O prądzie i napięciu w płytkach 3,3V (np. Arduino Giga)

[DCH]

Dla laika takiego jak ja (jestem totalnie początkujący!) temat zasilania w układach działających na 3,3V robi się coraz ciekawszy. Chciałbym go lepiej zrozumieć i pogłębić wiedzę. Myślę, że może być też wartościowym uzupełnieniem dla osób chcących jak ja zacząć z kusami Forbot, ale na płytkach 3,3V. Dlatego wyciągam temat do nowego, dedykowanego wątku.

No dobra, dzięki Wam wiem już, że muszę szczególnie uważać podłączając moduły zewnętrzne do płytki 3,3V. Czasami trzeba też używać dedykowanych zasilaczy. Na początek omówmy proszę poniższe 3 przypadki. Myślę że z czasem pojawią się kolejne 🙂

 

1.       Płytka 8 przekaźników i jej zasilanie

Zacznijmy od ustalenia, jaki prąd może bezpiecznie być dostarczany przez płytkę Giga R1. Czy jest to: łącznie 140mA i 20mA per pin (niezależnie czy jest to wyjście zasilające 3,3V, 5V czy pin komunikacji analogowej / cyfrowej / pozostałe?). Taką przynajmniej informację wyczytałem z dokumentu ABX00063 - Full Pinout. A może per pin Giga dostarcza tylko 8mA jak jest to napisane w ABX00063 Datasheet?

 

Idąc dalej  - nalazłem user gade do płytki 8 przekaźników HW-281. Dokładniejszego datasheet niestety nie udało mi się znaleźć. Użytkownik JAND w oddzielny wątku napisał „przekaźników zawsze musimy zastosować osobny zasilacz 5V - włączenie wszystkich 8 przekaźników na raz spowoduje pobór sporego prądu. Diodę wejściową transoptora zasilamy z 3.3V z Arduino (zworka na module) i też powinno zadziałać.”.

W jaki sposób ustalić maksymalny prąd, który może pobrać ta płytka? Czy „spory” to rząd np. 200mA czy bardziej 1-2A?

 

Czy dla płytek pracujących w trybie 3,3V powinienem zawsze dążyć do używania optoizolacji pomiędzy zasilaniem 5V a sterowaniem z płytki 3,3V?

I jak to poprawnie podłączyć? Dobrze rozumiem, że zdejmuję zworkę pomiędzy VCC a JD-VCC. 3,3V zasilania z Giga podłączam do VCC, a sterowanie pin cyfrowy – do jednego ze złącz IN na płytce przekaźnikowej? A masę (z ZWENĘTRZNEGO zasilacza 5V tylko do GND obok zdjętej zworki?). Z Arduino Giga nie idzie żadna masa?

I w tym podłączeniu nie powinienem używać wyjścia power 5V z Arduino Giga?

 

2.       Wyświetlacz tekstowy LCD z rozdziału #7 Forbot

Wyświetlacz LDC 2x16 jest zasilany via 5V. Jak go bezpiecznie podłączyć do płytki 3,3V Giga R1? Mogę wpiąć VDD i LEDD pod port zasilający 5V na płytce Giga? VSS i LEDK pod masę płytki Giga, a sterowania normalnie pod piny digital (3,3V)?

 

3.       Zasilanie z akumulatora samochodowego?

Jednym z moich pomysłów jest wykorzystanie Arduino w samochodzie typu kamper – do sterowania różnymi elementami. Standardowe zasilanie w samochodzie pochodzi z akumulatora. Czyli mówimy o napięciach od 11 do 15V (w dużym zaokrągleniu). Jeżeli dobrze rozumiem to samą płytkę Arduino mogę zasilić bezpośrednio z akumulatora przez wtyk VIN mogący przyjąć 6 do 24V?

A dodatkowe moduły wymagające zasilania 3,3V lub 5V powinny być zasilane za pośrednictwem przetwornicy step-down podłączonej do akumulatora samochodowego? Np. takiej?

