اجعل محول باك هذا باستخدام Arduino

اجعل محول باك هذا باستخدام Arduino

في هذا المشروع ، سنقوم بالتنازل عن 12 فولت DC إلى أي قيمة DC بين 2 و 11 فولت. تُعرف الدائرة التي تنخفض جهد التيار المستمر باسم محول باك. يتم التحكم في الجهد الناتج أو الجهد التنحي المطلوب باستخدام مقياس جهد متصل بـ arduino.



بقلم عنكيت نيجي

مقدمة في المحولات:

يوجد نوعان أساسيان من المحولات:





1. محول باك

2. زيادة المحول



كلا المحولين يغيران جهد الدخل وفقًا للمتطلبات. هم مشابهون لـ محول مع اختلاف رئيسي واحد. في حين أن المحول يصعد لأعلى / لأسفل جهد التيار المتردد ، فإن محولات التيار المستمر تصعد لأعلى / لأسفل جهد التيار المستمر. المكونات الرئيسية لكل من المحولات هي:

أ. موسفيت

ب. المحرض

ج. المكثف

محول BUCK: كما يوحي الاسم نفسه ، يعني باك خفض جهد الدخل. محول باك يعطينا الجهد أقل من جهد الدخل DC مع قدرة عالية الحالية. إنه تحويل مباشر.

محول التعزيز: كما يوحي الاسم نفسه ، يعني التعزيز زيادة جهد الدخل.

يعطينا محول التعزيز جهد التيار المستمر أكثر من جهد التيار المستمر عند الإدخال. إنه أيضًا تحويل مباشر.

** في هذا المشروع ، سنقوم بإنشاء دائرة محول باك للتنحي بمقدار 12 فولت تيار مستمر باستخدام اردوينو كمصدر PWM.

تغيير تردد PWM على دبابيس ARDUINO:

دبابيس PWM من arduino UNO هي 3 و 5 و 6 و 9 و 10 و 11.

لأداء PWM ، الأمر المستخدم هو:

analogWrite (PWM PIN NO ، PWM VALUE)

وتردد PWM لهذه المسامير هي:

بالنسبة إلى دبابيس Arduino 9 و 10 و 11 و 3 ---- 500 هرتز

بالنسبة إلى دبابيس Arduino 5 و 6 ---- 1 كيلو هرتز

هذه الترددات جيدة للاستخدام للأغراض العامة مثل يتلاشى الصمام. ولكن لدائرة مثل باك أو تعزيز المحول ، يحتاج المرء إلى مصدر PWM عالي التردد (في نطاق عشرات KHZ) لأن MOSFET تحتاج إلى تردد عالٍ للتبديل المثالي وأيضًا مدخلات التردد العالي تقلل من قيمة أو حجم مكونات الدائرة مثل المحث والمكثف. وبالتالي لهذا المشروع نحن بحاجة إلى مصدر PWM عالي التردد.

الشيء الجيد هو أنه يمكننا تغيير تردد PWM لدبابيس PWM في اردوينو باستخدام كود بسيط:

لأردوينو أونو:

تردد PWM المتاح لـ D3 و D11:
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000001 // لتردد PWM 31372.55 هرتز
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000010 // لتردد PWM 3921.16 هرتز
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000011 // لتردد PWM 980.39 هرتز
TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000100 // لتردد PWM 490.20 هرتز (الافتراضي)
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000101 // لتردد PWM 245.10 هرتز
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000110 // لتردد PWM 122.55 هرتز
// TCCR2B = TCCR2B & B11111000 | B00000111 // لتردد PWM 30.64 هرتز
تردد PWM المتاح لـ D5 و D6:
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001 // لتردد PWM 62500.00 هرتز
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000010 // لتردد PWM 7812.50 هرتز
TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000011 // لتردد PWM 976.56 هرتز (الافتراضي)
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000100 // لتردد PWM 244.14 هرتز
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000101 // لتردد PWM 61.04 هرتز
تردد PWM المتاح لـ D9 و D10:
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000001 // ضبط المؤقت 1 القاسم على 1 لتردد PWM البالغ 31372.55 هرتز
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000010 // لتردد PWM 3921.16 هرتز
TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000011 // لتردد PWM 490.20 هرتز (الافتراضي)
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000100 // لتردد PWM 122.55 هرتز
// TCCR1B = TCCR1B & B11111000 | B00000101 // لتردد PWM 30.64 هرتز
** سنستخدم رقم التعريف الشخصي. 6 لـ PWM ومن هنا رمز:
// TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001 // لتردد PWM 62.5 كيلو هرتز

قائمة المكونات:

1. أردوينو أونو

2. محرض (100Uh)

3. ديود شوتكي

4. مكثف (100 فائق التوهج)

5. IRF540N

6. مقياس الجهد

7. 10 كيلو ، 100 أوم المقاوم

8. LOAD (المحرك في هذه الحالة)

بطارية 9.12 فولت

مخطط الرسم البياني

محول باك باستخدام اردوينو

محول باك باستخدام تخطيط الأسلاك اردوينو

قم بعمل اتصالات كما هو موضح في مخطط الدائرة.

