Организация правильной схемы питания Arduino Nano v3.0

al072
Offline
Зарегистрирован: 20.04.2017

Добрый день! На базе Arduino Nano v 3.0 планируется собрать 4-х колесного робота. К плате будут подключаться следующие устройства:

1) Ultrasonic sensor HC-SR04 x1шт: http://ali.onl/vWK;

2) Servo MG90s x 2шт: http://ali.onl/vWL;

3) Motor shield расчитанный на 4 dc мотора по 6v: http://ali.onl/vWO;

4) 3dr Air module x 1шт: http://ali.onl/vWP

5) Трансмиттер x 1 шт: http://ali.onl/vWR

Помогите пожалуйста сделать правильную разводку по питанию:

1) Какой тип аккумулятора лучше использовать Li-on или Ni-cd? На сколько вольт и какой емкости?

2) Как лучше организовать питание Arduino, моторов и датчиков чтобы не было просадок напряжения? 

3) Куда лучше подавать питание на Arduino Nano? На Micro USB или Vin+Gnd? Cколько вольт подавать?

3) Как организовать схему зарядки аккумуляторов и сигнализацию о разряде?

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

1. Вопрос, какой из аккумуляторов лучше, к Ардуино никакого отношения не имеет. Вообще вроде бы считается, что лучше литий-полимер.

2. Единственно правильного решения здесь нет. В зависимости от конкретных условий можно рассмотреть три варианта:

- заведомо избыточная мощность аккумуляторов,

- схемные решения, позволяющие при сильной просаде напряжения поддерживать стабильное его значение для слаботочной цепи,

- применение отдельных аккумуляторов для питания моторов и электроники.

3. Подавать столько вольт, сколько нужно (5 или 3.3).

3(а). Ответ на этот вопрос сильно зависит от конкрретный условий. Например от того, будете ли Вы заряжать аккумулятор ручкми, снимая его с робота во время его неактивности, либо же робот должен сам находить тсточник питания (розетку) и самостоятельно от нее заряжеться по мене необходимости. Собственно, ни в том, ни в другом  случае сигнализация о разряде не нужна. Если же Вам она нужна, вероятно, у Вас какой-то третий вариант, о котором я не могу догадаться.

al072
Offline
Зарегистрирован: 20.04.2017

andriano пишет:

1. Вопрос, какой из аккумуляторов лучше, к Ардуино никакого отношения не имеет. Вообще вроде бы считается, что лучше литий-полимер.

2. Единственно правильного решения здесь нет. В зависимости от конкретных условий можно рассмотреть три варианта:

- заведомо избыточная мощность аккумуляторов,

- схемные решения, позволяющие при сильной просаде напряжения поддерживать стабильное его значение для слаботочной цепи,

- применение отдельных аккумуляторов для питания моторов и электроники.

3. Подавать столько вольт, сколько нужно (5 или 3.3).

3(а). Ответ на этот вопрос сильно зависит от конкрретный условий. Например от того, будете ли Вы заряжать аккумулятор ручкми, снимая его с робота во время его неактивности, либо же робот должен сам находить тсточник питания (розетку) и самостоятельно от нее заряжеться по мене необходимости. Собственно, ни в том, ни в другом  случае сигнализация о разряде не нужна. Если же Вам она нужна, вероятно, у Вас какой-то третий вариант, о котором я не могу догадаться.

Благодарю за ответ! По условиям все просто, обычная четырехколесная телега, передвигаться будет в домашних условиях "по паркету".

Побороздив просторы интернета прочитал несколько отзывов, думаю что лучше остановиться на раздельном питании Motor Shield+4dc моторы от одного аккумулятора, а Arduino с датчиками от другого. Вопрос теперь в том как правильно организовать общую шину заземления и плюсовую шину для подключения на неё всех датчиков и самой ардуины. Может для этих целей есть какие либо специальные клеммники чтобы можно было удобно сделать разводку проводов? 

На счёт зарядки планируется заряжать через обычный мини джек не вынимая и не отсоединяя аккумуляторы из устройства. Как в таком случае необходимо подключать аккумуляторы к разъёму зарядного устройства? Или если будет раздельное питание и два аккумулятора, то потребуется делать два разъема для подзарядки?

Под сигнализацией о разряде я подразумевал индикатор уровня заряда батареи.

 

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Как-то не очень срастается "сальдо с бульдой" .. потребуется около 18 ног и доступ к UART, а он есть только 1шт .. программно для телеметрии? Ой, ни знаю..

По питанию. Тут было уже несколько обзоров и рекомендаций, но можно и повториться:

1. Тип аккумулятора лучше использовать тот, который вам подходит. А вот какой подходит - сильно зависит от применяемых моторов, точнее их рабочего напряжения. Раз Вы применяете L298N, то надо помнить о том что 1.5в а то и поболе, высадится на нем. Соответственно, аккумулятор надо брать на +1.5в от напруги для моторов. Многа? Отказывайтесь от этого чуда .. мосфетные драйвера Вам в руки.

