Arduino Uno R3: Langsung memasok pin 5V ke 5V yang diatur?

24

Saya ingin menggunakan baterai Arduino Uno R3 yang bertenaga datalogger. Saya ingin menyediakannya secara langsung dengan sumber daya baterai rechargable Step-Up yang diatur 5V yang diatur pada daya pin 5V.

Saya tidak ingin memberikannya dengan 5V di PowerJack atau Vinkarena itu tidak perlu dan akan menghasilkan tegangan yang lebih rendah ketika ditenagai dengan 5V pada Vindan disipasi daya yang tidak perlu pada U1.

Mari kita lihat skema: http://arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf

Saya telah mengeditnya, lihat area hijau dan jalur biru (abaikan area kuning pada awalnya):
masukkan deskripsi gambar di sini

Hanya memasok itu pada saat itu pin 5Vnamun dapat menghancurkan regulator linier U1yang mengatur> 5V + Vinke 5V, saya khawatir.

Pertanyaan

  • Apakah dapat diterima dan aman untuk memasok 5V + yang diatur pin 5V?
  • Haruskah saya juga menambahkannya Vin?

Sayangnya tidak ada skema internal untuk U1(NCP1117ST50T3G) di datasheet .

Untuk bunga

Lihatlah area kuning: apakah saya salah atau apakah dioda proteksi terbalik? Bukankah seharusnya memiliki katoda USBVcc?

Edit 1:

Karena tiga jawaban menyatakan bahwa itu akan menjadi cara teraman memasok Arduino dengan 5V yang diatur melalui USB, biarkan saya harus sedikit memperjelas pertanyaan saya: Saya ingin menyesuaikan pengaturan dalam case kecil, jadi saya ingin menghindari memasukkan dalam Kabel USB jika memungkinkan.

Kecuali untuk tujuan pengujian di mana ini mungkin terjadi secara tidak sengaja, tidak mungkin bahwa Vin/ VccUSBdan Vcc 5Vtersedia pada saat yang sama.

arduino power-supply power voltage-regulator ldo coba-tangkap-akhirnya
sumber
Saya berencana untuk melakukan hal yang sama, jadi saya bertanya: pada akhirnya apakah Anda menggunakan pin 5V atau pin USBVCC, atau yang lainnya?
heltonbiker
Saya menemukan situasi di mana sirkuit saya bekerja menggunakan daya eksternal, tetapi berhenti bekerja dengan benar dengan USB terhubung. Untuk memungkinkan koneksi USB dan masih memiliki perilaku yang tepat, saya menggunakan udara panas untuk mengangkat sekering dari Uno. Ini adalah hal yang terlihat emas di sebelah port USB dan berlabel 501H.
Chris K

Jawaban:

11

Berikut cara yang kurang formal untuk melihatnya: Memberikan daya langsung ke pin + 5V adalah (hampir) persis apa yang terjadi ketika Uno diaktifkan melalui USB. Karena daya USB baik-baik saja, sesuai desain, maka pengaturan Anda juga harus OK.

Eksternal + 5V yang diatur dapat disuplai ke jaringan USBVCC juga, misalnya dengan menggunakan kabel USB-B.

Sesuai pertanyaan kedua, Anda tidak boleh terhubung ke V_in. Output NCP1117 kemudian dapat menjadi alternatif, sumber daya yang bersaing dan ini yang terbaik untuk dihindari.

DimKo
sumber
1
"Memberikan daya langsung ke pin + 5V adalah (hampir) persis apa yang terjadi ketika Uno diaktifkan melalui USB" - Anda benar. Terima kasih telah membuka mata saya. :)
coba-tangkap-akhirnya
Setelah membandingkan jawaban, saya pikir jawaban Anda paling cocok dengan pertanyaan saya, jadi saya menerima jawaban Anda. (Tapi saya harus mengatakan bahwa "dengan desain" dalam jawaban Anda harus ditekankan - PC saya hanya memasok 4.85V;)
coba-tangkap-akhirnya
Terima kasih :) Spesifikasi USB mendefinisikan tegangan yang diizinkan sebagai 5V +/- 5%, sehingga setiap perangkat USB harus mampu menangani tegangan apa pun dari 4,75V hingga 5,25V. Atau, catu daya yang menghasilkan output diatur tegangan yang dalam kisaran ini, dapat digunakan untuk memberi daya pada perangkat USB (asalkan dapat memasok arus yang cukup).
DimKo
14

The sikap resmi pada penyediaan listrik langsung ke pin 5V pada Arduino Uno adalah demikian:

5V. Pin ini menghasilkan 5V yang diatur dari regulator di papan tulis. Papan dapat disuplai dengan daya baik dari colokan listrik DC (7 - 12V), konektor USB (5V), atau pin VIN papan (7-12V). Memasok tegangan melalui pin 5V atau 3.3V melewati regulator, dan dapat merusak papan Anda. Kami tidak menyarankannya.

