Метеостанции на .

Подумав, я пришел к выводу, что самой дорогой и объёмной частью метеостанции является плата Arduino Uno. Самым дешевым вариантом замены может стать плата Arduino Pro Mini. Плата Arduino Pro Mini производится в четырех вариантах. Для решения моей задачи подходит вариант с микроконтроллером Mega328P и напряжением питания 5 вольт. Но есть еще вариант на напряжение 3,3 вольта. Чем эти варианты отличаются? Давайте разберемся. Дело в том, что на платах Arduino Pro Mini устанавливается экономичный стабилизатор напряжения. Например такой, как MIC5205 c выходным напряжением 5 вольт. Эти 5 вольт подаются на вывод Vcc платы Arduino Pro Mini, поэтому и плата будет называться «плата Arduino Pro Mini с напряжением питания 5 вольт». А если вместо микросхемы MIC5205 будет поставлена другая микросхема с выходным напряжением 3,3 вольта, то плата будет называться «плата Arduino Pro Mini с напряжением питания 3,3 вольт»

Плата Arduino Pro Mini может получать энергию от внешнего нестабилизированного блока питания с напряжением до 12 вольт. Это питание должно подаваться на вывод RAW платы Arduino Pro Mini. Но, ознакомившись с даташитом (техническим документом) на микросхему MIC5205, я увидел, что диапазон питания, подаваемого на плату Arduino Pro Mini, может быть шире. Если, конечно, на плате стоит именно микросхема MIC5205.

Даташит на микросхема MIC5205:

Входное напряжение, подаваемое на микросхему MIC5205, может быть от 2,5 вольт до 16 вольт. При этом на выходе схемы стандартного включения должно быть напряжение около 5 вольт без заявленной точности в 1%. Если воспользоваться сведениями из даташита: VIN = VOUT + 1V to 16V (Vвходное = Vвыходное + 1V to 16V) и приняв Vвыходное за 5 вольт, мы получим то, что напряжение питания платы Arduino Pro Mini, подаваемое на вывод RAW, может быть от 6 вольт до 16 вольт при точности в 1%.

Даташит на микросхему MIC5205:
Для питания платы GY-BMP280-3.3 для измерения барометрического давления и температуры я хочу применить модуль с микросхемой AMS1117-3.3. Микросхема AMS1117 - это линейный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения.
Фото модуль с микросхемой AMS1117-3.3:

Даташиты на микросхему AMS1117:
Схема модуля с микросхемой AMS1117-3.3:

Я указал на схеме модуля с микросхемой AMS1117-3.3 входное напряжение от 6,5 вольт до 12 вольт, основывая это документацией на микросхему AMS1117.

Продавец указывает входное напряжение от 4,5 вольт до 7 вольт. Самое интересное, что другой продавец на Aliexpress.com указывает другой диапазон напряжений - от 4,2 вольт до 10 вольт.

В чем же дело? Я думаю, что производители впаивают во входные цепи конденсаторы с максимально допустимым напряжением меньшим, чем позволяют параметры микросхемы - 7 вольт, 10 вольт. И, может быть, даже ставят бракованные микросхемы с ограниченным диапазоном питающих напряжений. Что произойдет, если на купленную мной плату с микросхемой AMS1117-3.3, подать напряжение 12 вольт, я не знаю.
Возможно для повышения надежности китайской платы с микросхемой AMS1117-3.3 надо будет поменять керамические конденсаторы на электролитические танталовые конденсаторы. Такую схему включения рекомендует производитель микросхем AMS1117А минский завод УП "Завод ТРАНЗИСТОР".

Как получить нестандартное напряжение, которое не укладывается в диапазон стандартного?

Стандартное напряжение – это такое напряжение, которое очень часто используется в ваших электронных безделушках. Это напряжение в 1,5 Вольта, 3 Вольта, 5 Вольт, 9 Вольт, 12 Вольт, 24 Вольт и тд. Например, в ваш допотопный МР3 плеер вмещалась одна батарейка в 1,5 Вольта. На пульте дистанционного управления ТВ используются уже две батарейки по 1,5 Вольта, включенные последовательно, значит уже 3 Вольта. В USB разъеме самые крайние контакты с потенциалом в 5 Вольт. Наверное, у всех в детстве была Денди? Чтобы питать Денди нужно было подавать на нее напряжение в 9 Вольт. Ну 12 Вольт используется практически во всех автомобилях. 24 Вольта используется уже в основном в промышленности. Также для этого, условно говоря, стандартного ряда “заточены” различные потребители этого напряжения: лампочки, проигрыватели, и тд.