Далее, Ni-MH - хороши типоразмером, но их надо многа для полноценного питания нормальных моторов. Для указанного драйвера придется добавить +1, +2 аккума "сверху" ибо рабочее напряжение 1.2в. Li-ion, Li-po хороши тем что имеют меньший вес при той же рабочей емкости, но как недостаток имеют грубый шаг в 3.7в на аккумулятор. Часто 2S - мало, а 3S - уже многа. Вопрос решается дополнительной установкой DC-DC преобразователя(лей). Можно "на каждый мотор" свой. В этом случае можно будет подстраивать напругу на моторах индивидуально. Это часто полезно ибо "не бывает 2-х одинаковых моторов".. Да и ещё, Li-ion той же емкости и того же напряжения что и Ni-MH в целом получаются "ничуть не легче" на практике, почему-то. К ним ещё не мешает прикупить "зарядно-защитное" устройство..

Так что .. ответить можете только Вы сами на "какой лучше"..

2. Раздельно. Делается примитивно просто: питание от общего аккума подаете на входной разъем не напрямую, а через диод, ЗА которым ставите электролит на приличную емкость 400мкф скажем .. я ставил 1000.0х25в - вполне хватает держать входную напругу на плате и всех датчиках пока мотор просаживает аккумулятор. Даже на старых, дохлых Ni-MH, которые питали моторы по 2А, и могли их отдавать только "свежезаряженными", ещё тепленькими .. нормально каталось по 2-3 часа. Пока "ШИМ отдыхает" этот электролит успевает подзарядиться и на плате нет никаких просадок от слова вовсе, несмотря на то, что когда ШИМ крутит моторы, напруга на аккумуляторах проседает больше чем в 2 раза.

3. Как это "куда"? На USB только +5в .. все остальное на Vin, через встроенный стабилизатор Наны.

4. Как обычно: вынимаем аккумы, ставим в зарядник, ждем-с пока он свистнет что "готово", далее втыкаем их взад.. не? :)

5. Схему слежения организовать просто: подаете напругу с аккума на вход АЦП через правильный делитель и периодически вызываете analogRead() - ползуетесь результатом .. не? :)

al072
Offline
Зарегистрирован: 20.04.2017

Arhat109-2 пишет:

Как-то не очень срастается "сальдо с бульдой" .. потребуется около 18 ног и доступ к UART, а он есть только 1шт .. программно для телеметрии? Ой, ни знаю..

Надеюсь что хватит ножек) в крайнем случае откажусь от подключения HC-SR04.

Arhat109-2 пишет:

По питанию. Тут было уже несколько обзоров и рекомендаций, но можно и повториться:

Если не трудно поделитесь ссылочками для расширения кругозора..

Arhat109-2 пишет:

1. Тип аккумулятора лучше использовать тот, который вам подходит. А вот какой подходит - сильно зависит от применяемых моторов, точнее их рабочего напряжения. Раз Вы применяете L298N, то надо помнить о том что 1.5в а то и поболе, высадится на нем. Соответственно, аккумулятор надо брать на +1.5в от напруги для моторов. Многа? Отказывайтесь от этого чуда .. мосфетные драйвера Вам в руки.

Далее, Ni-MH - хороши типоразмером, но их надо многа для полноценного питания нормальных моторов. Для указанного драйвера придется добавить +1, +2 аккума "сверху" ибо рабочее напряжение 1.2в. Li-ion, Li-po хороши тем что имеют меньший вес при той же рабочей емкости, но как недостаток имеют грубый шаг в 3.7в на аккумулятор. Часто 2S - мало, а 3S - уже многа. Вопрос решается дополнительной установкой DC-DC преобразователя(лей). Можно "на каждый мотор" свой. В этом случае можно будет подстраивать напругу на моторах индивидуально. Это часто полезно ибо "не бывает 2-х одинаковых моторов".. Да и ещё, Li-ion той же емкости и того же напряжения что и Ni-MH в целом получаются "ничуть не легче" на практике, почему-то. К ним ещё не мешает прикупить "зарядно-защитное" устройство..

Так что .. ответить можете только Вы сами на "какой лучше"..

Больше склоняюсь к Li-pol. 

Arhat109-2 пишет:

2. Раздельно. Делается примитивно просто: питание от общего аккума подаете на входной разъем не напрямую, а через диод, ЗА которым ставите электролит на приличную емкость 400мкф скажем .. я ставил 1000.0х25в - вполне хватает держать входную напругу на плате и всех датчиках пока мотор просаживает аккумулятор. Даже на старых, дохлых Ni-MH, которые питали моторы по 2А, и могли их отдавать только "свежезаряженными", ещё тепленькими .. нормально каталось по 2-3 часа. Пока "ШИМ отдыхает" этот электролит успевает подзарядиться и на плате нет никаких просадок от слова вовсе, несмотря на то, что когда ШИМ крутит моторы, напруга на аккумуляторах проседает больше чем в 2 раза.

У вас случайно схемы не найдётся или зарисовки, а то тяжело как то даётся для понимания.. нет у меня опыта в этих вещах уж простите.

