Zasilanie arduino i serw bateriami 18650

[wiciu]

Witam, buduję mały projekt i mam małe problemy z zasilaniem, poszperałem trochę w internecie i wyselekcjonowałem parę pytań, na które mam nadzieję ktoś udzieli mi odpowiedzi.

Tworzę układ na arduino w którego skład będą wchodzić 4 serwa Power HD 1250MG

parametry serw dla napięcia 4,8V - Pobór prądu bez obciążenia: 170 mA - Pobór prądu maksymalny: 1400 mA

parametry serw dla napięcia 6V - Pobór prądu bez obciążenia: 220 mA - Pobór prądu maksymalny: 1600 mA

Arduino planuję zasilać 2 szerogowo połączonymi bateriami 18650 tak jak na poniższym obrazku (18650 zamiast AA)

Tutaj pojawiają się moje pytania:

1. Jeśli posiadam koszyk na 2 baterie 18650 i przejściówkę z baterii 9V na DC 5.5/2.1, to czy mogę po prostu odciąć wtyk DC5.5/2.1 połączyć go z koszykiem i bez obaw o uszkodzenie podłączyć to do arduino ?

2 zależało by mi na maksymalnej mocy serw do tego potrzebuję dostarczyć im 6V i 6,4A. Jeśli dobrze rozumiem na wyjście Vin do których są one podłączone podawane jest napiecie bezposrednio z baterii czyli 7,2 V(3,6 V jedna). W jaki sposób zmniejszyć to napięcie, podłączyć jakiś regulator napięcia, a może starczy odpowiedni rezystor który spowoduje wystarczający spadek napięcia ?

[deshipu]

1. O Arduino się nie musisz obawiać, natomiast o ogniwa możesz — nadal możesz je uszkodzić przez zwarcie, zbytnie rozładowanie, etc. — warto dodać do każdego płytkę zabezpieczającą przed takimi wydarzeniami, ostatnio była o tym na forum dyskusja, możesz poszukać.

2. Poszukaj czegoś takiego co się nazywa "UBEC" w gwarze modelarskiej, a w elektronicznej "buck converter".

[ethanak]

Może uściślę:

Tak jak narysowałeś absolutnie tego nie możesz podłączyć. Wyjście 5V w arduino w życiu nie wytrzyma 6A - tak że nawet nie próbuj.

Poza tym 6A dla 18650... Trochę bym się bał.

Sprawdź jaki prąd możesz ciągnąć ze swoich akumulatorów - ale na Twoim miejscu szukałbym albo LiPo (jeśli to ma być mobilne) albo jakiejś mocniejszej żelówki.

[deshipu]

Tak jak narysowałeś absolutnie tego nie możesz podłączyć. Wyjście 5V w arduino w życiu nie wytrzyma 6A - tak że nawet nie próbuj.

Wyjątkowo nie podłączył serw do 5V, tylko do VIN. Oczywiście to nadal nie jest ładnie, bo puszcza cały prąd tymi cienkimi ścieżkami na płytce, ale przynajmniej nie idzie przez regulator.

[wiciu]

@deshipu czytałem już wcześniej o tym "UBEC" niestety są one dość drogie. Ale Przykładowo jeśli chciałbym użyć czegoś takiego to jeśli dobrze rozumiem starczyło by zakupić takie coś https://abc-rc.pl/regulator-napiecia-bec-7a-5v i z jednej strony podłączyć wyjśca GND i Vin a z drugiej podłączyć równolegle Serwa ?

@ethanak na rysunku serwa podłączone są do Vin a nie do 5V, i dysponuje 18650 o maksymalny prądzie rozładowania 20A

[ethanak]

Ok, zwracam honor, nie dopatrzyłem się.

Ten BEC się nada.

Jest jeszcze jedna sprawa - poprawcie mnie jeśli się mylę.

Dopuszcza suę prąd 4A/mm2. Olejmy przepisy, na krótkim odcinku możemy sobie puścić 10A na milimetrze.

Typowy koszyk na dwa 18650 ma nieco cieńsze przewody.

Przede wszystkim - zastosowałbym przewody ucięte z jakiegoś spalonego zasilacza ATX(można dostać za darmo, a jeszcze dla Ciebie UBEC jest za drogi to znaczy że cena jest ważna).

Przemyśl gdzie podłączyć masę Arduino.

[wiciu]

Czyli rozumiem, że przewody od koszyka mogą się okazać zbyt cienkie aby przepuścić taki prąd, i powinienem je wymienić na mocniejsze.

Przemyśl gdzie podłączyć masę Arduino.

To jest istotne do którego wyjścia GND podłączę tego BEC'a ?

[ethanak]

Narysuj jak chcesz poprowadzić zasilanie.

