<em><strong>Nota </strong>: Todas las referencias a suministros de 5 voltios, etc., se aplican sólo a las placas Arduino estándar que se basan en un <strong>Diseño de 5 voltios </strong>. Placas como la Arduino <strong>Debido </strong>, <strong>Fio </strong>y las versiones de 3,3 voltios del <strong>Pro </strong>y <strong>Pro Mini </strong>así como <strong>Clones de Arduino de 3,3 voltios </strong>es necesario tenerlo en cuenta: Donde veas que se mencionan 5 voltios, sustitúyelos por 3,3 voltios para esas placas.</em>
En primer lugar, los factores de decisión para tipo de fuente de energía :
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¿Qué hace su proyecto, cuánto poder consume en el momento de máximo consumo (estimación si no se puede medir), y qué porcentaje de tiempo está programado para permanecer en modo de bajo consumo ?
- Si el dispositivo va a estar en baja potencia la mayor parte del tiempo, un vertedero de pared es un desperdicio y un inconveniente, comparado con un paquete de baterías autónomo.
- Sin embargo, si los picos de potencia requeridos son elevados, como en el caso de varios LEDs de alta potencia o el funcionamiento de un motor, entonces tiene sentido utilizar una varilla de pared.
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Cómo físicamente accesible es el dispositivo, o cómo de accesible quiere que sea su interior?
- Si el dispositivo va a estar colocado permanentemente en un lugar apartado, los soportes de pared evitan la molestia de cambiar las pilas
- Si no quiere que nadie abra accidentalmente o a propósito la caja y se meta con la placa del dispositivo ( lo tienes en un recinto, ¿verdad? ), entonces de nuevo la verruga de la pared es la mejor opción.
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Es portabilidad o uso manual previsto?
- Evidentemente, en estos casos el dispositivo debe funcionar con pilas.
- Un enfoque híbrido consiste en utilizar baterías recargables, añadir un circuito de carga en la carcasa y cargarla desde una pila de pared cuando sea necesario. Es más ecológico que tirar las pilas a menudo, pero evita atar el dispositivo a un cable de alimentación.
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Es un línea eléctrica disponible en el lugar de despliegue permanente?
- Si no es así, es evidente que los guerreros de la pared están descartados.
- Los paneles solares y las baterías recargables se han utilizado mucho para proyectos de vigilancia meteorológica a distancia, es un enfoque interesante. Una vez más, se necesita electrónica adicional para la carga solar y el control de la batería
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Es siempre en marcha ¿relativamente importante?
- Dependiendo de las condiciones de la red eléctrica, algunos lugares excluirían una verruga en la pared. Las pilas son la única opción.
- Sin embargo, las baterías plantean sus propios retos en torno a la conexión permanente: Se necesita alguna forma de alerta perceptible (por ejemplo, un timbre) o remota (por ejemplo, la radio) para las condiciones de las baterías, que se activan antes de la batería está demasiado agotada para este tipo de alertas.
- Por supuesto, los Arduinos no están especificados para un funcionamiento permanente de misión crítica: Aunque en la práctica se comportan bastante bien si se operan las 24 horas del día, hay que asegurarse de que la seguridad de nadie depende de este funcionamiento.
Ahora, la opción de la verruga de la pared:
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Si es posible, utilice un adaptador de pared regulado de 5 voltios de alta calidad (adaptador de red aislado con un limpiar 5 voltios DC salida)
- Conecta esto al pin +5V del Arduino, no a VIN o a la toma de CC, evitando así el regulador de 5 voltios de la placa, que de otro modo generaría algo de calor en la placa. En las implementaciones permanentes, el calor provoca la degeneración o el fallo del dispositivo.
- A menudo, los cargadores USB de teléfonos móviles de marcas sensibles a la calidad proporcionan una excelente potencia regulada de 5 voltios, a un precio inigualable: ¡Sólo tienes que utilizar el mejor cargador USB que te sobre! Esto no es aplicable a las placas de 3,3 voltios, por supuesto.
- Comprueba la calidad de la potencia de salida del vertedor de pared que elijas antes de confiarle tu preciado dispositivo: Algunos cargadores pueden tener una salida de 6 o más voltios aunque sean nominalmente adaptadores de 5 voltios. Muchos de los microcontroladores más utilizados en los diseños estándar de Arduino no toleran tensiones superiores a 5,5 voltios, así que ¡adiós a Arduino!
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Si calidad de la regulación de la tensión de la varilla de pared no está asegurada, entonces se sugiere el uso de una varilla de pared diseñada para una salida de 7,5 a 9 voltios de CC, con el regulador de voltaje IC a bordo haciendo la regulación de 5 voltios:
- La recomendación oficial de Arduino dice " 9 a 12V DC, 250mA o más, enchufe de 2,1mm, pin central positivo. "
- Sin embargo, los diseños de Arduino de 5 voltios aceptan voltajes de hasta 7 voltios, incluso menos en un momento dado. Cuanto más alto sea el voltaje suministrado, mayor será la cantidad de energía que el regulador de voltaje de a bordo debe desperdiciar como calor - y ya lo hemos discutido. De ahí el rango de tensión conservador sugerido anteriormente, a pesar de la postura oficial al respecto.
