Arduino Uno R3: Direkt geregelte 5V auf 5V Pin liefern?

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Ich möchte einen batteriebetriebenen Arduino Uno R3-Datenlogger verwenden. Ich möchte es direkt mit einer Step-Up- geregelten 5-V-Akku-Stromversorgung versorgen pin 5V.

Ich möchte es nicht mit 5V am PowerJack versorgen oder Vinweil es nicht notwendig ist, würde es zu einer niedrigeren Spannung führen, wenn es mit 5V an Vinund unnötiger Verlustleistung an betrieben wird U1.

Werfen wir einen Blick auf das Schema: http://arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf

Ich habe es bearbeitet, schaue dir die grünen und blauen Bereiche an (ignoriere zuerst den gelben Bereich):
Bildbeschreibung hier eingeben

Wenn Sie es nur so weit bringen, pin 5Vkönnte dies den Linearregler zerstören, der U1> 5V + Vinbis auf 5V regelt , fürchte ich.

Frage

  • Ist es akzeptabel und sicher, geregelte 5V + zu liefern pin 5V?
  • Soll ich es zusätzlich kurz machen Vin?

Leider ist U1im Datenblatt kein interner Schaltplan für (NCP1117ST50T3G) enthalten .

Für Interesse

Schauen Sie sich den gelben Bereich an: irre ich mich oder ist die Schutzdiode vertauscht? Sollte es nicht die Katode haben USBVcc?

Bearbeiten 1:

Da drei Antworten besagen, dass es die sicherste Möglichkeit ist, den Arduino über USB mit geregelten 5 V zu versorgen, möchte ich meine Frage ein wenig klären: Ich möchte das Setup in einem kleinen Gehäuse unterbringen, damit ich nicht einstecken muss USB-Kabel wenn möglich.

Mit Ausnahme von Testzwecken, bei denen dies versehentlich passieren könnte, ist es nicht möglich, dass Vin/ VccUSBund Vcc 5Vgleichzeitig verfügbar sind.

versuchen-fangen-endlich
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Ich habe vor, dasselbe zu tun, also frage ich: Haben Sie am Ende den 5-V-Pin oder den USB-VCC-Pin oder etwas anderes verwendet?
Heltonbiker
Ich bin auf eine Situation gestoßen, in der meine Schaltung mit externer Stromversorgung funktioniert, aber mit angeschlossenem USB nicht mehr richtig funktioniert. Um die USB-Verbindung zuzulassen und trotzdem ein einwandfreies Verhalten zu gewährleisten, habe ich die Sicherung mit heißer Luft aus dem Uno gehoben. Es sieht neben dem USB-Anschluss und dem mit 501H beschrifteten Modell goldfarben aus.
Chris K

Antworten:

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Hier ist eine weniger formelle Sichtweise: Die direkte Stromversorgung des + 5V-Pins ist (fast) genau das, was passiert, wenn der Uno über USB mit Strom versorgt wird. Da die USB-Stromversorgung von Natur aus in Ordnung ist, sollte auch Ihr Setup in Ordnung sein.

Extern geregelte + 5V können ebenso gut, beispielsweise über ein USB-B-Kabel, in das USBVCC-Netz eingespeist werden.

Gemäß der zweiten Frage sollten Sie keine Verbindung zu V_in herstellen. Der Ausgang des NCP1117 kann dann zu einer alternativen, konkurrierenden Stromquelle werden, und dies sollte am besten vermieden werden.

DimKo
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"Die direkte Stromversorgung des + 5V-Pins ist (fast) genau das, was passiert, wenn der Uno über USB mit Strom versorgt wird" - Sie haben Recht. Danke, dass du mir die Augen geöffnet hast. :)
try-catch-finally
Nachdem ich die Antworten verglichen habe, denke ich, dass Ihre Antwort meiner Frage am besten entspricht, also habe ich Ihre Antwort akzeptiert. (Aber ich sollte sagen, dass "von Entwurf" in Ihrer Antwort hervorgehoben werden sollte - mein PC liefert nur 4,85 V;)
try-catch-finally
Danke :) Die USB-Spezifikation definiert die zulässige Spannung als 5V +/- 5%, sodass jedes USB-Gerät in der Lage sein sollte, eine Spannung von 4,75 V bis 5,25 V zu verarbeiten. Alternativ kann ein Netzteil, das eine geregelte Spannung in diesem Bereich ausgibt , zur Stromversorgung eines USB-Geräts verwendet werden (sofern es genügend Strom liefern kann).
DimKo
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Die offizielle Einstellung zur direkten Stromversorgung des 5-V-Pins des Arduino Uno lautet wie folgt:

5V. Dieser Pin gibt geregelte 5V vom Regler auf der Platine aus. Die Karte kann entweder über die Gleichstromanschlussbuchse (7 - 12 V), den USB-Anschluss (5 V) oder den VIN-Pin der Karte (7 - 12 V) mit Strom versorgt werden. Die Spannungsversorgung über die 5-V- oder 3,3-V-Pins umgeht den Regler und kann Ihre Platine beschädigen. Wir raten nicht davon ab.

