Comment utiliser le convertisseur DC vers DC Buck LM2596 : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Ce tutoriel montrera comment utiliser le convertisseur Buck LM2596 pour alimenter des appareils nécessitant des tensions différentes. Nous montrerons quels sont les meilleurs types de batteries à utiliser avec le convertisseur et comment obtenir plus d'une sortie du convertisseur (indirectement).

Nous expliquerons pourquoi nous avons choisi ce convertisseur et pour quel type de projets pouvons-nous l'utiliser.

Juste une petite note avant de commencer: lorsque vous travaillez avec la robotique et l'électronique, ne négligez pas l'importance de la distribution d'énergie.

Ceci est notre premier tutoriel de notre série sur la distribution d'énergie, nous pensons que la distribution d'énergie est souvent négligée et que c'est une grande raison pour laquelle de nombreuses personnes se désintéressent de la robotique au début, par exemple, elles brûlent leurs composants et ne sont pas disposées à acheter de nouveaux composants de la peur de les brûler à nouveau, nous espérons que cette série sur la distribution d'énergie vous aidera à comprendre comment mieux travailler avec l'électricité.

Fournitures:

1. Convertisseur CC à CC LM2596
2. Pile alcaline 9V
3. Arduino Uno
4. Fils de cavalier
5. Batterie Li-Po ou Li-Ion 2S
6. Fusible 2A ou 3A
7. Servomoteur SG90
8. Petite planche à pain

Étape 1: Présentation du brochage

Ici, vous pouvez voir à quoi ressemble le module de conversion CC à CC LM2596. Vous pouvez remarquer que le LM2596 est un circuit intégré et que le module est un circuit construit autour du circuit intégré pour le faire fonctionner comme un convertisseur réglable.

Le brochage du module LM2596 est très simple:

IN+ Ici, nous connectons le fil rouge de la batterie (ou de la source d'alimentation), c'est VCC ou VIN (4.5V - 40V)

IN- Ici, nous connectons le fil noir de la batterie (ou de la source d'alimentation), c'est la masse, GND ou V--

OUT+ On connecte ici la tension positive du circuit de distribution électrique ou d'un composant alimenté

OUT- Ici, nous connectons la masse du circuit de distribution d'alimentation ou un composant alimenté

Étape 2: Ajustement de la sortie

Il s'agit d'un convertisseur abaisseur, ce qui signifie qu'il prendra une tension plus élevée et la convertira en une tension plus basse. Pour ajuster la tension, nous devons faire quelques étapes.

1. Connectez le convertisseur à la batterie ou à une autre source d'alimentation. Sachez combien de tension vous avez entrée dans le convertisseur.
2. Réglez le multimètre pour lire la tension et connectez-y la sortie du convertisseur. Maintenant, vous pouvez déjà voir la tension sur la sortie.
3. Ajustez le trimmer (ici 20k Ohm) avec un petit tournevis jusqu'à ce que la tension soit réglée à la sortie désirée. N'hésitez pas à tourner la tondeuse dans les deux sens pour avoir une idée de comment travailler avec. Parfois, lorsque vous utilisez le convertisseur pour la première fois, vous devrez faire tourner la vis de coupe de 5 à 10 cercles complets pour le faire fonctionner. Jouez avec jusqu'à ce que vous ayez le sentiment.
4. Maintenant que la tension est correctement ajustée, au lieu du multimètre, connectez l'appareil/module que vous souhaitez alimenter.

Dans les prochaines étapes, nous aimerions vous montrer quelques exemples sur la façon de produire certaines tensions et quand utiliser ces tensions. Les étapes présentées ici sont désormais implicites sur tous les exemples.

Étape 3: Évaluation actuelle

Le courant nominal de l'IC LM2596 est de 3 ampères (courant constant), mais si vous le faites passer à 2 ampères ou plus pendant une longue période, il chauffera et s'éteindra. Comme pour la plupart des appareils ici, nous devons également fournir un refroidissement suffisant pour qu'il fonctionne longtemps et de manière fiable.

Ici, nous aimerions faire une analogie avec les PC et les CPU, comme la plupart d'entre vous le savent déjà, votre PC chauffe et plante, pour améliorer leurs performances, nous devons améliorer leur refroidissement, nous pouvons remplacer le refroidissement par un meilleur passif ou air refroidisseur ou introduire encore mieux avec le refroidissement liquide, c'est la même chose avec tous les composants électroniques comme les circuits intégrés. Donc, pour l'améliorer, nous allons coller un petit refroidisseur (échangeur de chaleur) dessus et cela distribuera passivement la chaleur du circuit intégré à l'air ambiant.

L'image ci-dessus montre deux versions du module LM2596.

La première version est sans refroidisseur et nous l'utiliserons si le courant constant est inférieur à 1,5 ampères.

La deuxième version est avec le refroidisseur et nous l'utiliserons si le courant constant est supérieur à 1,5 ampères.

Étape 4: Protection contre les courants élevés

Une autre chose à mentionner lorsque vous travaillez avec des modules d'alimentation tels que des convertisseurs est qu'ils grilleront si le courant devient trop élevé. Je crois que vous avez déjà compris cela à partir de l'étape ci-dessus, mais comment protéger le circuit intégré du courant élevé?

