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Die Spannungsversorgung des Arduino UNO wie auch Arduino MEGA.

Es gibt einige Möglichkeiten diese Arduinos mit Spannung zu versorgen. Die erste ist über die VIN Buchse. Das ist der Rundstecker, über den man den Arduino mit 7 - 12 Volt versorgen kann. Die zweite Möglichkeit ist der USB Stecker, über dem man den Arduino programmiert. Die dritte und letzte Möglichkeit ist der 5 Volt Anschluss auf der Buchsenleiste, wo sich auch der GND Anschluss befindet. Hier folgt dann mal die genauere Beschreibung der verschiedenen Anschlüsse:

1. Versorgung über die VIN Buchse mit 7 - 12 Volt. Dazu ist zu sagen, dass ein großer Teil des Stromes, der diese Buchse versorgt, in Hitze umgewandelt wird. Genauer gesagt, die Spannung die über 5 Volt eingespeist wird. Das heisst, die meiste zur Verfügung gestellte Leistung wird verbrannt. Am besten stellt man an der VIN Buchse nur zwischen 6 und 7 Volt zur Verfügung, dann hat man nicht soviel Verlustleistung. Das ist aber auch nicht zielführend, weil es nur Sinn macht, wenn man z.B. mit 12 Volt einspeist. Dann hat man die 12 Volt z.B. zur Versorgung anderer Verbraucher zur Verfügung. 6-7 Volt braucht i.d.R. niemand. Außerdem bringt es nicht viel, denn die 5 Volt Spannung, die auf der Arduino Platine durch den integrierten 5 Volt Spannungsregler zur Verfügung gestellt wird, ist vielleicht so um die 100-200mA. Das ist ganz schön wenig.
Bevor man also so eine unsinnige Spannungsversorgung vornimmt, besorgt man sich lieber einen DC/DC Regler, der aus einer Spannung von 7-15 Volt 5Volt macht. Dann kann man die CPU und die ganze Sensorik die man einsetzen will, darüber versorgen. Natürlich muss der DC/DC Regler und die 7-15Volt Versorgung genug Strom bringen, um alles ausreichend Versorgen zu können. Ich bemesse den Strom immer reichlich, denn oft kommt ja noch mehr dazu, als man Anfangs plant. Wenn da mal 1-2 Ampere mehr zur Verfügung stehen, als man beötigt, ist das kein Beinbruch. Zu wenig dagegen ist das Ende.

2. Versorgung über die USB Buchse. Über die USB Buchse wird der Arduino mit 5 Volt versorgt, bis höchstens 500mA. Es kann auch gleichzeitig die Spannung über die VIN Buchse kommen. Jedenfalls bei den Orginalen Arduinos ist das so. Bei Nachbauten soll es Unterschiede geben, wo diese Möglichkeit offenbar nicht funktioniert. Das habe ich jedenfalls in Arduino Foren gelesen, und glaube es mal lieber, denn wenn man es so anschliesst und der Arduino ist anders ausgeführt, geht der Rauch auf und das wollen wir ja nicht. Der Strom über den USB Anschluss ist auch nicht soooo toll, deshalb ist das nach meiner Vorstellung, auch nicht die erste Wahl.

Mega_VIN_Buchse
Mega_16U2_USB_Buchse
Mega_16U2_5_Volt-Anschluss

3. Versorgung über den 5 Volt Anschuss. Das ist meine Lösung, die ich allem vorziehe. Da wird der Spannungsregler am Arduino nicht belastet, weil die Spannung dann nicht auf der  Arduino Platine umgewandelt wird. Nachteil ist aber, dass man kein normales USB Kabel anstecken darf, wenn die 5 Volt über die Steckleiste oder ein SensorShield parallel eingespeist werden.
Man hat in dem Fall drei Möglichkeiten. Man kann ein USB Kabel verwenden, in dem der Plus VCC Draht durchtrennt ist. Somit steht die Spannung aus dem USB Kabel nicht auch noch an. Sondern nur die 5 Volt aus einem extra Netzteil an der 5 Volt Steckerleiste, oder vom SensorShield.
Man kann auch die Sicherung auf dem Arduino Board ablöten. Die befindet sich auf dem Bild direkt unter der USB Buchse. In GoldBrauner Farbe. Dann kann man normale USB Kabel verwenden. Die Versorgung des Arduinos geht dann nur noch über den 5 Volt Anschluss, das ist aber auch am sinnvollsten.

