Feu aquest convertidor Buck amb Arduino

En aquest projecte reduirem 12v CC a qualsevol valor CC entre 2 i 11 volts. El circuit que baixa la tensió de CC es coneix com a convertidor de buck. La tensió de sortida o de descens necessària es controla mitjançant un potenciòmetre connectat a arduino.

A càrrec d’Ankit Negi

INTRODUCCIÓ A CONVERTIDORS:

Bàsicament hi ha dos tipus de convertidors:

1. Convertidor de dòlars

2. Boost convertidor

Tots dos convertidors canvien la tensió d'entrada segons el requisit. Són similars a transformador amb una diferència principal. Mentre que el transformador augmenta / baixa una tensió de corrent altern, els convertidors de corrent continu augmenten / baixen de tensió de corrent continu. Els components principals dels dos convertidors són:

A. MOSFET

B. INDUCTOR

C. CAPACITADOR

BUCK CONVERTER: com el seu propi nom indica, Buck significa reduir la tensió d'entrada. Convertidor de dòlars ens proporciona una tensió inferior a la tensió de corrent continu amb una alta capacitat de corrent. És una conversió directa.

BOOST CONVERTER: com el seu propi nom indica, augmentar significa augmentar la tensió d'entrada.

El convertidor Boost ens proporciona un voltatge continu més que el voltatge continu a l’entrada. També és una conversió directa.

** en aquest projecte farem un circuit de conversió de buck per baixar 12 v DC utilitzant arduino com a font PWM.

CANVI DE FREQÜÈNCIA PWM EN ELS PINS ARDUINO:

Els pins PWM d’arduino UNO són ​​3, 5, 6, 9, 10 i 11.

Per realitzar PWM, l'ordre que s'utilitza és:

analogWrite (PIN PWM NO, VALOR PWM)

i la freqüència PWM d'aquests pins són:

Per als pins Arduino 9, 10, 11 i 3 ---- 500Hz

Per als pins Arduino 5 i 6 ---- 1 kHz

Aquestes freqüències són adequades per a usos generals, com ara esvair un led. Però per a circuits com convertidor de buck o boost , es necessita una font PWM d'alta freqüència (en el rang de desenes de KHZ) perquè el MOSFET necessita una freqüència alta per a una commutació perfecta i també l'entrada d'alta freqüència disminueix el valor o la mida de components del circuit com inductor i condensador. Per tant, per a aquest projecte necessitem una font PWM d'alta freqüència.

El millor és que podem canviar la freqüència PWM dels pins PWM d'arduino mitjançant un codi senzill:

FOR ARDUINO UN:

Freqüència PWM disponible per a D3 i D11:
// TCCR2B = TCCR2B i B11111000 | B00000001 // per a una freqüència PWM de 31372,55 Hz
// TCCR2B = TCCR2B i B11111000 | B00000010 // per a una freqüència PWM de 3921,16 Hz
// TCCR2B = TCCR2B i B11111000 | B00000011 // per a una freqüència PWM de 980,39 Hz
TCCR2B = TCCR2B i B11111000 | B00000100 // per a una freqüència PWM de 490,20 Hz (EL DEFAULT)
// TCCR2B = TCCR2B i B11111000 | B00000101 // per a una freqüència PWM de 245,10 Hz
// TCCR2B = TCCR2B i B11111000 | B00000110 // per a una freqüència PWM de 122,55 Hz
// TCCR2B = TCCR2B i B11111000 | B00000111 // per a una freqüència PWM de 30,64 Hz
Freqüència PWM disponible per a D5 i D6:
// TCCR0B = TCCR0B i B11111000 | B00000001 // per a una freqüència PWM de 62500,00 Hz
// TCCR0B = TCCR0B i B11111000 | B00000010 // per a una freqüència PWM de 7812,50 Hz
TCCR0B = TCCR0B i B11111000 | B00000011 // per a una freqüència PWM de 976,56 Hz (EL DEFAULT)
// TCCR0B = TCCR0B i B11111000 | B00000100 // per a una freqüència PWM de 244,14 Hz
// TCCR0B = TCCR0B i B11111000 | B00000101 // per a una freqüència PWM de 61,04 Hz
Freqüència PWM disponible per a D9 i D10:
// TCCR1B = TCCR1B i B11111000 | B00000001 // defineix el temporitzador 1 divisor a 1 per a la freqüència PWM de 31372,55 Hz
// TCCR1B = TCCR1B i B11111000 | B00000010 // per a una freqüència PWM de 3921,16 Hz
TCCR1B = TCCR1B i B11111000 | B00000011 // per a una freqüència PWM de 490,20 Hz (EL DEFAULT)
// TCCR1B = TCCR1B i B11111000 | B00000100 // per a una freqüència PWM de 122,55 Hz
// TCCR1B = TCCR1B i B11111000 | B00000101 // per a una freqüència PWM de 30,64 Hz
** utilitzarem el pin núm. 6 per a PWM, d’aquí el codi:
// TCCR0B = TCCR0B i B11111000 | B00000001 // per a una freqüència PWM de 62,5 KHz

