Buat Penukar Buck ini Menggunakan Arduino

Cuba Instrumen Kami Untuk Menghapuskan Masalah





Dalam projek ini, kita akan menurunkan 12v D.C ke nilai D.C antara 2 dan 11volts. Litar yang menurunkan voltan D.C dikenali sebagai penukar buck. Voltan keluaran atau voltan turun yang diperlukan dikendalikan menggunakan potensiometer yang disambungkan ke arduino.

Oleh Ankit Negi



PENGENALAN KEPADA KONVERTER:

Pada dasarnya terdapat dua jenis penukar:

1. Penukar Buck



2. Menukar penukar

Kedua-dua penukar menukar voltan input mengikut keperluan. Mereka serupa dengan a pengubah dengan satu perbezaan utama. Manakala pengubah menaik / turun voltan A.C, penukar D.C menaikkan voltan D.C naik / turun. Komponen utama kedua-dua penukar adalah:

A. MOSFET

B. INDUKTOR

C. MODAL

BUCK CONVERTER: seperti namanya sendiri, buck bermaksud menurunkan voltan input. Penukar Buck memberi kita voltan kurang daripada voltan D.C input dengan kapasiti arus tinggi. Ia adalah penukaran langsung.

BOOST CONVERTER: seperti namanya sendiri, peningkatan bermaksud meningkatkan voltan input.

Boost converter memberi kita voltan D.C lebih tinggi daripada voltan D.C pada input. Ia juga merupakan penukaran langsung.

** dalam projek ini kita akan membuat litar penukar buck untuk turun 12 v D.C menggunakan arduino sebagai sumber PWM.

MENGUBAH FREKUENSI PWM PADA PIN ARDUINO:

Pin PWM arduino UNO adalah 3, 5, 6, 9, 10 dan 11.

Untuk melakukan PWM, arahan yang digunakan adalah:

analogWrite (PWM PIN NO, NILAI PWM)

dan kekerapan PWM untuk pin ini adalah:

Untuk Arduino Pin 9, 10, 11, dan 3 ---- 500Hz

Untuk Arduino Pin 5 dan 6 ---- 1kHz

Frekuensi ini baik untuk kegunaan umum seperti memudar lampu. Tetapi untuk litar seperti penukar buck atau boost , seseorang memerlukan sumber PWM frekuensi tinggi (dalam jarak puluhan KHZ) kerana MOSFET memerlukan frekuensi tinggi untuk pensuisan sempurna dan juga input frekuensi tinggi menurunkan nilai atau ukuran komponen litar seperti induktor dan kapasitor. Oleh itu, untuk projek ini kita memerlukan sumber PWM frekuensi tinggi.

Perkara yang baik ialah kita dapat mengubah frekuensi PWM pin PWM arduino dengan menggunakan kod mudah:

UNTUK ARDUINO UNO:

Kekerapan PWM yang tersedia untuk D3 & D11:
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000001 // untuk frekuensi PWM 31372.55 Hz
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000010 // untuk frekuensi PWM 3921.16 Hz
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000011 // untuk frekuensi PWM 980.39 Hz
TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000100 // untuk frekuensi PWM 490.20 Hz (DEFAULT)
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000101 // untuk frekuensi PWM 245.10 Hz
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000110 // untuk frekuensi PWM 122.55 Hz
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000111 // untuk frekuensi PWM 30.64 Hz
Kekerapan PWM yang tersedia untuk D5 & D6:
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001 // untuk frekuensi PWM 62500.00 Hz
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000010 // untuk frekuensi PWM 7812.50 Hz
TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000011 // untuk frekuensi PWM 976.56 Hz (DEFAULT)
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000100 // untuk frekuensi PWM 244.14 Hz
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000101 // untuk frekuensi PWM 61.04 Hz
Kekerapan PWM yang tersedia untuk D9 & D10:
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000001 // tetapkan pemasa 1 pembahagi kepada 1 untuk frekuensi PWM 31372.55 Hz
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000010 // untuk frekuensi PWM 3921.16 Hz
TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000011 // untuk frekuensi PWM 490.20 Hz (DEFAULT)
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000100 // untuk frekuensi PWM 122.55 Hz
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000101 // untuk frekuensi PWM 30.64 Hz
** kita akan menggunakan pin no. 6 untuk PWM maka kodnya:
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001 // untuk frekuensi PWM 62.5 KHz

SENARAI KOMPONEN:

1. ARDUINO UNO

2. INDUKTOR (100Uh)

3. DIODE SCHOTTKY

4. Kapasitor (100uf)

5. IRF540N

6. POTENTIOMETER

7. 10k, 100ohm RESISTOR

8. LOAD (motor dalam kes ini)

9.12 V BATERI

RAJAH PEKELILING

Buck Converter Menggunakan Arduino

Buck Converter Menggunakan susun atur pendawaian Arduino

Buat sambungan seperti yang ditunjukkan dalam rajah litar.

