Alimentation par le 5V ou Vin les risque et les avantage .

Heloderma-kris · January 14, 2015, 1:06pm

Bonjour a tous
je cherche pas mal depuis quelque temps et je trouve que ce n'est pas si evident que ça apparament d'allimenté correctement une carte arduino ! l'allimentation etant souvent la source des probleme je vais donc esayer de résumé et de lister des solutions.

cette discution faisant suite a ce sujet et d'autre vu sur GOO...
http://forum.arduino.cc/index.php?topic=168677.0

Bref je situ le probleme comme ça:

liste des probléme encontré :

-SD carte ne s'initialise pas.
-les ecrant tft de grande taille ne fonctione pas corectement.( ligne blanchatres)
-d'autre type d'organe ne s'initialise pas ( carte ethernet)
ouvert a d'autre ajout...

1- on peut utiliser l'alimentation standard par le conecteur jack ou " cylindrique "( pour reprendre l'expresion de B@tto) mais egalement car cela revient au meme la pin Vin et une pin Ground (GND). en faisant attention que le + de l'allimentation arrive bien sur la Vin et que le moins (ou masse ou ground) arrive sur une GND.

1.1-les limites tension/intensité dans ce cas sont généralement, une tension de 7 à 12V qui depend de la carte elle meme, ou plutot du régulateur intégré a cette carte ( officiel arduino ou autre c'est pas forcement la meme) et un max de 5A.

1.2- le regulateur fournira tout le montage il faudra donc faire atention a l'intensité consomé !

attention risque de chauffe du regulateur si tension trop elevé en amont de ce dernier, et donc de plantage et de redemarage intenpestif du systeme.
de meme une tension trop proche de 5V ne permetra pas au regulateur de fonctioner correctement

1.3-lorsque l'on apporte une tension sur ces entrées le systeme intérne coupe l'allimentation USB on peut donc programer la carte ou recupéré des doné via l'USB sans aucun souci
( attention sur d'anciene carte il semblerai que la comutaion n'etait pas automatique et devait etre réalisé en manuel)

2- Alimenter par un des pins 5V de la carte et un GND est posible mais dans ce cas il faudra s'assuré que l'alimentation que l'on apporte soit a 5V max 5,5V. qu'elle ne soit pas trop parasité et quel ne vrarie pas

( on ne parle pas ici de reference de tension mais de tension d'alimentation )

2.1- Avantage on n'a plus de limitation en intensité pour le montage , car on peut alors alimenter les autres organes en 5V directement , moins de risque de chauffe aussi .

inconvenient , si votre alimentation ne debite pas assé le systeme sera instable , il peut y avoir perte ou perturbation d'autre organe du montage , car l'alimentation va s'écroulé et donc la tension chuté.
Autre inconvénient il sera néccésaire d'intercalé une diode " anti retour" entre l'alimentation et le pin +5V de la carte pour evité lors du branchement de l'USB des probléme de tension .
Cette possibilité intérésante peut néamoins causé des dégats si elle n'ait pas réalisée avec précausion.

Attention dans les deux cas ne jamais faire confiance au bloque d'alimentation que ce soit 5V ou 12V courament appelé "transfo" ou "chargeur" car ces dernier ne sont quasiment jamais a la tension indiqué .
donc mesuré les avant pour vous assuré que ces dernier soit dans des valeurs respectablent.
Vin =>>7-12V
+5V=>> 5-5.5V

Si vous choisiez le fonctionement par le 5V dans ce cas ont peut utilisé un montage a basse de régulateur de tension ( type LM78xx), des allimentation type steppdown ( souvent utilisé pour les charge de batterie Litium-ion un potensiometre permet d'ajuster la tension de sortie) ou bien encore des petites alime a découpage régulé (pola une resistance permet deconfiguré la tension sortie).
convertiseur DC/DC

Dans tout les cas un condensateur ( souvent indispensable) en paraléle de la sortie permetra de bien amortir d'eventuel variation ou appelle de courant du montage .

Voila si vous avez des chose a ajouté( ne me dite pas que non, je vous croirait pas) , l'idée etant de bien eclaicire ce sujet pour moi ou d'autre avant d'en faire si possible un tuto.
toute aide ou remarque etant la bien venu.

bricoleau · January 14, 2015, 1:59pm

Voilà un sujet intéressant

Pour l'alim directe par la broche 5V, je cite une réponse à l'un de mes posts

B@tto:
C'est possible, mais les régulateur linéaire n'apprécie pas en général d'avoir un potentiel en sortie supérieur à celui d'entrée. La parade : mettre une diode entre 5V et VIN ou brancher l'alim sur VIN et le 5V

Par ailleurs, je me demande ce qui se passe si l'arduino est relié au PC en USB (alim prioritaire il me semble) et à une alim externe via le 5V

