Wie verbinde ich den Arduino 5V Pin sicher mit einer 5V-Wandsteckdose und einem USB-TTL-Konverter für die Datenübertragung?

Ich entwickle derzeit ein Projekt, das Komponenten mit einer Stromaufnahme von etwa 2 A umfasst. Diese werden von einem AVR Atmega168 Prozessor mit Arduino Bootloader über einen CH340G USB TTL Konverter gesteuert. Die Steuerung erfolgt über ein Programm, das ich in Windows geschrieben habe, also gibt es zusätzlich zur USB-Versorgung eine Datenübertragung. (CH340-Datenblatt: https://www.olimex.com/Products/Breadboarding/BB-CH340T/resources/CH340DS1.PDF ).

Da ein USB-Port auf keinen Fall einen Strom nahe 2A liefern kann, wird eine Wandsteckdose benötigt, um zusätzlichen Strom zu liefern. ATM Ich habe keine andere Lösung gefunden, als alle 5Vs zusammenzubinden . Derzeit ist geplant, dass 5 V und GNDs über 5 V- und GND-Ebenen auf einer hergestellten Leiterplatte verbunden werden. Und das lässt mich natürlich auf einige ernsthafte Bedenken hinsichtlich der Sicherheit der ICs stoßen:

  • Was passiert wenn zB die Steckdose 5.1V liefert und der Computer USB 5.0V liefert? Werden entweder die ICs oder der USB-Anschluss des Computers gemauert, vielleicht beides, weil es irgendwie eine Art Kurzschluss ist?
  • Was könnte passieren, wenn ich zuerst die Wandsteckdose anschließe und danach USB anschließe? Oder erst USB und dann die Wandwarze? Gibt es eine Chance magischen Rauch zu erzeugen?
  • Ich habe von Masseschleifen gehört. Ist das ein Problem in meiner Schaltung? Wenn ja, was kann ich dagegen tun?
  • Gibt es gute Schutzschaltungen oder ähnliches, um sicherzustellen, dass das direkte Verbinden von 5 V sicher ist und die Datenübertragung weiterhin funktioniert?
  • Das Datenblatt des CH340(G) besagt, dass es für Hochstromanwendungen sicher ist, 5 V USB an 5 V extern zu binden, wenn die USB 5 V über einen 1-Ohm-Widerstand überbrückt werden. Macht das viel Sinn? Wirkt der Widerstand wie ein Schutz?
  • Ich habe die Vin- und VCC-Lösungen für Arduino Unos, Megas und Nanos gesehen. Sie haben alle Schutzschaltungen, benötigen aber höhere Eingangsspannungen <6V. Das würde einen zusätzlichen Abwärtsregler erfordern und zusätzliche unerwünschte Wärme erzeugen, da 6-8-V-Wandwarzen eher ungewöhnlich sind, also wären 9 V das nächste. Ist es möglich, den VReg loszuwerden und vielleicht andere Teile der Schutzschaltung zu verwenden?
  • Gibt es noch andere Probleme, die ich vergessen habe zu erwähnen?

Leider können Komponenten nicht ausgeschaltet werden, während sie an USB angeschlossen sind - das würde mein Projekt doch sinnlos machen :-)

Danke im Voraus für jede Art von Hilfe!

Antworten (1)

Binden Sie nicht alle 5-V-Anschlüsse zusammen. Nur GND muss angeschlossen werden, da es die gemeinsame Referenz für alle Spannungen ist; Jedes Gerät wird separat von seiner entsprechenden Quelle mit Strom versorgt. Die 5-V-Wandwarze sollte mit dem 5-V-Pin des Arduino und jedem anderen Gerät als der USB-UART-Brücke verbunden werden.

Sie sollten in der Lage sein, zuerst die Wandwarze und dann die Brücke anzuschließen, aber wenn Sie besonders vorsichtig sein möchten, können Sie einen 74LVC2G240 verwenden , der vom 5-V-Ausgang der Brücke gespeist wird. LVC-Geräte unterstützen I off , was im Grunde bedeutet, dass alle Ein- und Ausgänge High-Z sind, wenn kein Strom zugeführt wird.

Erdschleifen sind normalerweise kein Problem mit 2-Stift-Wandwarzen, aber wenn Sie eine 3-Stift-Wandwarze verwenden, sollten Sie sicherstellen, dass ihr GND nicht mit der Erdung verbunden ist; Dadurch wird die Möglichkeit einer Masseschleife durch die Brücke ausgeschlossen. Den Rest erledigt die Star-Distribution.

Vielen Dank für deine Antwort @Ignacio Vazquez-Abrams! Also, wenn ich es richtig verstanden habe, reicht ein gemeinsamer Massebezug für die D+ und D- Übertragung, damit alles richtig erkannt wird? Auch danke für den Vorschlag 74LVC2G240. Daraus ergäben sich laut Datenblatt folgende Verbindungen: GND zusammengebunden Konverter erhält 5V vom Computer USB, alles andere 5V vom externen Buffer VCC an 5V vom USB Buffer /1OE und /2OE VCC vom Xt Supply Buffer 1A, 2A verbunden w / USB D+ D- Buffer 1Y, 2Y am Konverter D+ D- Eingang angeschlossen ?
Das '2G240 ist für RX und TX von der Brücke.
Wie verbinde ich den Arduino 5V Pin sicher mit einer 5V-Wandsteckdose und einem USB-TTL-Konverter für die Datenübertragung?
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