Skocz do zawartości

Zasilanie Arduino i silnika


Adem

Pomocna odpowiedź

Witam. Postanowiłem, że zbuduję pierwszego jeżdżącego robota. Projekt prototypowy na Arduino Leonardo, późniejsze projekty na Nano. Myślałem, żeby zasilać go z 3 akumulatorków 1,2V. Mam mały problem z jednoczesnym zasilaniem Arduino i silnika. Mam 2 przetwornice step-up XL6009 i kilka pomysłów. Jedna przetwornica która podwyższy mi 3,6V na 5V i to podaję na silnik. Druga przetwornica podwyższy na 7V i to pod Arduino na wejście DC. Pomysł trochę średni bo używam 2 przetwornic. Pomysł drugi. Jedna przetwornica która podwyższy napięcie na 5V i to poleci na silnik. Z tej samej przetwornicy ( równolegle ) zasilanie pod Arduino przez micro usb. Chciałbym zrobić to jak najprościej i najbezpieczniej dla mikrokontrolera z powodów zakłóceń silnika. Proszę o pomoc.

Link do komentarza
Share on other sites

Adem, witam na forum 🙂 Arduino nie trzeba zasilać przez microUSB - 5V możesz również podać je zwyczajnie na pin 5V, który zadziała "jako wejście", wszystko powinno pracować tak samo. Jeśli chodzi o zasilanie silników z przetwornic, to nie jest to najlepsze rozwiązanie, ale sam tak kiedyś robiłem i nawet dobrze działało 😉 Dla bezpieczeństwa dałbym jednak 2 przetwornice, aby odizolować zakłócenia silników od Arduino. Pamiętaj tylko o tym, aby dobrać przetwornicę do napędów inaczej możesz ją szybko uszkodzić.

Link do komentarza
Share on other sites

Jeżeli absolutnie nie musisz, raczej staraj się tak projektowac system zasilania by używać przetwornic obniżających. Oprócz ich lepszej sprawności i mniejszej ceny, to zmniejsza prądy czerpane z alkumulatorów. Nie napisałeś co tam masz zamiar wstawić, ale to pewnie będą typowe AA NiMH. Nie wiemy też nic o silnikach ani o mostkach nimi sterujących. Silniki na 5V są raczej rzadkością, bardziej typowym dla nich napięciem jest 6V a w zależności od spadku na mostku musisz do tego jeszcze dodać od 0.5 do 2.5V. Gdy silnik powiedzmy 6-woltowy będzie pobierał 300mA, z akumulatorków będzie już ciągnięte sporo więcej. Po pierwsze tylko na początku i to bardzo krótko mają te swoje 1.2V (więc musisz przyjmować raczej 1.0-1.1V a pod koniec to nawet i 0.9V/ogniwo) top jeszcze trzeba doliczyć sprawność konwersji. Tak więc masz:

- pożądane napięcie na silniku: 6V -> na mostku zakładamy: 7V

- prąd 300mA w czasie jazdy to z 1A w chwili blokady koła, co daje moc 7W

- ta sam moc na wejściu dobrej przetwornicy to ok. 8W

- przy napięciu 3V będziesz zatem potrzebował w najgorszym wypadku ponad 2.5A na silnik

To już jest dużo jak na AA a przecież nie wliczyliśmy jeszcze drugiego silnika i samego Arduino. Przy takich prądach odpadają (dosłownie) wszelkie koszyczki. Przemyśl to raz jeszcze.

Napisz coś o tych silnikach, bo może jednak coś tu przeszacowałem i masz np. te maluchy z Dagu, co to podczas pracy w powietrzu pobierają 180mA (gdy już się plastik w przekładniach nagrzeje, bo na starcie to ze 250), podczas jazdy po podłodze to 300-350 a w zatrzymaniu niecałe 0.5A przy 5V. Wtedy oczywiście wszystko będzie trochę lżej, ale i tak akumulatory wolą mniejsze prądy niż większe. Do takiej pracy - przy dużych obciążeniach o wiele lepiej nadają się ogniwa LiPol. Pojedyncze daje napięcie od 4.2 do 3.0 i to już jest lepiej niż 3xNiMH a na dodatek "cegiełka" 2Ah może bezboleśnie wysyłać do obciążenia np. 20A.

