Создание и контроль блока питания с помощью Ардуино

Часто начинающие электронщики задаются вопросом: можно ли сделать блок питания на Ардуино. Это возможно. Блок питания сломанного компьютера отлично подойдет для создания зарядного устройства для микроконтроллера Ардуино и других приборов, которым требуется электрическое питание. При создании блока питания важно учитывать особенности выбранной модели.

Сегодня мы подробнее разберем как можно с помощью платы Ардуино создать контролируемый блок питания своими руками. После конструирования получится настоящий регулировщик питания, который способен работать в следующих режимах: время отдыха, режим экономии для слабой электроники и работа в десяток ампер на 5 Вольт или 12 Вольт, если это необходимо.

Назначение блока питания на Ардуино

Все виды блоков питания созданы с одной целью – преобразовать полученную из сети переменного тока электрическую энергию для полноценной работы компьютерного устройства. Блок питания для Ардуино будет превращать сетевое переменное напряжение, поступающее в размере 220 Вольт и 50 Гц, в напряжение постоянного характера 5 или 12 Вольт или же в 3,3 Вольт, поддерживается в некоторых системах.

Если требуется блок питания для цифровой схемы, а к этой категории относится системная плата, платформа различных адаптеров и накопители с информацией в виде дисков, нужно настроить рабочее напряжение на 3,3 Вольта.

При конструировании источника питания для двигателей, дисководов и вентиляторов, рабочее напряжение повышается на 9 Вольт. Компьютер не сломается и не выйдет из строя, если напряжение в сети соответствует положенной норме.

Типичный паспорт блоков содержит информацию о том, что источник перерабатывается – требуется положительное напряжение и отрицательное. Для нормальной работы электронных схем и различного вида двигателей необходимо 5+ или 12+ Вольт. Здесь возникает вопрос: зачем нужно отрицательное напряжение? Отрицательное напряжение использовалось в старых компьютерах. Современные устройства работают только с положительным зарядом.

Виды блока питания

Источники питания подразделяют на виды по типу их работоспособности:

  1. Трансформаторный, по-другому линейный.
  2. Импульсный, по-другому инверторный.

Первый вид сделан из трансформатора понижения и выпрямителя. Такая конструкция преобразует переменный ток в постоянный. После этого установлен фильтр в виде конденсатора. Он сглаживает пульсации, тем самым стабилизируя выходные параметры и защищая устройство от коротких замыканий.

Плюсы трансформаторного блока:

  • надежность;
  • легко ремонтировать;
  • конструкция быстро разбирается;
  • практически отсутствуют помехи при работе;
  • низкая стоимость.

Минусов всего 2 – большая масса и маленький КПД.

Еще одна простейшая схема:

Второй вид построен по принципу инверторной системы, где переменное напряжение перерабатывается в постоянное. После этой операции создаются высокочастотные импульсы, которые также проходят трансформацию. Если устройство поддерживает гальваническую развязку, то созданные импульсы будут передаваться трансформатору. В противном случае импульсы переходят прямо к НЧ фильтру, который встроен на выходе электронного прибора.

Для формирования высокочастотных сигналов в импульсный блок питания Ардуино внедрили небольшой по размеру трансформатор. Такая конструкция заметно меньше по габаритам и массе в отличие от трансформаторного источника питания. Чтобы стабилизировать напряжение в сети, необходимо использовать обратную связь с отрицательным показателем. Поэтому на выходе в сети ничего не замкнет, так как здесь держится постоянный и оптимальный уровень напряжения, который не зависит от величины нагрузки.

Схема импульсного блока питания может быть такой:

Плюсы второго вида источников питания:

  • небольшая масса;
  • маленькие габариты;
  • высокий КПД;
  • средняя стоимость.

Кроме того, такой блок имеет дополнительную защиту, которая обеспечивает безопасность при эксплуатации электронного устройства. БП импульсного характера оснащены защитой от внезапных коротких замыканий или поломке компьютерных девайсов.