Das heißt, die geregelte Versorgung des VUSB-Anschlusses mit 5 Volt (nicht als Stift herausgebrochen, AFAIK) sollte der richtige Weg sein: So wird die Platine normalerweise mit Strom versorgt, wenn ein USB-Kabel angeschlossen ist, so dass der Spannungsabfall offensichtlich ist akzeptabel.

Außerdem ist der einzige Spannungsabfall an der + 5V-Leitung, wenn VUSB mit Strom versorgt wird, der Abfall des Einschaltwiderstands des FDN340P-MOSFET zwischen 70 und 110 mOhm. Bei typischen Vorgängen, bei denen keine hohen Ströme vom Uno abgehen, würde ein Strombedarf von 100 mA nach einer groben Schätzung zu einem Spannungsabfall von 11 mV führen .

Um VUSB auf einfache Weise mit Strom zu versorgen, lösen Sie einfach ein USB-Kabel, indem Sie es aufschneiden, und legen Sie die 5 Volt an die VUSB- und Erdungsstifte an.

Anindo Ghosh
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Vielen Dank für das Zitat, ich muss es übersehen haben, weil ich auch auf dieser Seite danach gesucht habe. Die Formulierung "über die 5V oder 3,3V" ist jedoch etwas irreführend. Bypassing kann U2 wirklich beschädigen, aber wie Sie, DimKo und Passerby, sagen, ist das Umgehen von 5 V über T1 das, was ein Arduino mit USB-Stromversorgung tut.
try-catch-finally
Siehe auch mein Edit 1, ich möchte vermeiden, ein USB-Kabel anzuschließen. Ich denke, ich werde den Arduino über das 5V pin(auf eigenes Risiko;) antreiben .
try-catch-finally
+1 für "Um VUSB auf einfache Weise mit Strom zu versorgen, lösen Sie einfach ein USB-Kabel, indem Sie es aufschneiden, und legen Sie die 5 Volt an den VUSB- und Masse-Pins an." Großartige Idee.
Anonymous Penguin
Ich bin nicht sicher, worauf sich dieses "VUSB" -Netz bezieht. Ich nehme an, Sie meinen entweder Pin 1 des USB-Anschlusses (ich sehe, das ist "XUSB" auf UNO) oder das "USBVCC" -Netz?
Wideman
@gwideman Ja, USBVCC wird in vielen Arduino-Schaltplänen als VUSB bezeichnet, und dieser Dirigent hat auch ein Siebdruck-Etikett von VUSB auf meiner Platine.
Anindo Ghosh
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Offiziell nicht zu empfehlen

Arduino (das Unternehmen) empfiehlt, 5 Volt nicht direkt einzuspeisen, da:

  1. Die Zielgruppe versteht nicht immer , wie die schematischen ausgebildet ist und als Anfänger / Nicht-Techs, würde likey Ursache etwas Schlimmes passieren, wie ein ungeregelten 5 Volt an die 5VVerbindungsleitung, und die Dinge wehen, so dass Anrufe beim Kundendienst / Rückerstattungen / reparaturen / etcetera.
  2. Die direkte Versorgung mit 5 Volt umgeht die Auto-Sensing- / Spannungsschutzmethode.

So funktioniert die USB- / externe Stromauswahl von Arduino

Die direkte Versorgung mit 5 Volt ist einfach. USB macht das praktisch genauso wie das ICSP-Protokoll / Header. USB verfügt über eine 500-mA-PTC-Sicherung in der Leitung und einen P-Kanal-Mosfet, der für sich genommen keinen Schutz bietet. Aber es gibt auch das LMV358 U5A, das über diesem mosfet beschriftet wird. Es ist ein (halber) Opamp, der als Komparator verwendet wird. Wenn VINerkannt wird und höher als 3,3 Volt, treibt der Opamp die Leitung auf LOW, deaktiviert den Mosfet und schneidet USBVCCdie 5VLeitung ab. Dies macht es so, dass Sie VINund USBVCCzur gleichen Zeit ohne Probleme verwenden können. Andernfalls würden zwei Stromquellen auf derselben Schiene miteinander konkurrieren (USB und der 5-Volt-Regler).

Der Mosfet hat eine Body-Diode

Es ist Teil der Mosfet - Konstruktion, intern und fungiert als Verpolungsschutz, der verhindert, dass die 5VStromschiene in den Stromkreis zurückfließt USBVCC. Es ist deaktiviert, wenn der Mosfet eingeschaltet ist, und umgekehrt vorgespannt, wenn er ausgeschaltet ist.

