Weerstations aan.

Nadat ik erover had nagedacht, kwam ik tot de conclusie dat het duurste en omvangrijkste onderdeel van het weerstation het Arduino Uno-bord is. De goedkoopste vervangingsoptie kan een Arduino Pro Mini-bord zijn. Het Arduino Pro Mini-bord is verkrijgbaar in vier varianten. Om mijn probleem op te lossen is een optie met een Mega328P microcontroller en een voedingsspanning van 5 volt geschikt. Maar er is ook een optie voor een spanning van 3,3 volt. Hoe verschillen deze opties? Laten we het uitzoeken. Feit is dat op Arduino Pro Mini-kaarten een economische spanningsstabilisator is geïnstalleerd. Bijvoorbeeld zoals de MIC5205 met een uitgangsspanning van 5 volt. Deze 5 volt wordt geleverd aan de Vcc-pin van de Arduino Pro Mini, daarom zal het bord een “5 volt Arduino Pro Mini-bord” worden genoemd. En als er in plaats van de MIC5205-chip een andere chip met een uitgangsspanning van 3,3 volt wordt geïnstalleerd, dan heet het bord "Arduino Pro Mini-bord met een voedingsspanning van 3,3 volt"

Het Arduino Pro Mini-bord kan energie ontvangen van een externe ongereguleerde voeding met een spanning tot 12 volt. Deze stroom moet worden geleverd aan de RAW-pin van de Arduino Pro Mini. Maar na het lezen van de datasheet (technisch document) voor de MIC5205-chip, zag ik dat het bereik van de stroom die aan het Arduino Pro Mini-bord wordt geleverd groter zou kunnen zijn. Als het bord natuurlijk de MIC5205-chip bevat.

Gegevensblad voor MIC5205-chip:

De ingangsspanning die aan de MIC5205-chip wordt geleverd, kan variëren van 2,5 volt tot 16 volt. In dit geval zou de uitgang van het standaard schakelcircuit een spanning van ongeveer 5 volt moeten hebben zonder de aangegeven nauwkeurigheid van 1%. Als we de informatie uit de datasheet gebruiken: VIN = VOUT + 1V tot 16V (Vinput = Voutput + 1V tot 16V) en Voutput als 5 volt nemen, krijgen we dat de voedingsspanning van het Arduino Pro Mini-bord dat aan de RAW-pin wordt geleverd, kan variëren van 6 volt tot 16 volt met een nauwkeurigheid van 1%.

Gegevensblad voor MIC5205-chip:
Om het GY-BMP280-3.3-bord voor het meten van barometrische druk en temperatuur van stroom te voorzien, wil ik een module met een AMS1117-3.3-chip gebruiken. De AMS1117-chip is een lineaire spanningsregelaar met lage uitval.
Fotomodule met AMS1117-3.3-chip:

Datasheets voor de AMS1117-chip:
Modulediagram met AMS1117-3.3-chip:

Op het schema van de module met de AMS1117-3.3 chip heb ik de ingangsspanning aangegeven van 6,5 volt naar 12 volt, gebaseerd op de documentatie voor de AMS1117 chip.

De verkoper specificeert een ingangsspanning van 4,5 volt tot 7 volt. Het meest interessante is dat een andere verkoper op Aliexpress.com een ​​ander spanningsbereik aangeeft - van 4,2 volt tot 10 volt.

Wat is er aan de hand? Ik denk dat fabrikanten condensatoren in de ingangscircuits solderen met een maximaal toegestane spanning die lager is dan de parameters van de microschakeling toestaan ​​- 7 volt, 10 volt. En misschien installeren ze zelfs defecte microcircuits met een beperkt bereik aan voedingsspanningen. Ik weet niet wat er gebeurt als ik 12 volt toepas op het bord dat ik heb gekocht met de AMS1117-3.3-chip.
Om de betrouwbaarheid van het Chinese bord met de AMS1117-3.3-chip te vergroten, zal het misschien nodig zijn om de keramische condensatoren te vervangen door elektrolytische tantaalcondensatoren. Dit verbindingsschema wordt aanbevolen door de fabrikant van AMS1117A-microcircuits van de UP "Transistor Plant" van de Minsk-fabriek.

