Alimentare tanti arduino con un solo cavo

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Buongiorno,
nel mio progetto domotico avrò una decina di arduino in vari ambienti per rilevare temperatura, umidità, co2, voc etc. Ogni arduino diciamo che consumerà circa 400/500ma
Questi sono tutti collegati tramite un bus rs485. Pensavo di utilizzare un cavo bus a 2 coppie dove una coppia twisted la uso per A e B del modbus e l'altra per l'alimentazione e GNd. Secondo voi va bene cosi o è meglio far andare l'alimentazione a parte?

Inoltre posso alimentare tutti gli arduino con un solo filo? Che tensione mi consigliate? Inizialmente pensavo 12v ma poi ho letto su questo forum che questo farebbe lavorare e surriscaldare di piu il povero arduino. Quindi vado a quanto potendo scegliere? 5/6/9v?

Considerate che è un obiettivo importante, per non falsare le sonde, fare in modo che arduino scaldi il meno possibile.

È poi un problema avere quindi a monte un trasformatore che eroga circa 6 ampere? O servono accorgi,e ti per evitare che arrivi troppa corrente ad arduino? So che la corrente viene prelevata in base all'assorbimento e non "inviata" ma preferisco chiedere :slight_smile:
Leggevo che di solito si tende ad aumentare la tnsione per evitare di far passare troppa corrente, come ad esempio nelle videocamere alimentate POE a 48v

Grazie e scusate le domande da neofita :slight_smile:

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Ciao, sicuro 400/500mA ? Sono tanti!
Per ridurre i consumi al minimo, 9v di alimentazione riduce la potenza dissipata sugli arduino.
Se i sensori sono collegati a stella dovrebbe bastare la coppia twistata, se invece sono su una linea ti conviene mettere due fili (gnd e vcc) da 1.5mmq
Esatto: la corrente è a "richiesta". L'alimentazione a 48v è per ridurre la corrente sui fili quindi utilizzare fili di sezioni inferiori (la seconda coppia twistata) ma in quel caso ti andrebbe un riduttore switching per ogni arduino.

Stefano

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Mi unisco alle domande.
Io inoltre avrei da pilotare due servo a 5V per ogni Arduino, per cui sono in dubbio se usare degli ali a 5V per alimentare sia Arduino che i servo, invece della centralizzata a 12V solo per Arduino + i 5V solo per i servo.
Il fatto è che dovrei usare anche dei relè a 12V e pensavo di metterli sulla centralizzata...
Dovrebbero comandare il motore della tapparella. A meno che non possa fare lo stesso con dei relè da 5V, allora risolverei alimentando il tutto a 5V.

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@franketto
L'impianto di antifurto di solito è 12v a cui farei riferimento.
Tenuto conto che se arduino utilizza il suo alimentatore interno solo per se stesso, senza led, il consumo è circa 50mA quindi ~~12-5/0.005 da una potenza dissipata di 140mW (~~12-5)*0.05 da una potenza dissipata di 350mW. I due servo potresti alimentarli con uno step-down switching alimentato dal +12v, i relè a 12v.....

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Ho il problema che la centralizzata da 12V gliela fornirei con un doppino cat5e... per cui al massimo va bene per i vari Arduino+relé, non per i servo.
Però Arduino avrà sui 13 pin collegati: 2servo, 1PIR, 2sensori magnetici, 2pulsanti, 3relè, 3pinRS485, non so quanti mA consumerà... anche se penso userò dei Nano che consumano meno. Ma mi sto convincendo che i 12V sono troppi da dissipare.
Mi sa che è megli che alimenti tutto a 5V locali compresi i relé...

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cam9500:
è circa 50mA quindi 12-5/0.005 da una potenza dissipata di 140mW.

