Stacje pogodowe włączone.

Po namyśle doszedłem do wniosku, że najdroższą i najbardziej nieporęczną częścią stacji pogodowej jest płytka Arduino Uno. Najtańszą opcją zamienną może być płytka Arduino Pro Mini. Płytka Arduino Pro Mini występuje w czterech wariantach. Aby rozwiązać mój problem, odpowiednia jest opcja z mikrokontrolerem Mega328P i napięciem zasilania 5 woltów. Ale istnieje również opcja dla napięcia 3,3 wolta. Czym różnią się te opcje? Rozwiążmy to. Faktem jest, że na płytach Arduino Pro Mini instalowany jest ekonomiczny stabilizator napięcia. Na przykład taki jak MIC5205 o napięciu wyjściowym 5 woltów. To napięcie 5 woltów jest dostarczane do styku Vcc Arduino Pro Mini, dlatego też płytka będzie nazywana „5-woltową płytką Arduino Pro Mini”. A jeśli zamiast układu MIC5205 zostanie zainstalowany inny układ o napięciu wyjściowym 3,3 wolta, wówczas płyta zostanie nazwana „płytą Arduino Pro Mini o napięciu zasilania 3,3 wolta”

Płytka Arduino Pro Mini może odbierać energię z zewnętrznego nieregulowanego zasilacza o napięciu do 12 woltów. Zasilanie to należy doprowadzić na pin RAW Arduino Pro Mini. Jednak po przeczytaniu datasheet (dokumentu technicznego) układu MIC5205 zobaczyłem, że zakres mocy dostarczanej do płytki Arduino Pro Mini mógłby być szerszy. Jeśli oczywiście na płycie znajduje się układ MIC5205.

Arkusz danych chipa MIC5205:

Napięcie wejściowe dostarczane do układu MIC5205 może wynosić od 2,5 wolta do 16 woltów. W takim przypadku wyjście standardowego obwodu przełączającego powinno mieć napięcie około 5 woltów bez podanej dokładności 1%. Jeśli skorzystamy z informacji z arkusza danych: VIN = VOUT + 1V do 16V (Vinput = Voutput + 1V do 16V) i przyjmiemy Voutput jako 5 woltów, otrzymamy, że napięcie zasilania płytki Arduino Pro Mini podawane na pin RAW może wynosić od 6 woltów do 16 woltów z dokładnością do 1%.

Arkusz danych chipa MIC5205:
Do zasilania płytki GY-BMP280-3.3 do pomiaru ciśnienia barometrycznego i temperatury chcę zastosować moduł z chipem AMS1117-3.3. Układ AMS1117 to liniowy regulator napięcia o niskim spadku napięcia.
Moduł fotograficzny z chipem AMS1117-3.3:

Arkusze danych chipa AMS1117:
Schemat modułu z układem AMS1117-3.3:

Na schemacie modułu z układem AMS1117-3.3 wskazałem napięcie wejściowe od 6,5 V do 12 V, opierając się na dokumentacji układu AMS1117.

Sprzedawca określa napięcie wejściowe od 4,5 wolta do 7 woltów. Najciekawsze jest to, że inny sprzedawca na Aliexpress.com wskazuje inny zakres napięcia - od 4,2 wolta do 10 woltów.

O co chodzi? Myślę, że producenci lutują kondensatory w obwodach wejściowych o maksymalnym dopuszczalnym napięciu niższym niż pozwalają na to parametry mikroukładu - 7 woltów, 10 woltów. A może nawet instalują wadliwe mikroukłady o ograniczonym zakresie napięć zasilania. Nie wiem, co się stanie, jeśli przyłożę 12 woltów do płyty, którą kupiłem z chipem AMS1117-3.3.
Być może, aby zwiększyć niezawodność chińskiej płyty z chipem AMS1117-3.3, konieczna będzie wymiana kondensatorów ceramicznych na elektrolityczne kondensatory tantalowe. Ten schemat połączeń jest zalecany przez producenta mikroukładów AMS1117A z mińskiej fabryki Unitary Enterprise „Transistor Plant”.

Obecnie wiele urządzeń domowych wymaga stabilnego połączenia napięciowego 3 woltów i prądu obciążenia 0,5 ampera. Mogą one obejmować:

• Gracze.
• Kamery.
• Telefony.
• Rejestratory.
• Nawigatorzy.

Urządzenia te łączy źródło zasilania w postaci akumulatora lub baterii 3 V.