Door de beschikbaarheid en relatief lage prijzen van ultraheldere light-emitting diodes (LED's) kunnen ze in verschillende amateurapparaten worden gebruikt. Beginnende radioamateurs die voor het eerst LED's in hun ontwerpen gebruiken, vragen zich vaak af: hoe sluit je een LED aan op een batterij? Na het lezen van dit materiaal leert de lezer hoe hij een LED uit vrijwel elke batterij kan aansteken, welke LED-aansluitschema's in dit of dat geval kunnen worden gebruikt, hoe de circuitelementen moeten worden berekend.

Op welke batterijen kan de LED worden aangesloten?

In principe kunt u de LED eenvoudig met elke willekeurige batterij aansteken. Elektronische circuits ontwikkeld door radioamateurs en professionals maken het mogelijk om deze taak met succes aan te kunnen. Een ander ding is hoe lang het circuit continu zal werken met een specifieke LED (LED's) en een specifieke batterij of batterijen.

Om deze tijd in te schatten, moet u weten dat een van de belangrijkste kenmerken van elke batterij, of het nu een chemische cel of een batterij is, capaciteit is. Batterijcapaciteit – C wordt uitgedrukt in ampère-uren. De capaciteit van gewone AAA AA-batterijen kan, afhankelijk van het type en de fabrikant, bijvoorbeeld variëren van 0,5 tot 2,5 ampère-uur. Op hun beurt worden lichtgevende diodes gekenmerkt door een bedrijfsstroom die tientallen en honderden milliampère kan bedragen. U kunt dus ongeveer berekenen hoe lang de batterij meegaat met behulp van de formule:

T= (C*U baht)/(U werk geleid *Ik werk geleid)

In deze formule is de teller het werk dat de batterij kan doen, en de noemer het vermogen dat door de lichtgevende diode wordt verbruikt. De formule houdt geen rekening met de efficiëntie van het specifieke circuit en het feit dat het uiterst problematisch is om de volledige batterijcapaciteit volledig te benutten.

Bij het ontwerpen van apparaten op batterijen proberen ze er meestal voor te zorgen dat hun stroomverbruik niet hoger is dan 10-30% van de batterijcapaciteit. Op basis van deze overweging en de bovenstaande formule kunt u schatten hoeveel batterijen met een bepaalde capaciteit nodig zijn om een ​​bepaalde LED van stroom te voorzien.

Verbinding maken vanaf een AA-batterij van 1,5 V AA

Helaas is er geen eenvoudige manier om een ​​LED van stroom te voorzien via een enkele AA-batterij. Feit is dat de bedrijfsspanning van lichtgevende diodes meestal hoger is dan 1,5 V. Deze waarde ligt namelijk in het bereik van 3,2 - 3,4V. Om de LED van één batterij te voorzien, moet u daarom een ​​spanningsomvormer monteren. Hieronder ziet u een diagram van een eenvoudige spanningsomvormer met twee transistors, die kan worden gebruikt om 1 - 2 superheldere LED's van stroom te voorzien met een bedrijfsstroom van 20 milliampère.

Deze omzetter is een blokkeeroscillator samengesteld uit transistor VT2, transformator T1 en weerstand R1. De blokkeergenerator produceert spanningspulsen die meerdere malen hoger zijn dan de spanning van de stroombron. Diode VD1 corrigeert deze pulsen. Spoel L1, condensatoren C2 en C3 zijn elementen van het anti-aliasingfilter.

Transistor VT1, weerstand R2 en zenerdiode VD2 zijn elementen van een spanningsstabilisator. Wanneer de spanning over condensator C2 groter wordt dan 3,3 V, gaat de zenerdiode open en ontstaat er een spanningsval over weerstand R2. Tegelijkertijd zal de eerste transistor VT2 openen en vergrendelen, de blokkeergenerator stopt met werken. Dit zorgt voor stabilisatie van de uitgangsspanning van de omvormer op 3,3 V.

