Alimenter un Arduino Nano en 24V

Version imprimable

16/01/2018, 21h45
Auteur

1 pièce(s) jointe(s)

Alimenter un Arduino Nano en 24V

Bonjour,

je possède un Arduino Nano et une alimentation 24V. Malheureusement, l'entrée Vin de l'Arduino accepte un maximum de 12V. L'idée est donc d'insérer un régulateur de tension entre l'Arduino et l'alimentation (voir schéma).

Mais, j'ai repéré un petit problème : quand je branche le connecteur USB je me retrouve avec du 5V sur Vin et également sur l'entrée de mon régulateur 12V (mon alimentation n'étant pas connectée) ! Comment je peux me retrouver avec du 5V sur Vin ? :koi: Je pensais les régulateurs protégés contre les retours en courant. Ils ne risquent pas de griller ?

Le Nano possède déjà un régulateur de tension, est-ce je peux en mettre un second en cascade sans précaution particulière ?
Est-ce qu'en insérant une diode (une classique 1N4001) entre la sortie de mon régulateur 12V et Vin peut suffire à résoudre le problème de la présence du 5V sur Vin ?

[edit]Si on regarde le schéma de l'alimentation de Arduino UNO on constate que c'est plus élaboré que pour le Nano (il y a une simple diode).[/edit]
16/01/2018, 22h44
Delias

Bonsoir Auteur

Pour protéger un régulateur, il faut alimenter l'entrée depuis la sortie, le transistor de puissance reste bloqué mais il n'y a pas de tension inverse dangereuse qui apparait dans les composants du régulateur. Cela était présent dans les vielles docs et application sheets des 78xx (cas d'une grosse capacité en sortie). Le principe c'est de mettre une diode normalement bloquée entre la sortie et l'entrée. En quelque sorte en "anti-parallèle".
Il est fort probable que les nouveaux régulateurs intègrent cette protection. Quoique cela fait un moment que je ne me suis pas penché dessus.

Sauf erreur, Vincent avait déjà indiqué que les circuits d'alimentation de l'Arduino sont limites, notamment en alimentant sur la sortie les régulateurs sans autre considération.

Bonne soirée

Delias
16/01/2018, 23h36
Jipété

Salut,

Citation:

Envoyé par Auteur

Mais, j'ai repéré un petit problème : quand je branche le connecteur USB je me retrouve avec du 5V sur Vin et également sur l'entrée de mon régulateur 12V (mon alimentation n'étant pas connectée) ! Comment je peux me retrouver avec du 5V sur Vin ? :koi:

au vu de ce que tu dis ci-dessus, il semblerait (à confirmer au Metrix) que la broche Power de l'usb soit raccordée au Vin de l'Arduino (pour l'alimenter facilement, sans doute), et si c'est le cas, va falloir intervenir avec un scalpel sur le pcb, et y insérer au moins un inverseur manuel pour choisir l'alimentation à utiliser : usb ou externe.

En regardant le pdf de l'autre circuit, on voit bien la commutation automatique entre power_from_USB et power_from_alim_extérieure, et elle est pas mal sophistiquée (à voir là).

Quant au fait que ça "remonte" à travers ton régulateur, je passe. Ceci dit, tu peux toujours protéger sa sortie avec une diode en série, je pense. Mais tu ne seras plus à 12 V, tu vas tomber à 11,4 V. C'est grave ?
16/01/2018, 23h56
Auteur

Bonsoir Délias,

Citation:

Envoyé par Delias

Pour protéger un régulateur, il faut alimenter l'entrée depuis la sortie, le transistor de puissance reste bloqué mais il n'y a pas de tension inverse dangereuse qui apparait dans les composants du régulateur. Cela était présent dans les vielles docs et application sheets des 78xx (cas d'une grosse capacité en sortie). Le principe c'est de mettre une diode normalement bloquée entre la sortie et l'entrée.

cette diode apparaît sur les datasheet des 78xx. Mais ça m'ennuie de la mettre, je ne voudrais pas que le 5V de l'USB se retrouve sur la sortie de mon alimentation 24V.

bonsoir Jipété,

Citation:

Envoyé par Jipété

au vu de ce que tu dis ci-dessus, il semblerait (à confirmer au Metrix) que la broche Power de l'usb soit raccordée au Vin de l'Arduino (pour l'alimenter facilement, sans doute), et si c'est le cas, va falloir intervenir avec un scalpel sur le pcb, et y insérer au moins un inverseur manuel pour choisir l'alimentation à utiliser : usb ou externe.

c'est un arduino officiel, je ne pense pas que que l'alimentation de l'usb soit directement raccordée au Vin, je pense que c'est le régulateur 12V/5V intégré sur la platine qui le laisse passer.

