كيفية استخدام DC to DC Converter LM2596: 8 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

سيوضح هذا البرنامج التعليمي كيفية استخدام LM2596 Buck Converter لتشغيل الأجهزة التي تتطلب جهدًا مختلفًا. سنعرض أفضل أنواع البطاريات لاستخدامها مع المحول وكيفية الحصول على أكثر من مخرج واحد من المحول (بشكل غير مباشر).

سنشرح لماذا اخترنا هذا المحول ولأي نوع من المشاريع يمكننا استخدامه.

مجرد ملاحظة صغيرة قبل أن نبدأ: عند العمل مع الروبوتات والإلكترونيات ، يرجى عدم إغفال أهمية توزيع الطاقة.

هذا هو أول برنامج تعليمي لنا في سلسلتنا حول Power Distribution ، نعتقد أنه غالبًا ما يتم التغاضي عن توزيع الطاقة وهذا سبب كبير لفقد الكثير من الناس الاهتمام بالروبوتات في البداية ، على سبيل المثال ، يحرقون مكوناتهم ولا يرغبون في شرائها مكونات جديدة من الخوف لمجرد حرقها مرة أخرى ، نأمل أن تساعدك هذه السلسلة على Power Distribution على فهم كيفية العمل بشكل أفضل مع الكهرباء.

اللوازم:

1. LM2596 DC إلى DC Converter
2. بطارية قلوية 9 فولت
3. اردوينو اونو
4. أسلاك العبور
5. 2S Li-Po أو بطارية Li-Ion
6. 2A أو 3A فتيل
7. محرك سيرفو SG90
8. اللوح الصغير

الخطوة 1: نظرة عامة على Pinout

هنا يمكنك أن ترى كيف تبدو LM2596 DC to DC Converter Module. يمكنك ملاحظة أن LM2596 عبارة عن IC ، والوحدة عبارة عن دائرة يتم إنشاؤها حول IC لجعلها تعمل كمحول قابل للتعديل.

Pinout لوحدة LM2596 بسيط للغاية:

IN + هنا نقوم بتوصيل السلك الأحمر من البطارية (أو مصدر الطاقة) ، وهذا هو VCC أو VIN (4.5V - 40V)

IN- هنا نقوم بتوصيل السلك الأسود من البطارية (أو مصدر الطاقة) ، وهذا هو الأرض ، GND أو V-

OUT + هنا نقوم بتوصيل الجهد الموجب لدائرة توزيع الطاقة أو مكون يعمل بالطاقة

خارج- هنا نقوم بتوصيل الأرض لدائرة توزيع الطاقة أو مكون يعمل بالطاقة

الخطوة 2: ضبط الإخراج

هذا محول باك يعني أنه سيستغرق جهدًا أعلى ويحوله إلى جهد أقل. لضبط الجهد علينا القيام بخطوتين.

1. قم بتوصيل المحول بالبطارية أو مصدر طاقة آخر. اعرف مقدار الجهد الذي أدخلته في المحول.
2. اضبط المتر المتعدد لقراءة الجهد وتوصيل خرج المحول به. الآن يمكنك بالفعل رؤية الجهد على الخرج.
3. اضبط أداة التشذيب (هنا 20 كيلو أوم) باستخدام مفك براغي صغير حتى يتم ضبط الجهد على الإخراج المطلوب. لا تتردد في تدوير أداة التشذيب في كلا الاتجاهين لتشعر بكيفية التعامل معها. في بعض الأحيان عند استخدام المحول لأول مرة ، سيتعين عليك تدوير برغي أداة القطع من 5 إلى 10 دوائر كاملة لتشغيله. العب معها حتى تحصل على الشعور.
4. الآن بعد أن تم ضبط الجهد بشكل مناسب ، بدلاً من جهاز القياس المتعدد ، قم بتوصيل الجهاز / الوحدة التي تريد تشغيلها.

في الخطوتين التاليتين ، نود أن نعرض لك مثالين حول كيفية إنتاج جهد معين ومتى يتم استخدام هذه الفولتية. هذه الخطوات الموضحة هنا من الآن فصاعدًا ضمنية في جميع الأمثلة.