Arhat109-2 пишет:

3. Как это "куда"? На USB только +5в .. все остальное на Vin, через встроенный стабилизатор Наны.

Ну тогда буду подключать на Vin. 

Arhat109-2 пишет:

4. Как обычно: вынимаем аккумы, ставим в зарядник, ждем-с пока он свистнет что "готово", далее втыкаем их взад.. не? :)

А если не вынимая Аккумы? Хочу гнездо для подзарядки вывести. Как лучше отсекать Аккумы во время зарядки от ардуины? Минус или плюс отсекать?

Arhat109-2 пишет:

5. Схему слежения организовать просто: подаете напругу с аккума на вход АЦП через правильный делитель и периодически вызываете analogRead() - ползуетесь результатом .. не? :)

концепция понятна, будем пробовать. Спасибо.

 

 

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Ну что там рисовать-то, диод с конденсатором? + от аккума, можно через выключатель подаете на диод в прямом включении, второй конец диода соединяете с плюсом конденсатора и далее этот же плюс подаете на вход Vin. Минус конденсатора сажаете на землю. Фсё. Получается что питание на Vin подается через диод, который пропускает его нормально, а при просадке запрещает разряд этого конденсатора на работающие моторы. Емкости кондера за глаза хватает чтобы питать дуньку несколько десятков миллисекунд, а то и сотен.

Если не вынимая, то надо городить схему - это не ко мне. Или поставить 3-х позиционный переключатель: "выключено", "включено" и "зарядка", который будет переключать плюс аккума куда следует, отключая от чего не следует..

al072
Offline
Зарегистрирован: 20.04.2017

Arhat109-2 пишет:

Ну что там рисовать-то, диод с конденсатором? + от аккума, можно через выключатель подаете на диод в прямом включении, второй конец диода соединяете с плюсом конденсатора и далее этот же плюс подаете на вход Vin. Минус конденсатора сажаете на землю. Фсё. Получается что питание на Vin подается через диод, который пропускает его нормально, а при просадке запрещает разряд этого конденсатора на работающие моторы. Емкости кондера за глаза хватает чтобы питать дуньку несколько десятков миллисекунд, а то и сотен.

Если не вынимая, то надо городить схему - это не ко мне. Или поставить 3-х позиционный переключатель: "выключено", "включено" и "зарядка", который будет переключать плюс аккума куда следует, отключая от чего не следует..

Ок! Сейчас понял, спасибо. Ещё одна просьб, не могли бы вы дать ссылки где можно купить диод и конденсатор? Именно те модели о которых вы говорите, ну чтобы уж точно я не накосячил и ничего не сжег))

al072
Offline
Зарегистрирован: 20.04.2017

 

Arhat109-2 пишет:

Ну что там рисовать-то, диод с конденсатором? + от аккума, можно через выключатель подаете на диод в прямом включении, второй конец диода соединяете с плюсом конденсатора и далее этот же плюс подаете на вход Vin. Минус конденсатора сажаете на землю. Фсё. Получается что питание на Vin подается через диод, который пропускает его нормально, а при просадке запрещает разряд этого конденсатора на работающие моторы. Емкости кондера за глаза хватает чтобы питать дуньку несколько десятков миллисекунд, а то и сотен.

Если не вынимая, то надо городить схему - это не ко мне. Или поставить 3-х позиционный переключатель: "выключено", "включено" и "зарядка", который будет переключать плюс аккума куда следует, отключая от чего не следует..

Повторно, большая просьба, не могли бы вы дать ссылки на диод и конденсатор? 

wdrakula
wdrakula аватар
Offline
Зарегистрирован: 15.03.2016

Диод

Конденсатор, минус - где полоска на корпусе:

al072
Offline
Зарегистрирован: 20.04.2017

Спасибо за фото, вообщем приобрёл диод (20v, 3A) и конденсатор (1000 uF, 25v). Попробовал собрать схему как описывал Arhat109-2.

Плюс с батареи подключил к плюсу диода, минус диода подключил к плюсу конденсатора.

Минус с батареи подключил к минусу конденсатора.

Через 5 минут конденсатор набрал емкость и напряжение на батарее и выходе с плюса и минуса конденсатора уравнялось и стало равным 7.8 v. Но как только я подключаю  Arduino к выходу собранной схемы, напряжение на выходе с конденсатора падает до 0.7 v. 

Помогите разобраться плиз, что-то я судя по всему делаю не правильно.

Фото собранной схемы (красный это +, синий это -):

bwn
Offline
Зарегистрирован: 25.08.2014

al072 пишет:

Через 5 минут конденсатор набрал емкость и напряжение на батарее и выходе с плюса и минуса конденсатора уравнялось и стало равным 7.8 v. Но как только я подключаю  Arduino к выходу собранной схемы, напряжение на выходе с конденсатора падает до 0.7 v. 

Супер!!!! А вас не насторожило, что потребовалось цельных пять минут для приведения схемы в теоретически годное для использования состояние? Думай, Карл, думай.)))

Подсказка: у диода нет плюса или минуса, есть анод и катод. Еще раз внимательно рассмотрите картинки от графа Дракулы.))))