Haga este convertidor Buck usando Arduino

Haga este convertidor Buck usando Arduino

En este proyecto vamos a reducir 12v DC a cualquier valor DC entre 2 y 11 voltios. El circuito que reduce el voltaje de CC se conoce como convertidor reductor. El voltaje de salida o el voltaje de reducción necesario se controla mediante un potenciómetro conectado a arduino.

Por Ankit Negi

INTRODUCCIÓN A LOS CONVERTIDORES:

Básicamente, existen dos tipos de convertidores:



1. Convertidor de dólar

2. Impulsar el convertidor

Ambos convertidores cambian la tensión de entrada según los requisitos. Son similares a un transformador con una diferencia principal. Mientras que el transformador sube / baja un voltaje de CA, los convertidores de CC aumentan / reducen el voltaje de CC. Los componentes principales de ambos convertidores son:

A. MOSFET

B. INDUCTOR

C. CONDENSADOR

CONVERTIDOR BUCK: como su propio nombre sugiere, buck significa bajar el voltaje de entrada. convertidor de moneda nos da el voltaje menor que el voltaje DC de entrada con alta capacidad de corriente. Es una conversión directa.

BOOST CONVERTER: como su propio nombre sugiere, boost significa aumentar la tensión de entrada.

El convertidor de refuerzo nos da el voltaje de CC más que el voltaje de CC en la entrada. También es una conversión directa.

** en este proyecto vamos a hacer un circuito convertidor reductor para reducir 12 v DC usando arduino como fuente PWM.

CAMBIO DE FRECUENCIA PWM EN PINS ARDUINO:

Los pines PWM de arduino UNO son 3, 5, 6, 9, 10 y 11.

Para realizar PWM, el comando utilizado es:

analogWrite (PWM PIN NO, PWM VALUE)

y la frecuencia PWM para estos pines son:

Para los pines Arduino 9, 10, 11 y 3 ---- 500Hz

Para los pines 5 y 6 de Arduino ---- 1 kHz

Estas frecuencias están bien para uso de propósito general como atenuar un LED. Pero para un circuito como convertidor buck o boost , se necesita una fuente PWM de alta frecuencia (en el rango de decenas de KHZ) porque MOSFET necesita alta frecuencia para una conmutación perfecta y también la entrada de alta frecuencia disminuye el valor o el tamaño de los componentes del circuito como el inductor y el condensador. Por lo tanto, para este proyecto necesitamos una fuente PWM de alta frecuencia.

Lo bueno es que podemos cambiar la frecuencia PWM de los pines PWM de arduino usando un código simple:

FOR ARDUINO UNO:

Frecuencia PWM disponible para D3 y D11:
// TCCR2B = TCCR2B y B11111000 | B00000001 // para frecuencia PWM de 31372,55 Hz
// TCCR2B = TCCR2B y B11111000 | B00000010 // para frecuencia PWM de 3921,16 Hz
// TCCR2B = TCCR2B y B11111000 | B00000011 // para frecuencia PWM de 980,39 Hz
TCCR2B = TCCR2B y B11111000 | B00000100 // para frecuencia PWM de 490,20 Hz (el valor predeterminado)
// TCCR2B = TCCR2B y B11111000 | B00000101 // para frecuencia PWM de 245,10 Hz
// TCCR2B = TCCR2B y B11111000 | B00000110 // para frecuencia PWM de 122,55 Hz
// TCCR2B = TCCR2B y B11111000 | B00000111 // para frecuencia PWM de 30,64 Hz
Frecuencia PWM disponible para D5 y D6:
// TCCR0B = TCCR0B y B11111000 | B00000001 // para frecuencia PWM de 62500,00 Hz
// TCCR0B = TCCR0B y B11111000 | B00000010 // para frecuencia PWM de 7812,50 Hz
TCCR0B = TCCR0B y B11111000 | B00000011 // para frecuencia PWM de 976,56 Hz (el valor predeterminado)
// TCCR0B = TCCR0B y B11111000 | B00000100 // para frecuencia PWM de 244,14 Hz
// TCCR0B = TCCR0B y B11111000 | B00000101 // para frecuencia PWM de 61,04 Hz
Frecuencia PWM disponible para D9 y D10:
// TCCR1B = TCCR1B y B11111000 | B00000001 // establece el divisor del temporizador 1 en 1 para la frecuencia PWM de 31372,55 Hz
// TCCR1B = TCCR1B y B11111000 | B00000010 // para frecuencia PWM de 3921,16 Hz
TCCR1B = TCCR1B y B11111000 | B00000011 // para frecuencia PWM de 490,20 Hz (el valor predeterminado)
// TCCR1B = TCCR1B y B11111000 | B00000100 // para frecuencia PWM de 122,55 Hz
// TCCR1B = TCCR1B y B11111000 | B00000101 // para frecuencia PWM de 30,64 Hz
** vamos a utilizar el pin no. 6 para PWM de ahí el código:
// TCCR0B = TCCR0B y B11111000 | B00000001 // para frecuencia PWM de 62,5 KHz

LISTA DE COMPONENTES:

1. ARDUINO UNO

2. INDUCTOR (100Uh)

3. DIODO DE SCHOTTKY

4. CONDENSADOR (100 uf)

5. IRF540N

6. POTENCIÓMETRO

7. RESISTENCIA DE 10k, 100ohm

8. CARGA (motor en este caso)

BATERÍA DE 9,12 V

DIAGRAMA DE CIRCUITO

Convertidor Buck con Arduino

Convertidor Buck con diseño de cableado Arduino

Realice las conexiones como se muestra en el diagrama de circuito.

