Negative Spannung von Arduino?

Wenn Sie nur wenige mA benötigen, ist die einfachste Lösung die Verwendung einer Ladungspumpe wie der ICL7660 , um aus +5 V -5 V zu erzeugen:

Wie Sie sehen können, benötigt es nur wenige Komponenten. Diese Einfachheit hat ihren Preis, und zwar beginnt die Ausgangsspannung zu sinken, wenn man sie mit mehr als nur ein paar mA belastet.

Alternativ können Sie ein invertierendes SMPS (Switch-Mode Power Supply) wie dieses verwenden

was mehr Strom zulässt. Das Verhältnis R1/R2 bestimmt die Ausgangsspannung. Dies ist die einfachste Switcher-Anwendung, die ich kenne. Ein SMPS erfordert jedoch eine sorgfältige Komponentenauswahl und ein PCB-Layout, um einen guten Wirkungsgrad und eine niedrige EMI zu erzielen.

• Opamp +ve und -ve Versorgungsspannungen müssen nicht gleich sein. Was erforderlich ist, ist, dass die verwendeten Spannungen f = einen angemessenen "Headroom" für alle zu verarbeitenden Signale bereitstellen.

Der INA101HP-Instrumentenverstärker (Datenblatt) gibt an, dass die zulässige Mindestversorgung +/- 5 Volt und die Höchstspannung +/- 20 beträgt. Das Datenblatt gibt nicht an, wie nahe sich Vout den Versorgungsschienen bei +/- 5-V-Versorgungen annähert, aber bei +/- 15-V-Versorgung Vout kann typischerweise +/- 12,5 V betragen, sodass Sie wahrscheinlich 2 bis 3 Volt weniger am oberen und unteren Rand des Vout-Bereichs erhalten.

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, Niederstromversorgungen mit negativer Spannung herzustellen.

• Sie können eine "Diodenpumpe" verwenden, die von einem Rechteckwellensignal von einem Prozessorstift angesteuert wird.

• Wie oben, aber mit eigenem internen Oszillator. Kapazitive Spannungsvervielfacher-ICs tun dies, z. B. der bekannte ICL7660 (Datenblatt ->) , aber das Boost-Verhältnis (Vout/Vin) erfüllt möglicherweise nicht die Anforderungen.

• DIY-Versionen der 7660-Funktionalität - erlauben so viele Stufen wie sinnvoll mit entsprechend höheren Vin/Vout-Verhältnissen. .

ICL7660 Negativspannungswandler - extrem einfach zu implementieren.

Außerdem haben ICs wie der MAX232 RS232-Treiber eingebaute Kondensatordiodenpumpen und können als Quellen zur Versorgung von Operationsverstärkern verwendet werden. MAx232 Datenblatt

Wenn Sie +5 V zur Verfügung haben, gibt Ihnen ein 7660 etwas weniger als -5 V aus - unter der offiziellen Spezifikation - KÖNNTE funktionieren, aber marginal. Die Verwendung eines MAX232 oder einer ähnlichen moderneren Version würde Ihnen > +/- 8 V ​​liefern - mehr als genug.

Wenn Sie nur 3V3 zur Verfügung haben, sind Ihre Möglichkeiten eingeschränkter. (Ich dachte, Arduino verwendet eine 3V3-Versorgung, aber Sie sagen, Sie haben auf die eine oder andere Weise 5 V zur Verfügung, also kein Problem). Der Zwei-Transistor-Wechselrichter, den ich beschreibe, wird die Arbeit erledigen (Sie würden zwei benötigen). Oder Sie können eine mehrstufige Diodenpumpe bauen und von 3V3 oder was auch immer > +/- 5 V erhalten.

Sie könnten auch den billigen, erhältlichen und sehr flexiblen (und sehr alten) MC34063 (Datenblatt -> . Diese sind etwa 60 c in 1 bei Digikey und können in ungefähr jeder bekannten Topologie von SMPS verwendet werden. Nach modernen Maßstäben nicht sehr effizient. Betreiben auf 3V - 40V.

Hier ist ein Beispiel eines MC34063 in einer invertierenden Versorgung - positiv zu negativ. +4,5 - 6 V Eingang / -12 V Ausgang, aber jedes gewünschte Verhältnis kann bereitgestellt werden. Abgesehen von Eingangs- und Ausgangsfilterkappen werden 3 x R, 1 x D, 1 x c und der IC benötigt. Ähnlich für andere Modi wie Stepup.

Der hier gezeigte MAX232 verwendet mehr Kondensatoren , erzeugt aber negative und positive Spannungen. Es gibt viele Varianten dieses ICs, darunter einige, die 0,1-uF-Kappen verwenden, und einige, die die Kappen intern haben. (Die RS232-Pegelwandler / Treiber sind in diesem Fall ein Bonus :-) ).

- Eine Form von SMPS (Schaltnetzteil) mit einer Induktivität.

Ein SMPS ist aufgrund der Komplexität normalerweise keine bevorzugte Option. Die folgende "LD Flasher"-Schaltung, die ich vor einigen Jahren entwickelt habe (und die wahrscheinlich von vielen, vielen anderen Leuten miterfunden wurde), kann jedoch mit sehr wenigen Komponenten und zu geringen Kosten eine negative Versorgung bieten.