Acha, no i mając jakiś historyczny mostek (np. L293 lub L297) musisz te 2V zasilania dodać, bo jak zapodasz 5V to dostaniesz na silniku 3V a wtedy uśniesz zanim Twój pojazd dotrze do pierwszego zakrętu. O ile tam dojedzie..

Na pewno schemat z dwoma przetwornicami czerpiącymi wprost ze źródła - jak napisał nasz szanowny Admin (Pozdrawiam 🙂 ) jest bezpieczniejszy, choć nalegam na użycie taniego akumulatora LiPol 2S (8.4 do 6V) lub 3S (12.6 do i 9V) i obniżanie napięcia. Wychodzi lżej i mniej, a prędzej czy później i tak w tę technologię wejdziesz. Arduino możesz wtedy podłączyć wprost do akumulatora, oszczędzając jeden moduł przetwornicy i korzystając ze "stabilizatora pokładowego".

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Po pierwsze wielkie dzięki za zainteresowanie. To po kolei. Na początku chciałem kupić to podwozie z kołami i przekładniami dagu ale jednak chciałem zaoszczędzić, więc silnik wraz z przekładnią ( od wysuwanej tacki ) mam ze starego napędu CD. Do tego przykleiłem koło zębate z lego technic i zrobiłem podwozie z wałem na oba koła również ze starego lego technic. To chcę przytwierdzić do aluminiowej płytki a do skrętu użyć serwa które leci już z Chin. Mostek H to układ L298. Wybrałem go ponieważ może przyjąć większy prąd niż zwykły L293D. Tak akumulatorki to Ni-MH ponieważ takie zostały mi po aparacie. W jakim sensie dobrać przetwornice do napędów ? Wybrałem XL6009 właśnie dlatego, ponieważ wytrzymuje nawet 3A. Jakbym zasilał z napięcia wyższego to jaka wtedy była by odpowiednia przetwornica obniżająca ? LM2596 ?

EDIT: Jednak zamiast 3 mogę mieć 4 akumulatorki każdy o pojemności 2700 mAh ale to nadal będzie około 4,8V czyli z tą przetwornicą podwyższającą to tak średnio bo chyba za mała różnica. Ja po prostu chce żeby to działało jak te zabawkowe samochody na pilota a tam przeważnie takie zasilanie jest i wszystko działa jak powinno.

Link do komentarza
Share on other sites

Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

Wiesz, "samochody na pilota" można kupić w cenie od 50 do 5000zł więc to słaby przykład. Jedyna zaleta jego jest taka, że zabawki produkowane masowo są dobrą szkołą myślenia ekonomicznego. Każdy ich producent przecież ostro kombinuje: rzecz musi być wystarczająco dobra by ludzie ją kupowali a jednocześnie zrobiona za minimalną cenę.

No i teraz jeśli przyjrzysz się szczegółom to zauważysz, że nigdy nikt nie używa tam żadnych przetwornic. Silniczki i zasilanie są tak dobierane by idealnie do siebie pasowało. Np: biorą silniczek 3V o wystarczającej mocy i do tego dwa paluszki. To nieważne, że będzie jeździł przez 10 minut a potem baterie się zagotują i zdechną - za to jak żwawo, a w sklepie tylko to się liczy. W dużych modelach jest podobnie: pakiet 6 NiMHów (7.2V) to standard modeli samochodowych, jednak już wypierany przez LiPole jako "nowoczesne, lekkie i wysokoprądowe". Poza tym LiPole w naturalny sposób ładują się w ciągu 1-2 godzin a są też i takie wytrzymujące 15-minutowe ładowania. Dla NiMHów 10-godzinne ładowanie to standard a zejście poniżej dwóch godzin to już wyczyn wymagający specjalnych, drogich ogniw i niebezpiecznego procesu. Silniczki też są dobrane do zasilania z takiego LiPola (a 6V to standardowe napięcie silników modelarskich) więc nic po drodze nie ma. Każda konwersja w torze dużej mocy dużo kosztuje. Zarówno pieniędzy jak i energii zamienianej na ciepło. A im lepsza przetwornica tym jeszcze droższa.. Tak więc spróbuj podejść do tego elastycznie: skoro masz już silnik, dobierz do niego zasilanie.