1. Conecte los terminales de los extremos del potenciómetro al pin de 5v y al pin de tierra del arduino UNO respectivamente, mientras que su terminal del limpiador al pin analógico A1.

2. Conecte el pin 6 de PWM de arduino a la base del mosfet.

3. Terminal positivo de la batería al drenaje del mosfet y negativo al terminal p del diodo schottky.

4. Desde el terminal p del diodo Schottky, conecte la carga (motor) en serie con el inductor al terminal de origen del mosfet.

5. Ahora conecte el terminal n del diodo Schottky al terminal de origen del mosfet.

6. Conecte el condensador de 47 uf a través del motor.

7. Por último, conecte el pin de tierra del arduino al terminal de origen del mosfet.

Propósito de mosfet:

Mosfet se utiliza para cambiar el voltaje de entrada a alta frecuencia y para proporcionar alta corriente con menos disipación de calor.

Propósito de arduino:

Para alta velocidad de conmutación de mosfet (a una frecuencia de 65 KHz aprox.)

Propósito del inductor:

Si este circuito se ejecuta sin conectar un inductor, existen altas posibilidades de dañar el mosfet debido a picos de alto voltaje en el terminal del mosfet.

Para evitar que el mosfet produzca estos picos de alto voltaje, se conecta como se muestra en la figura, ya que cuando el mosfet está encendido almacena energía y cuando el mosfet está apagado, regala esta energía almacenada al motor.

Propósito del diodo schottky:

Suponga que el diodo Schottky no está conectado en el circuito. En este caso, cuando el mosfet está apagado, el inductor libera su energía a la carga o al motor, lo que tiene un efecto muy leve sobre la carga porque hay un bucle incompleto para que fluya la corriente. Por lo tanto, el diodo Schottky completa el bucle para que fluya la corriente. Ahora, un diodo normal no está conectado aquí porque el diodo Schottky tiene una caída de voltaje directa baja.
para indicar reducir el voltaje a través de la carga.

Propósito del potenciómetro:

Potenciómetro le da un valor analógico a arduino (basado en la posición del terminal del limpiaparabrisas) según el cual el voltaje pwm es recibido por el terminal de puerta del mosfet desde el pin 6 de PWM de Arduino. Este valor finalmente controla el voltaje de salida a través de la carga.

¿Por qué la resistencia está conectada entre la puerta y la fuente?

Incluso una pequeña cantidad de ruido puede encender el mosfet. De ahí un bajar la resistencia está conectado entre la puerta y la tierra, es decir, la fuente.

Código de programa

|_+_|

EXPLICACIÓN DEL CÓDIGO

1. La variable x es el valor de voltaje recibido del pin A1 al cual está conectado el terminal del limpiador de olla.

2. A la variable y se le asigna el valor mapeado que está entre 0 y 255.

3. ** como ya se explicó en la sección anterior para circuitos como convertidor reductor o elevador, se necesita una fuente PWM de alta frecuencia (en el rango de decenas de KHZ) porque MOSFET necesita alta frecuencia para una conmutación perfecta y la entrada de alta frecuencia disminuye el valor o tamaño de componentes de circuito como inductor y condensador.

Por lo tanto, utilizaremos este código simple para generar un voltaje pwm de aprox. Frecuencia de 65 kHz: TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001 // para frecuencia PWM de 62,5 KHz en el pin 6

Cómo funciona:

Dado que el potenciómetro le da un valor analógico a arduino (basado en la posición del terminal del limpiaparabrisas), esto determina el valor de voltaje pwm recibido por el terminal de puerta del mosfet desde el pin 6 de PWM de Arduino.

Y este valor finalmente controla el voltaje de salida a través de la carga.

Cuando el mosfet está encendido, el inductor almacena energía y cuando se apaga, esta energía almacenada se libera a la carga, es decir, al motor en este caso. Y debido a que este proceso tiene lugar a una frecuencia muy alta, obtenemos un voltaje de CC descendente en el motor que depende de la posición del terminal del limpiaparabrisas, ya que el mosfet es un dispositivo dependiente del voltaje.

Imágenes de prototipos:

Video clip del circuito convertidor Buck explicado anteriormente usando Arduino




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