Heloderma-kris · January 14, 2015, 2:23pm

bricoleau:
Voilà un sujet intéressant

Pour l'alim directe par la broche 5V, je cite une réponse à l'un de mes posts

Par ailleurs, je me demande ce qui se passe si l'arduino est relié au PC en USB (alim prioritaire il me semble) et à une alim externe via le 5V

en reliant 5V et Vin cela reviendrai a shunter le regulateur(lm358) et en meme temps a faire croire que l'on utilise une alime externe et donc le mosfet qui coupe l'alim usb devrait s'enclanché non?
le lm358 semble accepter en entre un minima de 3V donc il devrait fonctioné sufisament pour activé le mosfet , qui si je me trompe pas neccesite 1.5V ddp pour fonctioné( a comfirmé )

basse theorique http://arduino.cc/en/uploads/Main/arduino-uno-schematic.pdf
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm158-n.pdf
Intelligent Power and Sensing Technologies | onsemi

B_tto · January 14, 2015, 2:24pm

bricoleau:
Par ailleurs, je me demande ce qui se passe si l'arduino est relié au PC en USB (alim prioritaire il me semble) et à une alim externe via le 5V

Je suis pas hyper calé en transistor donc j'ai un peu de mal à prévoir la réaction du montage (dont je n'ai jamais compris l'utilité pour être honnête ...)

Selon moi rien en l'absence de VIN qui commande le mosfet qui "active" ou non la sélection du 5V sur le bus USB. Si Vin est actif, ça donne une tension sur la source >= tension sur la gate, donc mosfet bloquant donc rien non plus ... Analyse à confirmer par les électroniciens plus calés

Heloderma-kris · January 14, 2015, 2:29pm

Argg...
en regardant le schéma on voit en amon du LM358 un pont diviseur ce qui me géne c'est que dans le cas ou on aplique 5V ( il ya 2x10kohm) on obtiendrait 2.5V ce qui est en desous du 3V néccésaire au LM358 donc je ne sait pas non plus si sa fonctione?

B_tto · January 14, 2015, 2:47pm

Heloderma-kris:
Argg...
en regardant le schéma on voit en amon du LM358 un pont diviseur ce qui me géne c'est que dans le cas ou on aplique 5V ( il ya 2x10kohm) on obtiendrait 2.5V ce qui est en desous du 3V néccésaire au LM358 donc je ne sait pas non plus si sa fonctione?

5V sur le VIN, ce qui n'est pas du tout le fonctionnement normal puisqu'alors en sortie de régulateur tu es trop faible.

Le LM est juste la pour privilégier le VIN à au VUSB. Le fonctionnement qui n'est pas vraiment prévu à la base est de brancher du 5V extérieur directement sur le 5V de la carte. Si on mets un 5V externe + un VIN la il risque d'y avoir du grabuge ...

Heloderma-kris · January 14, 2015, 2:52pm

jessayer de faire réponse a bricoleau :

Par ailleurs, je me demande ce qui se passe si l'arduino est relié au PC en USB (alim prioritaire il me semble) et à une alim externe via le 5V

dans le cas ou l'on on allimente par le 5V , que l'on relis 5V au Vin et que l'on branche un cable USB au pc

car si 5V sur Vin l'usb( en suivant mon précédent résonement) ne devrai pas étre désactivé!

zoroastre · January 14, 2015, 2:57pm

Heloderma-kris:
Argg...
en regardant le schéma on voit en amon du LM358 un pont diviseur ce qui me géne c'est que dans le cas ou on aplique 5V ( il ya 2x10kohm) on obtiendrait 2.5V ce qui est en desous du 3V néccésaire au LM358 donc je ne sait pas non plus si sa fonctione?

Oulala! n'y a-t'il pas confusion entre alimentation du Lm358 et tension de référence appliquée à l'entrée du module ?

@+

Zoroastre.

68tjs · January 14, 2015, 3:03pm

L'alim prioritaire est par le Vin.
Ce qu'il faut retenir :
S'il n'y a rien sur Vin le transistor est saturé et le courant provient de l'USB.
Dès qu'une tension appliquée sur Vin arrive (à travers un pont diviseur) à appliquer une tension supérieure à 3,3V sur le comparateur le transistor se bloque (Vgs< Vgs threshold), bloquant aussi l'alim provenant de l'USB.

