Como usar o conversor DC para DC Buck LM2596: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Este tutorial mostrará como usar o conversor LM2596 Buck para ligar dispositivos que requerem tensões diferentes. Mostraremos quais são os melhores tipos de baterias para usar com o conversor e como obter mais de uma saída do conversor (indiretamente).

Explicaremos porque escolhemos este conversor e para que tipo de projetos podemos utilizá-lo.

Apenas uma pequena observação antes de começarmos: ao trabalhar com robótica e eletrônica, não negligencie a importância da distribuição de energia.

Este é o nosso primeiro tutorial em nossa série sobre distribuição de energia, acreditamos que a distribuição de energia é muitas vezes esquecida e que este é um grande motivo pelo qual muitas pessoas perdem o interesse pela robótica no início, por exemplo, eles queimam seus componentes e não estão dispostos a comprar novos componentes do medo de queimá-los novamente, esperamos que esta série sobre distribuição de energia o ajude a entender como trabalhar melhor com eletricidade.

Suprimentos:

1. Conversor LM2596 DC para DC
2. Bateria Alcalina 9V
3. Arduino Uno
4. Jumper Wires
5. 2S Li-Po ou bateria de íons de lítio
6. Fusível 2A ou 3A
7. Servo motor SG90
8. Prancha de pão pequena

Etapa 1: Visão geral da pinagem

Aqui você pode ver a aparência do Módulo conversor de CC para CC LM2596. Você pode notar que o LM2596 é um IC e o módulo é um circuito construído ao redor do IC para fazê-lo funcionar como um conversor ajustável.

A pinagem para o módulo LM2596 é muito simples:

IN + Aqui conectamos o fio vermelho da bateria (ou da fonte de alimentação), este é VCC ou VIN (4,5V - 40V)

IN- Aqui conectamos o fio preto da bateria (ou da fonte de alimentação), este é aterramento, GND ou V--

OUT + Aqui conectamos a tensão positiva do circuito de distribuição de energia ou um componente alimentado

OUT- Aqui conectamos o aterramento do circuito de distribuição de energia ou um componente alimentado

Etapa 2: Ajustando a saída

Este é um conversor Buck, o que significa que pegará uma tensão mais alta e a converterá em uma tensão mais baixa. Para ajustar a tensão, temos que fazer algumas etapas.

1. Conecte o conversor com a bateria ou outra fonte de energia. Saiba quanta tensão você inseriu no conversor.
2. Configure o multímetro para ler a tensão e conecte a saída do conversor a ele. Agora você já pode ver a tensão na saída.
3. Ajuste o aparador (aqui 20k Ohm) com uma chave de fenda minúscula até que a tensão seja definida para a saída desejada. Sinta-se à vontade para girar o aparador em ambas as direções para ter a sensação de como trabalhar com ele. Às vezes, ao usar o conversor pela primeira vez, você terá que girar o parafuso do aparador de 5 a 10 círculos completos para fazê-lo funcionar. Brinque com ele até sentir.
4. Agora que a tensão está devidamente ajustada, em vez do multímetro, conecte o dispositivo / módulo que deseja alimentar.

Nas próximas etapas, gostaríamos de mostrar alguns exemplos sobre como produzir certas tensões e quando usá-las. As etapas mostradas aqui estão de agora em diante implícitas em todos os exemplos.

Etapa 3: Classificação atual

A classificação atual do IC LM2596 é de 3 Amps (corrente constante), mas se você realmente extrair 2 ou mais Amps por um longo período de tempo, ele vai aquecer e queimar. Como acontece com a maioria dos dispositivos aqui, também temos que fornecer resfriamento suficiente para que funcione por muito tempo e de forma confiável.

Aqui gostaríamos de fazer uma analogia com os PCs e CPUs, como muitos de vocês já sabem, o seu PC esquenta e trava, para melhorar seu desempenho precisamos melhorar seu resfriamento, podemos substituir o resfriamento por um passivo ou a ar melhor refrigerar ou apresentar ainda melhor com refrigeração líquida, é a mesma coisa com todos os componentes eletrônicos como IC's. Então, para melhorá-lo, vamos colar um pequeno cooler (trocador de calor) em cima dele e isso vai distribuir passivamente o calor do CI para o ar ao redor.

A imagem acima mostra duas versões do módulo LM2596.

A primeira versão está sem o cooler e vamos usá-lo se a corrente constante estiver abaixo de 1,5 Amps.

A segunda versão está com o cooler e vamos usá-lo se a corrente constante estiver acima de 1,5 Amps.

Etapa 4: Proteção contra alta corrente

Outra coisa a ser mencionada ao trabalhar com módulos de potência como conversores é que eles irão queimar se a corrente for muito alta. Acredito que você já tenha entendido isso da etapa acima, mas como proteger o IC da alta corrente?

