Как запитать ардуино нано от внешнего источника
Перейти к содержимому

Как запитать ардуино нано от внешнего источника

  • автор:

Различные способы подачи питания на плату Arduino Uno

Платы Arduino в настоящее время находят применение во многих электронных проектах по всему миру. И в большинстве случаев эти платы получают питание через USB порт. Но это не единственный способот запитать плату Arduino. В данной статье мы рассмотрим различные способы подачи питания на плату Arduino Uno. Надеемся, что эта информация поможет вам при планировании питания электронных проектов с использованием данной платы.

Способы подачи питания на плату Arduino Uno

Питание через порт USB

USB порт платы Arduino Uno можно подключить к USB устройству или порту, которые могут обеспечить стабильное питание 5V. Это может быть компьютер/ноутбук, power bank, USB зарядка и т.д. Используя питание через USB порт, вы исключаете необходимость использования внешнего источника питания если ток, потребляемый вашей схемой, меньше чем ток, который может обеспечить USB порт. Также, используя стандартный power bank, вы можете с использованием данного способа питания, сделать ваш проект полностью мобильным (портативным). Порт USB 2.0 обеспечивает ток до 500mA и этого более чем достаточно для питания платы Arduino Uno.

Подача питания на плату Arduino Uno через порт USB

В зависимости от типа платы Arduino тип USB разъема на ней может также отличаться. К примеру, плата Arduino Uno имеет USB разъем типа B, а плата Arduino Nano – USB разъем типа mini-B. В следующей таблице представлены все типы USB разъемов, которые могут использоваться на различных платах Arduino.

Тип USB разъема Платы Arduino
USB Type B Внешний вид разъема USB Type B Arduino UNO, Mega, Uno Wi-Fi
USB Mini B Внешний вид разъема USB Mini B Arduino Nano
Micro USB Внешний вид разъема Micro USB Arduino Leonardo, Mico, Nano Every, Nano BLE, Mkr Zero, Due, MKR Vidor 400, Arduino Zero, Nano IoT, MKR FOX 1200, MKR WAN 1300/1310, MKR GSM 1400, MKR Wifi 1010, MKR NB 1500, Nano RP2040 Connect
USB Type C Внешний вид разъема USB Type C Arduino Portenta H7

Спецификация разъема USB:

  • напряжение: 5 В;
  • ток: 500 мА.

С использованием разъема постоянного тока (Power Jack)

Подача питания на плату Arduino Uno с помощью адаптера через разъем постоянного тока

Плата Arduino Uno и многие другие «большие» платы Arduino оснащаются стандартным разъемом постоянного тока (2.1mm DC power jack). На плату Arduino Uno через данный разъем можно подавать постоянное напряжение в диапазоне 7-12V, а встроенный в плату регулятор напряжения понижает его до необходимых 5 и 3.3V. Центральный контакт данного разъема – положительный, а внешняя втулка – общий провод (земля). Для подачи питания на этот разъем можно использовать любой адаптер 12V AC-DC с подходящим разъемом. Питание через данный разъем хорошо подходит в стационарных условиях размещения платы Arduino Uno, когда не нужно производить мониторинг данных, передаваемых через ее последовательный порт в целях отладки.

Также для питания через данный разъем можно использовать батарейку 9V при использовании для нее специального переходника питания (показан на рисунке ниже). Этот способ подходит для использования в портативных проектах. И, поскольку батарейки 9V достаточно дешевы и легко доступны, то с помощью данного способа вы сможете обеспечить подачу питания на плату Arduino Uno практически в любых условиях.

Подача питания на плату Arduino Uno от батарейки через разъем постоянного тока

Спецификация разъема постоянного тока:

  • напряжение: 7-12 В;
  • ток: 800 мА.

С использованием контакта Vin платы Arduino Uno

Вы можете подавать питание на плату Arduino через ее разъем Vin. Данный контакт поддерживает диапазон питающих напряжений 7-12V. Он непосредственно подключен к положительной шине (проводу) разъема постоянного тока, рассмотренного в предыдущем пункте статьи.

Расположение контакта Vin на плате Arduino Uno

Спецификация контакта Vin платы Arduino Uno:

  • напряжение: 7-12 В;
  • ток: 800 мА.

Непосредственно через контакт 5V платы Arduino Uno

Также плату Arduino можно непосредственно запитывать от источника с напряжением 5V. Но следует иметь ввиду, что эти 5V должны быть устойчивы и стабилизированы по уровню. Контакт 5V обходит все меры безопасности на плате, включая фьюзы, защиту от неправильной полярности, выбора источника питания и регуляторы напряжения. То есть если напряжение, подаваемое на данный контакт, превышает 5V (5.5V maximum) или оно подается в неправильной полярности, то плата Arduino может быть повреждена. Поэтому нужно быть очень внимательным при использовании данного способа питания. Контакт 5V расположен на плате Arduino Uno между ее контактами 3.3V и GND.

Расположение контакта 5V на плате Arduino Uno

Спецификация контакта 5V платы Arduino Uno:

  • напряжение: 5 В;
  • ток: не ограничен.

Безопасно ли подавать питание на плату Arduino одновременно через USB и 12V через разъем постоянного тока?

Вас может поставить в небольшое затруднение вопрос по поводу того, что будет если мы подадим питание на плату Arduino через порт USB и одновременно с этим подадим 12V через ее разъем постоянного тока. Безопасно ли это? Да, безопасно. Плата Arduino Uno имеет продуманную архитектуру в плане выбора источника питания.

На рисунке ниже показана схема блока питания платы Arduino Uno. На ней вы можете увидеть схему выбора источника питания на основе компаратора на операционном усилителе LM358. Когда к разъему постоянного тока (DC barrel Jack) подключен источник питания, схема компаратора выключает P-канал Mosfet, который, в свою очередь, выключает подачу питания на плату через порт USB. Когда к разъему постоянного тока не подключен источник питания, Mosfet открывается и плату можно запитывать через порт USB.

Схема блока питания платы Arduino Uno

Как запитывать платы Arduino от батарейки?

Если у вас портативное устройство и вы не хотите зависеть от стационарного источника питания, то в этом случае можно обеспечить подачу питания на плату Arduino с помощью батарейки, подключенной к разъему постоянного тока или контакту Vin платы. Например, можно непосредственно подключить батарейку 9V 6F22 к плате Arduino через соответствующий переходник на разъем 2,1 мм, либо же с помощью соединительных проводников подключить ее к контакту Vin.

Как подать питание на плату Arduino с помощью литиевой батареи 3.7V?

В настоящее время для питания портативных устройств широкое распространение получили литий-ионные и литий-полимерные батареи (аккумуляторы) с напряжением 3.7V. Можно ли от них запитать плату Arduino? Да, можно. Но хорош ли этот способ? При стандартных настройках платы Arduino однозначно нет, поскольку большинство современных микроконтроллеров имеют рекомендованные значения рабочего напряжения. Поэтому если вы хотите запитать плату Arduino от батареи 3.7V, то рекомендуется понизить тактовую частоту ее работы для уменьшения деградации кремниевых чипов в ее основе. Конечно, в этом случае понизится и производительность платы, но для большинства электронных проектов ее будет все равно достаточно.

Если у вас плата Arduino на основе микроконтроллера Atmega328P, например, Arduino Uno, то в этом случае целесообразно установить для нее безопасную тактовую частоту 8 МГц вместо ее стандартной частоты 16 МГц. В следующем разделе статьи представлен график, показывающий зависимость безопасной тактовой частоты для микроконтроллера ATMega328P от величины питающего напряжения.

Но некоторые платы Arduino, например, платы серии MKR (кроме плат MKR FOX and WAN 1300) уже изначально поставляются с поддержкой питания от литий-полимерных батарей и у них есть специальный слот для подключения этих батарей. Поэтому к ним можно подключать батарею 3.7V напрямую, не заботясь о снижении тактовой частоты.

Могут ли платы Arduino работать от напряжения 3.3V?

Теоретически, да, микроконтроллер ATMega328P может работать от напряжения 3.3V. Но с понижением его тактовой частоты до безопасного значения. При этой величине питающего напряжения производители рекомендуют уменьшать тактовую частоту работы микроконтроллера до величины 8 МГц.

Зависимость тактовой частоты микроконтроллера ATMega328P от напряжения питания

Питание платы Arduino от солнечной панели

Плату Arduino можно запитать и от солнечной панели если напряжение и ток с нее будут соответствовать требованиям по питанию к плате Arduino. Но более целесообразным в данной ситуации является подход, основанный о том, что от солнечной батареи заряжается батарея (аккумулятор), а потом уже непосредственно от этой батареи запитывается плата Arduino. В данном случае плату Arduino можно будет запитывать даже ночью, когда солнца нет и электрический ток солнечной панелью не вырабатывается.

Схема питания платы Arduino при таком подходе показана на рисунке ниже. Как можно видеть из нее, к солнечной панели подключается зарядка, которая заряжает батарею. А сама батарея подключается к разъему постоянного тока (Dc barrel connector) или контакту Vin платы Arduino. Данная схема питания хорошо зарекомендует себя в удаленных от цивилизации местах, где нет электричества, но есть достаточное количество солнечной энергии. Например, для питания небольшой метеостанции, которая с помощью GSM модуля передает свои данные в сеть интернет.

Схема питания платы Arduino от солнечной панели

Также на нашем сайте вы можете посмотреть проект солнечного трекера на основе платы Arduino, способного повысить эффективность используемой солнечной панели.

Какой самый лучший способ подачи питания на плату Arduino Uno?

Наилучшим способом подачи питания на плату Arduino Uno является ее питание через разъем постоянного тока (DC barrel jack) или контакт Vin. В этом случае задействуются все защитные механизмы платы по питанию. Но если в вашем проекте предусмотрено наличие хорошо стабилизированного питающего напряжения 5V с необходимыми мерами защиты, то в этом случае можно запитывать плату Arduino Uno и через ее контакт 5V. В ситуациях, когда необходимо обеспечить долгую работу устройства без подключения к внешней сети, подойдет описанный выше способ с использованием солнечной панели и заряжаемой с ее помощью батареи.

Питание платы Arduino Uno с помощью технологии PoE

Достаточно экзотическим, но, тем не менее работающим способом питания платы Arduino является ее питание с помощью технологии PoE (Power over Ethernet). Технологию PoE в настоящее время поддерживает достаточно много сетевых устройств. Она позволяет запитывать устройство через кабель Ethernet, не используя отдельного питающего кабеля. Для питания платы Arduino с помощью технологии PoE можно использовать для нее специальный шилд (плату расширения) – Arduino Ethernet Shield 2 POE. Ее внешний вид показан на следующем рисунке.

Внешний вид модуля PoE

Внешний вид Ethernet шилда для платы Arduino Uno

Данный модуль PoE позволяет подавать питание через витую пару Ethernet кабеля категории 5.

Инструкция по Arduino: продолжаем разбираться

Инструкция по Arduino: продолжаем разбираться

Введение Привет друзья, меня зовут Алексей, и я (от имени и по поручению команды Giant4) решил написать небольшой курс статей по использованию платы Arduino Nano и адресной ленты, на основе светодиодов ws 2812 b . На сегодня это уже пятая статья. В прошлый раз мы немного подтянули свой навык программирования. Конечно же, еще есть куда расти, но нам уже проще понимать скетчи и писать свои. А теперь давайте немного попаяем. Подключение Да, мы об этом уже говорили, но везде есть свои нюансы. Сегодня мы немного усовершенствуем подключение ленты. Давайте вспомним, как мы подключали ее в прошлых статьях. 5_01.png 5_02.JPGА теперь предлагаю добавить токоограничивающий резистор номиналом от 200 до 500 Ом. Не буду вдаваться в подробности, скажу только следующее: без него есть шанс выгорания вывода на плате Arduino Nano или выхода из строя первого пикселя на ленте. Резистор необходимо добавить к проводу, через который передаются команды управления. В статьях ранее мы эту тему уже проговорили, но я дам дополнительно фото и схему. Я использовал резистор номиналом в 270 Ом, мощность не важна. 5_03.JPG 5_04.pngКонечно же, не стоит оставлять подвешенными в воздухе контакты, любое неосторожное движение может привести к короткому замыканию и выходу из стоя электроники. Поэтому я воспользовался термоусадкой, но если ее нет, то можно заизолировать с помощью кембрика из более толстой изоляции, снятой с провода, или изоленты. 5_05.JPGТакже знайте, что нередко помехи на линии питания отрицательно влияют на работу адресной ленты и Arduino Nano . Также сама адреснаялента создает помехи на линии питания. С этим можно бороться, достаточно просто припаять конденсатор параллельно питанию. Лучше всего для этого подойдет электролит от 470 до 1000 мкФ и с рабочим напряжением от 6.3 В. А также, так как это электролит, то не стоит забывать о полярности: белая полоска на корпусе — это общий. Я припаяю конденсатор прямо к плате Arduino Nano . Также, если источник питания ненадежен, то стоит добавить конденсатор и на него. Благо у меня такая проблема отсутствует, так как ленту и блоки питания я покупаю в интернет-магазине giant 4. ru 😉 5_06.JPG 5_07.pngДалее, раз уж мы уже начали говорить о блоках питания, давайте немного в них разберемся. Существует огромное множество разных БП, и с выбором конкретной модели мы сейчас не определимся, так как данная статья не об этом. Но суть в том, что все устройства, еоторые работали у нас с вами до этого момента, брали питание от компьютера, через который мы программировали МК. Следовательно, в реальных задачах так не поступают, а используют источник питания. Для данной статьи я буду пользоваться пятивольтовым блоком питания способным выдавать до12А. 5_08.JPGЗдесь у меня есть клемма, куда подключено 220В переменного тока, а также 5-вольтовый выход постоянного тока. Это нам и нужно, чтобы запитать Arduino Nano и адресную ленту. 5_09.JPGНе будем долго задерживаться на данной теме, поэтому ниже на картинке иллюстрация и схема. Именно так необходимо подключить, чтобы все работало. 5_10.JPG 5_11.pngА чтобы запрограммировать МК, нужно подключить плату по USB проводу к компьютеру, таким же образом, как мы делали это раньше. Важный момент при подключении к компьютеру: в данном случае блок питания может быть отключен, так как у нас всего пять пикселей на ленте и нагрузка маленькая, можно питать ленту и от самой платы. Но если длина ленты больше, чем 5 пикселей, а скорее всего так и будет в реальных проектах, то блок питания должен быть включен. Иначе Arduino Nano выйдет из строя из-за через мерной нагрузки. 5_12.JPGЕсли возникла необходимость подключить несколько метров ленты, то так сделать можно, но есть нюансы: медные дорожки на светодиодной ленте достаточно тонкие, и если идет большая нагрузка, то дорожки начинают греться и напряжение на определенной длине ленты начнет падать. Это не скажется хорошо на работе системы, но выход есть. Нужно просто дублировать питание на протяжении всей ленты, скажем, в метровый интервал (смотрите ниже схему подключения). 5_13.pngЗаключение Сегодня мы наконец-то правильно подключили адресную ленту. К сожалению, нельзя уместить абсолютно все в формат статьи, но главное то, что вы можете смело подключать ленту любой длины к плате управления. Главное, чтобы мощности блока питания хватило. Кстати, если вы следуете нашим статьям, как урокам, то в вашей Arduino Nano осталась написанная нами программа. Так что, если подключить блок питания к электросети, то наш сценарий запросто отработает. До встречи в следующей статье, там мы уже напишем программу посерьезнее!

Питание схемы

Питание электронного компонента или Ардуино-модуля всегда состоит из двух проводов:

  • “Плюс”: +5V или +3.3V. Может быть подписан на плате как 5V, 3.3V, 3V3, Vin, VCC, +. Провод на схеме изображается красным цветом.
  • “Минус”: общий провод, 0V. Может быть подписан на плате как GND, COM, G, -. Провод на схеме изображается синим или чёрным цветом.