Attention Vin doit être supérieur ou égal à 7V :

il y a une diode de protection en série soit 0,8 V de perte en ligne.
effectivement il faut que Vin/2 soit supérieur à 3,3V
il faut au régulateur au moins 1 V entre l'entrée et la sortie

Il y a une troisième possibilité :
Analyse :

Le régulateur interne 5V de la carte chauffe parce qu'il ne peut pas accepter les gros besoins en courant.
Les blocs d'alim sont souvent imparfaits : il y a la valeur de la tension mais il y a aussi la qualité de la tension. Un voltmètre continu lisse les variations et peut très bien indiquer 5,001 V même si à l'oscillo on voit que la tension se balade autour de 5V avec des "creux" à 4V et des "bosses" à 6V.

Proposition :
Un bloc extérieur de 9V et un "vrai régulateur 5V monté sur un radiateur" avec un filtre en entrée de régulateur.
Pour mémoire juste un condensateur en parallèle sur l'entrée du régulateur n'est pas très efficace. Un filtre fonctionne selon le même principe qu'un pont diviseur résistif : il faut un élément en série entre la sortie de l'alim et le condensateur de filtrage.
Cet élément peut être une résistance (U=RI -> attention à bien maîtriser la chute de tension) ou mieux une inductance de filtrage, il existe des modèles conçu pour le filtrage d'alim. Si on fait passer trop de courant dans une inductance il peut se produire une saturation magnétique et la valeur de l'inductance s'écroule. Bien utiliser un modèle capable de suporter l'ampérage voulu).
Autre possibilité :
On trouve maintenant à pas cher des convertisseurs de tension qui incorporent les filtres et qui sont près à l'emploi.
On trouve des abaisseurs, des élévateurs et des inverseurs.

Avec cette solution il faut faire entrer le 5V par la broche 5V et on risque de se trouver en conflit avec l'USB.
Il y a des moments où il faut mettre les mains dans le cambouis.
Un moyen simple (ou presque ) : couper proprement la piste alim provenant de l'USB avec un scapel (sur Ebay il y a des "chirurgical scapel" en français on dit bistouri qui sont géniaux à 3 ~~francs~~ euros six sous).
Si c'est fait proprement (proprement = pas à la hache, avec délicatesse) il sera toujours possible de rétablir la liaison avec un peu de soudure.
Sinon avec une UNO il suffit de désouder le fusible réarmable qui est juste à coté de la prise USB.

Alim_uno.pdf (35.3 KB)

Heloderma-kris · January 14, 2015, 3:11pm

zoroastre:
Oulala! n'y a-t'il pas confusion entre alimentation du Lm358 et tension de référence appliquée à l'entrée du module ?

tres probablement j'avou ne pas toujours bien comprendre ou regardé dans les data sheet!

Heloderma-kris · January 14, 2015, 3:19pm

Assasin pauvre carte

bon c'est deja plus claire Merci !
ça confirme ce que je pensait alimenté corectement une carte arduino n'est pas si evident que ça !

est ce que l'on peut apliqué les méme résonement sur les autre carte ? mega etc..

bricoleau · January 14, 2015, 3:52pm

Par exemple, pour alimenter un arduino en 24/24 7/7 de manière durable dans le temps, peut-on utiliser ce type d'alim ci-dessous avec :

La sortie -V reliée au GND de l'arduino
La sortie +V reliée aux VIN et 5V de l'arduino ?

B_tto · January 14, 2015, 4:19pm

Yep, et penser à mettre une diode entre le pin 5V et le pin VIN pour protéger le régulateur

@68tj : je viens de chercher je trouve pas de board arduino que quelqu'un aurait eu l'idée de faire dans les règles de l'art, avec des bonnes alim, des bons découplages, l'inductance sur le AVCC et pourquoi pas des régulateurs à découpage pour le 5V et le 3.3V. Ca réglerait quelques problématiques récurrentes ...

bricoleau · January 14, 2015, 4:51pm

B@tto:
Yep, et penser à mettre une diode entre le pin 5V et le pin VIN pour protéger le régulateur

Désolé je ne comprends pas.
Si VIN et 5V sont toutes les deux reliées au +V de l'alim, elles sont à isopotentiel.
Pourquoi mettre une diode entre les deux ?

68tjs · January 14, 2015, 4:52pm

B@tto:
@68tj : je viens de chercher je trouve pas de board arduino que quelqu'un aurait eu l'idée de faire dans les règles de l'art, avec des bonnes alim, des bons découplages, l'inductance sur le AVCC et pourquoi pas des régulateurs à découpage pour le 5V et le 3.3V. Ca réglerait quelques problématiques récurrentes ...

Normal, dans la bande Arduino il n'y a pas d'électronicien et ils ne savent pas lire une datasheet : rien qu'une bande d'artistes et de programmeurs, pfeuuu .
Je n'ai toujours pas compris l'intérêt à passer d'un régul en boîtier Dpack à un boîtier sot223, à moins que cela leur a été imposé par le sous-taitant pour que lui puisse suprimer une référence sur ses étagères.