Het is beter om Schottky-diodes als VD1 te gebruiken, die in open toestand een lage spanningsval hebben.

Transformator T1 kan op een ferrietring van klasse 2000NN worden gewikkeld. De diameter van de ring kan 7 – 15 mm zijn. Als kern kun je ringen gebruiken van omvormers van spaarlampen, filterspoelen van computervoedingen, enz. De wikkelingen zijn gemaakt van geëmailleerde draad met een diameter van 0,3 mm, elk 25 windingen.

Dit schema kan pijnloos worden vereenvoudigd door stabilisatie-elementen te elimineren. In principe kan de schakeling het doen zonder een smoorspoel en een van de condensatoren C2 of C3. Zelfs een beginnende radioamateur kan met zijn eigen handen een vereenvoudigd circuit samenstellen.

Het circuit is ook goed omdat het continu zal werken totdat de voedingsspanning daalt tot 0,8 V.

Hoe 3V-batterijen aan te sluiten

U kunt een superheldere LED aansluiten op een 3V-batterij zonder extra onderdelen te gebruiken. Omdat de bedrijfsspanning van de LED iets hoger is dan 3 V, zal de LED niet op volle sterkte branden. Soms kan het zelfs nuttig zijn. Als u bijvoorbeeld een LED met een schakelaar en een schijfbatterij van 3 V (in de volksmond een tablet genoemd), gebruikt in computermoederborden, kunt u een kleine zaklamp-sleutelhanger maken. Deze miniatuurzaklamp kan in verschillende situaties van pas komen.

Van zo'n batterij - 3 Volt-tablets kun je een LED van stroom voorzien

Met behulp van een paar 1,5 V-batterijen en een gekochte of zelfgemaakte converter om een ​​of meer LED's van stroom te voorzien, kunt u een serieuzer ontwerp maken. Het diagram van een van deze converters (boosters) wordt getoond in de figuur.

De booster op basis van de LM3410-chip en diverse opzetstukken heeft de volgende kenmerken:

• ingangsspanning 2,7 – 5,5 V.
• maximale uitgangsstroom tot 2,4 A.
• aantal aangesloten LED's van 1 tot 5.
• conversiefrequentie van 0,8 tot 1,6 MHz.

De uitgangsstroom van de omzetter kan worden aangepast door de weerstand van de meetweerstand R1 te veranderen. Ondanks het feit dat uit de technische documentatie volgt dat de microschakeling is ontworpen om 5 LED's aan te sluiten, kun je er in feite 6 op aansluiten. Dit komt door het feit dat de maximale uitgangsspanning van de chip 24 V is. De LM3410 ook laat LED's gloeien (dimmen) . Hiervoor wordt de vierde pin van de chip (DIMM) gebruikt. Dimmen kan door de ingangsstroom van deze pin te veranderen.

Hoe 9V Krona-batterijen aan te sluiten

“Krona” heeft een relatief kleine capaciteit en is niet erg geschikt voor het voeden van krachtige LED’s. De maximale stroom van een dergelijke batterij mag niet hoger zijn dan 30 - 40 mA. Daarom is het beter om er 3 lichtgevende diodes in serie op aan te sluiten met een bedrijfsstroom van 20 mA. Ze zullen, net als bij aansluiting op een 3 volt-batterij, niet op vol vermogen schijnen, maar de batterij gaat langer mee.

Voedingscircuit voor Krona-batterijen

Het is moeilijk om alle verschillende manieren om LED's aan te sluiten op batterijen met verschillende spanningen en capaciteiten in één materiaal te beschrijven. We probeerden te praten over de meest betrouwbare en eenvoudige ontwerpen. We hopen dat dit materiaal nuttig zal zijn voor zowel beginners als meer ervaren radioamateurs.

LED's met verschillende kleuren hebben hun eigen bedrijfsspanningsbereik. Als we een LED van 3 volt zien, kan deze wit, blauw of groen licht produceren. Je kunt hem niet rechtstreeks aansluiten op een stroombron die meer dan 3 volt genereert.

