Храненето на Arduino с алтернативи на класическо захранване е практически необходимо, ако нашият проект е робот, който се нуждае от автономност на движението. Нека да видим различните алтернативи, които можем да намерим за захранване на Arduino с батерии. Същите съвети ще важат за всеки комплект за роботика с базирана на Arduino платка, като mBot на Makeblock.
Номинално работно напрежение на Arduino и препоръчителен обхват на мощността.
Повечето дъски, базирани на Arduino, се нуждаят от работно напрежение от 5v (5 волта), но има и 3.3v. Това е маса с най-популярните чинии, но има много повече. Можете да проверите напрежението, необходимо за захранване на Arduino, в който и да е от неговите режими на уебсайта на Arduino.
| Модел Arduino | Номинално напрежение | Хранене |
| Едно | 5v | 7-12v |
| Леонардо | 5v | 7-12v |
| Мега | 5v | 7-12v |
| И а | 5v | 5v |
| В следствие | 3.3v | 7-12v |
| Pro mini 16MHz | 5v | 5-12v |
| Pro mini 8MHz | 3.3v | 3.35-12v |
| Ethernet | 5v | 7-12v |
| MKR1000 | 3.3v | 3.7v или 5v |
Бъдете внимателни, тъй като номиналното работно напрежение ще определя и максималното напрежение, поддържано от входните/изходните щифтове. Платките с номинално напрежение 3.3v няма да издържат на напрежения по-високи от 3.3v на техните I/O щифтове така че трябва да обърнем внимание на сензорите, които свързваме.
Вътрешен регулатор на напрежение на платки Arduino.
Arduino е прототипираща платка и един от елементите, които включва, за да помогне за това състояние, е регулатор на напрежението, поради което обикновено се препоръчва захранването на Arduino между 7v и 12v за платки с номинално напрежение 5v. Регулаторът на напрежението ще се погрижи да получи 5v независимо от входа.
За захранване на Arduino чрез регулатора на напрежението ще използваме щекера, присъстващ в повечето модели, или RAW или Vin щифт при някои модели.
Действителните ограничения на входа на регулатора обикновено са 6v и 20v, но не забравяйте това твърде ниското входно напрежение около 6v или по-малко може да причини нестабилност в изходното напрежение и високите напрежения, близки до 20v, могат да ни принудят да разсейваме твърде много енергия под формата на топлина така че няма да сме много ефективни.
Определено, Ако ще използваме собствения регулатор на напрежението на платката, идеалното е да захранваме вилката 7-12v, да може да слезе до 6v.
В приложения, където използваме серво или DC двигатели, ще бъдем по-ефективни, колкото повече се приближаваме до тези 6v, тъй като във всеки случай няма да имаме нужда от по-високи напрежения. Въпреки това, ще има приложения, в които трябва да използваме 12v двигатели, така че ще трябва да имаме източник на енергия, който надвишава това напрежение, въпреки че регулаторът Arduino гарантира по-ниското му работно напрежение.
Регулирано външно захранване. USB конектор.
Друга възможност е да захранвате Arduino чрез специфичния щифт с маркировка 5v или 3.3v в зависимост от модела. При 5-волтовите модели го правим и чрез USB конектора, през който доставяме 5v вече регулиран.
Много е важно напрежението да е стабилно и да се регулира на тези 5v или 3.3v в зависимост от платката. Промяната на напрежението може необратимо да повреди платката. Платката „чака“ за перфектно регулирано напрежение, за да работи правилно.
Захранвайте Arduino с батерии или батерии.
Най-подходящият вариант за захранване на Arduino и който е автономен, без кабел на захранване, е използването на батерии.
Струва си да си припомним концепцията за електрическо зареждане в батерия. В случая на батериите това обикновено се изразява в mAh и изразява теоретично количество mA (милиампера), което батерията може да достави за един час преди разреждането. Батерията от 2000 mAh може да достави 2000 mA за един час или 200 mA за 10 часа или може би 20 mA за 100 часа. Батерията с по-голям брой mAh ще отнеме повече време, отколкото батерията с по-малък брой mAh свързани с товари, които консумират същото.
- Общи батерии.