[H1M4W4R1]

19 minut temu, DCH napisał:

Zacznijmy od ustalenia, jaki prąd może bezpiecznie być dostarczany przez płytkę Giga R1. Czy jest to: łącznie 140mA i 20mA per pin (niezależnie czy jest to wyjście zasilające 3,3V, 5V czy pin komunikacji analogowej / cyfrowej / pozostałe?). Taką przynajmniej informację wyczytałem z dokumentu ABX00063 - Full Pinout. A może per pin Giga dostarcza tylko 8mA jak jest to napisane w ABX00063 Datasheet?

Ref: https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32h747ai.pdf p.105

Odpowiedź: 20mA (pod pewnymi warunkami, 8mA byłoby zbyt małą wartością, pewnie dotyczy wszystkich pinów naraz)

20 minut temu, DCH napisał:

W jaki sposób ustalić maksymalny prąd, który może pobrać ta płytka? Czy „spory” to rząd np. 200mA czy bardziej 1-2A?

Dla przekaźników spory = użyj zewnętrznego zasilacza. Cewka przekaźnika potrafi pobrać ok. 100-200mA. Dla 8 cewek jest to coś rzędu 0.8-1.6A

20 minut temu, DCH napisał:

Czy dla płytek pracujących w trybie 3,3V powinienem zawsze dążyć do używania optoizolacji pomiędzy zasilaniem 5V a sterowaniem z płytki 3,3V?

Optoizolacji używasz tylko wtedy, gdy chcesz rozdzielić układy (kompletnie je odseparować - jeżeli połączysz masy to optoizolacja nie spełnia swojego zadania i stosujesz zwykłe zabezpieczenia nadnapięciowe np. diody TVS)

22 minuty temu, DCH napisał:

Wyświetlacz LDC 2x16 jest zasilany via 5V. Jak go bezpiecznie podłączyć do płytki 3,3V Giga R1? Mogę wpiąć VDD i LEDD pod port zasilający 5V na płytce Giga? VSS i LEDK pod masę płytki Giga, a sterowania normalnie pod piny digital (3,3V)?

Poszukaj przykładów dla STM32 😉

 

[jand]

8 minut temu, H1M4W4R1 napisał:

Odpowiedź: 20mA (pod pewnymi warunkami

8mA wtedy, gdy zależy nam na zachowaniu poziomów logicznych na wyjściu (stan niski < 0,4V; stan wysoki > Vdd-0,4V), a jeśli nie to 20mA.

[DCH]

32 minuty temu, H1M4W4R1 napisał:

Ref: https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32h747ai.pdf p.105

Odpowiedź: 20mA (pod pewnymi warunkami, 8mA byłoby zbyt małą wartością, pewnie dotyczy wszystkich pinów naraz)

Dla przekaźników spory = użyj zewnętrznego zasilacza. Cewka przekaźnika potrafi pobrać ok. 100-200mA. Dla 8 cewek jest to coś rzędu 0.8-1.6A

ok. tu wszystko jasne 🙂

32 minuty temu, H1M4W4R1 napisał:

Optoizolacji używasz tylko wtedy, gdy chcesz rozdzielić układy (kompletnie je odseparować - jeżeli połączysz masy to optoizolacja nie spełnia swojego zadania i stosujesz zwykłe zabezpieczenia nadnapięciowe np. diody TVS)

Tu już zaczynam się gubić :(. To jak to poprawnie podłączyć (z zastosowaniem zew. zasilacza 5V i Giga R1)? pomiędzy płytkę przekaźnikową i Giga R1 muszę dokładać zabezpieczenia?

I co z opcjąoptoizolacji opisaną w podlinkowanym wcześniej user guide? Bo tak napisałeś jakby de facto jej tam nie było. Czy ja coś źle rozumiem?

 

32 minuty temu, H1M4W4R1 napisał:

Poszukaj przykładów dla STM32 😉

 

I tu się już totalnie pogubiłem :(. Tzn. odpaliłem googla i szukałem ale nie znalazłem informacji jak podłączyć SMT32 3,3V z wyświetlaczem 5V. Te artykuły i filmy, które znalazłem pokazywały podłączenia tak jakby SMT32 było zdolne obsłużyć 5V.

 

PS. zaczynam się zastanawiać czy niechcący nie zrobiłem sobie kuku tym Giga i trzeba było zacząć od uno.... 