Yang sedang berkata, memasok diatur 5 Volts ke konektor VUSB (tidak pecah sebagai pin, AFAIK) harus menjadi cara untuk pergi: Ini adalah bagaimana papan biasanya ditenagai ketika menjalankan kabel USB, jadi jelas penurunan tegangan adalah dapat diterima.

Lebih lanjut, satu-satunya penurunan tegangan ke saluran + 5V saat mengambil daya dari VUSB adalah penurunan melintasi resistansi FDN340P MOSFET, antara 70 dan 110 mOhms. Untuk operasi tipikal yang tidak melibatkan mengemudi arus tinggi dari Uno, permintaan saat ini 100 mA akan menghasilkan penurunan tegangan 11 mV , dengan perkiraan kasar.

Untuk cara sederhana menyalakan VUSB, cukup lepaskan kabel USB dengan membukanya, dan gunakan 5 Volts pada VUSB dan pin ground.

Anindo Ghosh
sumber
Terima kasih atas kutipannya, saya pasti mengabaikannya karena saya juga mencari ini di halaman itu. Namun demikian, frasa "via 5V atau 3.3V" agak menyesatkan. Memotong mungkin benar-benar merusak U2, tetapi seperti yang Anda, DimKo dan Passerby katakan, melewati 5V melalui T1 adalah apa yang dilakukan oleh Arduino yang menggunakan USB.
coba-tangkap-akhirnya
Lihat Edit 1 saya juga, saya ingin menghindari mencolokkan kabel USB. Saya pikir saya akan memberi daya pada Arduino melalui 5V pin(dengan risiko saya sendiri;).
coba-tangkap-akhirnya
+1 untuk "Untuk cara sederhana memberi daya VUSB, cukup lepaskan kabel USB dengan memotongnya terbuka, dan terapkan 5 Volts melintasi VUSB dan pin ground." Ide yang hebat.
Penguin Anonim
Tidak yakin apa yang dimaksud dengan jaring "VUSB" ini. Saya berasumsi Anda maksud pin 1 dari konektor USB (saya melihat itu "XUSB" di UNO) atau "USBVCC" bersih?
gwideman
@ gwideman Ya, USBVCC disebut sebagai VUSB pada banyak skema Arduino, dan konduktor itu memiliki label cetak layar VUSB di papan tulis saya juga.
Anindo Ghosh
10

Tidak direkomendasikan secara resmi

Arduino (perusahaan) tidak merekomendasikan langsung memasok 5 volt, karena:

  1. Target audiens tidak selalu memahami bagaimana skema dirancang, dan sebagai pemula / non-teknologi, akan suka menyebabkan sesuatu yang buruk terjadi, seperti menghubungkan 5 volt yang tidak diatur ke 5Vsaluran, dan meniup barang, menyebabkan panggilan / pengembalian uang layanan pelanggan / perbaikan / sebagainya.
  2. Memasok 5 volt secara langsung memintas metode perlindungan tegangan / sensor otomatis.

Cara kerja pemilihan daya USB / eksternal Arduino

Memasok 5 volt secara langsung itu mudah. Daya USB praktis melakukan ini, seperti halnya protokol / header ICSP. USB memiliki sekering PTC 500mA pada salurannya, dan memiliki MOSFET saluran-p, yang dengan sendirinya tidak menawarkan perlindungan apa pun. Tetapi ada juga LMV358 berlabel U5A, di atas MOSFET itu. Ini adalah (setengah) opamp, digunakan sebagai pembanding. Jika VINterdeteksi, dan lebih tinggi dari 3,3 volt, opamp menggerakkan saluran rendah, menonaktifkan MOSFET, memotong USBVCCoff dari 5Vsaluran. Ini membuatnya agar Anda dapat menggunakan VINdanUSBVCC pada saat yang sama tanpa masalah. Kalau tidak, Anda akan memiliki dua sumber daya yang bersaing di rel yang sama (USB dan regulator 5 volt).

MOSFET memiliki dioda tubuh

Itu bagian dari konstruksi MOSFET, internal, dan berfungsi sebagai perlindungan tegangan balik, mencegah 5Vrel listrik dari kembali mengalir keUSBVCC . Ini dinonaktifkan ketika MOSFET aktif, dan dibiaskan bias saat dimatikan.