Citation:

Envoyé par Jipété

Quant au fait que ça "remonte" à travers ton régulateur, je passe. Ceci dit, tu peux toujours protéger sa sortie avec une diode en série, je pense. Mais tu ne seras plus à 12 V, tu vas tomber à 11,4 V. C'est grave ?

pas grave le régulateur 5V de l'Arduino est sensé encaisser une tension entre 7 et 12V justement.

Citation:

Envoyé par Jipété

En regardant le pdf de l'autre circuit, on voit bien la commutation automatique entre power_from_USB et power_from_alim_extérieure, et elle est pas mal sophistiquée (à voir là).

Justement.... dois-je réaliser quelque chose de similaire ?
17/01/2018, 00h25
Delias

Bonsoir Auteur

Je pense que la tension de l'USB remonte le régulateur U1 IC2 pour se retrouver sur Vin présent sur le header ~~(mais pas sur le jack d'alimentation en raison de la diode D1)~~.
Tu mets simplement une diode en série à la suite de ton 7812, à 11,...V l'Arduino continuera à bien fonctionner, surtout que Vin n'a pas vraiment besoin d'être hyper stable.

Par contre côté rendement c'est une catastrophe, à moins de 21% au final.

Bonne nuit

Delias

Edité: Arduino Nano pas Uno, Grrr...
Sur le Nano la diode réduit le 5V de l'AVR quand la carte est alimentée en USB, alors que le montage plus "perfectionné" de l'Uno lui permet de ne quasi pas perdre de tension quand il est alimenté par l'USB. Fonctionnellement c'est une diode sans seuil (mais avec une petite résistance interne, le R_{DS_ON} du MOS).
17/01/2018, 09h52
Jipété

1 pièce(s) jointe(s)

Bonjour,

(faut que j'arrête de poster le soir, j'ai pas les idées claires, :mouarf:)

J'ai regardé le lien de ton circuit plus en détail, ainsi que le pdf et l'image que tu donnes dans ton 1^er post.

Alors déjà pour s'y retrouver, dans ton image on dirait que les pinoches de la rangée droite, numérotées de haut en bas de 15 à 1 devraient être de 30 à 16 pour être en phase avec le texte suivant :
Pièce jointe 343259

de même que les pinoches sur le pdf, qui sont là numérotées de h en b de 1 à 15.
:koi:
T'arrives à t'y retrouver ?

'fin bon, à la lecture du texte que je cite, moi je mettrais un régul suivi d'une diode en sortie de l'alim externe 24 V, connecté à la pin 30 et basta puisque le texte dit que l'adaptation sera automatique.
Et j'écris cette phrase avant d'avoir lu le commentaire de Delias : on est donc deux à penser la même chose, allez, fais chauffer le fer :mrgreen:

Relecture : je sais pas si je suis clair, alors : 230 Vac --> alim externe 24 Vcc --> régul 12 V --> diode --> pin 30.
17/01/2018, 10h55
Auteur

Citation:

Envoyé par Jipété

Alors déjà pour s'y retrouver, dans ton image on dirait que les pinoches de la rangée droite, numérotées de haut en bas de 15 à 1 devraient être de 30 à 16 pour être en phase avec le texte suivant :
(...)
de même que les pinoches sur le pdf, qui sont là numérotées de h en b de 1 à 15.
:koi:
T'arrives à t'y retrouver ?

effectivement il y a une inversion de la numérotation des pins. J'ai récupéré l'empreinte du circuit sur le net et le concepteur a inversé la numérotation.
17/01/2018, 11h12
Delias

Bonjour à tous

Moi aussi je devrais me méfier quand j'écris au milieu de la nuit :aie:

Bon petite information complémentaire:
Le nano est équipé d'un régulateur LM1117 et quand on va dans sa doc: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1117.pdf, sous le chap. 7, il est indiqué que le régulateur possède une diode de protection interne. D'où la présence du 5V de l'USB sur le Vin de la carte (moins les chutes de tension des diodes). CQFD.