Przetwornica step-up może podwyższać tylko trochę i to jej nie przeszkadza a im bardziej musi się postarać tym gorzej. Inaczej jest w obniżających. Tam musi być margines, nadwyżka wejścia nad wyjściem i dobrze, gdy jest to np. 2:1 lub co najmniej kilka woltów przewyższenia.

Nie patrz tylko na napięcia, myśl o prądach i mocach. Nie przyzwyczajaj się do NiMHów dających 1.2V /ogniwo, bo tak napisali na opakowaniu. Tak nigdy nie będzie, a już na pewno pod obciążeniem. Przyjmuj do obliczeń 1V - to bliższe rzeczywistości.

No i pamiętaj o stratach (tak napięcia jak i mocy) na mostku. A jeśli chcesz wyciągnąć z niego więcej niż połowę tego co producent pisze na pierwszej stornie danych katalogowych, już teraz zacznij się zastanawiać gdzie umieścisz radiator i jak musi być duży. Stare (i tanie) mostki są bardzo badziewne także pod tym względem. Jeśli na jakimś fajnym spada 0.1V, to przy 0.5A prądu będzie się grzał mocą 50mW - praktycznie nie poczujesz. A gdy weźmiesz L293 i przepuścisz przez niego ten sam prąd to 2V spadku dadzą 1W mocy a to już rozwala scalak w obudowie DIP, chyba że dospawasz mu kawał blachy. No niestety, oszczędności kosztują swoje..

Podsumowując: żadnych przetwornic dla silników, główne obciążenie zasilania powinno iść prosto z odpowiednio dobranej baterii, w tym przypadku przez najlepszy mostek na jaki Cię stać. A te nieduże wcale drogie nie są:

https://botland.com.pl/sterowniki-silnikow-dc/851-pololu-drv8835-dwukanalowy-sterownik-silnikow-11v12a.html

Link do komentarza
Share on other sites

Napisałem wcześniej że mostek H mam i jest to układ L298 który ma nawet radiator więc żadnego innego nie planuje kupować. Czy on jest jakiś zły ? Ogólnie planowałem zrobić właśnie na Ni-MH a potem sobie po kolei systematycznie ulepszać co trzeba ( Li-poli itp.). Na razie planuje ogarniać jak to wszytko będzie jeździć i działać. Docelowo chce zrobić jakiegoś latającego drona ale na to zdecydowanie za wcześnie i wolę sprawdzić jak to się wszystko odbywa w pojazdach naziemnych.

Link do komentarza
Share on other sites

Nie jest jakoś szczególnie zły. Jest po prostu zaprojektowany do pracy przy dużych napięciach i małych prądach. U Ciebie będzie dokładnie odwrotnie, ale nie Ty jeden będziesz go tak używać tylko dlatego, że jest tani (i jednak marny). Nie licz jednak, że przy zasilaniu go z 3 lub nawet 4 paluszków NiMH silniki dostaną jakiekolwiek sensowne napięcie. Typowe warunki pracy tego scalaka to 5V zasilania części logicznej i 24V silnik. Wtedy nawet bez radiatora możesz sterować napędem nawet 10W. Przy mniejszym napięciu prąd maksymalny masz wciąż ten sam (bo od niego grzeje się mostek, a to jest główne ograniczenie), ale moc silnika spada. Producent pokazuje wyraźnie, że bez kawałka blachy możesz tu wydzielić tylko 1W mocy. A taką moc "wyprodukujesz" w postaci ciepła z prądu ok. 400mA i spadku na mostku rzędu 2.4V - przyjąłem tyle wg danych Texasa. Tak więc mając silnik 5V musisz przyłożyć do mostka min. 7.5V by silnik dostał tyle ile planujesz, a i tak mostek będzie gorący już przy 200mA/kanał. A ile potrzebuje Twój silnik? Możesz to zmierzyć podczas biegu luzem i w czasie zatrzymania przy 5V? Bo może masz takie chuchro, że tyle wystarczy?

