Vyrobte tento prevodník Buck pomocou Arduina

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





V tomto projekte zostúpime z 12V DC na ľubovoľnú hodnotu D.C medzi 2 a 11 voltami. Obvod, ktorý znižuje napätie DC, je známy ako prevodník buck. Potrebné výstupné napätie alebo krokové napätie sa ovláda pomocou potenciometra pripojeného k arduino.

Autor: Ankit Negi



ÚVOD PREVÁDZAČOV:

V zásade existujú dva typy prevádzačov:

1. Prevodník Buck



2. Prevodník zosilnenia

Oba meniče menia vstupné napätie podľa požiadavky. Sú podobné a transformátor s jedným hlavným rozdielom. Zatiaľ čo transformátor zvyšuje / znižuje napätie striedavého prúdu, konvertory DC zvyšujú alebo znižujú napätie DC. Hlavné komponenty oboch prevodníkov sú:

A. MOSFET

B. INDUKTOR

C. KAPACITOR

BUCK CONVERTER: ako sám názov napovedá, buck znamená zníženie vstupného napätia. Prevodník Buck nám dáva napätie menšie ako vstupné napätie DC s vysokou prúdovou kapacitou. Je to priama premena.

BOOST CONVERTER: ako sám názov napovedá, boost znamená zvýšenie vstupného napätia.

Prevodník Boost nám dodáva na vstupe napätie DC viac ako napätie DC. Je to tiež priama premena.

** V tomto projekte urobíme obvod prevodníka buck na zostup 12 V D.C pomocou arduina ako zdroja PWM.

ZMENA FREKVENCIE PWM NA PINOCH ARDUINO:

PWM piny arduino UNO sú 3, 5, 6, 9, 10 a 11.

Na vykonanie PWM sa používa príkaz:

analogWrite (PWM PIN NO, PWM VALUE)

a frekvencia PWM pre tieto piny sú:

Pre piny Arduino 9, 10, 11 a 3 ---- 500 Hz

Pre piny Arduino 5 a 6 ---- 1kHz

Tieto frekvencie sú vhodné na všeobecné použitie, napríklad na vyblednutie žiarovky. Ale pre podobné okruhy prevodník buck alebo boost , jeden potrebuje vysokofrekvenčný PWM zdroj (v rozsahu desiatok KHZ), pretože MOSFET potrebuje vysokú frekvenciu pre dokonalé prepínanie a tiež vysokofrekvenčný vstup znižuje hodnotu alebo veľkosť komponentov obvodu ako induktor a kondenzátor. Preto pre tento projekt potrebujeme vysokofrekvenčný zdroj PWM.

Dobrá vec je, že môžeme zmeniť PWM frekvenciu PWM pinov arduina pomocou jednoduchého kódu:

PRE ARDUINO UNO:

Dostupné frekvencie PWM pre D3 a D11:
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000001 // pre frekvenciu PWM 31372,55 Hz
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000010 // pre frekvenciu PWM 3921,16 Hz
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000011 // pre frekvenciu PWM 980,39 Hz
TCCR2B = TCCR2B a B11111000 | B00000100 // pre frekvenciu PWM 490,20 Hz (VÝCHODISKOVÉ)
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000101 // pre frekvenciu PWM 245,10 Hz
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000110 // pre frekvenciu PWM 122,55 Hz
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000111 // pre PWM frekvenciu 30,64 Hz
Dostupné frekvencie PWM pre D5 a D6:
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001 // pre frekvenciu PWM 62500,00 Hz
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000010 // pre frekvenciu PWM 7812,50 Hz
TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000011 // pre frekvenciu PWM 976,56 Hz (VÝCHODISKOVÉ)
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000100 // pre frekvenciu PWM 244,14 Hz
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000101 // pre frekvenciu PWM 61,04 Hz
Dostupné frekvencie PWM pre D9 a D10:
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000001 // nastavenie deliča časovača 1 na 1 pre PWM frekvenciu 31372,55 Hz
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000010 // pre frekvenciu PWM 3921,16 Hz
TCCR1B = TCCR1B a B11111000 | B00000011 // pre frekvenciu PWM 490,20 Hz (VÝCHODISKOVÉ)
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000100 // pre frekvenciu PWM 122,55 Hz
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000101 // pre PWM frekvenciu 30,64 Hz
** použijeme pin č. 6 pre PWM, preto kód:
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001 // pre frekvenciu PWM 62,5 KHz

ZOZNAM KOMPONENTOV:

1. ARDUINO UNO

2. INDUKTOR (100 Uh)

3. SCHOTTKY DIODE

4. KAPACITOR (100uf)

5. IRF540N

6. POTENCIOMETER

7. 10k, 100ohm ODPOR

8. ZAŤAŽENIE (v tomto prípade motor)

9.12 BATÉRIA V

SCHÉMA OKRUHU

Prevodník Buck pomocou Arduina

Buck Converter využívajúci rozloženie zapojenia Arduino

Pripojte káble podľa schémy zapojenia.

1. Pripojte koncové svorky potenciometra k pinu 5v a uzemňovaciemu kolíku arduino UNO, zatiaľ čo jeho svorka stierača k pinu analógového kolíka A1.