Autre incompréhension : un quartz 16 MHz sur le micro interface USB, normal obligatoire pour l'USB, et un résonnateur toujours 16 MHz sur le micro principal. Ils ne pouvait pas relier le micro principal avec le micro USB ? Cela aurait amélioré la précision temporelle et aurait libéré une I/O supplémentaire. C'est comme cela que fait ST sur ses cartes Nucléo.

Comme les petits chinois ne pensent qu'a recopier à l'identique sans surtout rien modifier pour profiter la notoriété arduino, aucun espoir à avoir de ce coté.
PS : même les cartes Nucléo de ST laisse à désirer sur les découplages d'alim. Ralala on n'est pas aidé.

B_tto · January 14, 2015, 8:23pm

bricoleau:
Désolé je ne comprends pas.
Si VIN et 5V sont toutes les deux reliées au +V de l'alim, elles sont à isopotentiel.
Pourquoi mettre une diode entre les deux ?

VIN et 5V ne sont pas relié au V+.

Vin--diode----regulateur---5V---...
| |
Pin VIN Pin 5V

Heloderma-kris · January 15, 2015, 8:03am

quel est le bute de cette diode ?
amené une tension sur le Vin ? dans ce cas la tension en sortie de regulateur sera toujours plus élevé qu'en entré non ?

au risque de me trompé encore une fois avec une diode ne risque t'on pas d'avoir une chute de tension et donc d'avoir sur Vin une tension de 5V-Vdiode?

desolé si je pige pas non plus!

Heloderma-kris · January 15, 2015, 9:08am

alors je vien de m'apercevoir, que je ne regardé pas forcement les bons composant , car entre les differente revisions de la carte les regulateurs on changer visiblement.
sur les R3:
uno et mega en tout cas ce sont des NCP1117
NCP1117-D.PDF

alors au rique de dire une anerie mais sur ces dernier il y a deja une diode D1 ente Vout et Vin non ?
page 9 de la datasheet

je ne suis pas sur de bien comprende si c'est une protection deja existante ou bien néccésaire !

les lien vers le dattasheet arduino mega et une , R3:
arduino-mega2560_R3-sch.pdf
Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf

Heloderma-kris · January 15, 2015, 9:26am

oula je croit que l'on ne ce comprend pas ,

PePe toi tu parle de la diode qui est sur les dattasheet des cartes arduino appeler aussi D1 mais qui est quand a elle entre powerIn et Vin qui effectivement est bloqué en cas de mauvaise polarité.

celle dont je parle serrai a "placer" entre la sortie du regulateur NCP1117 sur les R3, donc le +5V de la carte arduino et l'entré du régulateur soit Vin sur la carte dans le sens passant de +5V a Vin , comme montré dans la dattasheet du composant NCP1117. de magniere a protégé le régulateur.
la question est est ce que cette diode est deja présente dans le composant NCP1117?

donc en gros deux possibilité:

soit une diode qui ne condane pas l'utilisation de l'alimentation et donc regulation par le la prise d'allime jack ( solution en vert)
-soit un raccord entre +5 et Vin( en violet) mais la pas de protection si on met en plus une tension sur la prise d'alime jack ce qui ammenerai direct une tension Vin sur le 5V de la carte
dans les deux cas c'est si on alimente en 5V par le pin 5V de la carte.

desole pour le shéma a l'arrache!

bricoleau · January 15, 2015, 12:35pm

Je suis désolé mais là vous m'avez complètement perdu.
Si on peut reprendre au tout premier post de ce topic :

Il a été évoqué la possibilité (point 2 du topic d'Heloderma) de ne pas utiliser l'alim interne de la carte arduino, et de brancher directement une alim externe 5V DC sur la pin 5V.

Cette possibilité a ses avantages et ses inconvénients.

Le principal avantage est de disposer d'un ampérage supérieur à ce que peut délivrer l'alim interne de l'arduino, pour l'ensemble du système construit autour de la carte arduino.

La question est de savoir s'il est nécessaire d'ajouter d'une diode entre l'entrée de l'alim interne de la carte (= par exemple la pin Vin) et la pin 5V, qui je le rappelle, est dans cette hypothèse directement reliée à une alim externe.
Une autre possibilité évoquée était de relier ensemble Vin et 5V.

Pour les autres éléments du problème, je propose de rester sur des hypothèses simples :

pas d'utilisation simultanée d'autre source d'alim (donc rien de supplémentaire branché sur la prise jack ou sur le Vin)
souhait de pouvoir conserver la communication série sur l'entrée USB

NB : Par alim externe 5VDC, il me semble que l'on parle de quelque chose comme ceci

Et finalement, la question toute simple est : comment brancher un arduino sur cette alim ?