4 AA 1,5v батерии свързани последователно благодарение на държач за батерия с конектор, на теория те ще доставят 6v. Те са много икономични, тъй като са много стандартизирани, но тъй като не се презареждат, цената е висока, за да се използва непрекъснато. Те имат предимството да имат капацитет от високо натоварване, със стойности, които в алкалните батерии могат да надхвърлят 2500mAh, което ни гарантира много време за работа в зависимост от консумацията. В допълнение, комплект от 4 AA 1,5v батерии може да достави пикове между 1 и 2 А което може да бъде полезно в нашия проект, въпреки че логично не може да поддържа тази доставка непрекъснато.
1 9v батерия Той може напълно да служи за захранване на Arduino, но трябва да вземем предвид няколко недостатъка. От една страна, той има нисък капацитет за зареждане, обикновено под 600mAh и не може да достави пикови токове, които надвишават 500mA. Въпреки че много стартови комплекти включват 9v адаптер за батерия към жак за захранване Arduino, лично аз не бих го препоръчал, ако не е за малки тестове, ако нямаме друга опция.
- Батерии или акумулаторни батерии.
Фактът, че можем да презаредим батериите, ще ни предостави много повече възможности и в дългосрочен план това е най-икономичният вариант. Логично ще се нуждаем от зарядно устройство, което в зависимост от конкретната батерия може да бъде повече или по-малко сложно.
5 AA 1,2v NiMh акумулаторни батерии Свързани последователно в държач за батерии с конектор, те ще ни предложат същите 6v, които видяхме в случая на 4 AA 1,5v батерии. Те също могат да надвишават 2500mAh и да доставят текущи пикове над 1A.
Други опции за NiMh батерия може да се обмисли. Съществуват много различни формати и напрежения на никел-метални хидридни батерии, така че можем да изберем да търсим нещо конкретно, което да отговаря на нашия проект или да използваме повторно батерии от всяко устройство, което трябва да използваме от този тип батерии. Неговите предимства са все още високата товароносимост и възможността да се доставят големи пикови токове, но те обикновено са по-скъпи от другите опции.
The литиеви батерии Те са тези, които ще ни дадат най-много товароносимост, като могат да достигнат 4500mAh и с текущи доставки много по-високи от 5A. Можем да изберем да свържем 2 батерии от 3.7v последователно, получавайки 7.4v.
The LIPO (литиево-полимерни) батерии Фактът, че те се използват толкова много в безпилотни летателни апарати, е опция, която може да изглежда по-скъпа, но тъй като има много оферти, в момента тя намалява цената си и фактът, че е акумулаторна, я изплаща с времето. Можем да намерим 7.4v LIPO батерии, идеални за захранване на Arduino като цяло, но има и други напрежения, ако трябва да достигнем 12v на някои двигатели например. С тези батерии ще достигнем по-добра производителност с капацитет за зареждане до 5000mAh и възможност за подаване на токове над 30A, затова те се използват в повечето дронове.
The "Power bank" или енергийни банки Те все още са литиево-йонни батерии, които са регулирани да доставят 5v, за да можем да ги използваме логично чрез USB конектор. Те имат голяма товароносимост, в зависимост от моделите 15000mAh въпреки че текущата доставка обикновено е ограничена до 2А поради факта, че е предназначена за мобилни устройства. Те са скъпи и в момента не са препоръчителна опция, но ако вече имаме такава, очевидно можем да се възползваме от нея, за да захраним Arduino, преди да инвестираме в други опции. В зависимост от конкретната банка за захранване може да се зарежда, докато захранва платката, така че на теория може да се използва като UPS, но това е нещо, което имам само референции от проект с Raspberry.
Слънчеви панели за захранване на Arduino.
Слънчевата енергия понякога е единствената възможност за захранване на Arduino, ако нашият проект ще бъде изолиран без достъп до електрическата мрежа и ще има определена консумация, която ни кара да подценяваме, че трябва да сменяме батериите всеки път.
Опцията със соларен панел трябва да включва система за съхранение с батерии и система за зареждане на батериите благодарение на панелите. Обикновено системата за зареждане ще ни е необходима, за да има определена сложност, за да осигури непрекъснато захранване на платката Arduino.
Това е достатъчно сложен вариант, за да можете да му посветите пълен пост в бъдеще.
Окончателна препоръка.