La potenza è data da VI, pertanto 7V0.05A = 350 mW, quanto basta per far scaldare sensibilmente il regolatore di una UNO dato che non dispone di abbastanza rame per dissipare la potenza.
Se poi la corrente arriva a 100 mA, sempre con 12V in ingresso, ecco che tocca dissipare 0.7W con il regolatore che diventa molto caldo.
Per farla breve, la tensione ideale per alimentare Arduino, tramite Vin dove non c'è il diodo di protezione contro l'inversione di polarità, è 6.5V, in questo modo è possibile prelevare dal suo LDO fino a 300 mA senza farlo diventare troppo caldo.

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astrobeed:
Per farla breve, la tensione ideale per alimentare Arduino, tramite Vin dove non c'è il diodo di protezione contro l'inversione di polarità, è 6.5V, in questo modo è possibile prelevare dal suo LDO fino a 300 mA senza farlo diventare troppo caldo.

Vale anche per la Nano? Penso che questa non riesca a dissipare quasi niente rispetto alla UNO partendo dai 12V...
Anche per la Nano converrebbe alimentarla a 6,5V? Solo che mi toccherebbe comprare un ali 12V uno stepdown 5V 2A per i servo, e un altro step down a 6,5V per la Nano: un po' troppo mi pare.
Io andrei col 5V locale per alimentare il tutto.

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Ecco appunto... grazie per la figura di M.... me la merito :slight_smile:
Posso solo dire: "l'inondazione .... le cavallette!! Giuro che non è stata colpa mia!!"

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Pulsanti e sensori magnetici hanno un contributo pressochè nullo (le resistenze di pull-up). Devi verificare l'RS485, PIR ,servo e Relè.
Altra idea potrebbe essere eliminare l'alimentatore del nano alimentandolo direttamente sul +5 tramite un buon step-down 12->5 ben filtrato in uscita che alimenta anche i servo (i relè sempre a 12v). Ti conviene per questa soluzione fare un prototipo.

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eccomi qui.

allora sul se sono sicuro che ogni arduino richiesta 400/500ma sono andato ad occhio e ad abundantiam. Su ogni scheda arduino (micro penso) 50ma, devo montare un sensirion sht31 (1ma),un sensore di co2 (85ma), uno di voc figaro TGS8100 (10ma), un piccolo lcd da 1.8" (non so quanto consumi, forse 180ma?). Probabilmente saranno 250/300mA. Il collegamento del cavo bus rs485 è senz'altro in linea e non a stella.

Il singolo cavo twistato del bus ha una sezione di soli 0.22mmq, ben lontani dagli 1.5mm che suggerisci. A questo punto meglio usare un cavo ad hoc per il bus e uno separato e più "spesso" per l'alimentazione e il ground?

Altra domanda sciocca: il negativo del cavo di alimentazione è il GND che collego alla scheda arduino e anche il GND del modbus? posso collegare tutto insieme?

Grazie per i suggerimenti

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blacktek:
Il collegamento del cavo bus rs485 è senz'altro in linea e non a stella.
Il singolo cavo twistato del bus ha una sezione di soli 0.22mmq, ben lontani dagli 1.5mm che suggerisci. A questo punto meglio usare un cavo ad hoc per il bus e uno separato e più "spesso" per l'alimentazione e il ground?

Senz'altro se la coppia dati è in linea, farai correre assieme anche l'alimentazione. Quindi il pezzo di cavo dall'alimentatore alla periferica più vicina dovrà sopportare la somma delle correnti richieste da tutte le periferiche quindi va di sezione adeguata. Via via che arrivi al termine della linea il cavo sarà meno "carico".
Purtroppo per il modbus non lo conosco ma sono abbastanza sicuro che i negativi vadano tutti comunizzati.
Stefano

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ok quindi devo per forza usare due cavi diversi. perchè il cavo modbus è di sezione sempre molto ridotta.