- Esto se conecta a la toma de barril DC si está disponible, o bien el pin VIN (y GND para el cable negativo), en la placa Arduino - no al pin de +5V mencionado para el método anterior.
- Lo mejor es encontrar un cable de pared de 500 mA o incluso de 1 amperio, si es posible. Por dos razones: (1) El Arduino y cualquier otro dispositivo permanente tendrán espacio para consumir más de los 250 mA mínimos recomendados, y (2) los adaptadores de corriente de mayor capacidad suelen durar más si funcionan con una capacidad muy inferior a la nominal, ya que están diseñados para soportar una carga mayor.
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Si alguna parte del dispositivo permanente de Arduino, por ejemplo un motor o los LEDs de Piraña, requiere alta corriente - que para esta discusión es cualquier cosa mayor de, digamos, 100 mA - entonces es mejor alimentar ese subsistema con energía directamente de la fuente de alimentación de pared, en paralelo a la alimentación que se proporciona a la propia placa Arduino.
- Esto requiere decisiones de diseño específicas, como controlar el dispositivo de alta corriente a través de un BJT, un MOSFET o un relé, y asegurarse de que las tierras de los respectivos subsistemas (el Arduino, y esa cosa hambrienta de energía que está controlando) están bien conectadas, en un único punto.
- Suministrar esta energía directamente desde el VIN, o peor aún, la línea de +5V en la placa Arduino pone un estrés térmico innecesario en las pistas y componentes de la PCB Arduino, como el diodo rectificador, y para el caso de +5V, el regulador de voltaje de la placa.
Para usar una batería:
- Utilice baterías diseñadas para suministrar una corriente superior a la corriente máxima que necesita el aparato. Las pilas de 9 voltios con forma de caja rectangular no suelen estar especificadas para este tipo de corrientes (algunas sí), por lo que es mejor evitarlas.
- Si el dispositivo pasa un gran porcentaje de tiempo en modos inactivos de baja potencia, se recomienda un tipo de batería de baja corriente de fuga, para ampliar el periodo de funcionamiento.
- Utiliza un juego de pilas que proporcionen al menos 6,5 voltios, por ejemplo, 5 pilas AA, y conéctalas a PWRIN (conector de barril de CC) o a VIN y GND, como antes.
- Si el dispositivo basado en Arduino no es sensible a la calidad de la tensión de alimentación, por ejemplo, no utiliza el ADC de Arduino para la adquisición de datos sensibles, entonces se puede lograr una eficiencia adicional mediante el uso de un regulador buck DC-DC de 5 voltios entre la batería y el circuito, y la alimentación de la salida al pin +5V (y GND). Los reguladores Buck o reguladores DC-DC conmutados son más eficientes que los reguladores lineales como el que lleva el Arduino. Así, se desperdicia menos energía en forma de calor, y las baterías deberían durar más.
- Si se desea el funcionamiento de la batería recargable, una buena opción es un escudo de la batería LiPo que incorpora la carga y el control de la batería en un solo lugar. Algunos de estos escudos incluso tienen un regulador de conmutación de 5 voltios en ellos, con 5 voltios de CC regulados de manera eficiente alimentados directamente en el pin +5V de Arduino.
- Diseñar algún tipo de informe sobre el estado de la batería en el dispositivo Arduino permanente, si es posible, de modo que se pueda proporcionar una advertencia temprana mucho antes de que las baterías se agoten.
Una estrategia de batería interesante consiste en diseñar el dispositivo final de Arduino para que funcione con un voltaje de funcionamiento reducido, como por ejemplo 3,5 voltios o más. Esto requiere el uso de un cristal de reloj reducido (digamos 8 MHz en lugar de 16 o 20 MHz), el microcontrolador necesita esta frecuencia reducida para un funcionamiento estable a un voltaje reducido.
El dispositivo es alimentado por sólo 3 pilas AA El voltaje de la batería varía de 4,5 voltios a plena potencia a unos 3,0 voltios en estado de agotamiento. No es necesario regular el voltaje, el paquete de baterías se alimenta directamente en el pin de +5V en el Arduino.
Esto también elimina la pérdida de eficiencia en el regulador de voltaje de a bordo, que se evita en esta disposición. Mientras el conjunto de 3 baterías pueda proporcionar al menos el voltaje mínimo al que el microcontrolador específico puede operar, su dispositivo seguirá funcionando. Esta información se puede determinar a partir de la hoja de datos del microcontrolador concreto que se va a utilizar.
Espero que las notas anteriores proporcionen al menos una base inicial para el diseño de la solución de alimentación para el despliegue permanente de su proyecto Arduino.