LLISTA DE COMPONENTS:

1. ARDUINO UN

2. INDUCTOR (100Uh)

3. DIODE SCHOTTKY

4. CAPACITADOR (100uf)

5. IRF540N

6. POTENCIOMETRE

7. 10k, 100ohm RESISTOR

8. CARGA (motor en aquest cas)

9,12 V BATERIA

ESQUEMA DE CONNEXIONS

Feu les connexions tal com es mostra al diagrama de circuits.

1. Connecteu els terminals finals del potenciòmetre al pin de 5v i al pin de terra de l’arduino UNO respectivament, mentre que el terminal del netejador al pin analògic A1.

2. Connecteu el pin 6 de l'arduino PWM a la base del mosfet.

3. Terminal positiu de la bateria per drenar el mosfet i negatiu a la terminal p del díode schottky.

4. Des del terminal p del díode schottky, connecteu la càrrega (motor) en sèrie amb l'inductor al terminal font del mosfet.

5. Ara connecteu el terminal n del díode schottky al terminal font del mosfet.

6. Connecteu el condensador 47uf a través del motor.

7. Per fi, connecteu el pin de terra de l'arduino al terminal d'origen del mosfet.

Finalitat del mosfet:

El Mosfet s’utilitza per canviar el voltatge d’entrada a alta freqüència i per proporcionar un alt corrent amb menys dissipació de calor.

Finalitat de l'arduino:

Per a una alta velocitat de commutació del mosfet (a una freqüència de 65 KHz aproximadament)

Finalitat de l’inductor:

Si aquest circuit s’executa sense connectar un inductor, hi ha moltes possibilitats de danyar el mosfet a causa de pics d’alta tensió al terminal del mosfet.

Per evitar que el mosfet d'aquests pics d'alta tensió es connecti com es mostra a la figura, ja que quan el mosfet està emmagatzema energia i quan el mosfet està apagat, lliura aquesta energia emmagatzemada al motor.

Propòsit del díode schottky:

Finalitat del potenciòmetre:

Potenciòmetre dóna valor analògic a arduino (basat en la posició del terminal del netejador) segons el qual el voltatge pwm és rebut pel terminal de la porta del mosfet des del pin 6 PWM d'Arduino. Aquest valor controla finalment el voltatge de sortida a través de la càrrega.

Per què es connecta la resistència entre la porta i la font?

Fins i tot una petita quantitat de soroll pot activar el mosfet. Per tant, a tirar cap avall la resistència està connectat entre la porta i la terra, és a dir, la font.

Codi del programa

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)
}

EXPLICACIÓ DEL CODI

1. La variable x és el valor de tensió rebut del pin A1 al qual està connectat el terminal de l’eixugaparabrises.

2. A la variable y se li assigna el valor assignat entre 0 i 255.

3. ** Com ja s'ha explicat a la secció anterior per a circuits com el convertidor Buck o Boost, cal una font PWM d'alta freqüència (en el rang de desenes de KHZ) perquè el MOSFET necessita una freqüència alta per a una commutació perfecta i l'entrada d'alta freqüència disminueix el valor o la mida de components del circuit com inductor i condensador.

Per tant, utilitzarem aquest codi senzill per generar una tensió pwm d'aprox. Freqüència de 65 kHz: TCCR0B = TCCR0B i B11111000 | B00000001 // per a una freqüència PWM de 62,5 KHz al pin 6

Com funciona:

Atès que el potenciòmetre dóna valor analògic a arduino (basat en la posició del terminal del netejador), això determina el valor de tensió pwm rebut pel terminal de la porta del mosfet des del pin 6 PWM d'Arduino.

I aquest valor controla en última instància el voltatge de sortida a través de la càrrega.

Imatges de prototipus: