W ModMyPi oferujemy szereg różnych mikrokontrolerów, które wymagają nieco innych źródeł zasilania! Niektóre są bardzo rygorystyczne w ich wymaganym wejściu; na przykład, najnowsze Raspberry Pi zaleca 5V @ 2A jako minimum dla stabilności, ale niektóre są bardziej elastyczne, Arduino może zaakceptować zakres napięć wejściowych (6 – 20V), i reguluje to do pożądanego poziomu wewnętrznie na pokładzie. Nie tylko to, same płyty mają różne porty wejściowe zasilania, a niektóre mogą być zasilane z wielu punktów na płycie! Mamy prosty podział tego, czego wymaga każda z jednostek! Możesz sprawdzić poniższe tutoriale, jak najlepiej zasilić każde urządzenie:
Jak zasilić moje Raspberry Pi?
Jak zasilić moje Arduino?
Jak zasilić moje Beaglebone Black?
Jak zasilić moje Arduino?
Bardziej skomplikowana bestia niż Raspberry Pi! W przeciwieństwie do Pi, które podaje dokładne wymagania dotyczące zasilania, Arduino jest znacznie bardziej elastyczne i może być zasilane przez wiele portów. Na wiele sposobów jest to niezwykle przydatne, ale może prowadzić do pewnych nieporozumień.
W ModMyPi oferujemy kilka różnych opcji zasilania Arduino. Zalecanym urządzeniem jest nasz zasilacz do Arduino 9V 2A. Ta ładowarka oferuje stabilne napięcie zasilania i zapewnia, że regulatory napięcia Arduino nie są zbyt mocno naciskane. Ta jednostka powinna przedłużyć żywotność twojego Arduino i pozwolić ci na wykonanie większości hackingu low-end.
Oferujemy również 12V 2A Arduino Power Supply. Ta jednostka jest przeznaczona do zastosowań wymagających dużej mocy, lub jeśli chcesz zasilić obwód 12V poprzez piny Vin. Jest to górna granica zalecanego zakresu napięć, więc użytkownicy są poinformowani, że powinno to być używane tylko wtedy, gdy jest to rzeczywiście wymagane.
Mode 1 – DC Barrel Plug 5.5mm/2.1mm (Zalecane 9V – 12V @ 2A)
Bardziej zwięzłe wyjaśnienie różnych wymagań znajduje się poniżej, ale najprostsza odpowiedź jest następująca. Arduino posiada port wejściowy DC (Direct Current) barrel jack do zasilania. Gniazdo beczułki ma następujące wymagania:
- Adaptor musi być DC (Direct Current) nie AC (Alternating Current)
- Wtyczka beczki musi być środkowo dodatnia (środkowy pin wtyczki musi być dodatni)
- Wtyczka beczki musi mieć średnicę wewnętrzną (ID) 2.1mm
- Wtyczka beczki musi mieć średnicę zewnętrzną (OD) 5.5mm lub mniejszą.
- Napięcie robocze zalecane jest pomiędzy 9V a 12V
- Prąd roboczy zalecany jest od 0.5A do 2A.
- Długość złącza beczki 9.5mm lub większa jest wystarczająca.
Jest to powszechny rozmiar beczki, i zobaczysz 5.5mm/2.1mm na wielu naszych przedmiotach.
Napięcie robocze
Arduino może pracować na zasilaniu przez ten port od 6 do 20V. Jeśli płyta będzie zasilana napięciem niższym niż 7V, wydajność urządzenia może stać się niestabilna, a pin 5V I/O może dostarczać mniej niż 5V, co może spowodować nieprawidłowe działanie dodatkowych obwodów.
I odwrotnie, użycie zbyt wysokiego napięcia zasilania do 20V spowoduje, że regulatory na płycie będą pracować na pełnych obrotach, rozpraszając dodatkowe napięcie w postaci ciepła. Jest to zarówno nieefektywne, jak i może spowodować przegrzanie Arduino. Analogia: Możesz uruchomić swój samochód wszędzie na pierwszym biegu, obracając go do ekstremum. Dojedziesz tam, gdzie chcesz, ale zmniejszy to żywotność skrzyni biegów i silnika, dotrzesz tam bardzo powoli i prawdopodobnie uszkodzisz sobie uszy!
Dlatego zalecane napięcie to 9V do 12V. Jest to miły środek, który pozwala regulatorom płytki łatwo rozproszyć niepotrzebne napięcie i dodatkowo dostarczyć odpowiednie napięcie do różnych pinów I/O na Arduino.
Należy zauważyć. Pin Vin na Power Pins I/O będzie kopiował napięcie wejściowe dostarczane przez gniazdo zasilania i będzie działał jako wyjście tego napięcia. W ten sposób, efektywnie posiadasz konfigurowalny pin napięcia wyjściowego na Arduino, który będzie replikował napięcie wejściowe twojego zasilacza. Na przykład, jeśli masz przekaźnik 9V, możesz go uruchomić bezpośrednio z pinu Vin Arduino, o ile masz podłączony zasilacz beczkowy 9V.
Prąd roboczy
W przeciwieństwie do napięcia, które jest „wymuszone”, prąd jest poborem, jaki obwód może umieścić na źródle zasilania, np. zasilacz będzie dostarczał różne ampery w zależności od obciążenia nałożonego na niego przez podłączone urządzenie. Dlatego zasadniczo im większy prąd wyjściowy adaptera, tym lepiej. Minimalne wymaganie to 250mA, co powinno wystarczyć do stabilnego działania Arduino. Jednakże, jeśli chcesz zasilać jakiekolwiek urządzenia zewnętrzne (serwomechanizmy, diody LED, urządzenia USB itp.), to 0,5A do 2A umożliwi większy zakres zastosowań. Ładowarka o wyższym prądzie znamionowym zapewni ci wystarczającą ilość energii, aby każdy element obwodu działał prawidłowo.
Przydatne ograniczenia prądu:
- Port USB posiada bezpiecznik polifuzyjny wyłączający 500mA. Wszelkie podłączone urządzenia, które pobierają więcej niż to, prawdopodobnie spowodują niestabilność.
- Bezwzględnie maksymalny pobór prądu dla pojedynczego cyfrowego lub analogowego pinu I/O wynosi 40mA (<35mA zalecane maksimum), z całkowitym maksymalnym poborem prądu ze wszystkich pinów I/O tego typu wynoszącym 200mA łącznie.
- Jeżeli zdecydujesz się na zasilanie układu poprzez piny Power I/O, pin 3.3V ma maksymalny pobór prądu 150mA (zalecany 50mA).
- Pin 5V ma maksymalny pobór 0.8A. Należy zauważyć, że obwody 3.3V i 5V są połączone, więc 0.8A jest również połączonym maksymalnym poborem prądu obu tych pinów. Należy również zauważyć, że 0,8A jest teoretycznym maksimum wyznaczonym przez wbudowane regulatory napięcia. Im ciężej te regulatory napięcia pracują, tym mniejszy prąd będziesz w stanie pobrać, więc bardziej realistyczna maksymalna wartość to 0.5A.
- Zmienny pin (Vin) omija większość obwodów Adruino, więc nie ma prawdziwego maksimum, z wyjątkiem tego ustalonego przez diodę, która oddziela Vin od innych obwodów na płycie. Dioda ma obciążalność 1A, a ścieżki na płytce mają obciążalność 2A, dlatego teoretyczne maksimum dla Vin to 1A. Widzieliśmy doniesienia o zasilaniu urządzeń wyższą wartością, zmianie diody, a nawet jej całkowitym pominięciu, ale nie jest to zalecane.
Niektóre przekaźniki są w stanie pobierać ogromne prądy przy dużym obciążeniu, więc należy zachować ostrożność przy zasilaniu urządzeń peryferyjnych. Realistycznie rzecz biorąc, każde pojedyncze urządzenie peryferyjne, które wymaga więcej niż 0,5A powinno być zawsze zasilane przez dodatkowy zewnętrzny zasilacz.
Tryb 2 – przez port USB (5V @ 500mA)
Arduino może być również zasilane przez port USB z przodu urządzenia (znany jako back-powering w świecie Pi!). Zasilanie przez USB powinno być próbowane tylko przy stabilnym zasilaniu 5V. Należy również zauważyć, że porty USB mają ograniczenie prądowe 500mA, więc pobór prądu większy niż ten limit może spowodować niestabilność.
Podanie napięcia do portów USB powoduje wyrzucenie tego napięcia bezpośrednio do szyny 5V na Arduino (bezpośrednie zasilanie pinu 5V). Należy zachować ostrożność przy zasilaniu w ten sposób, ponieważ podawanie napięcia do portów USB omija regulatory 5V, co może uszkodzić płytkę, jeśli zostanie zastosowane niewłaściwe napięcie!
Dodatkowo, Arduino posiada resetowalny bezpiecznik polifuzyjny na portach USB, z zabezpieczeniem nadprądowym 500mA. Ogranicza to nieco zastosowania, które mogą być wykorzystane przy zasilaniu przez USB. Jeśli cokolwiek pobiera znaczną ilość prądu (lub wiele urządzeń pobiera łącznie więcej niż 500mA), polifuzy na pokładzie prawdopodobnie zadziałają, przerywając połączenie do czasu usunięcia obciążenia. To prawdopodobnie spowoduje wielokrotne resetowanie się urządzenia lub inne dziwne zachowanie!
Jeśli Arduino wykryje, że w tym samym czasie źródło beczkowe i źródło USB dostarczają napięcia, Arduino automatycznie przełączy się na źródło beczkowe, tak długo jak dostarcza ono wystarczającego napięcia (ponad 6.6V). Tak więc tak długo jak podłączone jest źródło beczkowe (i o wystarczającym napięciu) użytkownik nie musi się martwić o stosowane napięcie USB. Bardzo dobre wyjaśnienie tego jest dostępne tutaj.
Tryb 3 – Przez I/O
Arduino posiada szereg pinów zasilania, jak pokazano poniżej. Funkcjonują one jako wejścia lub wyjścia w zależności od tego, jak Arduino jest zasilane!
Piny zasilania są następujące:
- Vin. Vin może być użyty jako wejście napięcia (zamiast używać adaptera lub USB). Napięcie powinno mieścić się w zakresie 9V – 12V, i jest regulowane wewnętrznie przez płytkę do 5V. Vin może być również użyty jako wyjście napięcia, kopiując napięcie dostarczane przez adapter beczkowy lub USB.
- 5V. Ten pin wyprowadza regulowane 5V z regulatora na płycie. Ten pin może być zasilany albo z adaptera beczkowego, złącza USB, albo z pinu Vin na płycie. Możesz podawać napięcie przez pin 5V, jednak omija to regulator i może uszkodzić płytkę. Maksymalny pobór prądu to 0.8A.
- 3V3. Wyjście 3,3V generowane przez wbudowany regulator. Ten pin może być zasilany zarówno z adaptera beczkowego, złącza USB, jak i z pinu Vin płyty. Maksymalny pobór prądu wynosi 150mA.
- GND. Piny masy.
Do zasilania Arduino przez I/O możesz użyć różnych źródeł zasilania, np. przewodów z baterii, zewnętrznego układu, splotu zasilania itp. Ponieważ Vin jest regulowany, można bezpiecznie zasilać tą metodą, chociaż tracisz dodatkową funkcjonalność uzyskaną dzięki użyciu Vin jako wyjścia, jeśli jest to wymagane.
Dalsza lektura
Zasilanie Arduino przez baterię
LiPo Powered Arduino