Weerstandsweerstandsberekening

Om de spanning op de LED te verlagen, wordt er een weerstand in serie voor geschakeld. De hoofdtaak van een elektricien of amateur zal zijn om de juiste weerstand te selecteren.

Dit is niet bijzonder moeilijk. Het belangrijkste is om de elektrische parameters van de LED-lamp te kennen, de wet van Ohm te onthouden en het huidige vermogen te bepalen.

R=Uon-weerstand/ILED

ILED is de toegestane stroom voor de LED. Dit moet worden aangegeven in de kenmerken van het apparaat, samen met de gelijkspanningsval. De stroom die door het circuit gaat, mag de toegestane waarde niet overschrijden. Dit kan het LED-apparaat beschadigen.

Vaak zijn kant-en-klare LED-apparaten gelabeld met vermogen (W) en spanning of stroom. Maar als je twee van deze kenmerken kent, kun je altijd de derde vinden. De eenvoudigste verlichtingsarmaturen verbruiken een vermogen van ongeveer 0,06 W.

Bij serieschakeling is de totale spanning van de stroombron U de som van Unres. en U op de LED. Dan U aan res.=U-U aan LED

Stel dat u een LED-lamp met een doorlaatspanning van 3 volt en een stroomsterkte van 20 mA moet aansluiten op een stroombron van 12 volt. Wij krijgen:

R=(12-3)/0,02=450 Ohm.

Meestal wordt weerstand met reserve genomen. Om dit te doen, wordt de stroom vermenigvuldigd met een factor 0,75. Dit komt overeen met het vermenigvuldigen van de weerstand met 1,33.

Daarom is het noodzakelijk om een ​​weerstand van 450 * 1,33 = 598,5 = 0,6 kOhm of iets meer te nemen.

Weerstand vermogen

Om het weerstandsvermogen te bepalen, wordt de formule gebruikt:

P=U²/ R= ILED*(U-Uon LED)

In ons geval: P=0,02*(12-3)=0,18 W

Er worden geen weerstanden met dit vermogen geproduceerd, dus het is noodzakelijk om het element dat het dichtst bij is te nemen met een grote waarde, namelijk 0,25 watt. Als u niet over een weerstand van 0,25 W beschikt, kunt u twee lagere vermogensweerstanden parallel aansluiten.

Aantal LED's in de slinger

Een weerstand wordt op soortgelijke wijze berekend als er meerdere LED's van 3 volt in serie op de schakeling zijn aangesloten. In dit geval wordt de som van de spanningen van alle lampen afgetrokken van de totale spanning.

Alle LED's voor een slinger van meerdere gloeilampen moeten identiek worden genomen, zodat een constante, identieke stroom door het circuit gaat.

Het maximale aantal lampen vindt u door U van het netwerk te delen door de U van één LED en een veiligheidsfactor van 1,15.

N=12:3:1,15=3,48

Je kunt eenvoudig 3 lichtgevende halfgeleiders met een spanning van 3 volt aansluiten op een bron van 12 volt en uit elk daarvan een heldere gloed krijgen.

De kracht van zo'n slinger is vrij klein. Dit is het voordeel van LED-lampen. Zelfs een grote slinger zal minimale energie van je verbruiken. Ontwerpers gebruiken dit met succes bij het decoreren van interieurs, het verlichten van meubels en apparaten.

Tegenwoordig worden ultraheldere modellen met een spanning van 3 volt en een verhoogde toegestane stroom geproduceerd. De kracht van elk van hen bereikt 1 W of meer, en het gebruik van dergelijke modellen is enigszins anders. LED's, die 1-2 W verbruiken, worden gebruikt in modules voor spotlights, lantaarns, koplampen en werkverlichting voor gebouwen.

Een voorbeeld is CREE, dat LED-producten aanbiedt in 1W, 3W, enz. Ze zijn gemaakt met technologieën die nieuwe mogelijkheden in deze industrie openen.