Qualcun altro mi può dare qualche risposta più certa sui negativi e GND? ci capisco poco, l'elettricista mi ha però detto che spesso GND e negativo si confondono e non sempre sono la stessa cosa (anche se in alcune casistiche possono esserlo); idem la massa è una storia ancora diversa :frowning:

Per quanto riguarda la tensione di alimentazione non so se esistono trasformatori che in uscita abbiano precisamente quello che serve a noi. Ci sono sicuramente da 6,9,12v - ci sono anche di tensioni intermedie?
O, come anche leggevo sul forum, si può arrivare con un 12v e mettere poi prima di ogni schedina un riduttore di tensione? non so se poi il gioco vale la candela tra costi etc.
Come diceva astrobeed la tensione ideale sarebbe 6.5v; dove trovo però un alimentatore da ad esempio 4/5A a 6.5V?

Ogni aiuto è molto apprezzato :slight_smile:

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Per ridurre il carico del cavo di alimentazione, potresti inviare alle varie postazioni 12 o 24 V, e poi localmente usare dei regolatori buck per abbassarla sugli 8V, con cui alimentare le varie schede ...

GND e' "massa", che nel 90% dei casi corrisponde al polo negativo di alimentazione (cioe' in pratica, ogni volta che il tuo circuito ha un'alimentazione a polarita' singola) ... solo quei circuiti che hanno la doppia alimentazione (esempio, +5V e -5V, o +12 e -12), hanno un "negativo" che e' diverso dal potenziale di massa, infatti in quei casi il -5 o -12 e' appunto negativo rispetto a GND ...

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ma il regolatore buck ha consumi? scalda? ho visto in giro che costano sui 4€ cad; volevo tra l'altro usare un alimentatore buono, stabilizzato ed efficiente per alimentare il tutto.

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Il regolatore deve essere switching così ha dissipazioni molto ridotte (vedi il rendimento nel datasheet se presente).
Per l'alimentatore ti consiglierei un modello a trasformatore, stabilizzato senza troppa elettronica: deve essere affidabile e robusto.

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ok per alimentatore, anche io lo voglio assolutamente affidabile e robusto.

aspetto allora qualche altro feedback sul discorso del GND. In altre discussioni su questo forum si suggeriva caldamente di non collegare il GND degli apparati modbus. ci sono molti pareri discordanti e prima di fare casotti difficili poi da diagnosticare e sistemare volevo capirci di piu

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Regole generali per alimentare più dispositivi lontani tra loro con la stessa sorgente DC.
Prima di tutto si parte con la trasformazione della rete elettrica AC in DC a bassa tensione, max 48V, per farlo si può usare un classico trasformatore con stabilizzatore analogico ottimizzato per la tensione, fissa, desiderata, costa poco ed è molto affidabile, per contro sono ingombranti e poco efficienti, nella migliore delle ipotesi il 50%.
Soluzione alternativa è usare uno switching AC-DC, se ne trovano di ottimi a prezzi buoni, consiglio caldamente quelli di MeanWell, si trovano facilmente, hanno un costo contenuto, sono dotati di regolari omologazioni/certificazioni per la UE, p.e. questo pronto per il montaggio su guida din, ci sono anche modelli più semplici con costo nettamente minore, p.e. questo da 24V 6.5A in vendita su Amazon.
Localmente, sulle varie schede, si prevede uno switching DC-DC per portare i 12-24V a 6.5V per alimentare direttamente l'elettronica se questa prevede di suo un LDO, altrimenti si può usare un modulino, di idonea potenza, con LDO per ottenere i 5V puliti, se il tutto funziona a 3.3V lo switching deve abbassare 4.5V, se l'elettronica non esegue misure analogiche (ADC, comparatori, etc), lavora esclusivamente in digitale è possibile usare 5V, o 3.3V, direttamente in uscita dallo switching, previa buona filtratura perché questo tipo di alimentatori sono sempre molto rumorosi dal punto di vista elettrico.
Il bus dati se è di tipo differenziale, p.e. la RS485, non richiede il GND, se il bus dati lavora con i segnali riferiti a GND è buona cosa usare un cavo schermato con il GND dedicato al bus al suo interno, il cavo di alimentazione, con il suo GND, deve viaggiare esternamente, ovviamente i GND, dati e alimentazioni, hanno un solo punto in comune all'inizio del bus, non devono toccarsi in altri punti all'interno del bus stesso.
Attenzione che GND, massa e terra anche se possono essere la stessa cosa a seconda dell'impianto non è detto che sono comuni tra loro, sopratutto terra e GND.

