Zasilanie i praca z układami o różnych poziomach napięć

[miszczu18]

Cześć.  Jeśli chciałbym pracować jednoczenie z układami zasilanymi z 5V i 3V3 to jak powinienem je zasilać i co jeśli komunikują się między sobą? Potrzebuje dwa stabilizatory do zasilania? Wyczytałem, że komunikacja z 3V3 do 5V może być bo mieści się w zakresie pracy ale co w druga stronę? Wtedy wciskam w układ coś takiego https://botland.com.pl/pl/konwertery-napiec/2259-konwerter-poziomow-logicznych-dwukierunkowy-4-kanalowy-sparkfun.html ?

[marek1707]

38 minut temu, miszczu18 napisał:

Wtedy wciskam w układ coś takiego

Nie tak szybko. Tak jak gwoździe pasują do pewnych technik, wkręty do innych a nity jeszcze gdzie indziej, tak samo jest tutaj. Oczywiście potrzebujesz dwóch napięć, ale to wcale nie oznacza, że musisz mieć dwa zasilacze zewnętrzne. Zwykle najwygodniej jest doprowadzić tylko jedno zasilanie "przez kabelek" a resztę potrzebnych napięć robić sobie na płytce. Np. 3.3V robisz z 5V tanim stabilizatorem liniowym za 1zł. Czasem warto odwrotnie (3.3 -> 5V) a czasem dociągasz do płytki silne 12V a 5V, 3.3V, 2.5V i 1.8V robisz jakimś wyspecjalizowanym tzw. PMICem - to wszystko zależy od aplikacji. I podobnie jest z przesyłaniem sygnałów. Najpierw napisz jakiego sa rodzaju. Czy jest to I2C - wtedy pokazany konwerter się nadaje, czy szybki SPI - wtedy zupełnie nie. A może jeszcze coś innego, np. 5V procesorem chcesz sterować 3.3V wyświetlacz i jeszcze z niego coś czytać. W niektórych przypadkach wystarczy połączyć piny wprost i działa a w innym uszkadzasz scalak. Nic na szybko i nic bez planu. Napisz, pomyślimy.

[miszczu18]

Zabrałem się za zabawę z ATmega8 i chciałbym podłączyć do niej moduł Bluetooth HC-05 i wyświetlacz LCD. No i tu się pojawia mój problem bo wyczytałem że ATmegę mogę zasilać od 2.7V do 5V, HC-05 jest na 3.3V a wyświetlacz na 5V. Na tą chwilę to będą zabawy na stykówce ale potem chciałbym tego użyć w robocie zasilanym z np. 7.4V.

[marek1707]

Nie ma że "wyczytałem". Konkrety prosimy. O ile zailanie ATmegi może zmieniać się w szerokich granicach, HC05 jest zdaje się faktycznie jest na 3.3V (ale widziałem wersje ze stabilizatorem pozwalające napędzać się z 5V, przy czym sygnały zostają 3V) o tyle wyświetlacz to już nie ma reguły. Podaj link albo typ. Być może nie potrzebujesz żadnych konwersji. Chcesz porady w Twojej konkretnej sprawie czy ogólnie "jak to się na świecie robi"?

[Polecacz 101]

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

[miszczu18]

Zasilanie ATmega8 z noty katalogowej jest 2.7V-5.5V

O ten moduł bluetooth mi chodziło konkretnie https://botland.com.pl/pl/moduly-bluetooth/2891-modul-bluetooth-hc-05-v2.html na 3.3V

Widziałem też taki https://botland.com.pl/pl/moduly-bluetooth/2570-modul-bluetooth-hc-05.html właśnie z z tą możliwością pracy na 5V. To, że toleruje 5V na wyprowadzeniach komunikacyjnych to tak tylko jeśli nie ma innej opcji? Bo zakładam, że nie jest to zalecane. 

A wyświetlacz LCD https://botland.com.pl/pl/wyswietlacze-alfanumeryczne-i-graficzne/224-wyswietlacz-lcd-2x16-znakow-niebieski.html na 5V.

Chodzi mi bardziej o poradę "jak to się na świecie robi" to coś najwyżej pokombinuje i będę mógł użyć wiedzy gdzieś indziej a nie tylko do tego przypadku.

[matural]

Jeśli chodzi o moduł BT to do VCC możesz podłączyć 5V, natomiast RX i TX wymagają 3.3V. "Tolerują 5V" rozumiem tu jako nie uszkodzą modułu, ale komunikacja nie działa (przynajmniej na modułach, które testowałem). Aby Atmega mogła gadać z BT używam konwertera napięć. Musisz mieć więc źródło napięcia 5V i stabilizator (lub przetwornicę) obniżający napięcie do 3,3V.