Warnungen

  1. Schließen Sie NICHT gleichzeitig USB und 5V an!
    Durch Eingabe einer geregelten Spannung von 5 Volt am 5VPin überspringen Sie den hilfreichen Mechanismus zur Auswahl der Stromquelle. Sie können Ihre 5 Volt genauso einfach an den USB-Anschluss oder zwischen den USB-Anschluss und die USB-PTC-Sicherung anschließen, dies führt jedoch zu einem Grenzwert von 500 mA. Wenn Sie mehr Strom benötigen, können Sie die Sicherung umgehen, aber nicht den Mosfet.
  2. DO NOT SHORT 5Vzu VIN!
    Der 5 Volt Regler wird in jedem Fall nur Dandy sein, solange er VINnicht benutzt wird.
Passant
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In Bezug auf die ICSP- (und ISP-) Header: Der Pin, der mit dem + 5V-Netz verbunden ist, ist ISP VTG, das für das Zielgerät (hier Arduino) vorgesehen ist, um den Programmierer mit Strom zu versorgen, wodurch der Programmierer + 5V oder mehr aufnehmen kann +3,3 Ziele. Es ist nicht als Eingang für 5 V vorgesehen, daher spricht es nicht für den Anschluss einer 5 V-Versorgung an das + 5 V-Netz. (Obwohl nicht stark gegen beide.)
Wideman
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"Wenn VIN erkannt wird und höher als 3,3 V ist, treibt der Operationsverstärker die Leitung auf LOW": Tatsächlich gibt es einen Spannungsteiler zwischen VIN und CMP-Eingang an U5A, was bedeutet, dass VIN höher als 6,6 V sein muss, um USBVCC als Eingang zu deaktivieren . Da sich zwischen der Stromeingangsbuchse PWRIN und VIN eine Diode befindet (etwa 0,6 V Abfall) und der Ausfall des NCP1117 1 bis 1,2 V beträgt, bedeutet dies, dass die externe Versorgung über 7,2 V liegen sollte, um USBVCC auszuschalten, auch wenn USBVCC fehlt Die externe Versorgung könnte eine zuverlässige Stromversorgung von 6,6 bis 6,8
V
Ich stimme jedoch zu, dass das Anschließen einer 5-V-Versorgung an den Arduino Shield + 5V funktionieren wird, aber wie Passerby betont, muss der Benutzer darauf achten, diese Versorgung UND USB nicht gleichzeitig anzuschließen. Ein mögliches Ergebnis des Verbindens beider wäre, entweder den USB-Host, die externe Versorgung oder vorzugsweise das Durchbrennen der Sicherung F1 zu beschädigen.
Wideman
@Passerby Du antwortest erklärt in guter Dummy-Sprache, was los ist. Allerdings verstehe ich nicht ganz, was Sie mit "Diode auf dem Mosfet, ist eine Körperdiode" sagen möchten. Meine beste Vermutung ist so etwas wie: Obwohl der Mosfet eine Diode enthält, die normalerweise das Fließen von Strömen in Richtung des USB-Hosts verhindert, wird diese interne Diode (Schutz) deaktiviert, sobald an Arduino die Spannung "USBVCC" angelegt wird.
Pro Backup
@ProBackup Die Diode im MOSFET ist immer vorhanden und niemals per se "gesperrt". Wenn sich der MOSFET jedoch im EIN-Zustand befindet, ist der Drain-Source-Pfad so niederohmig, dass die dazu parallel geschaltete Diode keine Rolle spielt. (Die Diode ist also nur relevant, wenn der MOSFET ausgeschaltet ist und in diesem Fall nur Strom in der Richtung von USBVCC bis +5 V zulässt.)
gwideman
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Ich denke, es sollte dir gut gehen.

Aus dem Datenblatt NCP1117 , Seite 10:

Bildbeschreibung hier eingeben

Ausgehend vom Klang des Datenblattes verfügt der Regler über interne Schutzdioden, die die vorhandene kapazitive Belastung problemlos verarbeiten können sollten VIN(vom Aussehen her (und Sie anschrauben, Netzetiketten und nicht durchsuchbaren Schaltplan), VINbeträgt die Gesamtkapazität über 47 uF).

Selbst wenn alle Kondensatoren auf der Platine vollständig entladen sind, ist der einzige Strom, der durch die Schutzdioden des Reglers fließt, der Strom, der zum Laden dieses einzelnen 47-uF-Kondensators erforderlich ist.


Wenn Sie wirklich besorgt sind oder besonders vorsichtig sein möchten, können Sie eine Schottky-Diode zwischen den 5-V-Pin und den Vin-Pin legen. Dies verhindert, dass ein Rückstrom durch den Regler fließt (im Grunde ist dies derselbe wie D1 im obigen Diagramm).