Jak wytworzyć energię z sieci domowej w domu, nie wydając pieniędzy na baterie lub baterie? W tym celu nie ma potrzeby projektowania wieloelementowego zasilacza, ponieważ na rynku dostępne są specjalne mikroukłady w postaci stabilizatorów dla niskich napięć.

Obwód stabilizatora 3 V

Przedstawiony obwód wykonany jest w postaci regulowanego stabilizatora i umożliwia wytworzenie napięcia wyjściowego od 1 do 30 V. Dlatego to urządzenie może służyć do zasilania różne urządzenia do zasilania napięciem 1,5 V, a także do podłączenia urządzeń o napięciu 3 V. W naszym przypadku urządzenie służy do odtwarzacza, napięcie wyjściowe jest ustawione na 3 V.

Działanie obwodu

Za pomocą zmiennej rezystancji ustawia się wymagane napięcie wyjściowe, które oblicza się ze wzoru: U out=1,25*(1 + R2 / R1). Zamiast regulatora napięcia zastosowano mikroukład SD1083 / 1084. Bez zmian stosowane są podobne domowe mikroukłady 22A / 142KREN 22, które różnią się prądem wyjściowym, co jest nieistotnym czynnikiem.

Aby mikroukład działał normalnie, konieczne jest zainstalowanie dla niego małego grzejnika. W przeciwnym razie, gdy napięcie wyjściowe jest niskie, regulator pracuje w trybie prądowym i znacznie się nagrzewa nawet bez obciążenia.

Instalacja stabilizatora

Urządzenie montowane jest na płytce drukowanej o wymiarach 20 na 40 mm. Schemat jest dość prosty. Istnieje możliwość montażu stabilizatora bez użycia deski, poprzez montaż naścienny.

Gotową płytkę można umieścić w osobnym pudełku lub bezpośrednio w obudowie samego urządzenia. Należy przede wszystkim wyregulować napięcie robocze stabilizatora na jego wyjściu za pomocą regulatora w postaci rezystora, a następnie podłączyć obciążenie odbiornika.

Przełączany stabilizator na chipie

Ten schemat jest najłatwiejszy i najprostszy. Można go zamontować niezależnie na zwykłym chipie LZ. Wyłączając i włączając rezystancję w obwodzie sprzężenia zwrotnego, generowane są dwa różne napięcia wyjściowe. w takim przypadku prąd obciążenia może wzrosnąć do 100 miliamperów.

Nie możemy zapomnieć o układzie pinów mikroukładu, ponieważ różni się on od konwencjonalnych stabilizatorów.

Stabilizator na chipie AMS 1117

Jest to elementarny stabilizator z wieloma stałymi pozycjami regulacji napięcia 1,5-5 V, prądem do 1 ampera. Można go montować niezależnie w seriach - X.X (CX 1117 - X.X) (gdzie XX to napięcie wyjściowe).

Istnieją próbki mikroukładów dla 1,5–5 V z regulowaną mocą wyjściową. Były one używane wcześniej na starszych komputerach. Ich zaletą jest niski spadek napięcia i małe wymiary. Do montażu wymagane są dwa pojemniki. Aby zapewnić dobre odprowadzanie ciepła, zainstaluj grzejnik w pobliżu wylotu.

Wydaje się, że niezawodne obwody logiczne 5 V są powoli, ale stale wypierane przez obwody zaprojektowane do pracy przy nominalnym napięciu zasilania 3,3 V. Udowodniono, że działanie przy niższych poziomach napięcia może poprawić prędkość, gęstość i wydajność. Chociaż nie jest jasne, ile obwodów logicznych 5 V zostanie zachowanych w zastosowaniach, w których nie jest wymagana optymalna wydajność, jasne jest, że systemy komputerowe najbliższej przyszłości będą zawierać przynajmniej część obwodów logicznych pracujących przy napięciu zasilania 3,3 V z jakimi borykają się twórcy zasilaczy ciekawe zadanie- jak przekonwertować napięcie istniejącego wbudowanego źródła 5 V na 3,3 V.

Naturalną reakcją byłoby prawdopodobnie użycie w tym celu SMPS. Jednak obliczenia i doświadczenie istniejących SMPS pokazują, że przy pracy z napięciem wejściowym 5 woltów i prądem obciążenia około 5 A nie można oczekiwać wydajności. znacznie powyżej 70%. Trudność polega na tym, że spadki napięć związane z pracą komutatora, diody zaciskowej i diod prostowniczych są zbyt duże i wynoszą ułamek 5 V. Problem komplikuje stosunkowo duża wartość prądu. Zatem, gdy uwzględni się dodatkowe czynniki, takie jak szum elektryczny i złożoność obwodu, naturalnym staje się powrót do możliwości zastosowania regulatora liniowego. Co ciekawe, skuteczność Liniowy regulator używany do konwersji z 5,0 V na 3,3 V i po prostu oznaczony jako 5,0/3,3 zwiększa się do 66%. Widać, że wybierając stabilizator przełączający zamiast liniowego, można w najlepszym przypadku uzyskać niewielki wzrost wydajności.

