Міркування щодо джерела живлення мікроконтролера для Arduino
Потужність Arduino має трохи магії. Для мене це було не очевидно, коли я вперше почав працювати з ними, але Arduinos має вбудовані правила. Скориставшись цим, можна забезпечити більш тривалий провід проводів живлення, використовуючи джерело живлення вищої напруги, ніж номінальне значення 5 В або 3,3 В, необхідне мікроконтролеру (MCU) для логічних рівнів. Деякі Arduinos приймають вхідну напругу від 6 до 16 В постійного струму, що значно перевищує максимальну потужність мікроконтролера, але плата Arduino точно регулює напругу живлення, а також додаткову потужність для периферійних пристроїв Arduino. Я бачив, як ветерани-інженери бентежили міркування щодо живлення 3,3 В Arduino з джерелом живлення 9 В постійного струму, поки їм це не пояснили.
Вимоги до живлення мікроконтролера
Вибір відповідного джерела живлення для конструкцій на основі мікроконтролерів часто залишається поза увагою. Незважаючи на те, що зосереджені зусилля та продуманість можуть бути в деталях самої конструкції, багато проблем із продуктивністю та надійністю можна віднести до вибору та підключення джерела живлення. Сімейство плат розвитку Arduino пропонує рішення цих проблем, але легко помилитися, не розуміючи, які варіанти доступні під час його проектування. Це не так просто, як сказати, що 5 В Arduino використовує джерело живлення 5 В постійного струму, а 3,3 В Arduino використовує джерело живлення 3,3 В постійного струму.
Вимоги до енергії Arduino
Багато Arduinos використовують мікроконтролер ATmega328P. ATmega328 Microchip має широкий діапазон допустимих напруг Vcc. (Vcc - це регульована напруга живлення постійного струму, необхідна для роботи ІС, і її часто називають напругою живлення для ІС.) Найчастіше Arduinos розроблені для роботи на рівні 3,3 В для низького споживання енергії або 5 В для бути сумісним із застарілими логічними пристроями TTL. Наведені нижче приклади стосуються пристроїв 3,3 В постійного струму, де джерела живлення є більш важливими. Однак ті ж принципи застосовуються до пристроїв з напругою 5 В постійного струму.
Приклад: Arduino Pro Mini
По-перше, припустимо конструкцію схеми, яка використовує щось на зразок Arduino Pro Mini. Максимальна сила струму Arduino становить 200 мА. Малоймовірно, що сам Arduino буде споживати 200 мА, але припустимо, що між Arduino та іншими підключеними до нього пристроями вони в цілому складають 200 мА. Таблиця даних ATmega328p показує, що мінімальна напруга високої логіки на виводі становить 90% від Vcc. Таким чином, якщо Vcc становить 3,3 В постійного струму, мінімальна напруга на висновку, який буде вважатися логічно високим, становить 0,9 * 3,3 В постійного струму = 2,97 В постійного струму. Будь-яке значення, яке спостерігається на цифровому висновку нижче 2,97 В, знаходиться у невизначеному діапазоні і спричинить непередбачувані результати від Arduino.
Між джерелом живлення та Arduino завжди є певна відстань. Чим більше відстань, тим більші втрати напруги на проводці джерела живлення. Але скільки втрачено? Оскільки 26 AWG є загальним вибором для проводки ланцюгів низької потужності, і це на меншому кінці діапазону дротових датчиків, міді менше. Менше міді означає меншу вартість. Багатожильний 26 AWG є хорошим вибором завдяки гнучкості прокладання проводів. 26 AWG є достатньо великим, так що він розрахований на не менше 2,2 А для проводки шасі, що більше ніж у десять разів перевищує струм на 200 мА, який ми вказали для максимального струму Arduino для нашого дизайну. Блок живлення 3,3 В постійного струму та 26 AWG здаються чудовим вибором, але давайте розглянемо їх уважніше.
Втрата лінії живлення
Дріт якості 26 AWG має опір 40,81 Ом на 1000 футів або 40,81 міліом на фут. З 200 мА, що протікає через дроти джерела живлення, ми матимемо падіння напруги на кожен провід, як розглянуто нижче. Майте на увазі, що нам потрібно прокласти провід від джерела живлення до Arduino, а потім знову повернути до негативної сторони джерела живлення. Ми бачимо, що на десяти футах ми втратили 5 відсотків нашого джерела живлення 3,3 В постійного струму. На 20 футах ми втратили майже 10 відсотків. Ця дія зменшує напругу, що подається на Arduino, лише до 4,5 В; нижня межа нашого гарантованого максимального цифрового логічного високої напруги.