Cómo utilizar el convertidor reductor de CC a CC LM2596: 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Este tutorial mostrará cómo usar el convertidor Buck LM2596 para encender dispositivos que requieren diferentes voltajes. Mostraremos cuáles son los mejores tipos de baterías para usar con el convertidor y cómo obtener más de una salida del convertidor (indirectamente).

Explicaremos por qué hemos elegido este convertidor y para qué tipo de proyectos podemos utilizarlo.

Solo una pequeña nota antes de comenzar: cuando trabaje con robótica y electrónica, no pase por alto la importancia de la distribución de energía.

Este es nuestro primer tutorial de nuestra serie sobre distribución de energía, creemos que la distribución de energía a menudo se pasa por alto y que esta es una gran razón por la que muchas personas pierden interés en la robótica al principio, por ejemplo, queman sus componentes y no están dispuestos a comprar. nuevos componentes del miedo a quemarlos nuevamente, esperamos que esta serie sobre distribución de energía lo ayude a comprender cómo trabajar mejor con la electricidad.

Suministros:

1. Convertidor DC a DC LM2596
2. Pila alcalina de 9V
3. Arduino Uno
4. Cables de puente
5. Batería Li-Po o Li-Ion 2S
6. Fusible 2A o 3A
7. Servomotor SG90
8. Placa de pruebas pequeña

Paso 1: descripción general de los pines

Aquí puede ver cómo se ve el módulo convertidor de CC a CC LM2596. Puede notar que el LM2596 es un IC, y el módulo es un circuito construido alrededor del IC para que funcione como un convertidor ajustable.

La asignación de pines para el módulo LM2596 es muy simple:

IN + Aquí conectamos el cable rojo de la batería (o la fuente de alimentación), este es VCC o VIN (4.5V - 40V)

IN- Aquí conectamos el cable negro de la batería (o la fuente de alimentación), este es tierra, GND o V--

OUT + Aquí conectamos el voltaje positivo del circuito de distribución de energía o un componente alimentado

OUT- Aquí conectamos la tierra del circuito de distribución de energía o un componente alimentado

Paso 2: ajustar la salida

Este es un convertidor reductor, lo que significa que tomará un voltaje más alto y lo convertirá en un voltaje más bajo. Para ajustar el voltaje tenemos que realizar un par de pasos.

1. Conecte el convertidor con la batería u otra fuente de energía. Sepa cuánto voltaje ha introducido en el convertidor.
2. Configure el multímetro para leer el voltaje y conecte la salida del convertidor a él. Ahora ya puede ver el voltaje en la salida.
3. Ajuste el recortador (aquí 20k Ohm) con un destornillador pequeño hasta que el voltaje se establezca en la salida deseada. Siéntase libre de girar la recortadora en ambas direcciones para tener la sensación de cómo trabajar con ella. A veces, cuando use el convertidor por primera vez, tendrá que girar el tornillo de la recortadora de 5 a 10 círculos completos para que funcione. Juega con él hasta que tengas la sensación.
4. Ahora que el voltaje está correctamente ajustado, en lugar del multímetro, conecte el dispositivo / módulo que desea alimentar.

En los siguientes pasos, nos gustaría mostrarle un par de ejemplos sobre cómo producir ciertos voltajes y cuándo usar estos voltajes. Estos pasos que se muestran aquí están a partir de ahora implícitos en todos los ejemplos.

Paso 3: Clasificación actual

La clasificación de corriente del IC LM2596 es de 3 amperios (corriente constante), pero si realmente lo atraviesa con 2 o más amperios durante un largo período de tiempo, se calentará y se quemará. Como ocurre con la mayoría de los dispositivos aquí, también tenemos que proporcionar suficiente refrigeración para que funcione durante mucho tiempo y de forma fiable.

Aquí nos gustaría hacer una analogía con las PC y CPU, como la mayoría de ustedes ya saben, su PC se calienta y se bloquea, para mejorar su rendimiento necesitamos mejorar su enfriamiento, podemos reemplazar el enfriamiento con un mejor pasivo o aire enfriar o introducir aún mejor con refrigeración líquida, es lo mismo con todos los componentes electrónicos como los IC. Entonces, para mejorarlo, pegaremos un pequeño enfriador (intercambiador de calor) encima y esto distribuirá pasivamente el calor del IC al aire circundante.

La imagen de arriba muestra dos versiones del módulo LM2596.

La primera versión es sin el enfriador y lo usaremos si la corriente constante es inferior a 1,5 amperios.

La segunda versión es con el enfriador y la usaremos si la corriente constante es superior a 1,5 amperios.

Paso 4: Protección de alta corriente

Otra cosa a mencionar cuando se trabaja con módulos de potencia como convertidores es que se quemarán si la corriente es demasiado alta. Creo que ya lo ha entendido desde el paso anterior, pero ¿cómo proteger el IC de la alta corriente?