Несколько моментов о питании:

  • Нельзя превышать напряжение питания электронного компонента, иначе он сгорит. То есть провод с 5V нельзя подключать на пин, на котором написано 3V. А вот наоборот – можно: большинство модулей с питанием 5V будут работать от 3.3V. Это будет актуально при работе с платами на базе esp8266, которая работает от 3.3V.
  • Подключать питание нужно очень внимательно: минус соединяется с минусом, а плюс – с плюсом. Если перепутать провода – в 99% случаев модуль сгорит, защиту на них делают редко.
  • Даже если напряжение питания у модулей разное, выводы GND всех компонентов схемы должны быть соединены вместе, потому что сигналы “ходят” относительно нулевого провода .
  • В Ардуино-проекте мы чаще всего используем макетку и подключаем питание всех модулей к выводам питания платы Arduino. Если в проекте используется несколько модулей, то отверстий для проводов питания может не хватить! Именно для этого по краям макетки сделаны длинные линии контактов с подписями плюс и минус: можно подключить питание от платы к ним, и уже от них разводить на остальные компоненты. Это будет называться шиной питания :

blank

Внимание! Перед сборкой схемы или изменением существующей обязательно отключайте питание: USB кабель от Arduino и/или внешний источник. Случайное касание платы проводом может привести к выходу компонента из строя!

Ток потребления схемы

Все знают закон Ома, но не все умеют им пользоваться. Применительно к источникам питания и потребителям он работает так: потребитель берёт такой ток, какой ему нужен для работы, он называется ток потребления:

  • Сервопривод: ~500 мА во время движения
  • Реле: ~60 мА при активации
  • Датчики-модули ~1-10 мА
  • Мотор: ~500 мА
  • Плата Arduino: ~20 мА
  • Плата Wemos: ~50 мА
  • Дисплеи: ~40 мА

При подключении в схему нескольких компонентов их ток потребления суммируется.

Источник питания в свою очередь имеет такой параметр как максимальный ток, который он может отдать без повреждений. Суммарный ток потребления компонентов схемы должен быть меньше, чем максимальный ток источника питания, иначе источнику питания будет “тяжело”. Также это означает, что можно спокойно подключать слабенький датчик хоть к 100 Амперному источнику питания, он возьмёт столько, сколько ему надо. Остальное останется “с запасом”.

Есть несколько способов питать плату Arduino и схему на её основе, у каждого есть свои плюсы, минусы и ограничения.

Питание от USB

blank

Питание от USB – самый плохой способ питания Ардуино-проекта. Почему? По линии питания +5V от USB стоит диод, выполняющий защитную функцию: он защищает порт USB компьютера от высокого потребления тока компонентами схемы и от случайного короткого замыкания (КЗ). КЗ продолжительностью меньше секунды не успеет сильно навредить диоду и всё может обойтись, но продолжительное замыкание превращает диод в плавкий предохранитель, выпускающий облако синего дыма и спасающий порт компьютера. После этого плата перестаёт определяться компьютером и диод нужно заменить.

  • К китайским платам подходит диод SS14 (это 1N5819 в SMD исполнении) – ищите на AliExpress (ссылка) или магазинах электронных компонентов.

Максимальный ток, который можно получить при питании таким способом – 500 мА.

Оригинальные платы, а также платы от производителя Robotdyn имеют самовосстанавливающийся предохранитель вместо такого костыля с диодом-смертником.

Слаботочный диод имеет ещё одну неприятную особенность: на нём падает напряжение, причем чем больше ток потребления схемы, тем сильнее. По USB нам приходит ровно 5V, после диода остаётся ~4.7V. Чем это плохо:

  • Измерения с аналоговых пинов будут неточными.
  • Некоторые железки чувствительны к напряжению питания, например LCD дисплеи: при питании от 5V они яркие и чёткие, при 4.7V – уже заметно теряют яркость и контраст. Если подвигать сервоприводом или включить реле – на диоде упадет ещё большее напряжение и дисплей ощутимо мигнёт.
  • При более мощных нагрузках (выше 500-600 мА) микроконтроллер перезапустится, так как напряжение упадет ниже критического порога.

Питание через стабилизатор

На большинстве плат Arduino стоит линейный стабилизатор, позволяющий питать плату и схему от более высокого напряжения. Стабилизатор обеспечивает качественное питание, компенсируя помехи, пульсации и изменение входного напряжения. Рассмотрим популярные платы Arduino Nano, NodeMCU и Wemos Mini. На схемах ниже они питаются от внешнего источника, а остальные компоненты – от выхода 5 или 3.3V с платы:

blank

У Arduino Nano после стабилизатора остаётся 5V, у NodeMCU и Wemos – 3.3V!