Ich habe auch schon den Arduino mit 5 Volt über eine Schottky Diode versorgt und die anderen Bauteile auch über die 5 Volt, aber ohne die Diode. Durch diese Schottky Diode verliert man etwa 0,7 Volt, Was natürlich am Arduino schon abgeht. Ich hatte bei den 5 Volt um genau zu sein, so um die 5,2 - 5,3 Volt. Das heißt dass am Arduino noch so um die 4,6 angekommen sind. Das ist etwas dürftig. Vor kurzem hat einer geschrieben, man kann ja den Verlust auf die 5 Volt Versorgung drauf rechnen. Naja, natürlich auch nur begrenzt, weil ja diese Spannung auch die Versorgung der anderen 5 Volt versorgten Teile ist. Wenn ich also 5 Volt am Arduino haben will, müßte ich etwa 5,7 Volt für die Versorgung aus dem Netzteil bekommen. Dann bleiben nach der Diode etwa 5 Volt für den Arduino übrig. Aber 5,7 Volt sind wieder ein bisschen hoch für die anderen 5 Volt versorgten Sensoren. Also muss man einen Mittelweg gehen. 5,4 Volt Versorgung und damit 4,7 - 4,8 Volt für den Arduino. Mit den 5,4 Volt können die anderen Teile auch überleben. Aber da habe ich mich dagegen entschieden. Mein Königsweg ist entweder das trennen der USB Versorgung im Kabel oder durch das Entfernen der Sicherung am Arduino, wie oben beschrieben. Die zweite Möglichkeit ist der USB Hub mit Schaltern pro Ausgang, für den Plus zum Kabel. 

Das mit dem USB HUB will ich hier noch beschreiben. Die haben für jeden USB Ausgang einen extra Schalter. Ist der ausgeschalten, wird der Plus nicht aufs Kabel durch geleitet. Diesen USB - Hub habe ich im Ebay für ein paar Euro, ich glaube es waren 12,- Euro geschossen. Und es funktioniert wunderbar. Damit kann ich dann auch serienmäßige USB - Kabel verwenden.
Also, nochmal zum mitschreiben, !!!den Arduino NIE über 5Volt Eingang versorgen und gleichzeitig noch über USB Buchse!!! Das kann manchmal gut gehen, aber auch sehr schlecht ausgehen und dann etwas verbrannt riechen !!

USB_HUB_klein
sehr gut
RFID_GSM_Ultraschall_Licht_2

Hier sieht man das Board mit dem RFID / GSM / Ultraschall / Lichtsensor, das links mit dem USB Kabel am USB Hub angesteckt ist. Die blaue Lampe die dort leuchtet obwohl der Versorungsschalter dort auf Null ist, zeigt an, dass der Arduino selbst Spannungsversorgt ist. Die Versorgung sieht man rechts neben dem zweiten LCD Display. Die zeigt 5,10 Volt und 0,37 Ampere, ist gleich 370mA. Das ist der derzeitige Strom - Verbrauch dieser Schaltung am Board. Etwas weiter links, oberhalb des Testaufbaues sieht man noch eine Box mit Bananen Buchsen, einem Taster und einer LED. Das ist der Anschlussteil aus dem Netzteil 5 Volt 30 Ampere und 3,3 Volt 24 Ampere. Also wenn ich mal so richtig viel Strom brauche.

Achtung!!! Wenn man so eine Stromversorgung benutzt, kann man sehr viel zerstören, wenn man sich im Aufbau von Schaltungen nicht sicher ist, was man tut. Bei 30 Ampere verglühen bei einem Kurzschluss sogar diese Drähte, die man auf dem Bild sieht innerhalb von Sekunden!!! Und alles was sich in dem Bereich dieser Drähte befindet wird entzündet. Also es ist schnell mal ein Haus abgefackelt, wenn man da nicht sehr überlegt arbeitet. Man sollte also unbedingt wissen was man tut.
Wer trotzdem eine solch starke Spannungsquelle für rel. kleines Geld will, bei dem Netzteil handelt es sich um ein ATX Netzteil. Also das Netzteil eines PC´s. Man muss bei der Benutzung dieses Netzteiles noch auf einiges achten, aber dafür gibt es Quellen im Internet, die gut beschreiben, wie man sich so ein Netzteil für diesen Bastelbereich aufbereitet.

Der DC / DC Regler. Eine geniale Erfindung, die einem das Leben in der Elektronik erleichtert.

DSC01314

Oben ein kleiner DC/DC Regler bis 2 Ampere

Unten einer für bis 12 Ampere

DC_DC_Regler_12Ampere_

Ich muss jetzt mal ein Thema ansprechen, das mir täglich in einem Arduino Forum begegnet. Und täglich geben wir immer wieder die Auskunft, dass es totaler Schwachsinn ist das zu tun. Aber trotzdem, täglich grüßt das Murmeltier. :-(

Immer wieder schließen neue Bastler eine 5 Volt Spannungsquelle an den VIN Eingang der Arduinos an. Und immer wieder werden die User darauf hingewiesen, dass man an der VIN Buchse mindestens 6,5 Volt besser 7 Volt einspeisen muss, dass der Arduino dann seine 5 Volt raus bekommt. Aber keiner scheint diese Beiträge zu lesen, sondern jeder schließt wieder 5 Volt über VIN an, und berichtet völlig verwundert darüber, dass sein Arduino immer wieder in den Reset geht, und völlig unsicher arbeitet. Das würde ich auch, wenn ich anstelle von 3000 Kallorien am Tag nur 1000 bekomme. Ich würde eingehen wie ne Primel und nichts zustande bringen.

