Předstabilizátor (nejen) pro Arduino UNO
ochrana před odsmažením
K napájení svých různých drobných konstrukcí (bastlů) s Arduinem UNO často používám rozličné síťové napájecí adaptéry s konektorem 5,5/2,1 mm. To zejména v případě, kdy konstrukci potřebuji přenášet a provozovat jinde, než doma v dílně na laboratorním zdroji. Za tímto účelem mám plný šuplík rozličných adaptérů, obvykle klasických se síťovým transformátorkem. Nemám totiž moc v lásce spínané zdroje. U mě je to duchařina:-)
Ano, spínáky jsou velmi efektivní, ale jsou taky náchylné na kvalitu (a stáří) elektrolytických kondenzátorů uvnitř a pokud tyto odejdou, nedá se to "provizorně" opravit jinak, než rozděláním a výměnou. To u klasického (nestabilizovaného) adaptéru s trafem postačí připojit nový elektrolyt na výstup zvenčí a jede se dál. Je to trochu prasečina, ale funguje to:-) A co si budeme povídat. Jestli při občasném hraní s Arduinem a odběrem v řádech max. stovek mA použijeme adaptér s účinností 50% (klasika) nebo 80% (spínaný), to už je úplně fuk. Planetu ani rodinný rozpočet tím ani neohrozíme ani nezachráníme. A navíc eliminujeme rušení, které mohou spínáky vysílat.
Problém nestabilizovaných adaptérů
Problém u nestabilizovaných adaptérů je v tom, že naprázdno, nebo při malém odběru, mají na výstupu mnohem větší napětí, než jmenovité uvedené na štítku. A může se jednat téměř až o dvojnásobek! Takže adaptér 12V/500mA, může naprázdno v pohodě dávat 20V, jen to fikne. To si necucám z prstu. To je příklad konkrétního "zabijáckého" adaptéru na fotografiích níže. Ještě při zatížení odběrem cca 220mA je jeho napětí 15,7V (odběr samotného Una je 47mA). Tento adaptér spolehlivě odsmaží stabilizátor Una. Ovšem překročit 15V dokáže i leckterý nestabilizovaný adaptér se jmenovitým napětím 9V. Pro testování síťových adaptérů používám jednoduchý odporový zatěžovák, který doporučuji si také postavit. Je pochopitelně vhodný i pro testování baterii.
Nestabilizovaný adaptér 12V/500mA a jeho štítkové parametry |
Nestabilizovaný adaptér 12V/500mA a jeho napětí naprázdno |
Tentýž adaptér a jeho napětí při odběru cca 220mA (Rz = 69R) |
Problém totiž je, že vestavěný stabilizátor Arduina UNO je obvykle typu LM1117 s maximálním vstupním napětím 15V. A stačí napětí jen o kousek vyšší a stabilík odejde. Mám bohužel několikrát vyzkoušeno. Čili stačí vzít nevhodný nestabilizovaný adaptér 9-12V či více. A je po žížalkách...
Zapojení předstabilizátoru
Proto jsem si ke svým Unům postavil (už několikrát) jednoduchý předstabilizátor s lineárním stabilizátorem 7809 v základním zapojení. Od těch dob jsem žádný stabilík na Unu, ani jinde neodpravil. Zapojení je opravdu jednoduché, viz. následující schéma. Dioda na vstupu zabraňuje nechtěnému přepólování. Dle předpokládaného odběru volím diodu na 1-3A (konkrétní příklady viz. schéma). U některých adaptérů totiž můžete volit polaritu na výstupním "džekovi". LED indikuje zapnutí a zajišťuje minimální zátěž stabilizátoru pro správnou činnost při chodu naprázdno. A navíc: světýlka já rád:-)
Předstabilizátor pro Arduino UNO |
Předstabilizátor je vhodný pro nestabilizované DC adaptéry jmenovitého napětí cca 9-15V (naprázdno mají víc). Obvod 7809 na vstupu snese až 35V, ale to už se silně hřeje i při malých odběrech proudu na výstupu. Obecně: pokud bude 7809 topit, je potřeba snížit vstupní napětí (minimem je 9 + 2,5 + 0,7 = 12,2V), nebo zvětšit chladič.
Předstabilizátor s diodou na vstupu |
Pokud byste chtěli využít AC adaptéry se střídavým výstupním napětím (také se občas najdou), stačí namísto diody na vstupu zapojit diodový můstek. Ten se ostatně hodí i u DC adaptérů, protože pak na polaritě na výstupním konektoru adaptéru nezáleží.
Předstabilizátor s můstkem na vstupu |
Červeně zakreslená dioda není nutná. Je to dodatečná ochrana proti cizímu napětí vyššímu jak napětí stabilizátoru (zde 9V) na jeho výstupu. Předstabilizátor na 9V je vhodné použít i při napájení Arduina stabilizovaným 12V adaptérem. Výrazně se odlehčí LM1117 na desce Una, protože napěťový rozdíl 7V rozložíme na dva stabilizátory (3V a 4V) a LM1117 se bude méně hřát.
Kromě obvodu 7809 bude vyhovovat také 7812, ale to už příliš namáháme LM1117 na Arduinu a také se to moc blíží maximu 15V. Na mě je to moc na hraně. Další možností jsou méně známé ale běžně dostupné typy 7808 (8V) či 7810 (10V). Stabilizátory 78xx v pouzdru TO220 mohou poskytovat proud až 1,5A a jsou zkratuvzdorné na výstupu. Dále je možné bez úprav zapojení použít verze "S" s max. proudem 2A (78S09, 78S12, apod.).
Arduino UNO s předstabilizátorem. |
Zapojení předstabilizátoru lze realizovat na kousku univerzální desky, jak je patrné z fotografií. Doporučuji si to postavit hlavně začátečníkům s Arduinem.
Nejen pro Arduino
Uvedený předstabilizátor je pochopitelně vhodný i pro jiná Arduina (NANO, MINI, apod.), ale obecně i pro jiné vývojové kity a to jak pro 5V verze, tak i pro 3,3V. Jen u té 3,3V verze bych volil předstabilizátor maximálně 9V (7809), spíše 8V (7808), nebo nejlépe 6V (7806 - se taky dělá). A pokud vám jsou klasické lineární stabilizátory řady 78xx proti srsti, použijte jiný typ. Nebo můžete použít i nějaký ten hotový DC-DC modul. Klíčová je samotná myšlenka předstabilizátoru jako ochrany při nápájení z různých napájecích zdrojů, často negarantovaných parametrů. Ostatně předstabilizátory se dnes běžně používají i v lepších laboratorních zdrojích.
Regulovatelný (před) stabilizátor
Jednou jsem potřeboval (před) stabilizátor na jiné napětí a nechtělo se mi nic bastlit. Pochopitelně lineár, žádná spínaná duchařina. Tak jsem ze zásob použil hotový levný (kolem dvacky) čínský modul s LM317 a víceotáčkovým trimrem. A to i s vědomím jaká rizika základní katalogové zapojení LM317 skýtá při ztrátě kontaktu mezi běžcem a odporovou dráhou trimru. Předělávat to na bezpečné zapojení nebyl čas, rozhodující byla rychlost a tak za pět minut bylo hotovo:
(před) stabilizátor s LM317 |
(před) stabilizátor s LM317 |
Dokončeno: dávno tomu
Publikováno: 12/2025
www.NOSTALCOMP.cz 2010 - 2026