Но, увы, наш мир не идеален. Иногда просто ну очень надо получить напряжение не из стандартного ряда. Например, 9,6 Вольт. Ну ни так ни сяк… Да, здесь нас выручает Блок питания . Но опять же, если использовать готовый блок питания, то наряду с электронной безделушкой придется таскать и его. Как же решить этот вопрос? Итак, я Вам приведу три варианта:

Вариант №1

Сделать в схеме электронной безделушки регулятор напряжения вот по такой схеме (более подробно ):

Вариант №2

На Трехвыводных стабилизаторах напряжения построить стабильный источник нестандартного напряжения. Схемы в студию!

Что мы в результате видим? Видим стабилизатор напряжения и стабилитрон, подключенный к среднему выводу стабилизатора. ХХ – это две последние цифры, написанные на стабилизаторе. Там могут быть цифры 05, 09, 12 , 15, 18, 24. Может уже есть даже больше 24. Не знаю, врать не буду. Эти две последние цифры говорят нам о напряжении, которое будет выдавать стабилизатор по классической схеме включения:

Здесь стабилизатор 7805 выдает нам по такой схеме 5 Вольт на выходе. 7812 будет выдавать 12 Вольт, 7815 – 15 Вольт. Более подробно про стабилизаторы можно прочитать .

U стабилитрона – это напряжение стабилизации на стабилитроне. Если мы возьмем стабилитрон с напряжением стабилизации 3 Вольта и стабилизатор напряжение 7805, то на выходе получим 8 Вольт. 8 Вольт – уже нестандартный ряд напряжения;-). Получается, что подобрав нужный стабилизатор и нужный стабилитрон, можно с легкостью получить очень стабильное напряжение из нестандартного ряда напряжений;-).

Давайте все это рассмотрим на примере. Так как я просто замеряю напряжение на выводах стабилизатора, поэтому конденсаторы не использую. Если бы я питал нагрузку, тогда бы использовал и конденсаторы. Подопытным кроликом у нас является стабилизатор 7805. Подаем на вход этого стабилизатора 9 Вольт от балды:

Следовательно, на выходе будет 5 Вольт, все таки как-никак стабилизатор 7805.

Теперь берем стабилитрон на U стабилизации =2,4 Вольта и вставляем его по этой схеме, можно и без конденсаторов, все-таки делаем просто замеры напряжения.

Опа-на, 7,3 Вольта! 5+2,4 Вольта. Работает! Так как у меня стабилитроны не высокоточные (прецизионные), то и напряжение стабилитрона может чуточку различаться от паспортного (напряжение, заявленное производителем). Ну, я думаю, это не беда. 0,1 Вольт для нас погоды не сделают. Как я уже сказал, таким образом можно подобрать любое значение из ряда вон.

Вариант №3

Есть также другой подобный способ, но здесь используются диоды. Может быть Вам известно, что падение напряжение на прямом переходе кремниевого диода составляет 0,6-0,7 Вольт, а германиевого диода – 0,3-0,4 Вольта ? Именно этим свойством диода и воспользуемся;-).

Итак, схему в студию!

Собираем по схеме данную конструкцию. Нестабилизированное входное постоянное напряжение также и осталось 9 Вольт. Стабилизатор 7805.

Итак, что на выходе?

Почти 5.7 Вольт;-), что и требовалось доказать.

Если два диода соединять последовательно, то на каждом из них будет падать напряжение, следовательно, оно будет суммироваться:

На каждом кремниевом диоде падает по 0,7 Вольт, значит, 0,7+0,7=1,4 Вольта. Также и с германиевыми. Можно соединить и три, и четыре диода, тогда нужно суммировать напряжения на каждом. На практике более трех диодов не используют. Диоды можно ставить даже малой мощности, так как в этом случае ток через них все равно будет мал.

Ниже приведены сразу две схемы 3-х Вольтовых блоков питания .
Они собраны на разных элементах, а конкретную вы сможете выбрать сами, познакомившись с их особенностями и исходя из своих потребностей м возможностей.
На первом рисунке приведена простая схема блока питания на 3 В (ток в нагрузкеке 200 мА) с электронной защитой от перегрузки (Iз = 250 мА). Уровень пульсации выходного напряжения не превышает 8 мВ.

Для нормальной работы стабилизатора напряжение после выпрямителя (на диодах VD1...VD4) может быть от 4,5 до 10 В, но лучше, если оно будет 5...6 В, ≈ меньшая мощность источника теряется на тепловыделение транзистором VT1 при работе стабилизатора. В схеме в качестве источника опорного напряжения используется светодиод HL1 и диоды VD5, VD6. Светодиод является одновременно и индикатором работы блока питания.

Транзистор VT1 крепится на теплорассеивающей пластине. Как рассчитать размер теплоотводящего радиатора можно более подробно посмотреть .
Трансформатор Т1 можно приобрести из унифицированной серии ТН любой, но лучше использовать самые малогабаритные ТИ1-127/220-50 или ТН2-127/220-50. Подойдут также и многие другие типы трансформаторов со вторичной обмоткой на 5...6 В. Конденсаторы С1...СЗ типа К50-35.

Вторая схема использует интегральный стабилизатор DA1, но в отличие от транзисторного стабилизатора, приведенного на первом рисунке, для нормальной работы микросхемы необходимо, чтобы входное напряжение превышало выходное не менее чем на 3,5 В. Это снижает КПД стабилизатора за счет тепловыделения на микросхеме.

При низком выходном напряжении мощность, теряемая в блоке питания, будет превышать отдаваемую в нагрузку. Необходимое выходное напряжение устанавливается подстроечным резистором R2. Микросхема устанавливается на радиатор. Интегральный стабилизатор обеспечивает меньший уровень пульсации выходного напряжения (1 мВ), а также позволяет использовать емкости меньшего номинала.

Исходные данные: мотор-редуктор рабочее напряжение у которого 5 Вольт при токе 1 А и микроконтроллер ESP-8266 с чувствительным на изменение рабочим напряжением питания 3,3 Вольт и с пиковым током до 600 миллиампер. Все это необходимо учесть и запитать от одной аккумуляторной литий-ионной батареи 18650 напряжением 2,8 -4,2 Вольт.

Собираем схему приведенную ниже: аккумулятор литий-ионный 18650 напряжением 2К,8 -4,2 Вольт без внутренней схемы зарядного устройства -> присоединяем модуль на микросхеме TP4056 предназначенный для зарядки литий-ионных аккумуляторов с функцией ограничения разряда аккумулятора до 2,8 Вольт и защитой от короткого замыкания (не забываем что этот модуль запускается при включенном аккумуляторе и кратковременной подачи питания 5 Вольт на вход модуля от USB зарядного устройства, это позволяет не использовать выключатель питания, ток разряда в ждущем режиме не очень большой и при долгом не использования всего устройства оно само выключиться при падении напряжения на аккумуляторе ниже 2,8 Вольт)

К модулю TP4056 подключаем модуль на микросхеме MT3608 — повышающий DC-DC (постоянного в постоянный ток) стабилизатор и преобразователь напряжения с 2,8 -4,2 Вольт аккумулятора до стабильных 5 Вольт 2 Ампера — питания мотор-редуктора.

Параллельно к выходу модуля MT3608 подключаем понижающий DC-DC стабилизатор-преобразователь на микросхеме MP1584 EN предназначенный для стабильного питания 3,3 Вольта 1 Ампер микропроцессора ESP8266.

Стабильная работа ESP8266 очень зависит от стабильности напряжения питания. Перед подключением последовательно модулей DC-DC стабилизаторов-преобразователей не забудьте настроить переменными сопротивлениями нужное напряжение, поставьте конденсатор параллельно клеммам мотор-редуктора что бы тот не создавал высокочастотных помех работе микропроцессору ESP8266.

Как видим из показаний мультиметра при присоединении мотор-редуктора напряжение питания микроконтроллера ESP8266 НЕ ИЗМЕНИЛОСЬ!

Зачем нужен СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ. Как использовать стабилизаторы напряжения

Знакомство со стабилитронами, расчет параметрического стабилизатора; использование интегральных стабилизаторов; конструкция простого тестера стабилитронов и другое.

AMS1117 Технический паспорт

Наименование	AMS1117	Kexin Промышленные
Описание	Линейный регулятор напряжения DC-DC с малым внутренним падением напряжения, выход 800мА, 3.3В, SOT-223 С управляемым или фиксированным режимом регулирования
AMS1117 Технический паспорт PDF (datasheet) :
Характеристики: — максимальная стабилизация при полной нагрузке по току; — быстрая переходная характеристика; — защита по выходу при превышении тока нагрузки; — встроенная тепловая защита; — низкий уровень шума — регулируемое или фиксированное напряжение 1.5 Вольт, 1.8 Вольт, 2.5 Вольт, 1.9 Вольт, 3.3 Вольт, 5 Вольт.

RT9013 Технический паспорт

Наименование		Richtek технологии
Описание	Стабилизатор-преобразователь на нагрузку с током потребления 500мА, с малым падением напряжения, низким уровенем собственных шумов, сверхбыстродействующий, с защитой выхода по току и от короткого замыкания, CMOS LDO .
RT9013 PDF Технический паспорт (datasheet) :
Общее описание RT9013 представляет собой высокопроизводительный, 500mA LDO регулятор напряжения, с высоким PSRR и ультра-малым падением напряжения. Идеально подходит для портативных и беспроводных устройств с высокими требованиями к производительности и пространству размещения.Особенности: Широкий диапазон входного рабочего напряжения: 2.2 Вольт — 5.5 Вольт с малым падением напряжения: 250 мВ при нагрузке 500 мА. Низкий уровень собственных шумов для применения . Сверхбыстрая реакция на переходные процессы в нагрузке. Термическое отключение и защита по току. Необходим на выходе конденсатор 1 мкФ.

Наименование		Монолитные Power Systems
Описание	3А, 1.5MHz, 28В Step-Down конвертер
(datasheet) :
Image Info: MP1584 MP1584 представляет собой высокочастотный 1.5 мГц понижающий стабилизатор-преобразователь DC-DC (постоянный в постоянный) напряжения с интегрированным выходным МОП-транзистором. Он обеспечивает выходной ток 3A с текущим контролем стабильности, быстрым реагированием и легкой компенсацией напряжения. Диапазон входного напряжения от 4.5 Вольт до 28 Вольт охватывает большинство понижающих приложений, в том числе в автомобильной сфере. 100 мкА оперативный ток покоя позволяет использовать модуль в спящем режиме от батарейного питания. Эффективность преобразования в широком диапазоне нагрузки достигается путем уменьшения частоты переключения при малой нагрузке, чтобы уменьшить потери при коммутации затвора выходного транзистора.

**Приобрести можно в магазине Your Cee

Наименование		Монолитные Power Systems
Описание	3A, от 4.75 Вольт до 23 Вольт, 340KHz, понижающий преобразователь
MP2307 Спецификация PDF (datasheet) :
Image Info: MP2307 MP2307 представляет собой монолитный синхронный понижающий стабилизатор-преобразователь DC-DC (постоянный в постоянный) . Устройство объединяет 100 миллионов МОП-транзисторов, которые обеспечивают 3A постоянного тока нагрузки в широком рабочем входном напряжении от 4.75 Вольт до 23 Вольт. Регулируемый плавный пуск предотвращает броски тока при включении/отключении, ток питания ниже 1 мкА. Это устройство, доступный в SOIC корпусе с 8 выводами, обеспечивает очень компактное решение системы с минимальной зависимостью от внешних компонентов. 1. Термостойкий 8-контактный SOIC корпус. 2. 3A — непрерывный выходной ток 4A — пиковый выходной ток. 3. Широкий диапазон рабочего входного напряжении от 4.75 Вольт до 23 Вольт.

*Приобрести можно в магазине Your Cee

LM2596 Технический паспорт

Наименование		Во-первых компонентов Международной
Описание	Простой понижающий стабилизатор-преобразователь питания 3A с внутренней частотой 150 кГц
LM2596 Технический паспорт PDF (datasheet) :
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ Серия LM2596 регуляторов напряжения является монолитными интегральными микросхемами, которые обеспечивают все активные функции понижающего импульсного стабилизатора-преобразователя электропитания , способный управлять нагрузкой до 3A с отличной линейной регулировкой напряжения на нагрузке. Эти устройства доступны с фиксированными выходными стабилизированными напряжениями 3.3 Вольт, 5 Вольт, 12 Вольт, и с регулируемым выходным стабилизированным напряжением от 1.2 Вольт до 37 Вольт. Термическое отключение и защита по току.Внутренняя схема микросхемы: Типичное подключение:

MC34063A Технический паспорт

Наименование	MC34063A	Крыло Шинг International Group
Описание	DC-DC управляемый преобразователь
MC34063A Технический паспорт PDF (datasheet) :

Случается, что на плате APM разных версий, особенно касается клона с HobbyKing, сгорает стабилизатор напряжения 3.3В. В статье собрал материал, как проверить его работоспособность.