  • На Nano и NodeMCU стоит стабилизатор AMS1117, который позволяет снимать максимум до 2А при 7V и около 500 мА при 12V входного напряжения. Напряжение подаётся на пин Vin.
  • На плате Wemos стоит слабый стабилизатор, причём у разных производителей разный, с максимальным напряжением от 5.5 до 7V и максимальным током до 500 мА. Лучше не экспериментировать и не подавать на него больше 5V. Напряжение подаётся на пин 5V.

Питание через стабилизатор возможно только в том случае, от платы не питаются мощные потребители тока, такие как сервоприводы, адресные светодиодные ленты, моторчики и прочее. Что можно: датчики, модули, дисплеи, реле (не более 3 одновременно в активном состоянии), одиночные светодиоды. Для проектов с мощной нагрузкой нужно использовать другое подключение.

Питание напрямую

На всех рассмотренных платах есть вывод питания, который идёт напрямую на питание микроконтроллера (сюда же приходит выход от стабилизатора). Перед скобками указано идеальное напряжение питания, в скобках – допустимый диапазон.

blank

Таким образом Arduino Nano можно питать от блока питания на 5V вместе с остальной схемой, это очень удобно. Платы NodeMCU и Wemos – уже не очень удобно, блок питания на 3.3V найти довольно непросто. Зато отлично подходят две пальчиковых батарейки или аккумулятора.

Пример проекта с питанием напрямую (зелёная плата справа вверху – Micro USB), но на фото плата питается от бортового USB для прошивки.

blank

Важно! На момент подключения к плате USB кабеля для прошивки внешнее питание должно быть подключено, иначе через плату может пойти большой ток!

Arduino Nano, пин 3V3

У Arduino Nano есть ещё один стабилизатор, выход с него – пин 3v3 с напряжением 3.3V. От этого пина можно питать модули, требующие питания 3.3V. Максимальный ток, который можно отсюда снять, зависит от стабилизатора (разные производители ставят разный), в основном это 100-200 мА, но лучше не снимать более 50 мА. На платах Nano от производителя Robotdyn стоит более мощный стабилизатор AMS1117-3.3, с которого можно снять 800 мА!

Питание “мощных” схем

Резюмируя всё написанное выше, рассмотрим варианты питания проектов с большим потреблением тока на примере Arduino Nano и напряжения 5V. Точно так же по аналогии можно работать и с 3.3V платами на базе esp8266 (NodeMCU, Wemos).

Питать мощный проект (светодиоды, двигатели, нагреватели) от 5V можно так: Arduino и потребитель питаются вместе от 5V источника питания (провода к нагрузке можно сделать толще, например если это светодиодная лента):

blank

Пример: питание нескольких сервоприводов:

blank

Питать мощный потребитель (выше 500 мА) от USB через плату нельзя, там стоит диод, да и дорожки питания слишком тонкие:

blank

Что делать, если всё-таки хочется питать проект от USB, например от powerbank’а? Всё очень просто, режем кабель и подключаем:

blank

Важно! На момент подключения к плате USB кабеля для прошивки внешнее питание должно быть подключено, иначе через плату может пойти большой ток!

Можно защититься от этой опасности, поставив диод на питание Arduino. Да, в этом случае питание просядет до ~4.7V, но можно будет безопасно загружать прошивку:

blank

Если есть только блок питания на 12V, то у меня плохие новости: встроенный стабилизатор на плате не вытянет больше 500 мА:

blank

Но если мы хотим питать именно 12V нагрузку, то проблем никаких нет: сама плата Arduino потребляет около 20 мА, и спокойно будет работать от бортового стабилизатора. А нагрузку запитаем напрямую от блока питания:

blank

Автономное питание

Бывает, что нужно обеспечить автономное питание проекта, т.е. вдали от розетки, давайте рассмотрим варианты. Также для этих целей пригодится урок по энергосбережению и режимам сна микроконтроллера.