[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

[DCH]

 

28 minut temu, jand napisał:

8mA wtedy, gdy zależy nam na zachowaniu poziomów logicznych na wyjściu (stan niski < 0,4V; stan wysoki > Vdd-0,4V), a jeśli nie to 20mA.

dzięki za doprecyzowanie! 🙂

[H1M4W4R1]

3 minuty temu, DCH napisał:

Tu już zaczynam się gubić :(. To jak to poprawnie podłączyć (z zastosowaniem zew. zasilacza 5V i Giga R1)? pomiędzy płytkę przekaźnikową i Giga R1 muszę dokładać zabezpieczenia?

To dość overkillowe podłączenie. Ew. możesz usunąć diodę i 100R 😉

7 minut temu, DCH napisał:

I tu się już totalnie pogubiłem :(. Tzn. odpaliłem googla i szukałem ale nie znalazłem informacji jak podłączyć SMT32 3,3V z wyświetlaczem 5V. Te artykuły i filmy, które znalazłem pokazywały podłączenia tak jakby SMT32 było zdolne obsłużyć 5V.

Często piny STM32 są zabezpieczone przed napięciem 5V 😉 Ale jak chcesz być prawidłowy to stosujesz konwerter poziomów logicznych.

 

[jand]

Sterownik wyświetlacza, układ HD44780, może pracować od 2,7V, a więc bym spróbował zasilić wyświetlacz z 3,3V, połączył bezpośrednio i zobaczył jak działa. Na pewno nic się nie uszkodzi.

Pewnie obraz wyświetlacza będzie mdły/słaby.

[DCH]

2 godziny temu, jand napisał:

Sterownik wyświetlacza, układ HD44780, może pracować od 2,7V, a więc bym spróbował zasilić wyświetlacz z 3,3V, połączył bezpośrednio i zobaczył jak działa. Na pewno nic się nie uszkodzi.

Pewnie obraz wyświetlacza będzie mdły/słaby.

zrobiłem. Działa, ale ledwo. Jest problem z kontrastem. Podłączenie bez potencjometra powoduje że cokolwiek można dostrzec.

Najważniejsze, że cokolwiek widać bo mogę iść dalej z nauką :). 

[jand]

Wyświetlacz ma osobne wyprowadzenia podświetlania: LEDA (nóżka 15).

Podłącz je do 5V (może być z Arduino). A LEDK (nóżka 16) do masy.

[DCH]

3 godziny temu, H1M4W4R1 napisał:

 

Często piny STM32 są zabezpieczone przed napięciem 5V 😉 Ale jak chcesz być prawidłowy to stosujesz konwerter poziomów logicznych.

 

cały czas się czegoś uczę 🙂 Dzięki. 

Konwerter poziomów logicznych wydaje się rozwiązywać wszystkie moje problemy w zakresie i płytki przekaźnikowej, ekranu LCD i innych urządzeń. Upewnię się tylko. Do sterowania PWM też mogę go zastosować? (np. serwo 5V zasilam zewnętrznym zasilaczem 5V a steruję sygnałem 3.3V przez konwerter?)

 

I jaka jest praktyczna różnica pomiędzy dwoma poniższymi? Czy zakup tego 2x droższego jest czymś uzasadniony?

 

https://botland.com.pl/konwertery-napiec/8590-konwerter-poziomow-logicznych-dwukierunkowy-8-kanalowy-5904422336660.html

https://botland.com.pl/konwertery-napiec/21561-sparkfun-level-shifter-dwukierunkowy-konwerter-poziomow-logicznych-8-kanalowy-txs01018e-sparkfun-bob-.html

 

[jand]

33 minuty temu, DCH napisał:

I jaka jest praktyczna różnica pomiędzy dwoma poniższymi?

 

Żadna.

 

33 minuty temu, DCH napisał:

Czy zakup tego 2x droższego jest czymś uzasadniony?

Droższy jest firmy Sparkfun, a tańszy No-name.

Edytowano Grudzień 31, 2023 przez jand

[jand]

33 minuty temu, DCH napisał:

Do sterowania PWM też mogę go zastosować?

Tak.

[H1M4W4R1]

10 godzin temu, DCH napisał:

Do sterowania PWM też mogę go zastosować?

Zależy. Zazwyczaj tak, ale przy wyższych częstotliwościach mogą pojawiać się problemy. Ale to już naprawdę wyższe częstotliwości rzędu kilku MHz+ 😉