چگونه از مبدل کاهنده LM2596‌ استفاده کنیم؟

در این آموزش می‌خواهیم به شما نشان دهیم چگونه از مبدل کاهنده LM2596 برای تقویت کردن دستگاه‌های با ولتاژ متغیر استفاده کنید. ما بهترین باتری‌هایی را که می‌توان برای این مبدل استفاده کرد و روش‌های گرفتن بیش از دو خروجی را معرفی خواهیم کرد. همچنین توضیح خواهیم داد که چرا این مبدل را برای این پروژه انتخاب کردیم و کاربردهای دیگر این مبدل را ذکر خواهیم کرد.

ابتدا قطعات مورد نیاز را مشخص خواهیم کرد و سپس در 6 گام نحوه استفاده از این مبدل را توضیح خواهیم داد.

قطعات موردنیاز

1. مبدل کاهنده افزاینده LM2596
2. باتری Alkaline 9v
3. Arduino Uno (خرید آردوینو نانو)
4. سیم جامپر
5. باتری لیتیوم پلیمر Li-Po و لیتیوم یون Li-Ion
6. فیوز 2A و 3A
7. سرو موتور SG90
8. برد بورد

آموزش راه اندازی ماژول کاهنده LM2596

گام یک: نحوه اتصال پین های مبدل

IN+: سر مثبت(سیم قرمز) باتری را به این پین وصل می‌کنیم.(VCC,VIN)

IN-: سر منفی(سیم مشکی) باتری را به این پین وصل می‌کنیم.(GND)

OUT+: سر مثبت مدار خروجی ولتاژ را به آن وصل می‌کنیم.

OUT-: سر منفی مدار خروجی ولتاژ را به آن وصل می‌کنیم.

گام دوم : تنظیم خروجی

این یک مبدل کاهنده (باک) است، یعنی ولتاژ زیادی در ورودی دریافت می‌کند و در خروجی ولتاژ کمتری ارائه می‌دهد. ی تنظیم ولتاژ خروجی باید مراحلی را انجام دهیم:

1. مبدل را به باتری یا منابع تغذیه دیگری متصل کنیم و بدانیم چه مقدار ولتاژ به‌عنوان ورودی به مبدل داده‌ایم.
2. از یک مولتی متر برای خواندن ولتاژ خروجی استفاده کنید و آن را به دو سر خروجی بزنید و تا مرحله آخر ولتاژ خروجی را با آن بخوانیم.
3. از یک تریمر (نوعی پتانسیومتر) مثلاً 20Ω به همراه یک پیچ‌گوشتی استفاده کنید برای این که آن را تا جایی تغییر دهید که به ولتاژ دلخواه برسید. تریمر را می‌تواند در هر دو جهت بچرخانید. بعضی اوقات در بار اولی که دارید با آن کار می‌کنید، نیاز است که 5 الی 10 دور آن را بچرخانید.
4. حال که ولتاژ خروجی تنظیم شده است، مولتی متر را جدا کنید و پین‌های خروجی مبدل را به دستگاه موردنظر متصل کنید.

در چند گام بعدی ما می‌خواهیم که به شما چندین مثال از نحوه تولید ولتاژهای خاص و استفاده از آن را نشان دهیم. این گام‌ها در مثال‌های زیر نشان‌داده‌شده است.

گام سوم: بررسی جریان کشی

میزان جریان کشی IC LM2596 برابر 3 آمپر (ثابت و پایدار) است. اما اگر شما بیشتر از 2 آمپر یا بیشتر برای مدت طولانی از آن بکشید، داغ می‌کند و می‌سوزد. همانند بسیاری از دستگاه‌ها، باید یک روش خنک‌کنندگی برای کارکرد طولانی آن در نظر بگیریم.

ابتدا یک مقایسه بین کامپیوتر شخصی و CPU انجام می‌دهیم. بسیاری از شما تجربه داغ شدن و یا Crash کردن کامپیوتر را داشته‌اید. برای ارتقای عملکرد آن، باید سیستم خنک‌کنندگی آن را بهبود ببخشیم. ما می‌توانیم خنک‌کنندگی را با یک هیت سینک یا یک سیستم خنک‌کنندگی بر اساس مایعات خنک کنیم. رعایت این موضوع برای هر قطعه الکترونیکی (به خصوص قطعات با مصرف انرژی بالا) الزامی است. برای بهبود آن، ما یک خنک کننده کوچک به بالای آن می چسبانیم و این کار گرما را از IC دور می کند.

عکس بالا دو ورژن از ماژول LM2596 را نشان می‌دهد:

ورژن اول: هیت سینک ندارد، درصورتی‌که جریان ثابت کمتر از 1.5 آمپر باشد از آن استفاده می کنیم.

ورژن دوم: هیت سینک دارد و درصورتی‌که جریان ثابت بیشتر از 1.5 آمپر باشد از آن استفاده می کنیم.

گام چهارم: محافظت در جریان‌های بالا

مطلب دیگری که در هنگام کار با مبدل‌های توان قابل‌ذکر است، این است که این مبدل های ممکن است بسوزند اگر جریان از یک حدی بیشتر شود. من معتقدم که در حال حاضر شما با توجه به گام بالا متوجه شده اید که چگونه از یک IC جریان بالا محافظت کنید.

در اینجا می خواهیم که یک قطعه دیگر را به اسم فیوز معرفی کنیم. در این حالت خاص مبدل ما به محافظت 2 الی 3 آمپر نیاز دارد؛ پس ما یک فیوز 2 آمپر را با سیم به مبدل وصل می کنیم. این محافظت مورد نیاز برای IC ما را تأمین می کند.