Dalsze rozważania pokazują, że nie każdy obwód stabilizatora liniowego jest odpowiedni. Bardziej poprawne jest zastosowanie specjalnej konstrukcji, aby uzyskać wymagany niski spadek napięcia w najgorszych warunkach związanych ze zmianami parametrów obwodu i temperatury. Regulowany liniowy regulator liniowy 171083 firmy Linear Technology o niskim spadku napięcia spełnia wymagania dotyczące konwersji napięcia od 5 V do 3,3 V. Dobrą cechą tego układu scalonego przeznaczonego do konkretnych zastosowań jest to, że nie wykazuje on niepożądanego zachowania w wymuszonych warunkach (takich jak nadmierne obciążenie) w ramach spadku napięcia tolerancja. W niektórych stabilizatorach liniowych w takich okolicznościach występuje stan przejściowy oscylacyjny lub gwałtowny wzrost aktualny Jak pokazano na ryc. 20.4, użycie układu scalonego L71083 do konwersji napięcia z 5,0 V na 3,3 V jest bardzo proste. Źródło wykorzystujące ten układ scalony może dostarczyć do obciążenia prąd o natężeniu 7,5 A i jest zabezpieczone przed zwarciami i nadmiernym wzrostem temperatury.

Ryż. 20.4. Wykorzystuje dedykowany układ scalony regulatora liniowego do konwersji z 5 V na 3,3 V. Wymóg niskiego spadku napięcia uniemożliwia użycie innych układów scalonych regulatora. Technologia liniowa Soph.

Dane początkowe: motoreduktor o napięciu roboczym 5 woltów przy prądzie 1 A i mikrokontroler ESP-8266 z wrażliwym na zmiany napięciem zasilania 3,3 wolta i prądem szczytowym do 600 miliamperów. Wszystko to należy wziąć pod uwagę i zasilać z jednego akumulatora litowo-jonowego 18650 o napięciu 2,8–4,2 wolta.

Montujemy poniższy obwód: akumulator litowo-jonowy 18650 o napięciu 2K,8 -4,2 V bez wewnętrznego obwodu ładowarki -> dołączamy moduł na chipie TP4056 przeznaczony do ładowania akumulatorów litowo-jonowych z funkcją ograniczania pracy akumulatora rozładowanie do 2,8 V i zabezpieczenie przed zwarciem (należy pamiętać, że moduł ten uruchamia się, gdy akumulator jest włączony, a na wejście modułu z ładowarki USB podawane jest krótkotrwałe zasilanie 5 V, pozwala to nie aby użyć wyłącznika zasilania, prąd rozładowania w trybie czuwania nie jest zbyt duży i jeśli całe urządzenie nie będzie używane przez dłuższy czas, wyłączy się, gdy napięcie akumulatora spadnie poniżej 2,8 V)

Do modułu TP4056 podłączamy moduł na chipie MT3608 - stabilizator podwyższający DC-DC (prąd stały) i konwerter napięcia z 2,8 -4,2 V akumulatora na stabilne 5 V i 2 A - zasilające motoreduktor.

Równolegle do wyjścia modułu MT3608 podłączamy obniżający napięcie stabilizator DC-DC na chipie MP1584 EN, zaprojektowany w celu zapewnienia stabilnego zasilania 3,3 V 1 Amper dla mikroprocesora ESP8266.

Stabilna praca ESP8266 w dużym stopniu zależy od stabilności napięcia zasilania. Przed połączeniem szeregowo modułów stabilizatorowo-przetwornikowych DC-DC należy pamiętać o wyregulowaniu wymaganego napięcia przy zmiennych rezystancjach, umieścić kondensator równolegle do zacisków motoreduktora, aby nie powodował zakłóceń o wysokiej częstotliwości w pracy mikroprocesor ESP8266.

Jak widać z odczytów multimetru, po podłączeniu motoreduktora napięcie zasilania mikrokontrolera ESP8266 NIE ZMIENIŁO SIĘ!

Dlaczego potrzebujesz STABILIZATORA NAPIĘCIA. Jak stosować stabilizatory napięcia

Wprowadzenie do diod Zenera, obliczenia stabilizatora parametrycznego; zastosowanie integralnych stabilizatorów; projekt prosty tester diody Zenera i nie tylko.