Ранее Алексей Козин писал в своем дневнике на RCDesign.ru заметку под названием « ». Первым делом рекомендую почитать данную заметку.

Перепечатка материала Алексея Козина:

По непроверенным данным, считайте слухам в серии китайских клонов ардупилота «HKPILOT» есть «баг»
я говорю о «серии» но не о том что все платы такие, потому что первую партию они выпустили как ардупилот, американцы сделали им замечание что ардупилот зарегистрированый ттоварный знак, и хотя схему и код использовать можно но товарный знак — нельзя.

моему коллеге в руки попала одна из реализаций этой платы. в этом релизе производитель видимо не найдя стабилизатора питания 3,3вольта по бюджетной цене заменил его на функциональный аналог.
но на этом функциональном аналоге имелся дополнительный управляющий вход — включающий и выключающий регулятор. непонимаю ход мысли производителя печатной платы но вместо того чтобы завести управляющий пин на + или — питания в зависимости от типа используемой микросхемы — они вывели управление на программируемый выход центрального процессора…
и немного изменив прошивку получили оригинальное решение — тип регулятора используемого в плате можно выбирать из программного кода.
однако покупатели приобретая плату заменяют исходную устаревшую прошивку на свежую версию и.. получают неработающий или периодически неработающий контроллер

вобщем у кого проблемы с китайскими платами — смотрите куда идет 3 нога 3 вольтового стабилизатора если на gnd или +5 — это нормально если на процессор — придется либо заливать модифицированную прошивку либо резать дорожки…

замена tps79133 на max8877-33
особенностью регулятора max8877-33 в отличие от родного является то что 3 ножка должна быть подтянута к плюсу питания а не к gnd, поэтому ее не припаиваем, а отгибаем вверх и соединяем перемычкой с ножкой №1 Особенностью регулятора max8877-33

попутно попалось интересное решение как заменить 3,3V регулятор в версии 2.5.2 на доступный AMS1117-3.3V (или аналогичный)
Решение замены

еще один вариант замены родного стаба TPS79118 на 3.3v на XC6206.
Коряво, но без разреза дорожек. Решение предложил .
Решение замены от IceMiner

визуальные отличия двух версий плат: Отличия плат

собственно весьма часто спрашивают какая надежнее 2.5.2 или 2.5
ответить сложно и те и другие попадались с выгоревшими стабилизаторами, из тех плат что я покупал оригинальные и рцтаймеровские все без нареканий, низкого качества оказались платы hkpilot (похожи на апм 2.5.2) 2шт с браком из 3 купленных, коллеги жаловались на платы 2.5.2 купленные с гудлакбай, с жалобой на версию arduflyer 2.5 c рцтаймера.

оригинальный регулятор 3,3 вольта имеет маркировку PESI
его даташит
согласно документации
-он имеет выходной ток 100ма (этого более чем достаточно)
-он имеет защиту от перегрузки и перегрева
это означает что спалить его случайным замыканием невозможно — тем не менее случаев отказа достаточно много

слабости регулятора:
Input voltage range(2) −0.3 V to 6 V
это означает что
1. даже малейшее кратковременное обратное напряжение приложенное к нему на вход может вывести его из строя (например включение питающего разъема от регулятора наоборот)
2. подача питающего напряжения свыше 6 вольт моментально прожжет в нем дыру.

Андрей Сивохин:

Сгорел очередной стаб на 3.3 В, порылся в загашнике и нашел LM 317 L , регулируемый стабилизатор напряжения, обточил его немного на наждаке , подобрал напряжение и впаял. Все заработало и даже полетело, распиновка у него необычная: 1-управление, 2-выход, 3-вход.
Решение замены Андрея Сивохина

Если вы нашли ошибку на странице, то нажмите Shift + Enter или , чтобы уведомить нас.