در داخل فیوز یک سیم باریک قرار دارد که از ماده ای درست شده است که در دمای پایین ذوب می شود. ضخامت سیم در هنگام ساخت به گونه ای طراحی شده است که اگر جریان بیشتر از 2 آمپر شد، سیم پاره شود، این باعث می شود مسیر عبور جریان قطع شود و جریان بالا نمی تواند وارد مبدل شود که البته این بدین معناست که ما باید فیوز را تعویض کنیم و مدار را با فیوز جدید ببندید.

گام پنجم: تقویت کردن موتور 6v و کنترل کننده 5v از یک منبع واحد

این جا یک مثال وجود دارد که همه مطالب گفته شده را دربرمی گیرد. ما همه چیز را در چند مرحله سیم بندی خلاصه کردیم:

1. باتری 2S Li-Po را به فیوز 2A وصل می کنیم. با این کار مدار اصلی را از عبور جریان بالا ایمن می کند.
2. ولتاژ خروجی را از روی مولتی متر متصل به آن می خوانیم و روی مقدار 6v تنظیم می کنیم.
3. سیم های مثبت و منفی باتری را به VCC و GND ترمینال ورودی متصل می کنیم.
4. سر مثبت خروجی را به سیم قرمز سرو موتور SG90 و  پین VIN آردوینو متصل می کنیم.
5. سر منفی خروجی را به سیم قهوه ای سرو موتور SG90 و  پین GND آردوینو متصل می کنیم.

در اینجا ما ولتاژ را روی 6v تنظیم کردیم و Arduino Uno و سرو موتور را تقویت کرده‌ایم. دلیل انتخاب این روش به‌جای استفاده از منبع ولتاژ 5v (VCC) آردوینو برای تغذیه سرو موتور، خروجی ثابت داده شده توسط مبدل و محدودیت آردوینو در جریان کشی از میکروکنترلر آردوینو (حداکثر 20 الی 40 میلی آمپر) است. همچنین ما همیشه می خواهیم تغذیه موتور را از مدار جدا کنیم.

گام ششم: تغذیه دستگاه های 5v و 3.3v از یک منبع واحد

این مثال نحوه تغذیه LM2596 برای دو دستگاه با دو ولتاژ نشان می دهد.در شکل سیم بندی را به وضوح می توان مشاهده کرد. آن چه ما انجام داده ایم را در گام های زیر شرح داده شده است:

1. باتری Alkaline 9v را به ورودی مبدل متصل کنید.
2. ولتاژ خروجی را روی 5v تنظیم کنید و خروجی را به برد برد متصل کنید.
3. پین 5v (VCC) آردوینو را به ترمینال مثبت روی برد برد متصل کنید و پین GND آردوینو را به ترمینال منفی متصل کنید.
4. دستگاه دوم یک فرستنده/گیرنده وایرلس nrf24 است که 3.3v به عنوان ولتاژ تغذیه می خواهد که شما می توانید مستقیماً از آردوینو آن را تأمین کنید، اما معمولاً جریانی که از آردوینو می آید برای ارسال سیگنال پایدار رادیویی بسیار ضعیف است. پس ما از مبدل برای تغذیه آن استفاده می کنیم.
5. برای این کار نیاز داریم از یک تقسیم کننده ولتاژ استفاده کنیم تا ولتاژ را از 5v به 3.3v کاهش دهیم. این کار با اتصال مبدل 5v به یک مقاومت 2kΩ و اتصال یک مقاومت 1kΩ به GND انجام می پذیرد. ترمینال ولتاژی که این دو به هم متصل اند تا ولتاژ 3.3v کاهش یافته است که ما برای تغذیه nrf24 استفاده می کنیم.

جمع بندی

خلاصه کارهایی که در این پروژه انجام دادیم به‌صورت زیر است:

1. از LM2596 برای تبدیل ولتاژ از سطح HIGH (4 الی 4.5 ولت) به LOW استفاده کنید.
2. همیشه از یک مولتی متر برای بررسی سطح ولتاژ قبل از اتصال به سایر دستگاه‌ها و ماژول‌ها استفاده کنید.
3. از یک LM2596 بدون هیت‌سینک (خنک‌کننده) برای جریان‌های کمتر از 1.5A و از یک هیت‌سینک دار برای جریان‌های بیشتر از 3A استفاده کنید.
4. از یک فیوز 2A یا 3A برای محافظت از LM2596 استفاده کنید اگر تغذیه موتوری را تأمین می‌کنید که جریان‌های غیرقابل‌پیش‌بینی را می‌کشد.
5. هنگامی که از مبدل‌های استفاده می‌کنید، شما یک ولتاژ پایدار با جریان کافی برای مدارهایتان تأمین می‌کنید که می توانید که موتور هایتان را با اطمینان کنترل کنید. این گونه شما به مرور زمان عملکرد موتورتان را با افت ولتاژ کاهش نداده اید.

امیدواریم از مطالعه این مقاله لذت برده باشید. سوال‌های خود را زیر همین پست با ما در میان بگذارید. پیشنهاد می‌کنیم در صورتی که به مطالب الکترونیک و رباتیک علاقه دارید، نگاهی به سایر مطالب مجله جم ترونیک بیاندازید. برای تهیه و خرید انواع قطعات الکترونیکی از جم ترونیک کلیک کنید.