1. قم بتوصيل المحطات الطرفية لمقياس الجهد بمسمار 5 فولت ودبوس أرضي من اردوينو UNO على التوالي بينما طرف الماسحة الخاص به بمسمار تناظري A1.

2. قم بتوصيل PWM pin 6 من arduino بقاعدة mosfet.

3. الطرف الموجب للبطارية لتصريف mosfet والسالب إلى p- الطرف من الصمام الثنائي شوتكي.

4. من الطرف p من الصمام الثنائي شوتكي ، قم بتوصيل الحمل (المحرك) في سلسلة مع محث إلى مصدر محطة mosfet.

5. الآن قم بتوصيل n-terminal من الصمام الثنائي schottky بمحطة مصدر mosfet.

6. قم بتوصيل مكثف 47 فائق التوهج عبر المحرك.

7. أخيرًا ، قم بتوصيل دبوس الأرض من اردوينو بالمصدر الطرفي لموسفيت.

الغرض من موسفيت:

يتم استخدام Mosfet لتبديل جهد الدخل عند التردد العالي ولتوفير تيار عالي مع تبديد أقل للحرارة.

الغرض من اردوينو:

لسرعة التحويل العالية من mosfet (بتردد 65 كيلو هرتز تقريبًا)

الغرض من المحرِّض:

إذا تم تشغيل هذه الدائرة بدون توصيل محث ، فهناك فرص كبيرة لإتلاف موسفيت بسبب طفرات الجهد العالي على طرف موسفيت.

لمنع mosfet من هذه المسامير ذات الجهد العالي ، يتم توصيله كما هو موضح في الشكل لأنه عندما يكون mosfet عليه يخزن الطاقة وعندما يكون mosfet مطفأ فإنه يعطي هذه الطاقة المخزنة للمحرك.

الغرض من الصمام الثنائي شوتكي:

افترض أن الصمام الثنائي شوتكي غير متصل بالدائرة. في هذه الحالة ، عندما يتم إيقاف تشغيل mosfet ، يطلق المحرِّض طاقته للتحميل أو المحرك الذي يكون له تأثير طفيف جدًا على الحمل بسبب وجود حلقة غير كاملة لتدفق التيار. وهكذا يكمل الصمام الثنائي شوتكي الحلقة لتدفق التيار. الآن الصمام الثنائي العادي غير متصل هنا لأن الصمام الثنائي شوتكي له انخفاض منخفض في الجهد الأمامي.
للإشارة إلى تنحى الجهد عبر الحمل.

الغرض من مقياس الجهد:

مقياس فرق الجهد يعطي قيمة تمثيلية لاردوينو (بناءً على موضع طرف الماسحة) والتي وفقًا لها يتم استقبال جهد pwm بواسطة محطة بوابة mosfet من PWM pin 6 من Arduino. تتحكم هذه القيمة في النهاية في جهد الخرج عبر الحمل.

لماذا يتم توصيل المقاوم بين البوابة والمصدر؟

حتى كمية صغيرة من الضوضاء يمكن تشغيل موسفيت. ومن ثم أ هدم المقاوم متصل بين البوابة والأرض أي المصدر.

كود البرنامج

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)
}

شرح الكود

1. المتغير x هو قيمة الفولتية المستلمة من الدبوس A1 حيث يتم توصيل طرف ممسحة الوعاء.

2. المتغير y يتم تعيين القيمة المعينة بين 0 و 255.

3. ** كما هو موضح سابقًا في القسم أعلاه للدائرة مثل محول باك أو دفعة ، يحتاج المرء إلى مصدر PWM عالي التردد (في نطاق عشرات KHZ) لأن MOSFET تحتاج إلى تردد عالٍ للتبديل المثالي وإدخال التردد العالي يقلل من القيمة أو الحجم من مكونات الدائرة مثل مغو ومكثف.

وبالتالي سنستخدم هذا الرمز البسيط لتوليد جهد pwm تقريبًا. تردد 65 كيلو هرتز: TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001 // لتردد PWM 62.5 كيلو هرتز على السن 6

كيف تعمل:

نظرًا لأن مقياس الجهد يعطي قيمة تمثيلية لـ arduino (بناءً على موضع محطة المساحات) ، فإن هذا يحدد قيمة الجهد pwm التي تتلقاها محطة بوابة mosfet من PWM pin 6 من Arduino.

وهذه القيمة تتحكم في النهاية في جهد الخرج عبر الحمل.

عندما يكون mosfet قيد التشغيل يخزن الحث الطاقة وعندما يتم إيقاف تشغيله ، يتم تحرير هذه الطاقة المخزنة للحمل ، أي المحرك في هذه الحالة. ونظرًا لأن هذه العملية تحدث بتردد عالٍ جدًا ، فإننا نحصل على تنحى جهد التيار المستمر عبر المحرك والذي يعتمد على موضع طرف الماسحة حيث أن mosfet هو جهاز يعتمد على الجهد.

صور النموذج الأولي:

شرح مقطع الفيديو أعلاه دائرة محول باك باستخدام Arduino




زوج من: دائرة مقياس تدفق المياه الرقمية البسيطة باستخدام Arduino التالي: 4 دوائر بسيطة لمستشعر القرب - باستخدام IC LM358 و IC LM567 و IC 555