Κάντε αυτόν τον μετατροπέα Buck χρησιμοποιώντας το Arduino

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Σε αυτό το έργο θα κατεβάσουμε 12v D.C σε οποιαδήποτε τιμή DC μεταξύ 2 και 11volts. Το κύκλωμα που κατεβάζει την τάση D.C είναι γνωστό ως μετατροπέας buck. Η απαιτούμενη τάση εξόδου ή χαμηλής τάσης ελέγχεται χρησιμοποιώντας ποτενσιόμετρο συνδεδεμένο με το arduino.

Από τον Ankit Negi



Εισαγωγή στους μετατροπείς:

Υπάρχουν βασικά δύο τύποι μετατροπέων:

1. Μετατροπέας Buck



2. Μετατροπέας ώθησης

Και οι δύο μετατροπείς αλλάζουν την τάση εισόδου σύμφωνα με τις απαιτήσεις. Είναι παρόμοια με ένα μετασχηματιστής με μια κύρια διαφορά. Ενώ ο μετασχηματιστής ανεβαίνει / κατεβάζει τάση A.C, οι μετατροπείς D.C αυξάνουν / κατεβάζουν τάση D.C. Τα κύρια συστατικά και των δύο μετατροπέων είναι:

Α. MOSFET

Β. ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ

Γ. ΙΣΧΥΟΣ

BUCK CONVERTER: όπως υποδηλώνει το ίδιο το όνομα, το buck σημαίνει μείωση της τάσης εισόδου. Μετατροπέας Buck μας δίνει την τάση μικρότερη από την τάση DC εισαγωγής με υψηλή ισχύ ρεύματος. Είναι μια άμεση μετατροπή.

BOOST CONVERTER: όπως υποδηλώνει το ίδιο το όνομα, η ενίσχυση σημαίνει αύξηση της τάσης εισόδου.

Ο μετατροπέας ώθησης μας δίνει την τάση DC περισσότερο από την τάση DC στην είσοδο. Είναι επίσης μια άμεση μετατροπή.

** σε αυτό το έργο πρόκειται να κάνουμε ένα κύκλωμα μετατροπέα buck για να κατεβούμε 12 v D.C χρησιμοποιώντας το arduino ως πηγή PWM.

ΑΛΛΑΓΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ PWM ΣΕ PIND ARDUINO:

Οι ακίδες PWM του arduino UNO είναι 3, 5, 6, 9, 10 και 11.

Για την εκτέλεση PWM, η εντολή που χρησιμοποιείται είναι:

analogWrite (PWM PIN NO, PWM VALUE)

και η συχνότητα PWM για αυτές τις ακίδες είναι:

Για καρφίτσες Arduino 9, 10, 11 και 3 ---- 500Hz

Για καρφίτσες Arduino 5 και 6 ---- 1kHz

Αυτές οι συχνότητες είναι καλές για γενική χρήση, όπως ξεθώριασμα ενός led. Αλλά για κύκλωμα όπως μετατροπέας buck ή boost , κάποιος χρειάζεται πηγή PWM υψηλής συχνότητας (στην περιοχή δεκάδων KHZ) επειδή το MOSFET χρειάζεται υψηλή συχνότητα για τέλεια εναλλαγή και επίσης η είσοδος υψηλής συχνότητας μειώνει την αξία ή το μέγεθος των εξαρτημάτων κυκλώματος όπως επαγωγέας και πυκνωτής. Έτσι, για αυτό το έργο χρειαζόμαστε πηγή PWM υψηλής συχνότητας.

Το καλό είναι ότι μπορούμε να αλλάξουμε τη συχνότητα PWM των ακίδων PWM του arduino χρησιμοποιώντας απλό κώδικα:

ΓΙΑ ARDUINO UNO:

Διαθέσιμη συχνότητα PWM για D3 & D11:
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000001 // για συχνότητα PWM 31372,55 Hz
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000010 // για συχνότητα PWM 3921,16 Hz
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000011 // για συχνότητα PWM 980,39 Hz
TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000100 // για συχνότητα PWM 490,20 Hz (The DEFAULT)
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000101 // για συχνότητα PWM 245,10 Hz
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000110 // για συχνότητα PWM 122,55 Hz
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000111 // για συχνότητα PWM 30,64 Hz
Διαθέσιμη συχνότητα PWM για D5 & D6:
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001 // για συχνότητα PWM 62500,00 Hz
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000010 // για συχνότητα PWM 7812.50 Hz
TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000011 // για συχνότητα PWM 976,56 Hz (The DEFAULT)
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000100 // για συχνότητα PWM 244,14 Hz
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000101 // για συχνότητα PWM 61,04 Hz
Διαθέσιμη συχνότητα PWM για D9 & D10:
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000001 // ρυθμίστε το χρονόμετρο 1 διαιρέτη σε 1 για συχνότητα PWM 31372,55 Hz
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000010 // για συχνότητα PWM 3921,16 Hz
TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000011 // για συχνότητα PWM 490,20 Hz (The DEFAULT)
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000100 // για συχνότητα PWM 122,55 Hz
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000101 // για συχνότητα PWM 30,64 Hz
** πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε τον αριθμό pin. 6 για PWM εξ ου και ο κωδικός:
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001 // για συχνότητα PWM 62,5 KHz

ΛΙΣΤΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ:

1. ARDUINO UNO

2. ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ (100Uh)

3. ΔΙΑΔΡΟΜΗ ΣΧΟΤΙΚΗΣ

4. ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ (100uf)

5. IRF540Ν

6. ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΟ

7. 10k, 100ohm ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ

8. ΦΟΡΤΙΟ (κινητήρας σε αυτήν την περίπτωση)

9.12 V ΜΠΑΤΑΡΙΑ

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ

Μετατροπέας Buck με χρήση του Arduino

Μετατροπέας Buck Χρησιμοποιώντας διάταξη καλωδίωσης Arduino

Πραγματοποιήστε συνδέσεις όπως φαίνεται στο διάγραμμα κυκλώματος.

1. Συνδέστε τους ακροδέκτες του ποτενσιόμετρου με τον ακροδέκτη 5v και τον πείρο γείωσης του arduino UNO αντίστοιχα, ενώ ο ακροδέκτης του υαλοκαθαριστήρα στον ακροδέκτη αναλογικής ακίδας A1.

2. Συνδέστε τον ακροδέκτη PWM 6 του arduino στη βάση του mosfet.

3. Θετικός ακροδέκτης της μπαταρίας για την αποστράγγιση του mosfet και αρνητικός στο ακροδέκτη p της δίοδος schottky.

4. Από τον ακροδέκτη p της δίοδος schottky, συνδέστε το φορτίο (κινητήρας) σε σειρά με επαγωγέα στον ακροδέκτη πηγής του mosfet.

5. Τώρα συνδέστε το n-terminal του schottky diode στο terminal terminal του mosfet.

6. Συνδέστε τον πυκνωτή 47uf στον κινητήρα.

7. Επιτέλους, συνδέστε τον πείρο γείωσης του arduino στο τερματικό πηγής του mosfet.

Σκοπός του mosfet:

Το Mosfet χρησιμοποιείται για την εναλλαγή της τάσης εισόδου σε υψηλή συχνότητα και για την παροχή υψηλού ρεύματος με λιγότερη απαγωγή θερμότητας.

Σκοπός του arduino:

Για υψηλή ταχύτητα εναλλαγής του mosfet (σε συχνότητα 65 KHz περίπου.)

Σκοπός του επαγωγέα:

Εάν αυτό το κύκλωμα λειτουργεί χωρίς σύνδεση επαγωγέα, τότε υπάρχουν υψηλές πιθανότητες ζημιάς στο mosfet λόγω αιχμών υψηλής τάσης στον ακροδέκτη του mosfet.

Για να αποφευχθεί το mosfet από αυτές τις αιχμές υψηλής τάσης, συνδέεται όπως φαίνεται στο σχήμα, καθώς όταν το mosfet είναι αποθηκευμένο σε ενέργεια και όταν το mosfet είναι απενεργοποιημένο, δίνει αυτήν την αποθηκευμένη ενέργεια στον κινητήρα.