Arkusz danych AMS1117

Nazwa	AMS1117	Kexin Przemysłowy
Opis	Liniowy regulator napięcia DC-DC z niskim wewnętrznym spadkiem napięcia, wyjście 800mA, 3,3V, SOT-223 Z kontrolowanym lub stałym trybem sterowania
Karta katalogowa AMS1117 w formacie PDF (arkusz danych) :
Dane techniczne: — maksymalna stabilizacja przy pełnym obciążeniu prądowym; — szybka reakcja przejściowa; — zabezpieczenie wyjścia w przypadku przekroczenia prądu obciążenia; — wbudowane zabezpieczenie termiczne; - niski poziom hałasu - regulowane lub stałe napięcie 1,5 V, 1,8 V, 2,5 V, 1,9 V, 3,3 V, 5 V.

RT9013 Karta danych technicznych

Nazwa		Technologia Richteka
Opis	Stabilizator-przetwornik dla obciążenia o poborze prądu 500 mA, o niskim spadku napięcia, niskim poziomie szumów wewnętrznych, ultraszybki, z wyjściem prądowym i zabezpieczeniem przeciwzwarciowym, CMOS LDO.
RT9013 PDF Karta danych technicznych (arkusz danych) :
Opis ogólny RT9013 to wysokowydajny regulator napięcia LDO 500 mA, z wysokim współczynnikiem PSRR i bardzo niskim spadkiem napięcia. Idealny do urządzeń przenośnych i bezprzewodowych o wysokich wymaganiach wydajnościowych i przestrzennych. Szeroki zakres wejściowe napięcie robocze: 2,2 V - 5,5 V niski spadek napięcia: 250 mV przy obciążeniu 500 mA. Niski poziom hałasu własnego w zastosowaniach. Ultraszybka reakcja na stany nieustalone obciążenia. Wyłączenie termiczne i zabezpieczenie prądowe. Na wyjściu wymagany jest kondensator 1 µF.

Nazwa		Monolityczne systemy zasilania
Opis	Przetwornica obniżająca napięcie 3A, 1,5 MHz, 28 V
(arkusz danych) :
Informacje o obrazie: MP1584 MP1584 to regulator/przetwornik buck wysokiej częstotliwości 1,5 MHz DC na DC ze zintegrowanym wyjściem MOSFET. Zapewnia prąd wyjściowy 3A z kontrolą stabilności prądu, szybką reakcją i łatwą kompensacją napięcia. Zakres napięcia wejściowego od 4,5 V do 28 V pokrywa większość zastosowań obniżających napięcie, w tym w branży motoryzacyjnej. Roboczy prąd spoczynkowy o natężeniu 100 µA umożliwia pracę modułu w trybie uśpienia przy zasilaniu bateryjnym. Efektywność konwersji w szerokim zakresie obciążenia osiąga się poprzez zmniejszenie częstotliwości przełączania przy małych obciążeniach, aby zmniejszyć straty przełączania bramki tranzystora wyjściowego.

** Można kupić w sklepie Your Cee

Nazwa		Monolityczne systemy zasilania
Opis	3A, 4,75 V na 23 V, 340 kHz, konwerter buck
Specyfikacja MP2307 w formacie PDF (arkusz danych) :
Informacje o obrazie: MP2307 MP2307 to monolityczny synchroniczny konwerter buck DC-DC (DC na DC). Urządzenie integruje 100 milionów tranzystorów MOSFET zapewniających prąd 3A DCładuje się przy szerokim roboczym napięciu wejściowym od 4,75 V do 23 V. Nastawny miękki start zapobiega skokom prądu przy włączaniu/wyłączaniu, prąd zasilania poniżej 1 µA. Urządzenie to, dostępne w 8-pinowej obudowie SOIC, zapewnia bardzo kompaktowe rozwiązanie systemowe przy minimalnej zależności od komponentów zewnętrznych. 1. Odporny na wysoką temperaturę 8-pinowy pakiet SOIC. 2. 3A - ciągły prąd wyjściowy 4A - szczytowy prąd wyjściowy. 3. Szeroki zakres roboczego napięcia wejściowego od 4,75 V do 23 V.