Sie können auch einfach den Vin-Pin auf den 5V-Pin legen und 5V in die DC-In-Buchse einspeisen. Beachten Sie, dass , wenn Sie die Arduino mit mehr thn 5.5V füttern, Sie werden etwas beschädigen.

Connor Wolf
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Wer stimmt das ab? Und warum ?
Connor Wolf
Der Datenblattauszug, den ich gepostet habe, zeigt deutlich, dass das Teil eine interne Schutzdiode vom Ausgang zum Eingang hat. Es ist vielleicht keine gute Praxis, es so in einer Produktionsumgebung zu verwenden (würde ich nicht), aber das einzige, was es sogar beschädigen könnte, wäre der Spannungsregler, der in dieser Situation sowieso nicht verwendet wird.
Connor Wolf
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Ich habe Sie um eine nachdenkliche und zielgerichtete Antwort gebeten. Trotzdem denke ich, dass die Versorgung des USB-Anschlusses mit der externen + 5V-Spannung der beste Weg ist, da ein versehentliches Anschließen der externen + 5V-Spannung gleichzeitig mit der USB-Spannung ausgeschlossen und die Vorteile von F1 genutzt werden.
Wideman
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Eine andere Idee könnte darin bestehen, einen 2,2k-Widerstand von +5 V an den mit "CMP" bezeichneten Punkt anzuschließen, der der nicht invertierende Eingang zum Operationsverstärker-Pin 3 ist. Dadurch wird die Stromversorgung der Karte über USB +5 V deaktiviert, die USB-Kommunikation wird jedoch weiterhin zugelassen.

Natürlich wäre auch ein SPST-Schalter zum Ausschalten des Widerstands hilfreich, damit Sie diese neue Funktion deaktivieren können. Der Schalter würde mit dem 2,2 k-Widerstand in Reihe geschaltet. Wenn Sie nie mehr vorhaben, USB-Strom zu verbrauchen, wird der Switch jedoch nicht benötigt, nur wenn Sie die Karte manchmal mit USB-Strom ohne externe + 5-V-Stromversorgung versorgen müssen.

Was auch immer Sie tun, testen Sie, um sicherzustellen, dass es funktioniert, indem Sie den Ausgang des LM358 messen, wenn Sie die externe + 5V-Versorgung anschließen.

MrAl
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Die direkte Versorgung mit 5 Volt ist einfach. USB macht das praktisch genauso wie das ICSP-Protokoll / Header. USB verfügt über eine 500-mA-PTC-Sicherung in der Leitung und einen P-Kanal-Mosfet, der für sich genommen keinen Schutz bietet. Aber es gibt auch den LMV358 mit der Aufschrift U5A über diesem Mosfet. Es ist ein (halber) Opamp, der als Komparator verwendet wird. Wenn eine VIN erkannt wird und höher als 3,3 Volt ist, treibt der Opamp die Leitung auf LOW, deaktiviert den Mosfet und schneidet die USBVCC von der 5V-Leitung ab. Auf diese Weise können Sie VIN und USBVCC problemlos gleichzeitig verwenden. Andernfalls würden zwei Stromquellen auf derselben Schiene miteinander konkurrieren (USB und der 5-Volt-Regler).

Hmm, ist das nicht rückwärts? Der Spannungsteiler ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Komparators verbunden und steuert ihn daher auf HIGH (+5 V), wenn die Teilerspannung über 3,3 V liegt, und auf LOW, wenn sie unter 3,3 V liegt. Der P-Kanal-Anreicherungsmodus-MOSFET wird ausgeschaltet, wenn die Gate-Spannung HOCH ist (dh Vgs = 0 V), und eingeschaltet, wenn die Gate-Spannung NIEDRIG ist (dh Vgs = -5 V).

Das Ergebnis ist dasselbe (eine Spannung über 3,3 V am Teiler schaltet den MOSFET aus und trennt die USB-Stromversorgung, und eine niedrige Spannung am Teiler verbindet die USB-Stromversorgung mit der Schaltung) wie im angegebenen Absatz angegeben - aber ich denke, die angegebenen Spannungen es gibt rückwärts.

user3765883
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-1

Ich denke, das Beste, was Sie in diesem Fall tun können, ist, das Arduino über einen + 5V-Pin von einer geregelten 5V-Quelle mit Strom zu versorgen und, falls Sie jemals einen USB-Stecker zum Codieren oder zum Drucken von Werten an einen Computer benötigen, ein USB-Kabel mit abgeschnittenem 5V-Kabel zu verwenden.

Auf diese Weise werden Sie Ihr Arduino auch nicht in einen Kampf gegen eine Stromquelle verwickeln. Der 3.3V Pin funktioniert aber nicht. Richtig?!, Weil die 5V-Schiene nicht zum Spannungsregler 3.3 geht.

Eduardo Arruda
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