia tutto il duro lavoro. In questo video vedremo come realizzare un alimentatore variabile economico e impareremo il suo funzionamento.

Iniziamo

Passaggio 1: convertitore buck e suo funzionamento

Diamo un'occhiata a questo modulo basato su LM2596 IC che fornisce una tensione CC variabile ai suoi terminali di uscita. Per studiare a fondo il circuito, ho tirato fuori il mio multimetro, l'ho messo in modalità continuità e ho iniziato a sondare per trovare cosa è collegato a cosa. Dopo alcuni sondaggi, sono arrivato al circuito come mostrato. Questo è un convertitore buck, noto anche come convertitore step-down. Variando il potenziometro si ottiene qualsiasi tensione compresa tra 1,25 V e la tensione di ingresso. Dando un'occhiata alla scheda tecnica di LM2596 possiamo vedere che si tratta di un semplice dispositivo di commutazione con alcune caratteristiche che per ora possiamo ignorare.

Quindi, per una chiara comprensione, possiamo sostituire alcune parti del circuito con un semplice interruttore come mostrato nell'immagine.

Caso 1: l'interruttore è chiuso (tonnellata)

Quando l'interruttore è chiuso, la corrente scorre attraverso il carico. Questo eccita l'induttore che immagazzina energia nel suo campo magnetico. Il diodo è polarizzato inversamente e agisce come un circuito aperto.

Caso 2: l'interruttore è aperto (Toff)

Quando l'interruttore è aperto, il campo magnetico dell'induttore collassa provocando una fem e quindi la corrente scorre attraverso il carico e il diodo che ora è polarizzato in avanti.

Il compito del condensatore è ridurre il contenuto dell'ondulazione nella forma d'onda di uscita. Questo è fatto ancora e ancora.

La corrente che scorre attraverso il carico sarà come mostrato nell'immagine. La corrente aumenterà durante il Ton e scenderà durante il Toff. Facendo un po' di conti, possiamo trovare la formula

Vout = α x Vin

dove 'α' è noto come il ciclo di lavoro che è uguale a Ton/T. Poiché α varia da 0 a 1, possiamo vedere che la tensione di uscita è la frazione della tensione di ingresso.

Passaggio 2: cose di cui avrai bisogno

1x Arduino a tua scelta (più piccolo è, meglio è)

1x monitor di alimentazione INA219

1x modulo LM2596

1x regolatore di tensione LM7805

1x display OLED (128 x 64)

1x presa di alimentazione CC

2x morsettiere

1x interruttore SPDT

1x potenziometro da 10k (usare un potenziometro di precisione da 10 giri se possibile)

1x scatola di custodia

Passaggio 3: passiamo alla costruzione

Basta con la teoria. Raccogliamo tutti i componenti necessari e costruiamo un piccolo alimentatore economico utilizzando questo convertitore. In allegato lo schema elettrico e il codice. Assicurati di installare le librerie SSD1306 e INA219 di Adafruit.

Per ottenere tutte le misure richieste, sono andato con INA219. È un monitor di potenza bidirezionale con I2C. Questo piccolo dispositivo semplifica il lavoro di misurazione della corrente.

Useremo solo due pin di Arduino per I2C. Avevo solo Arduino Nano al momento della realizzazione del progetto. È possibile utilizzare un'alternativa più piccola.

Ho dissaldato il piccolo potenziometro che era sul PCB e l'ho sostituito con un potenziometro da 10k che era attaccato nella parte anteriore della scatola. Se possibile, utilizzare un potenziometro di precisione a dieci giri. Questo aiuterà a fare regolazioni fini.

Un piccolo display OLED da 0,96 pollici 128x64 viene utilizzato per visualizzare tutte le misurazioni da INA219.

Infine, un piccolo recinto per tutto per adattarsi. Sii creativo nella scelta del layout per i componenti purché sia ragionevole.

Passaggio 4: divertiti

Questo è tutto! Carica il codice e inizia a giocare con il tuo piccolo dispositivo. Ricorda solo che la corrente massima che può essere prelevata dal convertitore è 3A. Questo tipo di modulo non ha alcuna protezione contro il cortocircuito.

Grazie per essere rimasto fino alla fine. Spero che amiate tutti questo progetto e che oggi abbiate imparato qualcosa di nuovo. Fammi sapere se ne fai uno per te. Iscriviti al mio canale YouTube per altri progetti in arrivo. Grazie ancora!