Bardzo słusznie, że zaczynasz od prostych rzeczy. Czasem jednak warto skorzystać z doświadczeń innych a nie iść jakąś drogą, bo tak. Niczego wielkiego nie odkryjesz a wszystko to co napisałem można spokojnie przewidzieć z danych katalogowych układu. Wielkość radiatora dla prądu 2x1A także 🙂

Napisz na co się w sumie zdecydowałeś.

Link do komentarza
Share on other sites

Witam, pozwolę sobie zadać tutaj pytanie, które nurtuje mnie od pewnego czasu a dotyczy zasilania Arduino UNO R3 5V czterema nowymi alkaicznymi bateriami typu R6 AA. Może bardziej oprę się o schemat https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf .

Pytanie pierwsze. Na niektórych zdjęciach w Internecie dostrzegłem, że do złącza oznaczonego na płytce "5V" (które jak sądzę zaprojektowane zostało jako wyjście napięcia 5V) podłączane jest jednak źródło napięcia 5V. To tak jakbyśmy mieli sytuację odwrotną do zamierzonej. Takie napięcie trafia jednak na wyjście stabilizatora NCP1117ST50T3G i nie bardzo wiem, czy to nie jest dla niego szkodliwe, szczególnie w sytuacji gdy na wejściu tego stabilizatora nie ma w ogóle napięcia? Rozumiem, że wtedy nie ma także filtrowania ani regulacji takiego napięcia i powinno ono być rzeczywiście rzędu 5V, a nie 6.6V (które uzyskam z czterech baterii AA)?

Drugie pytanie dotyczy złącza oznaczonego "VIN" na płytce Arduino UNO R3, które chyba nie jest tożsame ze złączem DC (PWRIN PowerSupply DC21MMX). Na w/w schemacie nazwa VIN pojawia się trzy razy. Raz przy nazwie wyprowadzonej linii, drugi raz pomiędzy diodą D1 a stabilizatorem NCP1117 oraz trzeci raz przed układem LMV358IDGKR, który jak sądzę "decyduje" czy zasilanie ma iść z USB czy z gniazda DC - za pomocą tranzystora FDN340P. To złącze na pewno może być wykorzystywane do zasilania płytki Arduino (zamiast gniazda DC lub USB), ale jeżeli nie przechodzi przez diodę D1, to by oznaczało, że z niego nie będzie zabierane 0.7V, a więc zasilanie czterech baterii byłoby być może wystarczające? Oczywiście dostrzegam, że złącze VIN dociera najpierw do stabilizatora NCP1117. Prosiłbym o weryfikację, czy pod gniazdo VIN mogę podpiąć napięcie w okolicach 6.6V 4xAA?

Trzecie ostatnie pytanie dotyczy dostarczenia zasilania z tych czterech baterii AA, ale poprzez złącze USB, które trafia do układu już poza stabilizatorem NCP1117, rozumiem, że tutaj także powinienem zapewnić napięcie w okolicach 5V, 6.6V to będzie za dużo?

Ogólnie chciałbym z zestawu baterii zasilić płytkę Arduino Uno lub Pro Mini (z podpiętymi dwoma analogowymi czujnikami temperatury LM35DZ oraz dwoma zestawami czterech diod WS2812B).

Z góry dziękuję za odpowiedź. Pozdrawiam. Dawid Bittner.

Link do komentarza
Share on other sites

Bardzo ładnie zadane pytanie, naprawdę jestem pod wrażeniem.

Wydaje mi się, że we wszystkich trzech przypadkach masz rację. To znaczy, że napięcie podawane na pin 5V powinno być stabilizowane i mieć w okolicach tych 5V (na pewno nie może przekraczać twardej granicy 6V dla układu atmega328). Napięcie podawane na VIN powinno być o ten jeden volt większe od 5V (rekomendowane jest nawet 7V). VIN to praktycznie to samo co okrągła wtyczka. Zasilanie USB jest połączone przez bezpiecznik i tranzystor do 5V, więc także powinno być w miarę dokładne.

Wydaje się, że najlepiej będzie w twoim przypadku podłączyć baterie do pinu VIN.

Link do komentarza
Share on other sites

Tu odpowiedź wcale nie jest taka jednoznaczna.