Проучете внимателно външния си източник на захранване, така че да е в съответствие с вашия проект, особено помислете за консумацията, която ще изисквате и дали имате елементи, които работят при различни напрежения от вилката 5-6v.
Ако проектът като цяло се основава на това да бъде икономичен, потърсете икономически вариант, но ако проектът вече изисква определена инвестиция, не коригирайте бюджета точно в батериите.
Ако търсите много цикли на разреждане с висока консумация, нека препоръчаме коментарите на потребителите на безпилотни летателни апарати и феновете за управление на радиото при избора на конкретния модел и доставчик.
Надявам се ръководството да ви помогне да изберете правилно батерията си, но ако все още имате съмнения, просто трябва да коментирате записа.
Коментари
Здравейте. Прочетох тази публикация с интерес и ми беше много полезна. Вашата яснота е оценена.
Бих искал да знам как да захранвам Arduino uno със слънчев панел и зарядно устройство.
Със своите ученици проектирам метеорологична станция и ние искаме да знаем най-добрия начин да я храним и да я направим автономна. Поздравления
Здравейте!
Има търговски комплекти с чиния и батерия, които можете да си купите, ако бързате. След няколко седмици ще се справя с темата, за да се опитам да покажа няколко алтернативи в зависимост от приложението.
Поздравления!
Здравей Дани! Много интересна статия. В случай на Arduino MKR1000, който има номинално напрежение 3.3v и захранване 5V, е удобно да се използват литиеви батерии.
Здравей Игнасио!
Всъщност MKR1000 има специална верига за зареждане на литиево-полимерни батерии (LIPO), по-точно 3.7v е подходящото напрежение.
Поздравления!
Дани
Казва Валерия Осорио
Вашият пост ми помогна, но имам въпрос за това как да зареждам литиеви батерии чрез входа на arduino nano. Благодаря ви много, надявам се вашият отговор.
Здравей валерия,
Ако искате да можете да зареждате батериите едновременно с захранването на Arduino Nano, ще ви трябва външна верига за зареждане. Има търговски решения като тази схема.
Поздравления
Здравей Дани. Много добра статия, но имах въпрос, не съм сигурен дали моят жак за 9v батерия има правилната полярност. Има ли някакъв проблем?
Здравей Дани!
Разбира се, той трябва да има правилната полярност или може да имате проблеми, много е важно полярността да е правилна. Ще трябва да проверите полярността с мултицет.
Поздравления
съжалявам, ако имам батерия от 8800mAh, мога да захранвам arduino nano и в същото време да захранвам серво мотор 20kg/cm, който консумира около 3A за работа, без да увреждам arduino?
Здравей Хосе,
Ако сервомоторът има спомагателна входна мощност, което предполагам, няма проблем, тъй като контролирате само с arduino nano, но ако захранването се осигурява от самия arduino nano, ще имате проблеми.
Поздравления
Здравейте! Имам въпрос. Мога да свържа Li-ion 3.7v 5000mAh батерия към Arduino MKR 1000 чрез 3.7v конектор?
Здравей Габриел,
На теория можете. Както и да е, измервайте изхода на тази батерия, в случай че напрежението е много по-високо от номиналното й 3.7v.
Поздравления
Буенас тардес,
Имам въпрос, създавам контрол за напояване с Arduino и използвам 4 AA батерии, но те се изразходват за по-малко от 2 часа. Arduino отчита само на 15 минути температура, влажност и състояние на почвата, може да е проблем при програмиране или да улавя кликвания, или директно е това, което този тип мощност обикновено издържа, което препоръчвате.
Здравей, Серджо,
Въпреки че дъската прави четене на всеки 15 минути, тя наистина работи през цялото време. Програмата работи непрекъснато.
От друга страна, сензорите също се захранват непрекъснато и подозирам, че тук имате най-голяма консумация, въпреки че това трае само 2 часа изглежда преувеличено малко.
Във всеки случай, за проекти, в които трябва да оптимизирате потреблението, трябва да отидете на специфични решения с ниска консумация на плочи и сензори, в допълнение към програмирането, което позволява състояние на готовност, така че плочата да е с минимален разход, докато го правите не е нужно да правите нищо.
За напояване не изключвайте захранването със соларен панел и верига за зареждане на батерията.
Поздравления