GND è il piano equipotenziale a zero volt, per definizione, di un circuito elettronico, può essere sia il positivo che il negativo, o un qualunque livello arbitrario di tensione, è solo una questione di riferimento, nella stragrande maggioranza dei casi è il negativo, non è insolito trovare dei GND virtuali negli schemi elettronici, servono per spostare il riferimento.

La massa è il case metallico del contenitore.

La terra è la presa di terra dell'impianto elettrico.

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blacktek:
In altre discussioni su questo forum si suggeriva caldamente di non collegare il GND degli apparati modbus.

Il modbus è solo un protocollo software, non c'entra nulla con l'hardware, il GND non deve essere comune tra apparati dotati di alimentazione elettrica diversa, se sono tutti sulla stessa linea di alimentazione per ovvi motivi non solo il GND è comune, ma deve esserlo per forza altrimenti non funziona nulla. :slight_smile:
Se è necessario collegare il GND, per motivi di riferimento elettrico, tra apparati con alimentazione differenziata, sopratutto se questa proviene da sorgenti AC diverse tra loro, è necessario creare un apposito network resistivo, che deve essere ottimizzato e calcolato caso per caso, al fine di disaccoppiare tra loro i vari GND.
Come ho già fatto notare più volte, se il bus è di tipo differenziale, p.e. la RS485, ma anche una linea ethernet, non serve collegare il GND, i segnali vengono letti come differenza tra di loro e non come differenza rispetto a GND.

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Ciao Astrobeed, grazie del tempo speso a rispondermi in modo così esauriente; sei stato molto gentile :slight_smile:

In generale so che per il modbus il GND non serve in senso stretto; la linea è differenziale e basta A e B.
Te mi dici "Se è necessario collegare il GND, per motivi di riferimento elettrico, etc" come faccio io a capire se è necessario o meno collegare il ground?
Es qui http://www.chipkin.com/rs485-cables-why-you-need-3-wires-for-2-two-wire-rs485/ suggeriscono di usare il terzo cavo per il ground. Alcuni famosi (e costosi) produttori di cavi come Belden producono il cavo con due coppie twisted + un altro cavo per il GND (es http://www.belden.com/techdatas/metric/3106a.pdf)

Senza ombra di dubbio dal punto di vista del protocollo i segnali vengono letti come differenza tra i due cavi A e B; il GND verrebbe usato solo dal punti di vista elettrico e non di protocollo.

Su altri siti dicono di usare un cavo twisted a una coppia e collegare ogni slave modbus alla schermatura del cavo.

Mi riesci un pò ad illuminare sul perchè di queste info discordanti?

per quanto riguarda l'alimentazione. Ho visto il Meanwell SDR-120-12 questo è un modello stabilizzato? ho visto ha anche un'ottima efficienza. Forse però quasi meglio usare il modello a 24V così ci alimento anche le serrandine Belimo e l'efficienza è del 91% invece che 89% :slight_smile:

In generale è meglio però secondo te arrivare agli arduino con una tensione più vicina ai 6.5v finali (e scaldare più il cavo e far lavorare meno lo stepdown) oppure arrivarci con 24V e far lavorare di più il regolatore step-down (che quindi immagino scalderà di più)

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... tra l'altro utilizzando l'alimentazione comune il problema del gnd non sussiste: lo colleghi tra le alimentazioni e non lo devi collegare sul cavo dati.