[wiciu]

Wymyśliłem takie 2 schematy, jestem praktycznie pewny, że są one dobre ale miło by było gdyby ktoś potwierdził, że mogę to wszytsko podłaczyć w taki sposob bez obaw o arduino i serwa.

Schemat z użyciem BEC(https://abc-rc.pl/regulator-napiecia-bec-7a-5v)

Schemat z użyciem stabilizatorów L7805ABV:

[marek1707]

To może dorzućmy jeszcze jeden parametr:

L7805: dropout voltage @1A: 2V

Ile dostajesz z akumulatorów? A ile chcesz mieć na wyjściu? Hm..

[wiciu]

2 akumulatory zapewniają mi 7,2V

Na wyjściu zadowoli mnie coś pomiedzy 5-6V

[marek1707]

Dwa akumulatory zapewniają Ci coś w przedziale 5.6-8V w zależności od stanu naładowania i prądu obciążenia. Nie możesz tu użyć zwykłych 7805 bo te zjadają 2V i Twoje serwa zdechną. Jeśli chcesz zapewnić im godziwe warunki zasilania, musisz użyć stabilizatorów low-drop, np. takich:

https://www.tme.eu/pl/details/mic29300-5.0wu/stabilizatory-napiecia-nieregulowane-ldo/microchip-micrel/

https://www.tme.eu/pl/details/l4940v5/stabilizatory-napiecia-nieregulowane-ldo/st-microelectronics/

Te zadowalają się <0.5V więc na pewno dostarczą sztywne 5V nawet pod koniec cyklu pracy akumulatorów. A np. ten pierwszy jest wyraźnie silniejszy niż 7805 i możesz użyć 1 sztuki na dwa serwa.

Nigdy nie buduj układów >1A na płytce stykowej. Akumulator musisz do niej podłączyć zupełnie inaczej. Pomyśl którędy popłynie prąd i gdzie spadną napięcia zanim zobaczy je Arduino.

[wiciu]

Dzięki bardzo za pomoc. Myśle jednak, że skłonię się do zasilania poprzez tego BEC'a. Mam jeszcze tylko jedno pytanie czy gdybym dołożył jeszcze jeden akumulator szeregowo, to czy jest możliwość ze w pełni naładowane akumulatory przekroczyły by dozwolone napięcie (12V) dla Arduino?

[ethanak]

A znasz takie magiczne słowo "przetwornica'?

[marek1707]

Teoretyczne napięcie świeżo naładowanego stosu LiPol 3S to 12.6V więc znów czysto teoretycznie przekracza znów teoretycznie maksymalne napięcie Vin Arduino. Tylko że:

- Akumulatory mają 4.2V/ogniwo tylko wtedy gdy ich nie obciążasz i mierzysz po wyjęciu z ładowarki woltomierzem pobierającym 10uA prądu.

- Stabilizator stosowany w oryginalnych Arduino wytrzymuje 16V więc masz zapas. Z drugiej strony jest to układ liniowy więc grzeje się od spadającej na nim mocy a ta jest iloczynem spadku napięcia i płynącego prądu. Gdy do +5V Arduino podłączysz kilka diodek, jakieś przekaźniki, kartę SD, czujniki, moduł GSM i LCD z podświetlaniem to stabilizator zagrzeje się do 120°C i wyłączy już przy 9V a w przypadku "gołego" komputerka spokojnie wytrzyma i 15V będąc ledwo ciepłym.

Jeśli boisz się o te ułamki powyżej 12V, daj szeregowo dwie diody krzemowe. Spadną napięcie o ponad 1V i zaśniesz spokojnie. W żadnym razie nie kombinuj z opornikiem, bo spadek napięcia na nim zależy od prądu. Jeśli ten jest różny, bo podłączasz różne rzeczy albo odbiorniki raz biorą więcej a raz mniej, mogą się zacząć resety procesora mimo naładowanego stosu 3S.

Zwykle największą uwagę trzeba zwrócić na najmocniejsze odbiorniki, bo tam zyski lub straty (mocy) będą największe. Tutaj dobrym pomysłem byłoby zasilanie Arduino (i pośrednio ew. kilku jego czujników podpiętych do +5V) wprost ze stosu 3S i puszczenie wszystkich serw - jak radzi ethanak - przez jedną zewnętrzną przetwornicę impulsową step-down (buck). Wysoka sprawność przetwarzania DCDC zapewni, że straty cennej mocy akumulatorów będą najmniejsze:

https://www.tme.eu/pl/details/pololu-2865/moduly-zasilajace/pololu/

A jeśli znajdziesz taką regulowaną i ustawisz ją na Vout=6V, serwa dostaną optymalne zasilanie do katalogowych momentów obrotowych:

http://allegro.pl/przetwornica-step-down-6a-2-35v-xl4015-woltomierz-i7088272361.html