  • Питание в порт USB:
    • Самый обыкновенный Powerbank, максимальный ток – 500 мА. Напряжение на пине 5V и высокий уровень GPIO в этом случае будет равен ~4.7V. Внимание! У большинства Powerbank’ов питание отключается при нагрузке меньше 200 мА. Некоторые банки можно перевести в режим “слабой зарядки”, тогда они будут питать схему.
    • Любой блок питания/зарядник от ноута с напряжением 7.. 18 Вольт
    • 9V батарейка “Крона” – плохой, но рабочий вариант. Ёмкость кроны крайне мала.
    • Сборка из трёх литиевых аккумуляторов: напряжение 12.6.. 9V в процессе разряда.
    • Сборка из двух литиевых аккумуляторов: напряжение 8.4.. 6V в процессе разряда.
    • Энергосбережение – не очень выгодный вариант, т.к. стабилизатор потребляет небольшой, но всё же ток.
    • Для стабильных 5V на выходе – литиевый аккумулятор и повышающий до 5V модуль. У таких модулей обычно запас по току 2А, также модуль потребляет “в холостом режиме” – плохое энергосбережение.
    • Литиевый аккумулятор – напряжение на пине 5V и GPIO будет 4.2-3.5V, некоторые модули будут работать, некоторые – нет. Работа МК от напряжения ниже 4V не гарантируется, у меня работало в целом стабильно до 3.5V, ниже уже может повиснуть. Энергосбережение – отличное.
    • Пальчиковые батарейки (ААА или АА) – хороший вариант, 3 штуки дадут 4.5-3V, что граничит с риском зависнуть. 4 штуки – очень хорошо. Новые батарейки дадут 6V, что является максимальным напряжением для МК AVR и при желании можно так работать.
    • Пальчиковые Ni-Mh аккумуляторы – отличный вариант, смело можно ставить 4 штуки, они обеспечат нужное напряжение на всём цикле разряда (до 4V). Также имеют хороший запас по току, можно даже адресную ленту питать.
    • Платы с кварцем (тактовым генератором) на 8 МГц позволяют питать схему от низкого напряжения (2.5V, как мы обсуждали выше), отлично подойдут те же батарейки/аккумуляторы, также маломощные проекты можно питать от литиевой таблетки (3.2-2.5V в процессе разряда).
    • Максимальный выходной ток с пина 5V ограничен током источника питания.

    Помехи и защита от них

    Если в одной цепи питания с Ардуино и другими микросхемами стоят мощные потребители, такие как сервоприводы, адресные светодиодные ленты, модули реле и прочее, на линии питания могут возникать помехи. Они могут приводить к сильным шумам измерений с АЦП, дергать прерывания и даже менять состояния пинов, нарушая связь по различным интерфейсам связи и внося ошибки в показания датчиков. Более сильные пульсации и просадки напряжения иногда могут привести к перезагрузке контроллера или его зависанию.

    Более того, помеха может прийти откуда не ждали – по воздуху, например от электродвигателя или любой другой катушки. “Большие дяди” в реальных промышленных устройствах делают очень много для защиты от помех, этому посвящены целые книги и диссертации. Мы с вами рассмотрим самое простое, что можно сделать дома на коленке.

      • Питать логическую часть (Ардуино, слаботочные датчики и модули) от отдельного малошумящего блока питания 5V, то есть разделить питание логической и силовой частей, а ещё лучше питаться в пин Vin от блока питания на 7-12V, так как линейный стабилизатор даёт очень качественное напряжение.
      • Поставить конденсаторы по питанию платы, максимально близко к пинам 5V/3V и GND: электролит 6.3V 100-470 uF (мкФ, ёмкость зависит от качества питания: при сильных просадках напряжения ставить ёмкость больше, при небольших помехах хватит и 10-47 мкФ) и керамический на 0.1-1 uF. Это сгладит помехи даже от сервоприводов;

      blank

      • У “выносных” на проводах элементах системы (кнопки, крутилки, датчики) скручивать провода в косичку, преимущественно с землёй. А ещё лучше использовать экранированные провода, экран подключать на GND схемы. Таким образом защищаемся от электромагнитных наводок;
      • Металлический и заземленный корпус устройства (или просто обернутый фольгой), на который заземлены все компоненты схемы – залог полного отсутствия помех и наводок по воздуху.