Wie hier gezeigt, ist es ein LED-Blinker, aber wenn keine LED verwendet wird und eine Diode am Kollektor von Q1 (oben auf L1) angeschlossen ist, wird eine negative Spannung erzeugt. Dies könnte möglicherweise eine Programmiererversorgung, eine LCD-Vorspannungsversorgung, eine -ve-Operationsverstärkerversorgung usw. sein.

Wie gezeigt, wird der Kollektor von Q1 negativ unter Masse getrieben, wenn Q1 abschaltet, bis die Energie in L1 dissipiert ist. Tauschen Sie Masse und Versorgung und Transistortypen gegen +ve-Versorgung aus. Fügen Sie eine Diode vom Ausgang hinzu, um sie als Gleichstromversorgung zu verwenden. L1 - kleiner vergossener "widerstandsartiger" Induktor oder viele andere - experimentieren. Q1 Q2 - fast alle "jellybean" kleinen pnp- und npn-Transistoren. C1 nur polarisiert, um eine hohe Kapazität pro Größe zu erhalten. Kann z. B. Keramik sein, wenn die Kapazität für die Anforderungen hoch genug ist. Verwenden Sie nur LED2 (am besten) oder LED1 auf einmal.

Zeitkonstante ~= R2 x C1.

Lange Zeitkonstante führt zu diskreten Impulsen. Eine kurze Zeitkonstante erzeugt eine höhere Ausgangsfrequenz. Verwenden Sie einen Widerstand zwischen Q1b-Q2c für höhere Versorgungsspannungen. Widerstand in Reihe mit C1 verlängert die Impulslänge.

Diese Schaltung wird normalerweise mit einer Art Last anstelle von L1 dargestellt - es kann eine LED sein (je nach Spannung oder eine Transistorbasis (Teil einer folgenden Stufe) oder eine Glühbirne usw. Meine "Innovation" war das sehr Offensichtliche eine der Verwendung eines Induktors (L1) als Last. Dies liefert einen Stromimpuls in L1, wenn Q1 eingeschaltet ist, und wenn Q1 ausgeschaltet wird, "fliegt" L1 zurück und liefert die Spannung, die erforderlich ist, um die Energie von L1 in die Last zu leiten.

Was Sie tun könnten, ist einen Spannungswandler zu besorgen. Sogar Microchip stellt diese Dinge her, so etwas wie einen TC1044S. Suchen Sie nach Charge Pump DC-zu-DC-Wandlern. Diese Chips "invertieren" die Stromversorgung von Vout zu -Vout. (5V bis -5V) Dann könnten Sie dies an Ihren Chip anschließen. Das Schöne ist, dass Sie nur wenige Kondensatoren benötigen und diese in DIP-Paketen erhältlich sind. Beachten Sie, dass diese Netzteile nicht viel mehr als einige zehn mA liefern können (dieses kann 20 mA liefern).

Außerdem erzeugen diese Chips viel Schaltrauschen. Da Sie dies einem analogen Teil zuführen, sollten Sie darauf achten. Wenn Sie sich nicht darum kümmern und nur -5 V wollen, machen Sie weiter und tun Sie es.

Wenn Sie eine sauberere Lösung wünschen, können Sie sie nicht nur von einem Arduino aus betreiben. Sie müssten sich ein separates Plug-Pack besorgen, das isoliert ist, und es mit + an die aktuelle GND anschließen, und Sie - werden -5 V sein (oder was auch immer das Plug-Pack ausspuckt). Bei einer 79xx-Serie (statt 78xx) können Sie die Versorgung bei Bedarf regulieren. Das Steckerpaket muss isoliert werden, sonst schließen Sie nur die Versorgungen kurz.

Ich könnte mich irren, aber ich sehe nirgendwo auf diesem Bild eine GND-Leitung. Wenn ja, dann würde die -VCC eher GND bedeuten und keine "negative Spannung". Siehe: http://www.edaboard.com/thread174695.html

Ich hoffe, dass dies hilft. Dies ist natürlich in Arduino von begrenztem Nutzen, da das Board nur bis zu +5V liefert. Aber falls Sie ein anderes Netzteil haben (was meiner Meinung nach durchaus üblich ist), kann diese Lösung sehr wirtschaftlich sein.

EDIT: Entschuldigung, mein Fehler. Anscheinend möchten Sie die UNO als Quelle verwenden, was meine Antwort obsolet macht. Werde es aber nicht löschen, wenn du es trotzdem nützlich findest.

Wenn +/- 4,5 V für Sie ausreichen, schalten Sie 6 1,5 V (oder verwenden Sie andere Batterietypen) in Reihe. Aber das negative Ende an -Vcc und das positive Ende an +Vcc. Verbinden Sie den Punkt zwischen der 3. und 4. Batterie mit System GND. Verwenden Sie Kondensatoren zum Beispiel 1 uF zwischen +VCC und GND und -VCC und GND. Denken Sie daran, die Polarität zu überprüfen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}