Σκοπός της δίοτας schottky:

Ας υποθέσουμε ότι η δίοδος schottky δεν είναι συνδεδεμένη στο κύκλωμα. Σε αυτήν την περίπτωση όταν το mosfet είναι απενεργοποιημένο, ο επαγωγέας απελευθερώνει την ενέργειά του για φόρτωση ή κινητήρα που έχουν πολύ μικρή επίδραση στο φορτίο επειδή υπάρχει ελλιπής βρόχος για ροή ρεύματος. Έτσι, η δίοδος schottky ολοκληρώνει τον βρόχο για ροή ρεύματος. Τώρα μια κανονική δίοδος δεν είναι συνδεδεμένη εδώ επειδή η δίοδος schottky έχει χαμηλή πτώση τάσης προς τα εμπρός. Σκοπός του led:
για να υποδείξετε την τάση προς τα κάτω στο φορτίο.

Σκοπός του ποτενσιόμετρου:

Ποτενσιόμετρο δίνει αναλογική τιμή στο arduino (με βάση τη θέση του τερματικού υαλοκαθαριστήρα) σύμφωνα με την οποία η τάση pwm λαμβάνεται από τον τερματικό πύλης του mosfet από τον ακροδέκτη PWM 6 του Arduino. Αυτή η τιμή ελέγχει τελικά την τάση εξόδου σε όλο το φορτίο.

Γιατί η αντίσταση συνδέεται μεταξύ πύλης και πηγής;

Ακόμη και μικρός θόρυβος μπορεί να ενεργοποιήσει το mosfet. Ως εκ τούτου α τραβήξτε προς τα κάτω την αντίσταση συνδέεται μεταξύ πύλης και γείωσης, δηλαδή πηγής.

Κωδικός προγράμματος

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)
}

ΕΠΕΞΗΓΗΣΗ ΚΩΔΙΚΟΥ

1. Η μεταβλητή x είναι η τιμή τάσης που λαμβάνεται από τον ακροδέκτη A1 στον οποίο συνδέεται ο ακροδέκτης υαλοκαθαριστήρα.

2. Στη μεταβλητή y εκχωρείται η αντιστοιχισμένη τιμή που κυμαίνεται μεταξύ 0 και 255.

3. ** όπως έχει ήδη εξηγηθεί στην παραπάνω ενότητα για κύκλωμα όπως μετατροπέας buck ή boost, κάποιος χρειάζεται πηγή PWM υψηλής συχνότητας (στην περιοχή δεκάδων KHZ) επειδή το MOSFET χρειάζεται υψηλή συχνότητα για τέλεια εναλλαγή και η είσοδος υψηλής συχνότητας μειώνει την τιμή ή το μέγεθος εξαρτημάτων κυκλώματος όπως επαγωγέας και πυκνωτής.

Έτσι θα χρησιμοποιήσουμε αυτόν τον απλό κώδικα για να δημιουργήσουμε τάση pwm περίπου. Συχνότητα 65 kHz: TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001 // για συχνότητα PWM 62,5 KHz στον ακροδέκτη 6

Πως δουλεύει:

Δεδομένου ότι το Ποτενσιόμετρο δίνει αναλογική τιμή στο arduino (με βάση τη θέση του τερματικού υαλοκαθαριστήρα), αυτό καθορίζει την τιμή τάσης pwm που λαμβάνεται από τον τερματικό πύλης του mosfet από τον ακροδέκτη PWM 6 του Arduino.

Και αυτή η τιμή ελέγχει τελικά την τάση εξόδου σε όλο το φορτίο.

Όταν το mosfet είναι ενεργοποιημένο, αποθηκεύει ενέργεια και όταν απενεργοποιείται αυτή η αποθηκευμένη ενέργεια απελευθερώνεται στο φορτίο, δηλαδή στον κινητήρα σε αυτήν την περίπτωση. Και επειδή αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε πολύ υψηλή συχνότητα, λαμβάνουμε ένα βήμα προς τα κάτω τάσης D.C στον κινητήρα που εξαρτάται από τη θέση του τερματικού υαλοκαθαριστήρα καθώς το mosfet είναι μια συσκευή που εξαρτάται από την τάση.

Πρωτότυπες εικόνες:

Βιντεοκλίπ του παραπάνω περιγραφόμενου κυκλώματος μετατροπέα Buck χρησιμοποιώντας το Arduino




Προηγούμενο: Απλό ψηφιακό κύκλωμα μετρητή ροής νερού χρησιμοποιώντας το Arduino Επόμενο: 4 κυκλώματα απλού αισθητήρα εγγύτητας - Χρήση IC LM358, IC LM567, IC 555