Ici, nous aimerions vous présenter un autre composant, le Fuse. Dans ce cas précis, notre convertisseur a besoin d'une protection à partir de 2 ou 3 ampères. Nous allons donc prendre, disons, un fusible de 2 ampères et le câbler selon les images ci-dessus. Cela fournira la protection nécessaire à notre IC.

A l'intérieur du fusible se trouve un fil fin fait d'un matériau qui fond à basse température, l'épaisseur du fil est soigneusement ajustée lors de la fabrication afin que le fil se casse (ou se dessoude) si le courant dépasse 2 ampères. Cela arrêtera le flux de courant et le courant élevé ne pourra pas arriver au convertisseur. Bien sûr, cela signifie que nous devrons remplacer le fusible (car il est maintenant fondu) et corriger le circuit qui tentait de tirer trop de courant.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les fusibles, veuillez vous référer à notre tutoriel à leur sujet lorsque nous le sortirons.

Étape 5: Alimentation du moteur 6 V et du contrôleur 5 V à partir d'une seule source

Voici un exemple qui inclut tout ce qui est mentionné ci-dessus. Nous allons tout résumer avec les étapes de câblage:

1. Connectez la batterie Li-Po 2S (7,4V) avec le fusible 2A. Cela protégera notre circuit principal des courants élevés.
2. Ajustez la tension à 6V avec le multimètre connecté sur la sortie.
3. Connectez la terre et le VCC de la batterie aux bornes d'entrée du convertisseur.
4. Connectez la sortie positive avec le VIN sur l'Arduino et avec le fil rouge sur le micro servo SG90.
5. Connectez la sortie négative avec le GND sur l'Arduino et le fil marron sur le micro servo SG90.

Ici, nous avons ajusté la tension à 6V et mis sous tension l'Arduino Uno et le SG90. La raison pour laquelle nous ferions cela au lieu d'utiliser la sortie 5V de l'Arduino Uno pour charger le SG90 est la sortie stable donnée par le convertisseur, ainsi que le courant de sortie limité provenant de l'Arduino, et nous voulons également toujours séparer le la puissance du moteur à partir de la puissance du circuit. Ici, la dernière chose n'est pas réellement réalisée car elle n'est pas nécessaire pour ce moteur, mais le convertisseur nous offre la possibilité de le faire.

Pour mieux comprendre pourquoi est-il préférable d'alimenter les composants de cette façon et de séparer les moteurs des contrôleurs, veuillez vous référer à notre tutoriel sur les batteries lors de sa sortie.

Étape 6: alimenter des appareils 5 V et 3,3 V à partir d'une seule source

Cet exemple montre comment utiliser le LM2596 pour alimenter deux appareils avec deux types de tensions différents. Le câblage est clairement visible sur les images. Ce que nous avons fait ici est expliqué dans les étapes ci-dessous.

1. Connectez la pile alcaline 9V (peut être achetée dans n'importe quel magasin local) à l'entrée du convertisseur.
2. Ajustez la tension à 5V et connectez la sortie à la maquette.
3. Connectez le 5V de l'Arduino à la borne positive de la planche à pain et connectez les masses de l'Arduino et de la planche à pain.
4. Le deuxième appareil alimenté ici est un émetteur/récepteur sans fil nrf24, il nécessite 3,3 V, normalement vous pouvez l'alimenter directement à partir de l'Arduino mais le courant provenant de l'Arduino est généralement trop faible pour transmettre un signal radio stable, nous utiliserons donc notre convertisseur pour l'alimenter.
5. Pour ce faire, nous devons utiliser un diviseur de tension pour réduire la tension de 5V à 3,3V. Cela se fait en connectant le +5V du convertisseur à la résistance de 2k Ohm et la résistance de 1k Ohm à la terre. La tension aux bornes où ils se touchent est maintenant réduite à 3,3 V que nous utilisons pour charger le nrf24.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les résistances et les diviseurs de tension, veuillez vous référer à notre tutoriel à ce sujet lors de sa sortie.

Étape 7: Conclusion

Nous aimerions résumer ce que nous avons montré ici.

• Utilisez LM2596 pour convertir la tension de haute (4,5 - 40) à basse
• Utilisez toujours un multimètre pour vérifier le niveau de tension sur la sortie avant de connecter d'autres appareils/modules
• Utilisez le LM2596 sans dissipateur thermique (refroidisseur) pour 1,5 A ou moins, et avec un dissipateur thermique jusqu'à 3 A
• Utilisez un fusible de 2 A ou 3 A pour protéger le LM2596 si vous alimentez des moteurs qui consomment des courants imprévisibles
• En utilisant des convertisseurs, vous fournissez une tension stable à vos circuits avec un courant suffisant que vous pouvez utiliser pour contrôler de manière fiable les moteurs, de cette manière, vous n'aurez pas un comportement réduit avec la chute de tension des batteries au fil du temps

Étape 8: Trucs supplémentaires

Vous pouvez télécharger les modèles que nous avons utilisés dans ce tutoriel depuis notre compte GrabCAD:

Modèles robotiques GrabCAD

Vous pouvez voir nos autres tutoriels sur Instructables:

Instructables Robottronic

Vous pouvez également consulter la chaîne Youtube qui est toujours en cours de lancement:

Youtube Robottronique