Peringatan

  1. JANGAN HUBUNGKAN USB DAN 5V ANDA PADA SAAT YANG SAMA!
    Dengan memasukkan 5 volt yang diatur pada 5Vpin, Anda melewatkan mekanisme pemilihan sumber daya yang membantu. Anda dapat dengan mudah menghubungkan 5 volt Anda ke konektor USB, atau antara konektor USB dan sekering PTC USB, tetapi itu akan menyebabkan Anda memiliki batas 500mA. Jika Anda membutuhkan lebih banyak arus, Anda dapat memotong sekring, tetapi tidak MOSFET.
  2. JANGAN SINGKAT 5Vke VIN!
    Regulator 5 volt dalam hal apapun, hanya akan bagus, selama VINtidak digunakan.
Pejalan kaki
sumber
Mengenai header ICSP (dan ISP): Pin yang terhubung ke + 5V net adalah ISP VTG, yang ditujukan untuk perangkat target (di sini Arduino) untuk memasok daya ke programmer, yang memungkinkan programmer untuk mengakomodasi ke + 5V atau +3,3 target. Ini tidak dimaksudkan sebagai input untuk 5V, jadi itu bukan bukti yang mendukung menghubungkan pasokan 5V ke jaringan + 5V. (Meskipun tidak terlalu menentang keduanya.)
gwideman
1
"Jika VIN terdeteksi, dan lebih tinggi dari 3.3V, opamp menggerakkan jalur rendah": Sebenarnya ada pembagi tegangan antara input VIN dan CMP ke U5A, yang berarti bahwa VIN harus lebih tinggi dari 6.6V untuk menonaktifkan USBVCC sebagai input . Lebih lanjut, karena ada dioda antara jack input daya PWRIN dan VIN, (tambah katakanlah penurunan 0,6V) dan dropout NCP1117 adalah 1 hingga 1,2V, itu berarti pasokan eksternal harus di atas 7,2V untuk mematikan USBVCC, meskipun tanpa USBVCC pasokan eksternal dapat memasok daya yang andal ke 6,6 hingga 6,8V
gwideman
Tapi saya setuju bahwa menghubungkan suplai 5V ke perisai Arduino + 5V akan bekerja, tetapi seperti yang ditekankan oleh Passerby, pengguna harus yakin untuk tidak menghubungkan suplai itu dan USB pada saat yang sama. Kemungkinan hasil dari menghubungkan keduanya akan merusak baik host USB, suplai eksternal, atau lebih disukai, meniup sekering F1.
gwideman
@Passerby Anda menjawab menjelaskan dalam bahasa boneka yang baik apa yang sedang terjadi. Namun saya tidak begitu mengerti apa yang ingin Anda katakan dengan "Diode on the MOSFET, is a Body Diode". Tebakan terbaik saya adalah seperti: Meskipun MOSFET berisi dioda yang biasanya akan melindungi arus dari mengalir ke arah host USB, dioda internal ini (perlindungan) dinonaktifkan segera setelah tegangan diterapkan ke Arduino "USBVCC" -nya.
Pro Backup
@ProBackup Dioda dalam MOSFET selalu ada dan tidak pernah "dinonaktifkan". Namun, ketika MOSFET dalam keadaan ON, jalur sumber-saluran memiliki resistansi yang sangat rendah sehingga dioda yang sejajar itu tidak relevan. (Jadi dioda hanya relevan ketika MOSFET MATI, dan dalam hal ini memungkinkan arus hanya dalam arah dari USBVCC ke + 5V.)
gwideman
4

Saya pikir kamu harus baik-baik saja.

Dari lembar data NCP1117 , halaman 10:

masukkan deskripsi gambar di sini

Dari suara datasheet, regulator memiliki dioda internal yang perlindungan yang seharusnya dengan mudah dapat menangani pemuatan hadir kapasitif pada VIN(dari tampilan itu (dan sekrup Anda, label bersih dan skematis non-dicari), kapasitansi total di seluruh VINyaitu 47 uF).

Dengan demikian, bahkan jika semua kapasitor di papan sepenuhnya kosong, satu-satunya arus yang akan mengalir melalui dioda perlindungan regulator adalah arus yang diperlukan untuk mengisi kapasitor tunggal 47 uF itu.

Jika Anda benar-benar khawatir, atau ingin ekstra hati-hati, Anda dapat meletakkan dioda Schottky antara pin 5V dan pin Vin. Ini akan mencegah arus balik mengalir melalui regulator (pada dasarnya, ini sama dengan D1 pada diagram di atas).