La diode de protection externe n'est requise que si le courant peut dépasser les 20A ce qui est le cas uniquement avec une grosse capacité à la sortie et une mise à GND de Vin.
Et sur le schéma du 7812 du premier message, il manque le condensateur d'entrée du 7812, sans quoi il risque d'osciller et ça c'est pas bon.

Delias
17/01/2018, 14h20
Vincent PETIT

Citation:

Envoyé par Delias

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1117.pdf, sous le chap. 7, il est indiqué que le régulateur possède une diode de protection interne. D'où la présence du 5V de l'USB sur le Vin de la carte (moins les chutes de tension des diodes). CQFD.

Très bien vu ! :bravo:

J'ajouterai pour finir qu'il faut prendre en compte la dissipation du 7812. Avec un drop out de 12V tu ne vas pas pouvoir tirer beaucoup de courant dessus.

Saleté d'étude thermique ! On l'oublie toujours :D
P = (V_in - V_out) * I_out
P = (24V - 12V) * 300mA
P = 3.6W

A 300mA le seul 7812 survivant sera celui en gros boîtier TO-3 et encore sa température sera de 126 degrés sans prendre en compte la température ambiante :aie:
17/01/2018, 20h37
Auteur

L'idée qui m'a traversé l'esprit est d'utiliser un TS7805 et de brancher sa sortie sur le +5V mais je crains d'injecter du courant dans le port USB si celui-ci est connecté et de le cramer s'il y a un souci sur le régulateur :?

Mais, il faudra que je refasse quand même une mesure, je me demande si je ne retrouve pas du +5V sur le port USB si j'alimente l'Arduino par Vin. D'après le schéma, cela ne devrait pas se produire.

Je me demande si j'ai fait un bon choix dans le régulateur...

@Vincent : pas de souci mes régulateurs sont dans des boîtiers TO-220 :mrgreen: Pour le courant, le Nano consomme 50mA. Et avec ce que j'ai branché dessus, je ne dois pas dépasser 100mA. Le boîtier chauffe, mais pas de quoi se brûler ;)
18/01/2018, 18h40
Auteur

Là il faut que l'on m'explique un truc....

J'ai branché sur le pin Vin de mon Nano (version 3.3) une alimentation 9V mais pas le câble USB. Sur le schéma il y a une diode entre le +5V et VUSB. Dans ce cas comment je peux avoir +5V sur VUSB ? :marteau:
18/01/2018, 19h13
Jipété

Citation:

Envoyé par Auteur

Dans ce cas comment je peux avoir +5V sur VUSB ? :marteau:

Parce qu'elle est en court-circuit ?
18/01/2018, 19h24
Delias

Bonsoir

Soit la diode est en CC, Jipété a été plus rapide que moi, pour confirmer tu fais une mesure de diode dans les deux sens entre +5V et VUSB sans rien d'autre de branché sur le Nano (pas de câble USB, pas d'alim externe)
Soit tu ne mesure pas VUSB mais le +5V, car VUSB n'est présent que sur le connecteur USB, le fusible (ils ont dessiné une inductance :ptdr:) et la diode, pas vraiment des endroits où c'est facile de mesurer.

Delias
18/01/2018, 21h48
Auteur

Dans ce cas j'ai 2 Arduino Nano avec le même défaut :(

J'explique plus en détail mon souci. J'ai mon Arduino Nano alimenté par une alimentation externe. Mais je dois de temps en temps le connecter à un Raspberry Pi 3 pour le reprogrammer après exemple. Mais il y a quelques jours mon Pi a crashé, impossible à redémarrer. Je soupçonne l'Arduino de ce problème : je me demande si mon alimentation externe n'a pas injecté du courant dans le port USB de mon Pi et a tout fait planter.
18/01/2018, 22h15
Vincent PETIT

C'est très bizarre ça.
Ils l'ont quand même pas implantées à l'envers ?

Comme dit avant moi, tu as pu vérifier si elle n'était pas court circuitée ?
18/01/2018, 23h49
Jipété

1 pièce(s) jointe(s)

Citation:

Envoyé par Auteur

pin Vin de mon Nano (version 3.3) une alimentation 9V mais pas le câble USB. Sur le schéma [...]