Aquí nos gustaría presentar otro componente, el fusible. En este caso específico, nuestro convertidor necesita protección de 2 o 3 amperios. Así que, digamos, tomaremos un fusible de 2 amperios y lo conectaremos de acuerdo con las imágenes de arriba. Esto proporcionará la protección necesaria para nuestro CI.

Dentro del Fusible hay un alambre delgado hecho de un material que se derrite a bajas temperaturas, el grosor del alambre se ajusta cuidadosamente durante la fabricación para que el alambre se rompa (o se suelde) si la corriente supera los 2 amperios. Esto detendrá el flujo de corriente y la corriente alta no podrá llegar al convertidor. Por supuesto, esto significa que tendremos que reemplazar el fusible (porque ahora está derretido) y corregir el circuito que intentó consumir demasiada corriente.

Si desea saber más sobre los fusibles, consulte nuestro tutorial sobre ellos cuando lo liberemos.

Paso 5: Encendido del motor de 6 V y el controlador de 5 V desde una sola fuente

Aquí hay un ejemplo que incluye todo lo mencionado anteriormente. Resumiremos todo con los pasos de cableado:

1. Conecte la batería 2S Li-Po (7,4 V) con el fusible 2A. Esto protegerá nuestro circuito principal de alta corriente.
2. Ajuste el voltaje a 6V con el multímetro conectado en la salida.
3. Conecte la tierra y el VCC de la batería con los terminales de entrada del convertidor.
4. Conecte la salida positiva con el VIN en el Arduino y con el cable rojo en el micro servo SG90.
5. Conecte la salida negativa con el GND en el Arduino y el cable marrón en el micro servo SG90.

Aquí hemos ajustado el voltaje a 6V y encendido el Arduino Uno y el SG90. La razón por la que haríamos eso en lugar de usar la salida de 5V del Arduino Uno para cargar el SG90 es la salida constante dada por el convertidor, así como la corriente de salida limitada proveniente del Arduino, y también siempre queremos separar el potencia del motor de la potencia del circuito. Aquí lo último no se logra realmente porque es innecesario para este motor, pero el convertidor nos brinda la posibilidad de hacerlo.

Para comprender más sobre por qué es mejor alimentar los componentes de esta manera y para separar los motores de los controladores, consulte nuestro tutorial sobre baterías cuando se publique.

Paso 6: alimentación de dispositivos de 5 V y 3,3 V desde una sola fuente

Este ejemplo muestra cómo usar el LM2596 para alimentar dos dispositivos con dos tipos diferentes de voltajes. El cableado se puede ver claramente en las imágenes. Lo que hemos hecho aquí se explica en los pasos siguientes.

1. Conecte la batería alcalina de 9V (se puede comprar en cualquier tienda local) a la entrada del convertidor.
2. Ajuste el voltaje a 5 V y conecte la salida a la placa de pruebas.
3. Conecte los 5V del Arduino al terminal positivo en la placa de pruebas y conecte las conexiones a tierra del Arduino y la placa de pruebas.
4. El segundo dispositivo que se alimenta aquí es un transmisor / receptor inalámbrico nrf24, requiere 3.3V, normalmente podría alimentarlo directamente desde el Arduino, pero la corriente que proviene del Arduino suele ser demasiado débil para transmitir una señal de radio estable, por lo que usaremos nuestro convertidor para alimentarlo.
5. Para hacer eso, necesitamos usar un divisor de voltaje para reducir el voltaje de 5V a 3.3V. Esto se hace conectando los + 5V del convertidor a la resistencia de 2k Ohm y la resistencia de 1k Ohm al suelo. El voltaje del terminal donde se tocan ahora se reduce a 3.3V que usamos para cargar el nrf24.

Si desea saber más sobre las resistencias y los divisores de voltaje, consulte nuestro tutorial sobre eso cuando se publique.

Paso 7: Conclusión

Nos gustaría resumir lo que hemos mostrado aquí.

• Utilice LM2596 para convertir el voltaje de alto (4.5 - 40) a bajo
• Utilice siempre un multímetro para comprobar el nivel de voltaje en la salida antes de conectar otros dispositivos / módulos
• Use LM2596 sin un disipador de calor (enfriador) para 1,5 amperios o menos, y con un disipador de calor para hasta 3 amperios
• Use un fusible de 2 amperios o 3 amperios para proteger el LM2596 si está alimentando motores que generan corrientes impredecibles
• Usando convertidores estás proporcionando voltaje estable a tus circuitos con suficiente corriente que puedes usar para controlar motores de manera confiable, de esta manera no tendrás un comportamiento reducido con la caída de voltaje de las baterías con el tiempo.

Paso 8: cosas adicionales

Puede descargar los modelos que hemos utilizado en este tutorial desde nuestra cuenta de GrabCAD:

Modelos GrabCAD Robottronic

Puede ver nuestros otros tutoriales sobre Instructables:

Instructables Robottronic

También puede consultar el canal de Youtube que aún está en proceso de iniciarse:

Youtube Robottronic