Anda juga bisa langsung melompat pin Vin ke pin 5V, dan cukup memberi makan 5V ke jack DC-in. Ketahuilah bahwa jika Anda memberi makan Arduino dengan lebih dari 5.5V, Anda akan merusak sesuatu.

Connor Wolf
sumber
Siapa yang menurunkan ini? Dan mengapa ?
Connor Wolf
Kutipan datasheet yang saya posting dengan jelas mengatakan bagian ini memiliki dioda perlindungan internal dari output ke input. Mungkin bukan praktik yang baik untuk menggunakannya seperti ini dalam pengaturan produksi (saya tidak akan), tetapi satu-satunya hal yang bahkan dapat merusak akan menjadi regulator tegangan, yang tidak digunakan dalam situasi ini.
Connor Wolf
1
Saya memberi Anda +1 untuk jawaban yang bijaksana dan tepat waktu. Yang mengatakan, saya pikir pada keseimbangan yang memasok daya + 5V eksternal ke konektor USB adalah cara terbaik untuk pergi, karena menghalangi koneksi tidak disengaja eksternal + 5V bersamaan dengan daya USB, dan mengambil keuntungan dari F1.
gwideman
3

Gagasan lain mungkin untuk menghubungkan resistor 2.2k dari + 5v ke titik berlabel "CMP" yang merupakan input non pembalik ke op amp pin 3. Ini akan menonaktifkan daya USB + 5v ke papan tulis tetapi masih memungkinkan komunikasi USB.

Tentu saja saklar SPST untuk mematikan 'resistor akan menyenangkan juga sehingga Anda dapat menonaktifkan fitur baru ini. Switch akan dihubungkan secara seri dengan resistor 2.2k. Jika Anda tidak pernah berencana untuk menggunakan daya USB lagi namun saklar tidak diperlukan, hanya jika kadang-kadang Anda harus memberi daya papan dengan daya USB tanpa input daya eksternal + 5v.

Apa pun yang Anda lakukan tes untuk memastikan itu bekerja dengan mengukur output dari LM358 ketika Anda menghubungkan catu + 5v eksternal.

Tuan
sumber
0

Memasok 5 volt secara langsung itu mudah. Daya USB praktis melakukan ini, seperti halnya protokol / header ICSP. USB memiliki sekering PTC 500mA pada salurannya, dan memiliki MOSFET saluran-p, yang dengan sendirinya tidak menawarkan perlindungan apa pun. Tetapi ada juga LMV358 berlabel U5A, di atas MOSFET itu. Ini adalah (setengah) opamp, digunakan sebagai pembanding. Jika VIN terdeteksi, dan lebih tinggi dari 3,3 volt, opamp membuat saluran rendah, menonaktifkan MOSFET, memotong USBVCC dari garis 5V. Ini membuatnya agar Anda dapat menggunakan VIN dan USBVCC secara bersamaan tanpa masalah. Kalau tidak, Anda akan memiliki dua sumber daya yang bersaing di rel yang sama (USB dan regulator 5 volt).

Hmm, bukankah ini mundur? Pembagi tegangan terhubung ke input pembalik non-pembalik, dan membuatnya TINGGI (+ 5V) ketika tegangan pembagi di atas 3,3V, dan RENDAH ketika di bawah 3,3V. Mode peningkatan P-channel MOSFET dimatikan ketika tegangan gerbang TINGGI (yaitu Vgs = 0V) dan beralih ON ketika tegangan gerbang RENDAH (yaitu Vgs = -5V).

Hasilnya sama (tegangan di atas 3,3V pada pembagi mematikan MOSFET dan mengisolasi daya USB, dan tegangan rendah pada pembagi menghubungkan daya USB ke sirkuit) seperti yang dinyatakan dalam paragraf yang dikutip - tapi saya pikir tegangannya adalah ada yang mundur.

pengguna3765883
sumber
-1

Saya pikir yang terbaik untuk dilakukan dalam hal ini adalah menyalakan arduino melalui + 5V Pin dari sumber yang diatur 5V dan, jika pernah diperlukan untuk menyambungkan USB ke kode atau mencetak nilai ke komputer, gunakan kabel USB dengan kabel 5V-nya terputus.

Dengan begitu Anda tidak akan pernah menempatkan arduino dalam pertarungan sumber daya juga. Tetapi Anda tidak akan memiliki pin 3.3V yang bekerja. Benar?!, Karena rel 5V tidak masuk ke regulator tegangan 3.3.

Eduardo Arruda
sumber