Jeśli natomiast zasilisz Atmegę napięciem 3,3V to nie potrzebujesz konwertera. Potrzebujesz natomiast wyższego napięcia do wyświetlacza, więc pewnie jakaś przetwornica podwyższająca.

Planując zasilenie dobrze wiedzieć, co chce się robić. Od tego zależy dobór elementów. W przyszłości to ma być robot, więc pobór prądu będzie pewnie spory, w takiej sytuacji stabilizatory mogą nie wystarczyć. Chyba, że jakieś mini-silniczki to stabilizator może być ok. A może jakieś serwo? To wtedy porządna przetwornica! Widzisz do czego zmierzam. Dopóki nie będzie konkretów (jak pisał Marek) to możemy sobie gdybać. 

[paperfalse]

łatwiej jest obcinać z większej wartości napięcia niż doszywać do mniejszej, najłatwiej stabilizatorami liniowymi a separację poziomów napięć można zrobić bramkami które mi Marek podpowiedział 

Cytat

Przy naprawdę szybkich zegarach możesz używać bramek trójstanowych np. 74HC125 lub 74LVC1G125.

 

[miszczu18]

Czyli mogę zrobić coś takiego?

-całość zasilana z li-pol 7.4V

-ATmega zasilana przez stabilizator na 5V

-wyświetlacz tak samo i bezpośrednie połączenie z ATmegą

-moduł Bluetooth zasilany przez stabilizator 3.3V i połączenie z ATmegą za pomocą SN74HC125N

Tak pomyślałem bo wtedy starczy mi jeden bufor a tak to do tego wyświetlacza musiałbym użyć dużo więcej.

Nad silniczkami to myślałem żeby użyć micro Pololu HP, i podłączyć ich zasilanie bezpośrednio pod li-pol a sterować przez TB6612FNG. Nikt nie będzie zatrzymywać wału więc myślę, że ten mostek i stabilizatory starczą.

Brzmi to jakoś sensownie czy ostro przekombinowałem? 😄 

[marek1707]

miszczu18: Ja chyba też bym tak zrobił, z dokładnością oczywiście do tego bufora, bo seria HC w żaden sposób nie może służyć do konwersji - kolejny niewypał "Wuja Dobra Rada" paperfalse'a. Tutaj masz problem tylko w jedną stronę, bo od BT do ATmegi konwersja 3.3 -> 5V nie jest potrzebna. W drugą stronę? To UART, więc sygnały nie będą szybkie. Jeśli nie przewidujesz 115.2kbit/s a raczej 9600 to wstawiłbym dzielnik rezystorowy np. 2k/3k. Gdybyś chciał zrobić to zupełnie poprawnie, to bramka 74LVC1G125 lub 74LVC1G17 lub 74LVC 2G17 lub nawet spory 74LVC125 dadzą radę. Możesz wstawić też dwukierunkowy, w pełni automatyczny konwerter od Texasa lub ST, ale to jest 4 lub 8 bitów więc robi się maszyneria:

https://www.tme.eu/pl/details/txb0108pwr/konwertery-logiczne/texas-instruments/

https://www.tme.eu/pl/details/st2378ettr/konwertery-logiczne/st-microelectronics/

https://botland.com.pl/pl/rozszerzenia-gpio-nakladki-hat-do-raspberry-pi/4290-konwerter-poziomow-logicznych-txb0104-dwukierunkowy-4-kanalowy-sparkfun.html

Takie rzeczy działają do megabitów/s więc możesz tego używać do kart SD, wyświetlaczy itp. Tutaj, przy jednym bicie (ew. dwoma bo UART w dwie strony) i paru kilobitach/s to trochę armata na wróbla.

A w ogóle to warto zacząć myśleć o całkowitym przechodzeniu na 3.3V. Procesory wciąż działają, wyświetlaczy na 3.3V jest jak mrówków (może jakiś mały graficzny po SPI lub I2C - bilioteki do tego są wszędzie) a resztę podłącza wtedy "bezklejowo".

Nawiasem mówiąc znalazłem coś takiego:

https://www.elmag.net.pl/files/pdf/JHD162ABW.pdf

https://www.sunrom.com/get/526000

W obu dokumentach jest coś podobnego do tego Twojego LCD (przynajmniej z nazwy), ale w jednym kontroler "łyka" sygnały 3V a drugim nie. Ciekawe co sprzedaje Botland? Bo z ich strony to można jedynie wyczytać, że to wyświetlacz i że niebieski.. Wow.

Mostki oczywiście bezpośrednio z akumulatora, to dobry pomysł.