Ponieważ napięcie przy nowych bateriach będzie wynosić ponad 6V, po pewnym czasie spadnie poniżej 5V - aż się prosi o zastosowanie przetwornicy step up/step down. Mam tak w jednym z urządzeń zasilane arduino i bardzo ładnie działa.

Problem będzie z diodami. 8 diod zeżre ci w szczycie prawie pół ampera - czyli pojedyncza przetwornica się chyba nie wyrobi (o ike nie znajdziesz jakiejś jednoamperowej). Diody wytrzymują według karty katalogowej 5.5 V (czyli do baterii bezpośrednio podpiąć nie można), w okolucach 4V zaczynają pracować niestabilnie.

Przemyślałbym (o ile to oczywiście możliwe) zastosowanie 6 ogniw i najprostszej przetwornicy step down na 5V.

(Edycia)

Znalazłem w Botlandzue takue 1A - czyli bierz to i podepnij razem zasilanie diod iVcc arduino

Jeśli paranoicznue boisz się uszkodzenia - kup wtyczkę usb B inprzez nią podaj 5V. Pamiętaj tylko, że podanie sygnału na wejście diody z wyłączonym zasilaniem to bardzo zły pomysł...

Link do komentarza
Share on other sites

Albo dać 5 NiMH i mieć spokój, a przy okazji móc je ładować.

Z tymi WS2812B to nie wiem, czy kolega planuje nimi świecić na 100%, szczególnie na baterii, założyłem, że są raczej do sygnalizacji.

Link do komentarza
Share on other sites

No to już wolałbym 2x18650 - jeszcze nie widziałem ładowarki na pięć sztuk NiMH (no ale ja nie wszystko widziałem).

Rozwiązanie z przetwornicą pozwoli zarówno na zasilanie zvczterech akumulatorków, jak i z czterech ogniw alkalicznych. Jeszcze dwa lata temu jedniamperpwa przetwornica (dwukierunkowa) kosztowała ok. 80 PLN, teraz w Botlandzie nuecałe dwie dychy.

Czyli jest wybór.

Link do komentarza
Share on other sites

Witam, bardzo dziękuję za dotychczasowe informacje. Moje pytanie zrodziło się podczas przeglądania strony http://uczymy.edu.pl/wp/blog/2016/04/03/l293-sterowanie-silniczkami-dc-arduino/ , w której wykorzystano zasilanie z czterech ogniw właśnie poprzez złącze VIN, co prawda do obsługi dwóch silników DC, ale i równocześnie całego Arduino. Pierwotnie nie planowałem jej pokazywać, gdyż nie pochodzi z domeny forbot.pl, ale pomyślałem, że może więcej wyjaśni niż moje słowa. Postanowiłem poszukać jeszcze liniowych stabilizatorów napięcia z Drop Out w okolicy 0.5V. Na paru stronach WWW znalazłem informacje o układach: LM-2940CT-5 (5V TO-220 1A , 3%, 0÷125°C) oraz L-4940-V5 (5V TO-220 1.5A, 2%, -40÷150°C), które jak sądzę mogłyby rozwiązać mój problem. Spróbuję z tymi układami, jak będą problemy to pewnie poprzestanę na przetwornicy https://botland.com.pl/przetwornice-step-up-step-down/941-przetwornica-step-up-step-down-s7v7f5-5v-1a.html lub zastosuję najprostsze rozwiązanie z baterią 9V 6F22.

Może dodam, że czas działania na takim zasilaniu bateryjnym nie jest kluczowy, ten prosty projekt będzie służyć do chwilowego sprawdzenia dwóch temperatur i zobrazowania wyniku na tychże diodach. Pierwotnie myślałem, żeby diody świeciły przez cały czas pomiaru, ale jak słusznie zauważyliście pobór prądu byłby dość znaczny, przemyślę inny sposób zobrazowania wyników.

Pozdrawiam. Dawid Bittner.

Link do komentarza
Share on other sites

Bądź aktywny - zaloguj się lub utwórz konto!

Tylko zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony

Utwórz konto w ~20 sekund!

Zarejestruj nowe konto, to proste!

Zarejestruj się »

Zaloguj się

Posiadasz własne konto? Użyj go!

Zaloguj się »
×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.