Aqui, gostaríamos de apresentar outro componente, o fusível. Neste caso específico, nosso conversor precisa de proteção de 2 ou 3 Amps. Vamos pegar, digamos, um fusível de 2 Amp e ligá-lo de acordo com as imagens acima. Isso fornecerá a proteção necessária para nosso CI.

Dentro do Fusível existe um fio fino feito de um material que derrete em baixas temperaturas, a espessura do fio é cuidadosamente ajustada durante a fabricação para que o fio se quebre (ou se dissolva) se a corrente passar de 2 Amps. Isso interromperá o fluxo de corrente e a alta corrente não poderá chegar ao conversor. Claro que isso significa que teremos que substituir o fusível (porque ele está derretido) e corrigir o circuito que tentou extrair muita corrente.

Se você quiser saber mais sobre os fusíveis, consulte nosso tutorial sobre eles quando o lançarmos.

Etapa 5: Alimentação de motor de 6 V e controlador de 5 V a partir de uma única fonte

Aqui está um exemplo que inclui tudo o que foi mencionado acima. Resumiremos tudo com as etapas de fiação:

1. Conecte a bateria 2S Li-Po (7,4 V) com o fusível 2A. Isso protegerá nosso circuito principal de alta corrente.
2. Ajuste a tensão para 6 V com o multímetro conectado na saída.
3. Conecte o aterramento e o VCC da bateria com os terminais de entrada do conversor.
4. Conecte a saída positiva com o VIN no Arduino e com o fio vermelho no micro servo SG90.
5. Conecte a saída negativa com o GND no Arduino e o fio marrom no micro servo SG90.

Aqui, ajustamos a tensão para 6 V e ligamos o Arduino Uno e o SG90. O motivo pelo qual faríamos isso em vez de usar a saída de 5 V do Arduino Uno para carregar o SG90 é a saída constante fornecida pelo conversor, bem como a corrente de saída limitada proveniente do Arduino, e também sempre queremos separar o potência do motor a partir da potência do circuito. Aqui, a última coisa não é realmente alcançada porque é desnecessário para este motor, mas o conversor nos fornece a possibilidade de fazer isso.

Para entender mais por que é melhor alimentar os componentes dessa forma e separar os motores dos controladores, consulte nosso tutorial sobre baterias quando for lançado.

Etapa 6: Alimentação de dispositivos de 5 V e 3,3 V a partir de uma única fonte

Este exemplo mostra como usar o LM2596 para alimentar dois dispositivos com dois tipos diferentes de tensões. A fiação pode ser vista claramente nas imagens. O que fizemos aqui é explicado nas etapas abaixo.

1. Conecte a bateria alcalina de 9V (pode ser adquirida em qualquer loja local) à entrada do conversor.
2. Ajuste a tensão para 5 V e conecte a saída à placa de ensaio.
3. Conecte o 5V do Arduino ao terminal positivo na placa de ensaio e conecte os aterramentos do Arduino e a placa de ensaio.
4. O segundo dispositivo alimentado aqui é um transmissor / receptor sem fio nrf24, ele requer 3,3 V, normalmente você poderia alimentá-lo diretamente do Arduino, mas a corrente que vem do Arduino geralmente é muito fraca para transmitir um sinal de rádio estável, então usaremos nosso conversor para alimentá-lo.
5. Para fazer isso, precisamos usar um divisor de tensão para reduzir a tensão de 5V para 3,3V. Isso é feito conectando o + 5V do conversor ao resistor de 2k Ohm e o resistor de 1k Ohm ao aterramento. A tensão do terminal onde eles tocam agora é reduzida para 3,3 V, que usamos para carregar o nrf24.

Se você quiser saber mais sobre os resistores e os divisores de tensão, consulte nosso tutorial sobre isso quando for lançado.

Etapa 7: Conclusão

Gostaríamos de resumir o que mostramos aqui.

• Use LM2596 para converter a tensão de alta (4,5 - 40) para baixa
• Sempre use um multímetro para verificar o nível de tensão na saída antes de conectar outros dispositivos / módulos
• Use o LM2596 sem um dissipador de calor (resfriador) para 1,5 Amps ou menos e com um dissipador de calor para até 3 Amps
• Use um fusível de 2 ou 3 amperes para proteger o LM2596 se você estiver alimentando motores com correntes imprevisíveis
• Usando conversores, você está fornecendo voltagem estável para seus circuitos com corrente suficiente que você pode usar para controlar motores de forma confiável, desta forma você não terá um comportamento reduzido com a queda de voltagem das baterias ao longo do tempo

Etapa 8: Coisas extras

Você pode baixar os modelos que usamos neste tutorial de nossa conta GrabCAD:

Modelos GrabCAD Robottronic

Você pode ver nossos outros tutoriais em Instructables:

Robottronic instrutíveis

Você também pode conferir o canal do Youtube que ainda está em processo de lançamento:

Youtube Robottronic