*Można kupić w Twoim sklepie Cee

LM2596 Karta danych technicznych

Nazwa		Pierwsze elementy Międzynarodówki
Opis	Prosty konwerter regulatora mocy 3A z częstotliwością wewnętrzną 150 kHz
Karta katalogowa LM2596 w formacie PDF (arkusz danych) :
OPIS OGÓLNY Seria regulatorów napięcia LM2596 to monolityczne układy scalone, które zapewniają wszystkie aktywne funkcje przełączania buck stabilizator-przetwornik zasilania , zdolny do sterowania obciążeniem do 3A z doskonałą liniową regulacją napięcia na obciążeniu. Urządzenia te są dostępne ze stałym, stabilizowanym napięciem wyjściowym 3,3 V, 5 V, 12 V oraz z regulowanym, stabilizowanym napięciem wyjściowym od 1,2 V do 37 V. Wyłączenie termiczne i ochrona prądowa Wewnętrzne obwody chipa: Typowe połączenie:

Karta danych MC34063A

Nazwa	MC34063A	Międzynarodowa Grupa Wing Shing
Opis	Przetwornica sterowana DC-DC
MC34063A Karta katalogowa w formacie PDF (arkusz danych) :

Schemat urządzenia

Obwód pokazany na rysunku 1 jest regulowanym stabilizatorem napięcia i pozwala uzyskać napięcie wyjściowe w zakresie 1,25–30 woltów. Dzięki temu stabilizator ten można wykorzystać do zasilania pagerów z zasilacza 1,5 V (np. Ultra Page UP-10 itp.) oraz do zasilania urządzeń o napięciu 3 V. W moim przypadku służy do zasilania pagera „Moongose ​​PS-3050”, to znaczy napięcie wyjściowe jest ustawione na 3 wolty.

Działanie obwodu

Z pomocą rezystor zmienny R2 może ustawić wymagane napięcie wyjściowe. Napięcie wyjściowe można obliczyć za pomocą wzoru Uwyj=1,25(1 + R2/R1).
Mikroukład służy jako regulator napięcia SD 1083/1084. Bez żadnych zmian można używać rosyjskich analogów tych mikroukładów 142 KREN22A/142 KREN22. Różnią się jedynie prądem wyjściowym i w naszym przypadku nie jest to istotne. Konieczne jest zainstalowanie małego radiatora na mikroukładzie, ponieważ przy niskim napięciu wyjściowym regulator działa w trybie prądowym i znacznie się nagrzewa nawet na biegu jałowym.

Instalacja urządzenia

Urządzenie zmontowano na płytce drukowanej o wymiarach 20x40mm. Ponieważ schemat jest bardzo prosty rysunek Nie dołączam płytki drukowanej. Możliwość montażu bez płyty przy użyciu montażu powierzchniowego.
Zmontowaną płytkę umieszcza się w osobnej skrzynce lub montuje bezpośrednio w obudowie zasilacza. Umieściłem mój w obudowie 12-woltowego zasilacza AC-DC do telefonów bezprzewodowych.

Notatka.

Najpierw należy ustawić napięcie robocze na wyjściu stabilizatora (za pomocą rezystora R2), a dopiero potem podłączyć obciążenie.

Inne obwody stabilizatora.

Przełączany stabilizator dla 1,5/3 V na chipie LM317LZ

To jest jeden z najbardziej proste obwody, które można zmontować na niedrogim chipie LM317LZ. Podłączając/odłączając rezystor w obwodzie sprzężenia zwrotnego, otrzymujemy na wyjściu dwa różne napięcia. W takim przypadku prąd obciążenia może osiągnąć 100 mA.

Wystarczy zwrócić uwagę na pinout układu LM317LZ. Różni się nieco od zwykłych stabilizatorów.

Prosty stabilizator na chipie AMS1117

Prosty stabilizator dla różnych stałych napięć (od 1,5 do 5 woltów) i prądu do 1A. można zmontować na mikroukładzie AMS1117-X.X (CX1117-X.X)(gdzie X.X to napięcie wyjściowe). Istnieją kopie mikroukładów dla następujących napięć: 1,5, 1,8, 2,5, 2,85, 3,3, 5,0 woltów. Istnieją również mikroukłady z regulowanym wyjściem oznaczonym jako ADJ. Na starych płytach komputerowych jest mnóstwo takich chipów. Jedną z zalet tego stabilizatora jest jego niski spadek napięcia - tylko 1,2 wolta i mały rozmiar stabilizator przystosowany do montażu SMD.

Do działania potrzeba jedynie kilku kondensatorów. W celu skutecznego odprowadzania ciepła przy znacznych obciążeniach konieczne jest zapewnienie podkładki odprowadzającej ciepło w obszarze końcówki Vout. Stabilizator ten dostępny jest także w pakiecie TO-252.