2. Pripojte PWM pin 6 arduina k základni mosfet.

3. Kladný pól batérie na vybíjanie mosfetu a záporný pól p na svorku schottkyho diódy.

4. Z p-svorky schottkyho diódy pripojte záťaž (motor) do série s tlmivkou k zdrojovej svorke mosfetu.

5. Teraz pripojte n-terminál schottkyho diódy k zdrojovému terminálu mosfetu.

6. Pripojte 47uf kondenzátor cez motor.

7. Nakoniec pripojte uzemňovací kolík arduina k zdrojovému terminálu mosfetu.

Účel MOSFETu:

Mosfet sa používa na prepínanie vstupného napätia pri vysokej frekvencii a na zabezpečenie vysokého prúdu s menším odvodom tepla.

Účel arduina:

Pre vysokú spínaciu rýchlosť mosfetu (pri frekvencii približne 65 KHz)

Účel tlmivky:

Ak je tento obvod spustený bez pripojenia tlmivky, existuje veľká šanca na poškodenie mosfetu v dôsledku vysokonapäťových špičiek na svorke mosfetu.

Aby sa zabránilo mosfetu pred vysokonapäťovými hrotmi, je pripojený, ako je to znázornené na obrázku, pretože keď je mosfet zapnutý, ukladá energiu a keď je vypnutý, odovzdáva túto uloženú energiu motoru.

Účel Schottkyho diódy:

Predpokladajme, že schottkyho dióda nie je zapojená v obvode. V tomto prípade, keď je mosfet vypnutý, tlmivka uvoľňuje svoju energiu do záťaže alebo motora, čo má veľmi malý vplyv na záťaž, pretože pre prúd preteká neúplná slučka. Schottkyho dióda tak dokončuje slučku, aby mohol prúd tiecť. Teraz tu nie je pripojená normálna dióda, pretože schottkyho dióda má nízky pokles napätia vpred. Účel led:
na indikáciu poklesu napätia naprieč záťažou.

Účel potenciometra:

Potenciometer dáva analógovú hodnotu arduinu (na základe polohy koncovky stierača), podľa ktorej je pwm napätie prijímané hradlovým terminálom mosfetu z PWM pinu 6 Arduina. Táto hodnota nakoniec riadi výstupné napätie pri zaťažení.

Prečo je medzi bránou a zdrojom pripojený odpor?

Na mosfet sa môže zapnúť aj malé množstvo hluku. Preto a strhnúť rezistor je pripojený medzi bránou a zemou, t. j. zdroj.

Programový kód

Burn this code to arduino:
int m // initialize variable m
int n // initialize variable n
void setup()
B00000001 // for PWM frequency of 62.5 KHz on pin 6( explained under code section)
Serial.begin(9600) // begin serial communication

void loop()
{
m= analogRead(A1) // read voltage value from pin A1 at which pot. wiper terminal is connected
n= map(m,0,1023,0,255) // map this ip value betwenn 0 and 255
analogWrite(6,n) // write mapped value on pin 6
Serial.print(' PWM Value ')
Serial.println(n)
}

VYSVETLENIE KÓDU

1. Premenná x je hodnota napätia získaná z kolíka A1, ku ktorému je pripojená svorka stierača hrnca.

2. Premennej y je priradená namapovaná hodnota, ktorá je medzi 0 a 255.

3. ** ako už bolo vysvetlené v predchádzajúcej časti pre obvody ako prevodník buck alebo boost, jeden potrebuje vysokofrekvenčný PWM zdroj (v rozmedzí desiatok KHZ), pretože MOSFET potrebuje vysokú frekvenciu pre dokonalé prepínanie a vysokofrekvenčný vstup znižuje hodnotu alebo veľkosť komponentov obvodu, ako je induktor a kondenzátor.

Týmto jednoduchým kódom teda vygenerujeme pwm napätie cca. Frekvencia 65 kHz: TCCR0B = TCCR0B a B11111000 | B00000001 // pre PWM frekvenciu 62,5 KHz na pin 6

Ako to funguje:

Pretože potenciometer dáva arduinu analógovú hodnotu (na základe polohy koncovky stierača), určuje to hodnotu napätia pwm prijatú hradlovou svorkou mosfetu z PWM pinu 6 Arduina.

A táto hodnota nakoniec riadi výstupné napätie pri zaťažení.

Keď je mosfet zapnutý, tlmivka akumuluje energiu a po vypnutí sa táto akumulovaná energia uvoľňuje do záťaže, v tomto prípade teda do motora. A pretože tento proces prebieha pri veľmi vysokej frekvencii, dostaneme o krok nižšie napätie DC na motore, ktoré závisí od polohy koncovky stierača, pretože mosfet je zariadenie závislé od napätia.

Prototypové obrázky:

Videoklip vyššie vysvetleného obvodu prevodníka Buck pomocou Arduina




Dvojica: Jednoduchý digitálny obvod merača prietoku vody využívajúci Arduino Ďalej: 4 jednoduché obvody senzora priblíženia - pomocou IC LM358, IC LM567, IC 555