Hoe krijg ik een niet-standaard spanning die niet in het standaardbereik past?

Standaardspanning is de spanning die veel wordt gebruikt in uw elektronische gadgets. Deze spanning is 1,5 volt, 3 volt, 5 volt, 9 volt, 12 volt, 24 volt, enz. Uw antediluviaanse mp3-speler bevatte bijvoorbeeld één batterij van 1,5 volt. De afstandsbediening van de tv gebruikt al twee in serie geschakelde batterijen van 1,5 volt, wat neerkomt op 3 volt. In de USB-connector hebben de buitenste contacten een potentiaal van 5 Volt. Waarschijnlijk had iedereen in zijn jeugd een Dandy? Om Dandy van stroom te voorzien, was het nodig om hem van een spanning van 9 volt te voorzien. Welnu, in bijna alle auto's wordt 12 volt gebruikt. 24 Volt wordt nu al vooral in de industrie gebruikt. Ook worden voor deze, relatief gezien, standaardserie verschillende verbruikers van deze spanning "geslepen": gloeilampen, platenspelers, enz.

Maar helaas is onze wereld niet ideaal. Soms heb je gewoon echt een spanning nodig die niet binnen het standaardbereik valt. Bijvoorbeeld 9,6 Volt. Nou, noch op deze manier, noch op dat... Ja, de stroomvoorziening helpt ons hier. Maar nogmaals, als je een kant-en-klare voeding gebruikt, dan zul je deze samen met de elektronische snuisterij moeten meenemen. Hoe dit probleem op te lossen? Daarom geef ik je drie opties:

Optie #1

Maak een spanningsregelaar in het elektronische snuisterijcircuit volgens dit schema (meer gedetailleerd):

Optie nr. 2

Bouw een stabiele bron van niet-standaard spanning met behulp van spanningsstabilisatoren met drie aansluitingen. Schema's naar de studio!

Wat zien we als resultaat? We zien een spanningsstabilisator en een zenerdiode aangesloten op de middelste aansluiting van de stabilisator. XX zijn de laatste twee cijfers die op de stabilisator zijn geschreven. Er kunnen nummers 05, 09, 12, 15, 18, 24 zijn. Het kunnen er zelfs al meer zijn dan 24. Ik weet het niet, ik zal niet liegen. Deze laatste twee cijfers vertellen ons de spanning die de stabilisator zal produceren volgens het klassieke aansluitschema:

Hier geeft de 7805-stabilisator ons volgens dit schema 5 volt aan de uitgang. 7812 produceert 12 volt, 7815 - 15 volt. U kunt meer lezen over stabilisatoren.

U Zenerdiode - dit is de stabilisatiespanning op de zenerdiode. Als we een zenerdiode nemen met een stabilisatiespanning van 3 Volt en een spanningsregelaar 7805, dan zal de output 8 Volt zijn. 8 Volt is al een niet-standaard spanningsbereik ;-). Het blijkt dat je door het kiezen van de juiste stabilisator en de juiste zenerdiode gemakkelijk een zeer stabiele spanning kunt krijgen uit een niet-standaard spanningsbereik ;-).

Laten we dit allemaal bekijken met een voorbeeld. Omdat ik simpelweg de spanning op de klemmen van de stabilisator meet, gebruik ik geen condensatoren. Als ik de belasting van stroom zou voorzien, zou ik ook condensatoren gebruiken. Ons proefkonijn is de 7805 stabilisator. Wij leveren 9 Volt vanaf de bulldozer aan de ingang van deze stabilisator:

De output zal dus 5 Volt zijn, de stabilisator is immers 7805.

Nu nemen we een zenerdiode voor U-stabilisatie = 2,4 Volt en plaatsen deze volgens dit circuit, het is mogelijk zonder condensatoren, we meten immers alleen maar de spanning.

