1.Schéma napájania Arduino Uno 2.Podsystémy hardvérového jadra Arduino
V tomto článku sa pozrieme na subsystém napájania Arduino Uno. Je dôležité porozumieť trasám napájania na Arduine, aby sme mohli správne využiť palubné zariadenia na optimalizáciu celkového zdroja napájania našich projektov.
Napájací subsystém Arduino Uno môžeme rozdeliť na dve hlavné časti :
Prvou časťou je systém, ktorý generuje 5V, ktoré je potrebné pre chod mikrokontroléra. A druhá časť je systém, ktorý spravuje napájanie, keď k Arduinu pripojíme viac ako jeden napájací vstup. (Arduino môže byť napájané viacerými spôsobmi). Druhý systém je tiež zodpovedný za generovanie 3,3 V palubného napätia.
Dve hlavné časti :
- 1. Subsystém regulátora napätia – Toto je časť, ktorá generuje 5V.
- 2. Subsystém správy viacerých vstupov – Toto je časť, ktorá spravuje viacero vstupov.
Pozrime sa na oficiálnu schému, aby sme našli náš subsystém napájania Arduino Uno.
Začneme s : 1. Subsystémom regulátora napätia Arduino Uno
Je časť napájacieho subsystému Arduino Uno, kde sa generuje stabilné a konštantné 5V napájanie. Týchto 5V vyžaduje mikrokontrolér, štíty Arduino a ďalšie potrebné komponenty na doske.
Hardvér subsystému regulátora napätia
Napájanie 5V je zabezpečené (LDO) regulátorom napätia. Regulátory napätia prijímajú vstup, znižujú ho a poskytujú stabilný jednosmerný výstup. V procese znižovania sa rozdiel medzi výstupom a vstupom vyžaruje ako teplo. Takže túto stratu musíme zohľadniť pri navrhovaní našich obvodov. Pozrime sa na schému tohto podsystému spolu s fyzicky namontovanými polohami komponentov.
Obdĺžnikový blok na ľavej strane s je konektor power. Je to hlavný konektor na doske Uno a potrebuje konštantné jednosmerné napätie v rozsahu (6 – 12V). Tiež musí mať určitý druh polarity, ako je znázornené nižšie. Stred by mal byť kladný a vonkajší záporný, alebo GND.
Tento konektor je pripojený k dióde D1. Toto je bezpečnostný mechanizmus. Dióda zaisťuje, že ak použijete nejaký konektor s inou polaritou, ako je špecifikovaná, do systému sa nedostane napájanie s obrátenou polaritou a nevysmažíte si dosku.
Potom môžeme pristupovať k napájaniu, ktoré pripájame na kolík Vin na rozširujúcej lište napájania. Môžete ho použiť na napájanie akýchkoľvek iných externých komponentov vo vašom projekte. Spomenutá Dióda D1 je pripojená k regulátoru napätia LDO. Regulátor napätia prevádza vstup na 5V. Generované 5V napätie je dostupné na 5V kolíku na rozširujúcej lište napájania. Ďalej tu máme dva elektrolytické kondenzátory a jeden keramický kondenzátor. Tieto kondenzátory používame na odstránenie akéhokoľvek bludného zvlnenia striedavého prúdu a poskytujeme čistý jednosmerný výstup bez šumu.
Fungovanie subsystému regulátora napätia Arduino Uno R3 :
Vstup dodávaný na valcovom konektore prechádza ďalej iba vtedy, ak je polarita správna, a je prístupný na Vin pine. Vstupný signál prechádza cez regulátor napätia LDO a spolu s pomocou kondenzátorov sa získa čistých a stabilných 5V.
Prejdime teraz k druhej časti subsystému napájania Arduino Uno :
2.Subsystém správy viacerých vstupov Arduino Uno
Ak konektor dodáva energiu do nášho projektu Arduino a my sa rozhodneme aktualizovať program alebo získať nejaké hodnoty zo senzorov na našej obrazovke, stačí zapojiť USB kábel a urobiť to bez toho, aby sme museli odstraňovať AC-DC adaptér. . Za týmto jednoduchým používaním je funkčnosť veľmi intuitívny obvod, ktorý sa v zlomku sekundy rozhodne ignorovať napájanie z portu USB, ponechať svoju dátovú linku neporušenú a ďalej čerpať energiu z valcového konektora.
Arduino Uno samozrejme nemôže akceptovať oba vstupy. Pretože bez nejakého manažmentu by to viedlo k nárastu napätia. A to by poškodilo dosku. Existuje teda mechanizmus výberu. Toto je podsystém správy viacerých vstupov.
Hardvéru podsystému správy viacerých vstupov
Mechanizmus výberu diskutovaný vyššie je založený na hardvéri. Na výber najvhodnejšieho zdroja pre dosku používame komparátor. Komparátor na Arduino Uno je (IC) digitálne elektronické zariadenie, ktoré porovnáva dva vstupy a potom riadi výstup buď na 5V, alebo na zem.
Komparátor je operačný zosilňovač, ktorý porovnáva medzi invertujúcim a neinvertujúcim vstupom a snaží sa ich vyvážiť. Je to veľmi rýchly okruh rozhodovania. Berúc do úvahy symboly operačného zosilňovača uvedené nižšie. Ak je neinvertujúce napätie väčšie ako invertujúce napätie, výstup prejde na +V. Ak je invertujúce napätie väčšie ako neinvertujúce napätie, výstup prejde na -V.
Aká je funkcia P-MOSFET?
Výstup komparátora je pripojený k P-MOSFET. (MOSFET funguje ako spínač). A v závislosti od výstupu komparátora sa rozhodne, či dostane svojich 5 V z komparátora alebo z napájacieho kábla USB. Výstup MOSFET sa potom pripojí k 5V linke na výstupe regulátora napätia LDO (nie je znázornené vo vyššie) a k zabudovanému 3,3V regulátoru. Nižšie uvidíme fungovanie MOSFET a úlohu, ktorú hrá v systéme napájania Arduino Uno.
Fungovanie podsystému správy viacerých vstupov
Komparátor má dva vstupy. Vin z hlavného konektora a 3,3 V z regulátora napätia. Vin pred pripojením k komparátoru prechádza obvodom deliča napätia. Obvod deliča napätia rozdeľuje napätie Vin presne na polovicu jeho pôvodnej hodnoty. Takže ak Vin = 6V, potom Vin na vstupe komparátora bude 3V. Ak chcete čerpať energiu z konektora, potom Vin by mal byť väčší ako 3,3V, aby komparátor rozhodol vo svoj prospech. Vin by teda mal byť aspoň 6,6 V. Ak je Vin > 3,3 V, komparátor sa nastaví na 5 V a Arduino P-MOSFET sa vypne (otvorený spínač), aby umožnil prúdenie energie cez hlavný konektor .
V tomto článku sme videli zapojenie rozširujúcej lišty napájania. Mal by vám tiež pomôcť odpovedať na otázku, ako je možné, že hlavný konektor napája Arduino a súčasne pripojí USB kábel na prenos dát do mikrokontroléra Arduino.
Pridaj komentár