Простой изолятор для Arduino
с внешним питанием

Arduino Unos и Megas обычно питаются от пяти вольт через их разъемы USB или путем подключения 7-12 вольт к разъемам питания или контактам заголовка Vin. Однако есть и другой способ.

Внешний источник питания (+5 В ± 0,25 В) может быть подключен к контакту разъема с маркировкой «5V». Иногда это делается, когда Arduino является частью более крупной системы, в которой есть другие компоненты, которым также требуется питание в пять вольт. На рис. 1 справа показан типичный пример, где внешний источник на пять вольт используется для управления сервоприводом, ЖК-дисплеем и другими типами пятивольтовых устройств вместе с Arduino.

РИСУНОК 1. Модифицированный кабель или самодельный изолятор устраняет конфликт между пятью вольтами в кабеле USB для программирования и внешним источником питания 5 В.

Вскоре будут рассмотрены различные конфигурации кабелей <1>–<4>.

БОЛЬШОЙ СПОР

На протяжении многих лет многие знающие люди обсуждали вопрос о подключении к штырьку разъема Arduino 5V, но их мнения неоднозначны. Кто-то говорит да, кто-то нет, кто-то говорит, что может быть.

Дебаты сосредоточены вокруг многих факторов, включая использование нерегулируемых источников питания, возможные последствия обратного управления встроенным регулятором NCP1117, характеристики полевого МОП-транзистора и его внутреннего диода, конфликты с линией USB + 5 В, функционирование предохранителя USB PTC, шунтирование. схема автоопределения/защиты от напряжения и, наконец, возможность блокировки платы без учета одной или нескольких возможных ошибок, перечисленных выше. Столько всего нужно учесть!!!

БЫСТРОЕ И ПРОСТОЕ РЕШЕНИЕ

К счастью, есть надежда! Я построил по крайней мере дюжину довольно сложных проектов Arduino с использованием внешних источников питания, и у меня никогда не было проблем с двумя важными оговорками. Я всегда использовал хорошо отрегулированные источники питания (5,0 В ± 0,25 В) и специально модифицированные USB-кабели для программирования Unos и Megas.

На рис. 2 показаны модифицированные USB-кабели, которые я сделал для своих проектов.

РИСУНОК 2. Модифицированный USB-кабель легко сделать, чтобы вы могли программировать Arduino, которые являются частью более крупной системы.

Другие пользователи также решили аналогичным образом преобразовать обычные USB-кабели A/B в «USB-кабели для программирования, предназначенные для Arduino», отрезав красный провод +5 В. Я идентифицирую свой с красной изолентой.

ЧТО ЕСЛИ ВЫ НЕ ИСПОЛЬЗУЕТЕ МОДИФИЦИРОВАННЫЙ USB-КАБЕЛЬ?

СИТУАЦИЯ №1:

Настройка Arduino: снова обратитесь к <1> и <2> на рисунке 1 .
Действие: Вы подключаете обычный USB-кабель (<1>) от компьютера к Arduino, НО не включаете внешний источник питания в течение нескольких минут.
Результат: USB-порт вашего компьютера пытается подавать ток на все — Arduino, сервоприводы, ЖК-дисплей и т. д. Если нагрузка превышает 500 мА, либо перегорает предохранитель USB на Arduino, либо компьютер отключает свой порт. Надеюсь, ничего не повреждено.
Решения: Либо перережьте красный провод +5 В в кабеле USB (<2>), либо используйте самодельный изолятор (<4>).

СИТУАЦИЯ №2:

Настройка Arduino: То же, что и в предыдущей ситуации, но...
Действие 1: На этот раз вы сначала включаете внешний источник питания, и проблем не возникает.
Действие 2: Вы подключаете обычный USB-кабель (<1>) от компьютера к Arduino.
Результат: Незаметно для вас, +5В в кабеле USB и внешнем питании борются друг с другом. В зависимости от того, какой источник имеет более высокое или более низкое напряжение, USB-кабель может быть перегружен с тем же результатом, что и в ситуации № 1.
Решения: Либо перережьте провод +5 В в кабеле USB (<2>), либо используйте самодельный изолятор (<4>).

ПОЧЕМУ НЕ КУПИТЬ ОДИН ИЗ «USB-ИЗОЛЯТОРОВ», ПРОДАВАЕМЫХ НА AMAZON?

USB-изоляторы, продаваемые на Amazon (как показано на рис. 3 ), предназначены для уменьшения шума в USB-линиях передачи данных и питания при соединении различных типов оборудования.

РИСУНОК 3. Использование изоляторов USB, имеющихся в продаже, не рекомендуется, так как они содержат преобразователь постоянного тока, который может быть перегружен.

Тем не менее, я не рекомендую использовать их, если вы питаете Arduino от внешнего источника питания, потому что они содержат небольшой преобразователь постоянного тока в постоянный, который непрерывно подает на Arduino пять вольт. Взгляните на ситуацию ниже.

СИТУАЦИЯ №3:

Настройка Arduino: см. <3> на рис. 1 .
Действие: Вы подключаете коммерческий USB-изолятор и обычный кабель, но еще не включили внешний источник питания.
Результат: как только вы подключите USB-кабель, USB-порт вашего компьютера и преобразователь постоянного тока изолятора попытаются подать ток на все — Arduino, сервоприводы, ЖК-дисплей и т. д.
Перегрузка: если внешним устройствам требуется большой ток, например 500 мА или более, преобразователь постоянного тока снизит свою выходную мощность, но по-прежнему будет подавать большой ток. Есть вероятность, что он перегреется и выйдет из строя. Они рассчитаны только на подачу 200 мА.
Доказательство: я провел серию тестов на нескольких коммерческих устройствах (показанных на рис. 3 ).) в условиях перегрузки. Маленькие черные модули DC-DC сильно нагреваются, когда им приходится подавать 400 мА. Из-за этого я бы не рекомендовал их для этого конкретного приложения. Однако в качестве общего изолятора USB-сигнала они работают нормально, о чем свидетельствуют комментарии пользователей на Amazon.
Решения: Либо перережьте красный провод +5 В в кабеле USB (<2>), либо используйте самодельный изолятор (<4>).

ИЗОЛЯТОР НА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ СДЕЛАТЬ СВОИМИ РУКАМИ

На днях я взбесился и сказал, что должен быть способ получше, чем разрезать кабель. Именно тогда мне пришло в голову, что простой изолятор ( рис. 1 , <4>) можно встроить в маленькую пластиковую коробку Serpac.

На рис. 4 показан готовый изолятор в корпусе, который включает только два разъема и небольшую печатную плату (печатную плату).

РИСУНОК 4. Закрытые и простые самодельные изоляторы удобны и позволяют использовать обычные немодифицированные USB-кабели для программирования Arduino с внешним питанием.

Обратите внимание, что не проходит только провод +5 вольт. Довольно просто.

Или, если вы хотите пропустить окно, в верхней части рисунка 4 показана упрощенная версия .

На рис. 5 показаны размеры вырезов при использовании коробки Serpac C4.

РИСУНОК 5. Размеры вырезов в коробке Serpac C4 для вилок и розеток USB A. Плюс список запчастей.

Возможно, вам придется достать свои надфили и использовать проверенный и верный метод: «напильник по размеру».

Файлы Gerber и ExpressPCB для плат доступны в загрузках статьи.

скачать