Peut-être qu'il y a une (ou des) différence(s) entre tes nouveaux v3.3 et le schéma qu'on trouve en suivant ton lien, qui se traîne en v3.2 ?

Tiens, je profite de ce post, quelqu'un peut m'expliquer l'utilité de ça, trouvé tout seul en plein milieu du schéma :
Pièce jointe 343750
Merci,
19/01/2018, 08h52
Auteur

Citation:

Envoyé par Jipété

Tiens, je profite de ce post, quelqu'un peut m'expliquer l'utilité de ça, trouvé tout seul en plein milieu du schéma :

Si tu regardes attentivement le schéma tu as 2 matrices de résistances RP1 et RP2. Chaque matrice possède 4 résistances : tu as RP1A, RP1B, RP1C et RP1D. Même chose pour RP2. Mais pour cette dernière matrice la résistance RP2C n'est pas utilisée, ils l'ont court-circuitée et fixé sont potentiel à la masse.

Citation:

Envoyé par Jipété

Peut-être qu'il y a une (ou des) différence(s) entre tes nouveaux v3.3 et le schéma qu'on trouve en suivant ton lien, qui se traîne en v3.2 ?

Oui, j'ai vu cette différence de version. Mais le schéma date de décembre 2017, du coup j'ai un sérieux doute sur la version du Nano que je possède (il y a pourtant bien écrit sur la platine Nano v3.3). Et inutile de chercher avec la référence Arduino, "A000005", car on tombe jamais sur les mêmes résultats.:aie:
19/01/2018, 09h15
Jipété

Citation:

Envoyé par Auteur

Oui, j'ai vu cette différence de version. Mais le schéma date de décembre 2017, du coup j'ai un sérieux doute sur la version du Nano que je possède (il y a pourtant bien écrit sur la platine Nano v3.3). Et inutile de chercher avec la référence Arduino, "A000005", car on tombe jamais sur les mêmes résultats.:aie:

Aïe aïe aïe ! Fake chinois ? J'ai eu le cas il y a quelques mois avec un adaptateur usb<>dmx (à base de ft232 ou qqchse comm' ça, me souviens plus, et j'ai tout viré) chinois, et en fouillant le web j'ai vu plein plein plein d'histoires de fakes...
19/01/2018, 09h36
Delias

Bonjour Auteur

Bon il faut sortir l'attirail de l'électronicien!
Est-ce que la diode est implantée sur le print? Il ne devrait y avoir que celle là. Si il n'y a pas de diode cela fera déjà une question en moins!
Après vérifié qu'elle est bien entre VUSB et +5V, pour cela il doit y avoir une résistance nulle entre le connecteur USB et la diode (anode) puis entre la diode (cathode) et le +5V. A mesurer au multi en mode diode (0V dans les deux sens) ou à l'oscillo mode mesure d'impédance (tracé U/I en mode X-Y).
Puis mesurer de même la diode, au multi ou à l'oscillo.

Et là tu sauras ce que tu as entre les mains!

Si c'est la diode qui est en CC, juste la retirer, refaire les mesures (au cas où ce n'est pas la diode mais le circuit qui ponte), puis action en fonction.

Delias
19/01/2018, 12h25
Auteur

2 pièce(s) jointe(s)

Voici les photos de l'Arduino. En rouge, la diode et en bleu, je crois que c'est le fusible (avec à côté le condo de 4,7µF du port USB).
La diode est celle indiquée sur le schéma, une SS1P3L.

Et je ne me trompe pas c'est une version officielle, et la version 3.3 ? La photo de dessous (avec fond blanc), je ne la trouve nulle part sur le net.

Et mes mesures :
- mon multimètre en mode diode j'ai 0,175V entre les bornes de la diode. Ceci dit la valeur est quand même plus faible que ce qui est donné dans la datasheet (entre 0,35 et 0,45V)
- entre la cathode et +5V, j'ai 0,2 ohm.
- entre l'anode et VUSB, j'ai 0,2 ohm.
Donc c'est visiblement normal.

Donc là, je n'y comprends rien, d'où vient ce 5V ? :marteau: Lorsque j'alimente l'Arduino j'ai 5V entre l'anode et la masse et entre la cathode et la masse !

