Alimentare Arduino e Led Strip

Ciao a tutti, sono nuovo del forum (e di Arduino). Probabilmente farò una delle domande che sono state poste molte volte sul forum, e ho cercato in rete una risposta. Come sempre, ne ho trovate troppe e vorrei un chiarimento, se mi potete aiutare.

Intanto, è il mio primo progetto (dopo lo starter kit, ovviamente).

L'idea (ma non è importante) è di controllare una Led Strip (circa 3 metri) con Arduino e alcuni sensori (fotoresistenza e PIR). Arduino controlla i LED con un MOSFET.

Il mio problema è l'alimentazione. I LED richiedono 12V e 400mA/metro (quindi 1,2A per 3 metri). Ho tre scenari: 1) Alimentare direttamente Arduino e i LED con un DC adapter da 12V/2A. Arduino dovrebbe richiedere circa 200mA e il resto della corrente se ne va nei LED. In questo scenario, il voltage drop su arduino (12V - 5V) rischia di generare troppo calore?

2) Alimento i LED con i 12V. Sulla breadboard, metto un 7805 (con condensatori e magari heatsink) e alimento Arduino con 5V da Vin. Anche qui ho un voltage drop sul 7805.

3) Stessa cosa di 2) ma invece di un 7805 uso un dc-dc buck converter per alimentare Arduino.

In rete ho trovato molti scenari, e sono confuso...

grazie mille in anticipo per l'aiuto!

Ciao, essendo il tuo primo post, ti chiederei di presentarti QUI (spiegando bene quali conoscenze hai di elettronica e di programmazione ... possibilmente evitando di scrivere solo una riga di saluto ;)) e di leggere con attenzione il REGOLAMENTO ... Grazie.

Guglielmo

Se stai usando una scheda arduino, non una configurazione standalone, puoi alimentare tutto a 12v. Arduino infatti accetta, dal jack di alimentazione, tensioni comprese tra 7 e 12v.

Ciao

Attilio

@Guglielmo: Sì, l’avevo fatto, ma subito dopo il post. Il limite di 5 minuti mi aveva impedito di postare… Grazie della segnalazione.

@Attilio: Grazie mille. Quindi non ci sono problemi di riscaldamento su Arduino? Bene, semplifica tutto.

Non e' che e' vietato alimentare Arduino con una tensione di 12V. Non lo si deve fare quando oltre al consumo di Arduino (50-60 mA ) si deve prevelare troppa corrente dall'uscita 5V, quella che viene dal regolatore interno Nel tuo caso, fotoresistore, PIR, Mosfet etc, non arriverai a 100mA ( i 200 che dichiari mi sembrano troppi ) e 0.7W il regolatore ( anche se è studiato male ) li dissipa

Rubisco:
Il mio problema è l’alimentazione. I LED richiedono 12V e 400mA/metro (quindi 1,2A per 3 metri). Ho tre scenari:

  1. Alimentare direttamente Arduino e i LED con un DC adapter da 12V/2A. Arduino dovrebbe richiedere circa 200mA e il resto della corrente se ne va nei LED. In questo scenario, il voltage drop su arduino (12V - 5V) rischia di generare troppo calore?

  2. Alimento i LED con i 12V. Sulla breadboard, metto un 7805 (con condensatori e magari heatsink) e alimento Arduino con 5V da Vin. Anche qui ho un voltage drop sul 7805.

  3. Stessa cosa di 2) ma invece di un 7805 uso un dc-dc buck converter per alimentare Arduino.

Lo stabilizzatore su Arduino deve dissipare la tensione di entrata - 5V per la corrente che viene consumata da Arduino e dall elettronica collegata.

  1. Se sono 100-200mA regge.

  2. e 3) sul pin Vin di Arduino UNO devi aplicare una tensione di ca 1,7V sopra quella dei 5V percui almeno 6,7V. I 5V puoi immettere sul pin 5V se non usi in contemporaneamente USB. (metteresti in corto i 5V della USB e del Alimentazione esterna) La opzione di un convertitore DC/DC é da scegliere in caso di alimentazione a batteria.

Ciao Uwe

@Brunello: ok, quindi non dovrebbero esserci problemi. Ho scritto 200 perchè non sono ancora molto bravo a fare i calcoli con i carichi collegati alla scheda e sono stato largo…

@Uwe: La tensione in più sul Vin (1,7V) bisogna darla perchè è collegato al regolatore e c’è una perdita di V? Seconda domanda: perchè il DC/DC si usa preferibilmente con la batteria?

Grazie a tutti e due, mi state illuminando!

Non e’ che si usa principalmente con la batteria, e’ che ha caratteristiche differenti …

Un lineare necessita all’entrata di una tensione che sia almeno (ma proprio il minimo), quella di uscita, piu la caduta interna (dropout), piu un mezzo volt per stare tranquilli … e tutta la tensione extra viene dissipata in calore (la potenza dissipata dipende ovviamente anche dalla corrente erogata) … un DC-DC invece puo avere all’ingresso anche poco piu dell’entrata, oppure meno (boost), o anche essere indifferentemente alimentato con piu o meno dell’uscita (buck-boost o SEPIC), per contro non restituisce una tensione molto “pulita” (c’e’ sempre un certo ripple), quindi l’impiego preferito e’ come “pre-regolatore” prima di un lineare, nel caso si debba alimentarci logiche o processori o sensori, mentre per led o carichi resistivi e’ migliore del lineare …

Anche la tensione di differenza entrata/uscita minima moltiplicata per la corrente viene dissipata in calore. Questo é la potenza dissipata minima perché lo stabilizzatore funzioni. Ogni tensione piú alta aumenta la potenza dissipata.

Un convertitore DC/DC ha un rendiemnto tipico tra 80 e 90% che vuol dire che la maggior parte della potenza in entrata esce al uscita. Un stabilizzatore ha delle perdite molto maggiori. Con la tensione minima (7V entrata e 5V uscita) il rendimento é ca 70% mentre con 12V entrata e 5V di uscita il rendimento é ca 40% solo il 40% del energia che viene preso dall' alimentatore/batteria arriva all uscita. Per questo, visto che usando una batteria é meglio risparmiare energia e non regalarla all'ambiente in forma di calore, é meglio usare un convertitore.

@Etemenanki devo contradirti. Hai ragione che la tensione prodotta da un convertitore DC/DC (alimentatore switching) é piú sporca rispetto ad un stabilizzatore (regolatore lineare) ma é sufficentemente pulita per tutte le aplicazioni digitali (computer, telefonini e logiche comprese). Anzi il fabbisogno di corrente di un PC (si usano alimentatori tra 300 e 1000W complessivi) non é possibile soddisfare con regolatori e alimentatori lineari che hanno un rendimento migliore intorno ai 50% (dai 230 alla tensione continua in uscita). Le uniche eccezioni potrebbero dove un regolatore lineare é indicato sono applicazioni audio HiFi e misura e elaborazione di segnali analogici di una certa qualitá.

Ciao Uwe