К минусам можно отнести отсутствие гальванической развязки, при которой ремонтные работы проходят быстро и легко. Помимо этого значительного минуса есть еще 2 – нагрузка на нижний предел ограничена, прибор часто провоцирует помехи высокой частоты. Когда аппарат не набирает требуемую мощность, компьютерное устройство не заработает.

Инвертором именуют девайс, который популярен среди владельцев автомобилей. Он преобразует напряжение 12 или 24 Вольта в переменное на 220 Вольт. Электрический ток в блок подается напрямую от аккумулятора машины. Прибор особенно пригодится в том случае, когда требуется подключить электроприемник, форма сигнала которого не идеальна по синусоидальному стандарту. Перед подключением в сеть необходимо проверить требуемое для работы напряжение во избежание поломки или замыкания.

Плата импульсного блока питания
Плата импульсного блока питания

Плюсы вышеуказанного прибора:

  • компактность;
  • небольшая масса;
  • предусмотрен защитный механизм против скачков напряжения;
  • устройство легко эксплуатировать.

К недостаткам можно отнести большую цену и минимальную надежность платформы управления микропроцессором.

Компоненты устройства

Инструменты, которые необходимы для создания лабораторного блока питания на Ардуино:

  1. Паяльный аппарат.
  2. Ножницы.
  3. Спички или зажигалка для подогрева термоусадочной трубки.

Список деталей:

  1. Термоусадочная трубка.
  2. Резистор 1К, номинал подойдет любой.
  3. Провода с БЛС штырями – 3 штуки.
  4. Удлинитель АТХ кабеля для подключения к материнской плате.

Основные компоненты;

  1. Источник питания АТХ.
  2. Транзисторы, которые поддерживают высокую мощность для коммутации.
  3. Микропроцессор Ардуино примерно на 5 Вольт.

Особенности и характеристика

Чтобы лабораторный блок питания на Аrduino бесперебойно работал, нужно, при подключении схем, быть внимательным и осторожным. Для начала берется красный АТХ провод и подключается к 5+ Вольт. А провод черного цвета подключается к GND.

Распиновка разъемов питания ATX
Распиновка разъемов питания ATX

Затем зеленый провод присоединяется к управляющему выходу. Можно использовать контакт А0. Однако общие выводы цифровых входов и выходов работают по одной схеме. Завершаем операцию подключением АТХ. Теперь микропроцессор Ардуино получает резервный ток, при этом вентилятор выключен.

Для того чтобы электронное устройство работало на всех мощностях, необходимо задать команду:

const int ctrlPina=15; // Если номер пина равняется D15, при необходимости, можно к другому контакту
digitalsWrite(ctrlPina, LOW);

Чтобы выключить вышеуказанную функцию, задаем в программе

digitalsWrite(ctrlPina, HIGH);

Похожая строчка:

pinMode(ctrlPinа, INPUT);

В конце операции необходимо подключить высокоточную нагрузку. Это можно сделать с любым из разъемов по виду МОЛЕКС блоков АТХ. Управление производится с помощью транзисторов. Если пользователю нужно более высокое напряжение, ток регулируется командами, описанными выше.

Важно! Вы должны быть осторожны, подключая Arduino прямо к + 5В. Если вы также подключите USB-кабель, вы можете получить ток, текущий на USB-порт вашего ПК, поэтому следите за тем, чтобы одновременно подключать только один источник питания.

Спецификация ATX предполагает, что вы можете как удерживать + 5 В так и отключить/разъединить (установить высокое сопротивление), чтобы отключить основное питание.

Вывод

Вариант того, что можно получить смотрите на видео ниже:

Самостоятельно сконструированный блок в домашних условиях обойдется гораздо дешевле магазинного аппарата. Цена электронного устройства в магазинах – от 700 рублей. Сегодня 5 Вольт вполне достаточно для подключения любых микроконтроллеров, работающих под этим напряжением.

Ардуино+