1. Sambungkan terminal akhir potensiometer ke pin 5v dan pin ground arduino UNO masing-masing sedangkan terminal pengelapnya ke pin analog analog A1.

2. Sambungkan PWM pin 6 arduino ke pangkal mosfet.

3. Terminal bateri positif untuk menguras mosfet dan negatif ke terminal p dioda schottky.

4. Dari terminal p dioda schottky, sambungkan beban (motor) secara bersiri dengan induktor ke terminal sumber mosfet.

5. Sekarang sambungkan n-terminal dioda schottky ke terminal sumber mosfet.

6. Sambungkan kapasitor 47uf merentasi motor.

7. Akhirnya sambungkan pin ground arduino ke terminal sumber mosfet.

Tujuan mosfet:

Mosfet digunakan untuk menukar voltan masukan pada frekuensi tinggi dan untuk memberikan arus tinggi dengan pelesapan haba yang kurang.

Tujuan arduino:

Untuk kelajuan beralih tinggi mosfet (pada frekuensi lebih kurang 65 KHz)

Tujuan induktor:

Sekiranya litar ini dijalankan tanpa menyambungkan induktor, maka ada kemungkinan besar merosakkan mosfet kerana lonjakan voltan tinggi pada terminal mosfet.

Untuk mengelakkan mosfet dari lonjakan voltan tinggi ini, ia dihubungkan seperti yang ditunjukkan dalam gambar kerana ketika mosfet di dalamnya menyimpan tenaga dan ketika mosfet dimatikan, ia memberikan tenaga yang disimpan ini ke motor.

Tujuan dioda schottky:

Anggaplah dioda schottky tidak disambungkan dalam litar. Dalam kes ini apabila mosfet dimatikan induktor melepaskan tenaganya untuk dimuat atau motor yang mempunyai sedikit kesan pada beban kerana terdapat gelung yang tidak lengkap untuk arus mengalir. Oleh itu, dioda schottky melengkapkan gelung untuk arus mengalir. Sekarang diod biasa tidak disambungkan di sini kerana dioda schottky mempunyai penurunan voltan ke hadapan yang rendah. Tujuan dipimpin:
untuk menunjukkan voltan turun turun merentasi beban.

Tujuan potensiometer:

Potensiometer memberikan nilai analog kepada arduino (berdasarkan kedudukan terminal pengelap) yang mana voltan pwm diterima oleh terminal gerbang mosfet dari pin PWM 6 dari Arduino. Nilai ini akhirnya mengawal voltan output merentasi beban.

Mengapa perintang dihubungkan antara pintu dan sumber?

Walaupun sedikit bunyi boleh menghidupkan mosfet. Oleh itu a tarik perintang ke bawah dihubungkan antara pintu gerbang dan tanah iaitu sumber.

Kod Program

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)
}

PENJELASAN KOD

1. Pemboleh ubah x adalah nilai voltan yang diterima dari pin A1 di mana terminal pengelap periuk disambungkan.

2. Pemboleh ubah y diberikan nilai yang dipetakan antara 0 hingga 255.

3. ** seperti yang telah dijelaskan di bahagian atas untuk litar seperti penukar buck atau boost, seseorang memerlukan sumber PWM frekuensi tinggi (dalam jarak puluhan KHZ) kerana MOSFET memerlukan frekuensi tinggi untuk beralih sempurna dan input frekuensi tinggi menurunkan nilai atau ukuran komponen litar seperti induktor dan kapasitor.

Oleh itu, kita akan menggunakan kod mudah ini untuk menghasilkan voltan pwm lebih kurang. Frekuensi 65 kHz: TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001 // untuk frekuensi PWM 62.5 KHz pada pin 6

Bagaimana ia berfungsi:

Oleh kerana Potentiometer memberikan nilai analog kepada arduino (berdasarkan kedudukan terminal pengelap), ini menentukan nilai voltan pwm yang diterima oleh terminal gerbang mosfet dari pin PWM 6 dari Arduino.

Dan nilai ini akhirnya mengawal voltan output merentasi beban.

Apabila mosfet dihidupkan menyimpan tenaga dan ketika ia mematikan tenaga yang tersimpan ini dilepaskan ke beban iaitu motor dalam kes ini. Dan kerana proses ini berlaku pada frekuensi yang sangat tinggi, kita dapat turun voltan D.C melintasi motor yang bergantung pada kedudukan terminal pengelap kerana mosfet adalah peranti yang bergantung kepada voltan.

Imej Prototaip:

Klip video Litar Penukar Buck yang dijelaskan di atas menggunakan Arduino




Sebelumnya: Litar Meter Aliran Air Digital Mudah menggunakan Arduino Seterusnya: 4 Litar Sensor Kedekatan Mudah - Menggunakan IC LM358, IC LM567, IC 555