الخطوة 3: التصنيف الحالي

التصنيف الحالي لـ IC LM2596 هو 3 أمبير (تيار ثابت) ، ولكن إذا قمت بالفعل بسحب 2 أمبير أو أكثر لفترة طويلة من الوقت ، فسوف يسخن ويحترق. كما هو الحال مع معظم الأجهزة هنا ، يتعين علينا أيضًا توفير تبريد كافٍ لها للعمل لفترة طويلة وموثوق بها.

هنا نود أن نرسم تشابهًا مع أجهزة الكمبيوتر الشخصية ووحدة المعالجة المركزية ، كما يعلم معظمكم بالفعل ، يتم تسخين جهاز الكمبيوتر الخاص بك وتعطله ، لتحسين أدائها نحتاج إلى تحسين تبريدها ، ويمكننا استبدال التبريد بسلبي أفضل أو هوائي أفضل أكثر برودة أو تقديم أفضل مع التبريد السائل ، إنه نفس الشيء مع كل مكون إلكتروني مثل المكونات الإلكترونية. لتحسينه ، سنقوم بلصق مبرد صغير (مبادل حراري) فوقه وهذا سوف يوزع الحرارة بشكل سلبي من IC إلى الهواء المحيط.

توضح الصورة أعلاه نسختين من وحدة LM2596.

الإصدار الأول بدون المبرد وسنستخدمه إذا كان التيار الثابت أقل من 1.5 أمبير.

الإصدار الثاني مع المبرد وسنستخدمه إذا كان التيار الثابت أعلى من 1.5 أمبير.

الخطوة 4: حماية عالية الحالية

شيء آخر يجب ذكره عند العمل مع وحدات الطاقة مثل المحولات هو أنها ستحترق إذا ارتفع التيار بشكل كبير. أعتقد أنك قد فهمت ذلك بالفعل من الخطوة أعلاه ، ولكن كيف تحمي IC من التيار العالي؟

هنا نود أن نقدم مكونًا آخر هو المصهر. في هذه الحالة المحددة ، يحتاج المحول الخاص بنا إلى الحماية من 2 أو 3 أمبير. لذلك سنأخذ ، دعنا نقول فتيل 2 أمبير ونسلكه وفقًا للصور أعلاه. سيوفر هذا الحماية اللازمة لجهازنا IC.

يوجد داخل المصهر سلك رفيع مصنوع من مادة تذوب في درجات حرارة منخفضة ، ويتم ضبط سماكة السلك بعناية أثناء التصنيع بحيث ينكسر السلك (أو ينفصل) إذا تجاوز التيار 2 أمبير. سيؤدي هذا إلى إيقاف التدفق الحالي ولن يتمكن التيار العالي من الوصول إلى المحول. بالطبع هذا يعني أنه سيتعين علينا استبدال المصهر (لأنه ذاب الآن) وتصحيح الدائرة التي حاولت سحب الكثير من التيار.

إذا كنت تريد معرفة المزيد عن الصمامات ، فيرجى الرجوع إلى برنامجنا التعليمي حولها عندما نطلقها.

الخطوة 5: تشغيل محرك 6 فولت وجهاز تحكم 5 فولت من مصدر واحد

هذا مثال يتضمن كل ما هو مذكور أعلاه. سنلخص كل شيء بخطوات الأسلاك:

1. قم بتوصيل بطارية 2S Li-Po (7.4V) بفيوز 2A. هذا سوف يحمي دائرتنا الرئيسية من التيار العالي.
2. اضبط الجهد على 6 فولت مع توصيل المتر المتعدد في الخرج.
3. قم بتوصيل الأرض و VCC بالبطارية بأطراف إدخال المحول.
4. قم بتوصيل الإخراج الإيجابي بـ VIN على Arduino وبالسلك الأحمر على أجهزة micro SG90.
5. قم بتوصيل الإخراج السالب بـ GND على Arduino والسلك البني على أجهزة micro servo SG90.