Deshalb BITTE. Die 5 Volt gehören an den 5 Volt Eingang, und an den VIN Eingang gehören 7 - 12 Volt. Das sollte doch leicht zu verstehen sein. Wenn man 5 Volt am VIN einspeist, bleiben für die CPU vom Arduino 4 Volt. Und das ist nun mal zu wenig, wenn man verlässliche Arbeit will. Keiner kommt auf die blöde Idee, mit nem Auto das 10 Liter auf 100km braucht, plötzlich mit nur 10 Liter 200km fahren zu wollen, weil er weiß dass das nicht funktionieren kann. Aber der Arduino, der 5 Volt braucht soll mit 4 Volt laufen. Auch das kann nur schief gehen.

Das hier, sind nette kleine Platinchen, mit denen man aus z.B. 7-30 Volt eine Spannung seiner Wahl einstellen kann. Diese kleinen Dinger hier (2x4,5cm) benutze ich gerne, um 5 Volt zu bekommen, aus z.B. 12 Volt, oder 24 Volt, was auch immer. Diese hier bringt etwa 2 Ampere, ich würde sagen 1 Ampere, weil ich gerne Luft nach oben habe. Das ist locker das 10 Fache der Leistung, die der 5 Volt Wandler auf der Arduino Platine anbietet, wenn er nicht überlastet werden soll. Wer trotzdem den 5 Volt Regler auf der Arduino Platine benutzen will, kann das gerne tun, aber ich mache es garantiert nicht. Auf solchen Schwachsinn möchte ich nicht setzen! Damit kann man mal ein paar DS18B20 Temp. Sensoren betreiben, aber dann ist es auch schon gut. Die Regler auf dem Arduino verheizen mehr Leistung, als sie zur Verfügung stellen.

Also, ich brauche z.B. für irgend einen Motor, den ich mit dem Arduino steuern will, das kann ein Schrittmotor, oder auch ein normaler DC Motor sein, eine Spannung von 12V, 24V, oder mehr. Dann brauche ich aber auch diese 5 Volt für Sensoren, Arduino, und und und. Dann wähle ich das Netzteil, für das Gerät das ich bauen will, mit genügend Ampere, dass ich nicht nur die Motoren damit betreiben kann, sondern auch das ganze andere, was mit 5 Volt läuft. Ausserdem nehme ICH gerne Netzteile, die wenn ich z.B. 2 Ampere brauche, 3 Ampere oder mehr haben. Wenn man die Leistung der Netzteile zu gering auslegt, werden sie erstens sehr heiß, gehen vielleicht dadurch kaputt, oder die Spannung bricht ein und der Arduino steigt jedesmal aus, wenn man an die Grenze der Stromlast des Netzteiles kommt.

Außerdem kommt oft noch durch neue Ideen was dazu, was dann zusätzlich Strom benötigt, an das man Anfangs noch nicht gedacht hat. Wenn man also am Strom des Netzteiles spart, kauft man oft zweimal, weil man dann später das richtige kauft und das zu schwache in der Kramkiste landet. Man kann also sagen, nicht sparen ist oft billiger.

Diese kleinen DC/DC Regler haben erstens den Vorteil, dass sie die Spannung nicht verbrennen, sondern runter regeln, Also sehr viel weniger Strom brauchen, als z.B. der 5 Volt Regler auf dem Arduino Board, den ich eh nie benutzen würde.

Der zweite Vorteil ist, dass ich in der Eingangsspannung beweglich bin. Ich kann also mit 12 Volt arbeiten, den DC/DC Regler an den 12 Volt anschließen, auf 5 Volt Ausgangsspannung einstellen. Wenn ich dann mal die Motoren umstelle, und plötzlich nicht mehr 12 Volt brauche, sondern 24 Volt, wechsle ich diese Eingangsspannung auf 24 Volt und alles ist gut. Also der DC/DC Regler macht weiterhin seine 5 Volt, dann aber aus den 24 Volt, ohne dass ich ihn nachregeln muss. Also Egal was dem DC/DC Regler an Spannung zugeführt wird, er macht diese eingestellten, z.B. 5 Volt daraus. Einzige Einschränkung, die Eingangsspannung muss mindestens etwa 2 Volt höher sein, wie die eingestellte Ausgangsspannung des Reglers.

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