Oeps, 7,3 Volt! 5+2,4 Volt. Werken! Omdat mijn zenerdiodes geen hoge precisie (precisie) hebben, kan de spanning van de zenerdiode enigszins afwijken van het typeplaatje (spanning aangegeven door de fabrikant). Nou, ik denk dat het geen probleem is. 0,1 Volt zal voor ons geen verschil maken. Zoals ik al zei, kunt u op deze manier elke buitengewone waarde selecteren.

Optie #3

Er is ook nog een soortgelijke methode, maar hier worden diodes gebruikt. Misschien weet je dat de spanningsval over de voorwaartse overgang van een siliciumdiode 0,6-0,7 volt bedraagt, en die van een germaniumdiode 0,3-0,4 volt? Het is deze eigenschap van de diode die we zullen gebruiken ;-).

Dus laten we het diagram naar de studio brengen!

We assembleren deze structuur volgens het diagram. Ook de ongestabiliseerde ingangsgelijkspanning bleef 9 Volt. Stabilisator 7805.

Dus wat is de uitkomst?

Bijna 5,7 Volt ;-), dat moest bewezen worden.

Als twee diodes in serie zijn geschakeld, zal de spanning over elk van hen dalen, daarom wordt deze samengevat:

Elke siliciumdiode daalt 0,7 Volt, wat betekent 0,7 + 0,7 = 1,4 Volt. Hetzelfde met germanium. Je kunt drie of vier diodes aansluiten, en dan moet je de spanningen op elke diode bij elkaar optellen. In de praktijk worden niet meer dan drie diodes gebruikt. Diodes kunnen zelfs bij een laag vermogen worden geïnstalleerd, omdat in dit geval de stroom erdoorheen nog steeds klein zal zijn.

Hieronder staan ​​er twee Voedingscircuits van 3 volt.
Zij worden verzameld op verschillende elementen, en u kunt zelf een specifieke kiezen, nadat u kennis hebt gemaakt met hun kenmerken en op basis van uw behoeften en mogelijkheden.
De eerste foto laat zien eenvoudig 3V-voedingscircuit(belastingsstroom 200 mA) met elektronische beveiliging tegen overbelasting (Iz = 250 mA). Het rimpelniveau van de uitgangsspanning bedraagt ​​niet meer dan 8 mV.

Voor normale werking van de stabilisator kan de spanning na de gelijkrichter (op diodes VD1...VD4) 4,5 tot 10 V bedragen, maar het is beter als deze 5...6 V is, ≈ er gaat minder bronvermogen verloren warmteontwikkeling door transistor VT1 tijdens werkingsstabilisator. Het circuit gebruikt LED HL1 en diodes VD5, VD6 als referentiespanningsbron. De LED is tevens een indicator voor de werking van de voeding.

Transistor VT1 is gemonteerd op een warmteafvoerplaat. U kunt gedetailleerder zien hoe u de grootte van een koellichaam kunt berekenen.
Transformator T1 kan worden gekocht bij elke uniforme TN-serie, maar het is beter om de kleinste TI1-127/220-50 of TN2-127/220-50 te gebruiken. Veel andere typen transformatoren met een secundaire wikkeling van 5...6 V zijn ook geschikt. Condensatoren C1...SZ type K50-35.

Het tweede circuit maakt gebruik van de geïntegreerde stabilisator DA1, maar in tegenstelling tot de transistorstabilisator getoond in de eerste figuur, is het voor normale werking van de microschakeling noodzakelijk dat de ingangsspanning de uitgangsspanning met minimaal 3,5 V overschrijdt. Dit vermindert de efficiëntie van de stabilisator als gevolg van warmteontwikkeling op de microschakeling.

Wanneer de uitgangsspanning laag is, zal het vermogen dat verloren gaat in de voeding groter zijn dan het vermogen dat aan de belasting wordt geleverd. De vereiste uitgangsspanning wordt ingesteld door weerstand R2 te trimmen. De microschakeling is op de radiator geïnstalleerd. De geïntegreerde stabilisator zorgt voor een lager uitgangsspanningsrimpelniveau (1 mV) en maakt ook het gebruik van capaciteiten met een lager vermogen mogelijk.