هنا قمنا بتعديل الجهد إلى 6 فولت وقمنا بتشغيل Arduino Uno و SG90. السبب في قيامنا بذلك بدلاً من استخدام خرج 5 فولت من Arduino Uno لشحن SG90 هو الإخراج الثابت الذي يوفره المحول ، بالإضافة إلى تيار الإخراج المحدود القادم من Arduino ، ونريد أيضًا دائمًا فصل قوة المحرك من قوة الدائرة. هنا لم يتم تحقيق آخر شيء في الواقع لأنه غير ضروري لهذا المحرك ، لكن المحول يوفر لنا إمكانية القيام بذلك.

لفهم المزيد حول السبب في أنه من الأفضل تشغيل المكونات بهذه الطريقة وفصل المحركات عن وحدات التحكم ، يرجى الرجوع إلى البرنامج التعليمي الخاص بنا حول البطاريات عند إطلاقها.

الخطوة 6: تشغيل الأجهزة 5V و 3.3V من مصدر واحد

يوضح هذا المثال كيفية استخدام LM2596 لتشغيل جهازين بنوعين مختلفين من الفولتية. يمكن رؤية الأسلاك بوضوح من الصور. ما قمنا به هنا موضح في الخطوات أدناه.

1. قم بتوصيل البطارية القلوية 9 فولت (يمكن شراؤها من أي متجر محلي) بمدخل المحول.
2. اضبط الجهد على 5 فولت وقم بتوصيل الإخراج باللوحة.
3. قم بتوصيل Arduino's 5V بالطرف الموجب على اللوح ، وقم بتوصيل أسس Arduino و Breadboard.
4. الجهاز الثاني الذي يتم تشغيله هنا هو جهاز إرسال / مستقبل لاسلكي nrf24 ، ويتطلب 3.3 فولت ، وعادة ما يمكنك تشغيله مباشرة من Arduino ولكن التيار القادم من Arduino عادة ما يكون أضعف من إرسال إشارة راديو مستقرة ، لذلك سنستخدم محولنا لتشغيلها.
5. للقيام بذلك ، نحتاج إلى استخدام مقسم الجهد لتقليل الجهد من 5 فولت إلى 3.3 فولت. يتم ذلك عن طريق توصيل + 5V للمحول بالمقاوم 2k Ohm ، و 1 k Ohm المقاوم بالأرض. يتم الآن تقليل الجهد الطرفي عند لمسه إلى 3.3 فولت والذي نستخدمه لشحن nrf24.

إذا كنت تريد معرفة المزيد عن المقاومات وفواصل الجهد ، فيرجى الرجوع إلى البرنامج التعليمي الخاص بنا حول ذلك عند تحريره.

الخطوة 7: الخاتمة

نود أن نلخص ما أظهرناه هنا.

• استخدم LM2596 لتحويل الجهد من مرتفع (4.5 - 40) إلى منخفض
• استخدم دائمًا مقياسًا متعددًا للتحقق من مستوى الجهد في الإخراج قبل توصيل الأجهزة / الوحدات الأخرى
• استخدم LM2596 بدون المشتت الحراري (المبرد) لـ 1.5 أمبير أو أقل ، ومع المشتت الحراري لما يصل إلى 3 أمبير
• استخدم مصهر 2 أمبير أو 3 أمبير لحماية LM2596 إذا كنت تقوم بتشغيل المحركات التي ترسم تيارات غير متوقعة
• باستخدام المحولات ، فإنك توفر جهدًا ثابتًا لدوائرك بتيار كافٍ يمكنك استخدامه للتحكم في المحركات بشكل موثوق ، وبهذه الطريقة لن يكون لديك سلوك منخفض مع انخفاض جهد البطاريات بمرور الوقت

الخطوة 8: أشياء إضافية

يمكنك تنزيل النماذج التي استخدمناها في هذا البرنامج التعليمي من حساب GrabCAD الخاص بنا:

نماذج GrabCAD Robottronic

يمكنك مشاهدة دروسنا الأخرى على Instructables:

Instructables Robottronic

يمكنك أيضًا التحقق من قناة Youtube التي لا تزال في طور الانطلاق:

يوتيوب روبوترونيك