Stabilizator dla cyfrówki jakiś w miarę low-drop, bo zwykły 7805 może przestać dawać ładne 5V już od granicy Vin<7V. Może chociaż LM1117?

https://botland.com.pl/pl/regulatory-napiecia/269-stabilizator-ldo-5v-l4941bdt-smd-to252.html

https://botland.com.pl/pl/regulatory-napiecia/1117-stabilizator-ldo-5v-lm1117mp-smd-sot223.html

Jeśli to będzie pakiet bez zabezpieczeń (taki goły, modelarski), to obowiązkowo pomiar napięcia LiPola i alarm. Sugerowałbym jednak 18650 w zbudowaną ochroną. Masz do tego ładowarkę?

[miszczu18]

Właśnie nad tym LM1117 myślałem.

Ogólnie to wszystko jest od zera i nie mam teoretycznie nic 😄. Robiłem wcześniej mini sumo, w którym też mi doradzałeś ale to był projekt grupowy więc muszę poszukać jakiś akumulatorków i ładowarki. Jak coś znajdę to wstawię i będę liczyć na to, że nie stracisz cierpliwości 😉 

[paperfalse]

8 godzin temu, marek1707 napisał:

seria HC w żaden sposób nie może służyć do konwersji

Mógłbyś to wyjaśnić? Wygląda dobrze. Tak sobie myślę, czy nie starczył by CD74HC4050 za złotówkę do separacji napięć. Działa już od 2V a na wejścia można podać nawet do 15V.  Spokojnie się wyrobi. DS masz podlinkowany.

 

 

Edytowano Luty 3, 2019 przez paperfalse

[marek1707]

Biedaku, wciąż coś dzwoni i wciąż nie wiesz gdzie? Co Ci wygląda dobrze? Pogoda z oknem? Smog dzisiaj w Wawie okropny... Miałem uwagi konkretnie co do HC125, a Ty swoim zwyczajem (te uniki to taki sposób motania wątku?) zaczynasz dyskusję o zupełnie innym układzie udając, że tego poprzedniego posta wcale nie napisałeś. Tak, seria HC a w szczególności HC125 nie nadaje się:

1. Do konwersji 3V -> 5V z jednego prostego powodu: zasilając go z 5V (bo chcesz mieć na wyjściu 5V) musi on dostać min. 3.5V jako jedynkę na wejściu. Do takiej konwersji nadają się bramki serii HCT, bo mają specjalnie obniżony poziom jedynki (wciaż przy zasilaniu z 5V) do ok. 2.5V.

2. Do konwersji 5V -> 3V, bo zasilając go z 3V (bo chcesz mieć na wyjściu 3V) nie toleruje on na wejściu napięć wyższych niż własne zasilanie. Do tego celu mamy rodziny LVC, LCX i bardzo specjalne scalaki takie jak HC4050 lub kilka innych wymienionych wyżej, specjalizowanych konwerterów.

O wspomnianym HC4050 nie dyskutuję - tak, to jest wyjątkowa w tej rodzinie kostka nadająca się do zamiany sygnału dużego i bardzo dużego (bo 15V to standard starych CMOSów serii 4000) na małe, czyli 5V, 3.3V lub 2.5V. To są standardy choć niestety 1.8V już nie obejmuje, bo działa "tylko" do 2V. W drugą stronę HC4050 już "nie pójdzie", bo jako rasowy CMOS wymaga rozpiętości rail-to-rail na wejściu. Zasilając go z 5V (przy próbie konwersji 3.3V -> 5V) wymaga właśnie czegoś w okolicach 3.3V jako minimalnej jedynki a to już na styk.

Zamiast szukania wyjątków chciałbym aby ludzie z tego zapamiętali, że:

1. 74HC zasilane z 5V nie nadają się do współpracy z niższymi sygnałami.

2. 74HC doskonale sobie poradzą w środowisku homogenicznym np. tylko 3.3V lub tylko 5V.

3. Do "wciągania " sygnałów 3.3V do domeny 5V świetnie radzą sobie wszystkie bramki (i inne bardziej skomplikowane scalaki cyfrowe) serii 74HCT.

4. W drugą stronę (gdy sygnał max 5V jest wyższy niż nasze zasilanie) używamy 74LVC, 74LCX i podobnych (ale nie np. 74LV).

5. W przypadkach szczególnych (sygnał duży 15V lub mały 1.8V, magistrala dwukierunkowa, podciąganie opornikami typu I2C) szukamy specjalizowanego konwertera lub budujemy coś z tranzystorów, oporników itp.

[paperfalse]

Dziękuję za precyzyjne wyjaśnienie, teraz wszystko rozumiem dokładnie oprócz Twojego do mnie nastawienia ale ze względu na wartość merytoryczną dyskusji z Tobą postaram się jakoś to znieść.

Mówił Ci ktoś kiedyś, że jesteś jak filtr Chebyshewa? - ostro filtruje ale za to trochę brzęczy 😉

Edytowano Luty 4, 2019 przez paperfalse