      Ещё лучше с фильтрацией помех справится LC фильтр, состоящий из индуктивности и конденсатора. Индуктивность нужно брать с номиналом в районе 100-300 мкГн и с током насыщения больше, чем ток нагрузки после фильтра. Конденсатор – электролит с ёмкостью 100-1000 uF в зависимости опять же от тока потребления нагрузки после фильтра. Подключается вот так, чем ближе к нагрузке – тем лучше:

      Подробнее о расчёте фильтров можно почитать здесь.

      Главный Глупый Вопрос

      У новичков в электронике, которые не знают закон Ома, очень часто возникают вопросы вида: “а каким током можно питать Ардуино“, “какой ток можно подать на Ардуино“, “не сгорит ли моя Ардуина от от блока питания 12V 10A“, “сколько Ампер можно подавать на Arduino” и прочую чушь. Запомните: вы не можете подать Амперы, вы можете подать только Вольты, а устройство возьмёт столько Ампер, сколько ему нужно. В случае с Arduino – голая плата возьмёт 20-22 мА, хоть от пина 5V, хоть от Vin. Ток, который указан на блоке питания, это максимальный ток, который БП может отдать без повреждения/перегрева/просадки напряжения. Беспокоиться стоит не об Arduino, а об остальном железе, которое стоит в схеме и питается от блока питания, а также о самом блоке питания, который может не вывезти вашу нагрузку (мотор, светодиоды, обогреватель). Общий ток потребления компонентов не должен превышать возможностей источника питания, вот в чём дело. А будь блок питания хоть на 200 Ампер – компоненты возьмут ровно столько, сколько им нужно, и у вас останется “запас по току” для подключения других (примечание: некоторые мощные, но “умные” блоки питания не будут питать слабую Arduino, т.к. она потребляет слишком маленький ток). Если устройство питается напряжением, то запомните про максимальный ток источника питания очень простую мысль: кашу маслом не испортишь.

      Полезные страницы

      • Набор GyverKIT – большой стартовый набор Arduino моей разработки, продаётся в России
      • Каталог ссылок на дешёвые Ардуины, датчики, модули и прочие железки с AliExpress у проверенных продавцов
      • Подборка библиотек для Arduino, самых интересных и полезных, официальных и не очень
      • Полная документация по языку Ардуино, все встроенные функции и макросы, все доступные типы данных
      • Сборник полезных алгоритмов для написания скетчей: структура кода, таймеры, фильтры, парсинг данных
      • Видео уроки по программированию Arduino с канала “Заметки Ардуинщика” – одни из самых подробных в рунете
      • Поддержать автора за работу над уроками
      • Обратная связь – сообщить об ошибке в уроке или предложить дополнение по тексту ([email protected])

      Блок питания для Arduino. Чем запитывать Ардуину?

      Есть несколько способов питания ардуины — от внешнего адаптера 220V/9V, от USB-порта и просто от постоянных 5V.

      У начинающих пользователей Ардуины может возникнуть вопрос, от какого источника лучше питать эту плату. Есть несколько вариантов.

      1) Питание от компьютера через USB-порт . Это самый простой вариант, поскольку прошивка платы и так (в большинстве случаев) осуществляется через USB-порт, так что не требуется городить какие-то дополнительные схемы или покупать отдельный блок питания. Конечно, недостаток здесь в том, что плата должна быть всё время подключена к компьютеру, но можно и какому-либо другому устройству. Оптимальный вариант, если нужно просто протестировать работоспособность платы.

      2) Питание от +5В . Эти 5 вольт нужно прост подать на вывод 5V — и всё будет работать: микроконтроллер и остальная перефирия будут питаться непосредственно от этих 5 вольт. Поэтому нужно быть осторожными, чтобы не спалить здесь всё подряд. Поэтому питание должно быть стабильно 5V. Например, я обычно использую блока питания десктопного компьютера — «дежурные +5».

      3) Ардуину можно запитывать от внешнего адаптера (блока питания) со специальным разъемом, чтобы подошел к плате, смотри рисунок:

      На этом вход ардуины стоит стабилизатор — поэтому туда нужно подавать напряжение несколько больше 5В, а именно в районе от 7В до 12В. Оптимально — 9В . Мощность блока питания зависит от того, какая перефирия будет подключаться. Обычно достаточно блока на 1A. Они стоят совсем недорого. Я покупаю их здесь .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *