به نام خدا

ساخت منبع تغذیه متغیر با آردوینو

در این آموزش می خواهیم ساخت یک منبع تغذیه متغیر تا ۵ ولت را به شما آموزش دهیم . برای انجام این کار باید از PWM و ADC استفاده کنیم .

در خیلی از مواقع به ماژول ها و سنسور هایی بر می خوریم و که ولتاژ راه اندازی آن ها کمتر از ۵ ولت است مثلا ۳٫۳ ولت یا ۲٫۲ ولت ، برای این موارد می توانیم از این منبع تغذیه استفاده کنیم . این منبع تغذیه بین ۰ تا ۵ ولت با دقت ۰٫۰۵ ولت متغیر است . منبع تغذیه ای که آموزش می دهیم توان جریان دهی تا ۱۰۰ میلی آمپر را دارد که این میزان جریان برای راه اندازی اکثر ماژول ها و سنسور ها مناسب است .

با خروجی این مدار می توانید باتری های قابل شارژ سایز AA و AAA را به راحتی شارژ کنید . توسط دو میکروسوئیچ که در مدار قرار دارد می توانید ولتاژ را کم و زیاد کنید .

قطعات مورد نیاز این پروژه به شرح زیر است :

– برد آردوینو UNO ( البته هر برد آردوینو دیگر را هم می توانید استفاده کنید )

– منبع تغذیه ۵ ولت

– خازن ۱۰۰ میکروفاراد ( دو عدد )

– میکروسوئیچ ( دو عدد )

– مقاومت یک کیلو اهم ( سه عدد )

– ال سی دی کارکتری ۱۶*۲

– ترانزیستور ۲N2222

شماتیک مدار به صورت زیر است :

ولتاژ خروجی به صورت کامل خطی نخواهد بود و نویز دارد برای کاهش این نویز ، در خروجی خازن قرار می دهیم . با میکروسوئیچ ها ولتاژ را کم و زیاد می کنیم و ولتاژی که در خروجی وجود دارد را در ال سی دی نمایش می دهیم . ولتاژی که بر روی ال سی دی نمایش داده می شود توسط واحد ADC از خروجی ولتاژ خوانده می شود .

ال سی دی کاراکتری ۱۶ پایه دارد که دو تا از پایه های آن برای نور پس زمینه است . بعضی از ال سی دی های کاراکتری این دو پایه را برای نور پس زمینه ندارند و ۱۴ پایه دارند . ۸ پایه برای تبادل داده است ( D0 تا D7 ) . پایه ۱ و ۲ برای تغذیه مثبت و منفی ال سی دی است . پایه ۳ برای تنظیم نور پس زمینه . پایه ۶ ( E ) برای فعال سازی پین ها است و پایه های ۵ و ۶ برای کنترل پین ها . به هنگام نوشتن روی ال سی دی پایه ۵ را به زمین وصل می کنیم . برای ارسال و نمایش داده ها روی ال سی دی کافی است ۴ پایه از ۸ پایه ای که مربوط به تبادل داده می شود ( D4 تا D7 ) را به آردوینو وصل کنیم . پایه های ۴ و ۶ را هم باید به آردوینو وصل کنیم .

برد آردوینو UNO دارای ۶ کانال ADC است و رزولوشن آن ۱۰ بیتی می باشد . این به این معنی است که ولتاژ ۰ تا ۵ ولت آنالوگ به عددی بین ۰ تا ۱۰۲۳ تبدیل می شود که این یعنی هر ۴٫۹ میلی ولت ( ۵/۱۰۲۳ ) یک واحد به عدد ADC که بین ۰ تا ۱۰۲۳ تغییر می کند اضافه می شود . ۰ معادل ۰ ولت و ۱۰۲۳ معادل ۵ ولت است .

کانال های ADC آردوینو به صورت پیش فرض دارای ولتاژ مرجع ۵ ولت می باشند ولی ما می توانیم این ولتاژ مرجع را تغییر دهیم . مثلا اگر ولتاژ خروجی سنسور ما بین ۰ تا ۲٫۷ ولت باشد می توانیم ولتاژ مرجع خود را متناسب با سنسور تغییر دهیم و آن را به ۲٫۷ ولت تغییر دهیم .

رزولوشن واحد ADC به صورت پیش فرض ۱۰ بیت است ولی می توانیم این رزولوشن را تغییر دهیم . این تغییر رزولوشن در مواردی مفید است .

توسط دستور های زیر می توانیم داده ها را دریافت کنیم ، ولتاژ مرجع ADC را تغییر دهیم و رزولوشن ADC را عوض کنیم .

analogRead(pin)

()analogReference

analogReadResolution(bits)

ما از پایه A0 آردوینو برای اندازه گیری ولتاژ خروجی استفاده می کنیم .

حال باید ببینیم ولتاژ متغیر را چطور ایجاد می کنیم . ولتاژ متغیر این منبع تغذیه را توسط موج PWM تولید می کنیم . آردوینو UNO دارای ۶ کانال PWM است که رزولوشن این کانال ها ۸ بیتی می باشد یعنی بین ۰ تا ۲۵۵ تغییر می کند .

ما از پین ۳ برای تولید PWM استفاده می کنیم . با تغییر عدد PWM بین ۰ تا ۲۵۵ ، پهنای پالس PWM تغییر می کند و در نتیجه میانگین ولتاژ تغییر خواهد کرد . به عنوان مثال اگر عدد ۱۲۷ ( عدد وسط بین ۰ تا ۲۵۵ ) را به PWM بدهیم ولتاژ ۲٫۵ ولت تولید می شود . پین ۳ آردوینو به بیس یک ترانزیستور NPN وصل شده است ، ولتاژ و جریان را در واقع این ترانزیستور از منبع می گیرد . اگر به جای این ترانزیستور از ترانزیستور های جریان بالاتر استفاده کنیم مشخصا جریان قابل تحمل منبع تغذیه ما بیشتر خواهد شد .

میکروسوئیچ ها را هم به پایه های ۴ و ۵ آردوینو وصل کرده ایم .

کد های برنامه را می توانید از لینک زیر دانلود کنید :

فیلم زیر نحوه عملکرد این پروژه را نشان می دهد .