Faça este conversor de dinheiro usando o Arduino

Neste projeto, reduziremos DC 12v a qualquer valor DC entre 2 e 11 volts. O circuito que reduz a tensão DC é conhecido como um conversor buck. A tensão de saída necessária ou tensão de redução é controlada usando um potenciômetro conectado ao arduino.

Por Ankit Negi

INTRODUÇÃO A CONVERSORES:

Basicamente, existem dois tipos de conversores:

1. Conversor de dinheiro

2. Conversor de impulso

Ambos os conversores alteram a tensão de entrada de acordo com o requisito. Eles são semelhantes a um transformador com uma diferença principal. Enquanto o transformador aumenta / diminui uma tensão CA, os conversores CC aumentam / diminuem a tensão CC. Os principais componentes de ambos os conversores são:

A. MOSFET

B. INDUTOR

C. CAPACITOR

CONVERSOR DE FANFARRÃO: Como o próprio nome sugere, buck significa diminuir a tensão de entrada. O conversor Buck fornece uma tensão mais baixa do que a tensão de entrada CC com alta capacidade de corrente. É uma conversão direta.

CONVERSOR DE REFORÇO: Como o próprio nome sugere, o aumento significa aumentar a tensão de entrada.

O conversor de impulso fornece a tensão CC mais do que a tensão CC na entrada. É também uma conversão direta.

** Neste projeto, faremos um circuito conversor buck para reduzir 12v DC usando o arduino como fonte PWM.

MUDANÇA DE FREQUÊNCIA PWM EM PINES DE ARDUINO:

Os pinos PWM UNO do arduino são 3, 5, 6, 9, 10 e 11.

Para executar o PWM, o comando usado é:

analogWrite (PWM PIN NO, PWM VALUE);

e a frequência PWM para esses pinos são:

Para Arduino 9, 10, 11 e 3 —- 500Hz pinos

Para os pinos 5 e 6 do Arduino —- 1kHz

Essas frequências são boas para uso geral, como desbotamento de um led. Porém, para circuitos como conversor buck ou boost, é necessária uma fonte PWM de alta frequência (na faixa de dezenas de KHZ) porque o MOSFET precisa de alta frequência para uma comutação perfeita e também a entrada de alta frequência diminui o valor ou o tamanho da fonte. componentes do circuito, como indutor e capacitor. Portanto, para este projeto, precisamos de uma fonte PWM de alta frequência.

O bom é que podemos alterar a frequência PWM dos pinos do arduino PWM usando um código simples:

PARA ARDUINO ONE:

Frequência PWM disponível para D3 e D11:
// TCCR2B = TCCR2B e B11111000 | B00000001; // para uma frequência PWM de 31372,55 Hz
// TCCR2B = TCCR2B e B11111000 | B00000010; // para uma frequência PWM de 3921,16 Hz
// TCCR2B = TCCR2B e B11111000 | B00000011; // para uma frequência PWM de 980,39 Hz
TCCR2B = TCCR2B e B11111000 | B00000100; // para uma frequência PWM de 490,20 Hz (O PADRÃO)
// TCCR2B = TCCR2B e B11111000 | B00000101; // para uma frequência PWM de 245,10 Hz
// TCCR2B = TCCR2B e B11111000 | B00000110; // para frequência PWM de 122,55 Hz
// TCCR2B = TCCR2B e B11111000 | B00000111; // para frequência PWM de 30,64 Hz
Frequência PWM disponível para D5 e D6:
// TCCR0B = TCCR0B e B11111000 | B00000001; // para uma frequência PWM de 62500,00 Hz
// TCCR0B = TCCR0B e B11111000 | B00000010; // para uma frequência PWM de 7812,50 Hz
TCCR0B = TCCR0B e B11111000 | B00000011; // para uma frequência PWM de 976,56 Hz (O PADRÃO)
// TCCR0B = TCCR0B e B11111000 | B00000100; // para uma frequência PWM de 244,14 Hz
// TCCR0B = TCCR0B e B11111000 | B00000101; // para uma frequência PWM de 61,04 Hz
Frequência PWM disponível para D9 e D10:
// TCCR1B = TCCR1B e B11111000 | B00000001; // define o divisor do temporizador 1 como 1 para a frequência PWM de 31372,55 Hz
// TCCR1B = TCCR1B e B11111000 | B00000010; // para uma frequência PWM de 3921,16 Hz
TCCR1B = TCCR1B e B11111000 | B00000011; // para uma frequência PWM de 490,20 Hz (O PADRÃO)
// TCCR1B = TCCR1B e B11111000 | B00000100; // para frequência PWM de 122,55 Hz
// TCCR1B = TCCR1B e B11111000 | B00000101; // para frequência PWM de 30,64 Hz
** usaremos o pino no. 6 para PWM, daí o código:
// TCCR0B = TCCR0B e B11111000 | B00000001; // para frequência PWM de 62,5 KHz

LISTA DE COMPONENTES:

1. ARDUINO ONE

2. INDUTOR (100Uh)

3. DIODO SCHOTTKY

4. CAPACITOR (100 uf)

5. IRF540N

6. POTENCIÔMETRO

7. 10k, 100ohm RESISTÊNCIA

8. CARGA (motor neste caso)

9. BATERIA 12V

DIAGRAMA DE CIRCUITO

Conversor de Buck com Arduino

Conversor Buck usando projeto de fiação Arduino

Faça as conexões como mostrado no diagrama de circuito.

1. Conecte os terminais da extremidade do potenciômetro ao pino de 5v e ao pino de terra do arduino UNO, respectivamente, enquanto o seu terminal mais limpo ao pino de pino analógico A1.

2. Conecte o pino do Arduino PWM 6 à base do mosfet.

3. Terminal positivo da bateria no dreno mosfet e negativo no terminal p do diodo schottky.

4. No terminal p do diodo schottky, conecte a carga (motor) em série com o indutor ao terminal de origem do mosfet.

5. Agora conecte o terminal n do diodo schottky ao terminal de origem do mosfet.

6. Conecte o capacitor 47uf através do motor.

7. Finalmente, conecte o pino de aterramento do arduino ao terminal de origem do mosfet.

Objetivo do mosfet:

Mosfet é usado para alterar a tensão de entrada para alta frequência e fornecer uma corrente alta com menos dissipação de calor.

Finalidade do Arduino:

Para alta velocidade de comutação mosfet (a uma frequência de aproximadamente 65 KHz)

Finalidade do indutor:

Se este circuito for executado sem conectar um indutor, há uma grande chance de danificar o mosfet devido a picos de alta tensão no terminal do mosfet.

Para evitar que o mosfet desses picos de alta tensão seja conectado como mostrado na figura, pois quando o mosfet está nele, ele armazena energia e quando o mosfet está desligado, fornece essa energia armazenada ao motor.

Objetivo do diodo schottky:

Suponha que o diodo schottky não esteja conectado no circuito. Nesse caso, quando o mosfet está desligado, o indutor libera sua energia para a carga ou para o motor, o que tem um efeito muito leve sobre a carga, porque existe um circuito incompleto para a corrente fluir. Assim, o diodo schottky completa o circuito para que a corrente flua. Agora, um diodo normal não está conectado aqui porque o diodo schottky tem uma queda de tensão direta baixa.
para indicar a diminuição da tensão na carga.

Finalidade do potenciômetro:

O potenciômetro fornece um valor analógico ao arduino (com base na posição do terminal do limpador) de acordo com a tensão pwm que o terminal do mosfet gate recebe do pino 6 do PWM do Arduino. Este valor finalmente controla a tensão de saída através da carga.

Por que o resistor está conectado entre o portão e a fonte?

Mesmo uma pequena quantidade de ruído pode inflamar o mosfet. Portanto, um resistor de extração é conectado entre a porta e o terra, ou seja, a fonte.

Código do programa

Burn this code to arduino:
int m ; // initialize variable m
int n ; // initialize variable n
void setup()
{
pinMode(6,OUTPUT) ; // set pwm pin 6 as output pin
pinMode(A1,INPUT) ; // set analog pin as input pin
TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | 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) ;
}

CÓDIGO DE EXPLICAÇÃO

1. Variável x é o valor da tensão recebida do pino A1 ao qual o terminal do limpador de panela está conectado.

2. A variável y recebe o valor mapeado que está entre 0 e 255.

3. ** Conforme explicado na seção anterior para circuitos como conversor buck ou boost, é necessária uma fonte PWM de alta frequência (na faixa de dezenas de KHZ) porque o MOSFET precisa de alta frequência para uma comutação e entrada perfeitas de A alta frequência diminui o valor ou o tamanho dos componentes do circuito, como indutor e capacitor.

Portanto, vamos usar esse código simples para gerar uma tensão pwm de aprox. Frequência de 65 kHz: TCCR0B = TCCR0B e B11111000 | B00000001; // para uma frequência PWM de 62,5 KHz no pino 6

Como funciona:

Como o potenciômetro atribui um valor analógico ao arduino (com base na posição do terminal do limpador), isso determina o valor de tensão pwm recebido pelo terminal do mosfet do pino 6 do PWM do Arduino.

E esse valor finalmente controla a tensão de saída através da carga.

Quando o mosfet está ligado, o indutor armazena energia e, quando desligado, essa energia armazenada é liberada para a carga, ou seja, para o motor nesse caso.E como esse processo é realizado com uma frequência muito alta, obtemos uma diminuição na tensão CC no motor, que depende da posição do terminal do limpador, uma vez que o mosfet é um dispositivo dependente da tensão.

Imagens de protótipo:

Clipe de vídeo do circuito conversor Buck explicado acima usando o Arduino



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

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