@Jipité : tu vois les matrices de résistances avec le chiffre 102 dessus (retourne l'image :aie:) et les 8 bornes (4 de chaque côté) ;)
19/01/2018, 13h15
Delias

Bonjour Auteur

Aahh oui c'est une Schottky :pastaper: j'aurais dû le voir plus tôt.
et une Schottky n'est pas autant bonne qu'une classique Silicium:
- Le coude de conduction est plus arrondi, à très faible courant la tension peut être significativement plus faible, donc le 0.175V n'est peut-être pas si faux que cela (malheureusement la caractéristique typique donnée dans le datasheet commence à 100mA). A titre informatif, mais cela ne va pas aider, il faudrait brancher le multi en mode diode sur un ampèremètre pour voir à quel courant il travail. Et puis on peut aussi mesurer la tension entre VUSB (ou mieux après le polyfuse) et +5V en alimentation par l'USB, la charge du Nano devant être déjà suffisante à provoquer une chute de tension dans les 0.3 V.
- Le blocage en inverse n'est pas aussi bon. La tension inverse de la diode est de 30V, 5V c'est 16.6% -> le graphique 4 du datasheet indique un courant de fuite de 2 à 3µA pour une tension de 10% à 20% de V_R @ 25°. Si ton multi a une impédance de 10Mohm cela ne représente que 0.5µA à 5V, donc normal de lire 5V sur VUSB quand alimenté par Vin (la diode ne bloque pas un si faible courant). Refais la mesure en mettant une résistance de 100k aux bornes du multimètre, la tension devrait chuter à 0.2-0.3V.

En cherchant "Arduino Nano V3.3" j'ai eu le droit à une image du dessous identique à celui que tu montres.

Delias
19/01/2018, 15h57
Auteur

Avec une 100k je n'ai rien sur mon multimètre. J'ai donc pris 10k pour réaliser la mesure et j'ai une tension conforme à la datasheet.
19/01/2018, 16h06
Vincent PETIT

Tu peux virer la diode avec un fer à souder et voir si tu as toujours ce problème ?

Si oui alors il y a un sacré problème !
19/01/2018, 16h14
Delias

Citation:

Envoyé par Auteur

Avec une 100k je n'ai rien sur mon multimètre. J'ai donc pris 10k pour réaliser la mesure et j'ai une tension conforme à la datasheet.

Je n'ai rien compris à cette réponse.
Je parlais de mettre une résistance entre le V_USB et GND quand le Nano est alimenté par V_IN. Histoire de mettre suffisamment de courant pour que la diode bloque.
Une diode silicium bloque à quelque nA, le multi est suffisant, une Schottky nécessite quelques µA (voir 1 à 2 centaines de µA quand elle est bien chaude) et là la résistance d'entrée du multi n'est plus suffisante.

Citation:

Envoyé par Vincent PETIT

Tu peux virer la diode avec un fer à souder et voir si tu as toujours ce problème ?

Non évite de la casser. Les mesures jusqu'ici semblent confirmer que c'est en ordre. C'est juste un problème de comment on fait la mesure. Reste juste ce point en dessus (pour te montrer que la diode fonctionne bien)

Ensuite le retour de quelques µA dans le host (le Pi), et encore comme il est lui aussi à 5V, ne va pas le perturber.

Delias
19/01/2018, 18h45
Auteur

Citation:

Envoyé par Delias

Je n'ai rien compris à cette réponse.

pardon j'ai cru que tu voulais que je refasse une mesure avec le multimètre en position diode et en insérant une résistance dans le circuit :aie:
J'ai une tension de 0,25V (qui augmente lentement dans le temps) entre VUSB et GND (donc aux bornes de la résistance). Donc en accord avec ce que tu as prévu.

Cela voudrait que si j'ai 5V sur l'anode de la diode c'est à cause du fait qu'elle n'est pas reliée à une charge lorsque le port USB n'est pas connecté ?

A priori, je me serai trompé depuis le début ? :oops:

Citation:

Envoyé par Vincent Petit

Tu peux virer la diode avec un fer à souder et voir si tu as toujours ce problème ?

ça me tente franchement. Mais ça sera en dernier recours.

Fuseau horaire GMT +2. Il est actuellement 02h01.