У овом пројекту ћемо направити Буцк Цонвертер круг користећи Ардуино и Н-Цханнел МОСФЕТ са максималним тренутним капацитетом од 6 ампера. Спустићемо 12в ДЦ на било коју вредност између 0 и 10в ДЦ. Вредношћу излазног напона можемо контролисати ротирањем потенциометра.
Буцк претварач је ДЦ у ДЦ претварач, који смањује једносмерни напон. Управо је попут трансформатора са једном разликом; док трансформатор силази наизменичним напоном, док га претварач спушта једносмерни напон. Ефикасност буцк претварача је мања од трансформатора.
Кључне компоненте буцк претварача су МОСФЕТ; било н-канални или п-канални и високофреквентни квадратни импулсни генератор (било тајмер ИЦ или микроконтролер). Ардуино се овде користи као генератор импулса, а у ту сврху се може користити и 555 Тимер ИЦ. Овде смо демонстрирали овај Буцк претварач контролишући брзину једносмерног мотора помоћу потенциометра, такође тестирајући напон помоћу мултиметра. Погледајте видео на крају овог чланка.
Потребне компоненте:
- Ардуино Уно
- ИРФ540Н
- Индуктор (100Ух)
- Кондензатор (100уф)
- Сцхоттки Диоде
- Потенциометар
- 10к, 100охм отпорник
- Лоад
- 12в батерија
Кружни дијаграм и везе:
Успоставите везе како је приказано на горњој шеми за ДЦ-ДЦ Буцк претварач.
- Повежите један терминал индуктора на извор МОСФЕТ-а, а други на ЛЕД у серији са 1к отпорником. Оптерећење је повезано паралелно са овим распоредом.
- Повежите 10к отпорник између капије и извора.
- Повежите кондензатор паралелно са оптерећењем.
- Повежите позитивни терминал батерије на пражњење, а негативни на негативни прикључак кондензатора.
- Повежите п терминал диоде на минус батерије и н терминал директно на извор.
- ПВМ пин Ардуина иде до капије МОСФЕТ-а
- ГНД пин Ардуина иде до извора МОСФЕТ-а. Спојите га тамо или склоп неће радити.
- Крајње терминале потенциометра повежите са 5в и ГНД пином Ардуина. Док је терминал брисача на аналогном пину А1.
Функција Ардуина:
Као што је већ објашњено, Ардуино шаље импулсе такта у базу МОСФЕТ-а. Фреквенција ових импулса такта је приближно. 65 Кхз. То узрокује врло брзо пребацивање МОСФЕТ-а и добијамо просечну вредност напона. Требали бисте научити о АДЦ и ПВМ у Ардуину, што ће вам очистити како Ардуино генерише високофреквентне импулсе:
- Ардуино заснован ЛЕД затамњивач који користи ПВМ
- Како се користи АДЦ у Ардуино Уно?
Функција МОСФЕТ-а:
Мосфет се користи у две сврхе:
- За брзо пребацивање излазног напона.
- Да би се обезбедила велика струја са мање одвођења топлоте.
Функција индуктора:
Индуктор се користи за контролу скокова напона који могу оштетити МОСФЕТ. Индуктор складишти енергију када је мосфет укључен и ослобађа ову ускладиштену енергију када је мосфет искључен. С обзиром на то да је фреквенција врло висока, вредност индуктивности потребна за ову сврху је врло ниска (око 100уХ).
Функција Сцхоттки диоде:
Сцхоттки диода завршава петљу струје када је мосфет искључен и на тај начин осигурава несметано напајање струје. Осим овога, Сцхоттки диода расипа врло ниску топлоту и ради добро на вишим фреквенцијама од уобичајених диода.
Функција ЛЕД-а:
Осветљеност ЛЕД-а указује на опадајући напон на оптерећењу. Док ротирамо потенциометар, осветљеност ЛЕД-а варира.
Функција потенциометра:
Када се терминал брисача потенциометра одбаци у другачији положај, напон између њега и земље се мења, што заузврат мења аналогну вредност примљену пином А1 ардуина. Ова нова вредност се затим пресликава између 0 и 255 и даје се на пин 6 Ардуина за ПВМ.
** Кондензатор изравнава напон дат оптерећењу.
Зашто отпорник између капије и извора?
Чак и најмањи шум на капији МОСФЕТ-а може да га укључи, па се, да би се то спречило, увек саветује повезивање отпора велике вредности између капије и извора.
Објашњење кода:
Комплетни Ардуино код за генерисање високофреквентних импулса дат је у одељку са кодовима испод.
Код је једноставан и саморазумљив, па смо овде објаснили само неколико делова кода.
Променљивој к додељује се аналогна вредност која се прима са аналогног пина А0 Ардуина
к = аналогРеад (А1);
Променљивој в додељује се мапирана вредност која се креће између 0 и 255. Овде се вредности АДЦ-а Ардуино мапирају на 2 до 255 користећи функцију мапе у Ардуину.
в = мапа (к, 0,1023,0,255);
Нормална фреквенција ПВМ за пин 6 је приближно 1кхз. Ова фреквенција није погодна за сврхе попут претварача буцк. Стога се ова фреквенција мора повећати на веома висок ниво. То се може постићи коришћењем једног ретка кода у воид сетуп-у:
ТЦЦР0Б = ТЦЦР0Б & Б11111000 - Б00000001; // промена фреквенције пвм на 65 КХЗ приближно
Рад ДЦ-ДЦ Буцк претварача:
Када је коло укључено, мосфет се укључује и искључује са фреквенцијом од 65 кхз. То доводи до тога да индуктор складишти енергију када је мосфет укључен, а затим даје ову ускладиштену енергију да се оптерети када се мосфет искључи. Будући да се то догађа на врло високој фреквенцији, добијамо просечну вредност импулсног излазног напона у зависности од положаја терминала брисача потенциометра у односу на терминал 5в. А како се овај напон између терминала брисача и масе повећава, тако се повећава и мапирана вредност на пвм пину бр. 6 од Ардуина.
Рецимо да је ова мапирана вредност 200. Тада ће напон ПВМ на пину 6 бити: = 3.921 волти
А с обзиром да је МОСФЕТ уређај зависан од напона, овај пвм напон на крају одређује напон на оптерећењу.
Овде смо демонстрирали овај Буцк претварач окретањем једносмерног мотора и на мултиметру, погледајте видео испод. Контролисали смо брзину мотора помоћу потенциометра и осветљеност ЛЕД-а помоћу потенциометра.