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Fontes de Alimentação para Arduino (MIC118)

Alimentar um projeto que utilize um Arduino, ou mesmo a placa em si para desenvolvimento ou avaliação de um projeto é algo que ainda traz muitas dúvidas aos leitores que utilizam esta ferramenta microprocessada. Veja neste artigo as soluções simples para alimentação de seu Arduino.

Os microcontroladores Arduino, como o UNO possuem um regulador de tensão interno que fornece os 5 V que ele precisa para seus circuitos e também para suas saídas.

Este regulador admite entradas de 6 a 20 V, mas na prática estes limites devem ser observados com muito cuidado.

Em primeiro lugar uma tensão muito baixa, próxima dos 5 V como, por exemplo, a de 4 pilhas pequenas, pode fazer com que alguns problemas de alimentação ocorram, principalmente nas saídas.

Isso significa que em alguns casos, principalmente com placas menos confiáveis, a tensão das saídas pode não chegar aos 5 V.

Para o caso de aplicações simples e não críticas, como o acendimento de LEDs, isso não consiste em problema grave, mas se vamos excitar um shield TTL com alimentação de 5 V ou um circuito menos sensível, podem ocorrer problemas.

Assim, na prática, recomenda-se uma tensão mínima de entrada de 7 V na maioria das aplicações.

Para o caso de projetos alimentados por pilhas, por exemplo, um robô, uma solução simples consiste em se ligar um suporte de 4 pilhas em série com um suporte de 2 pilhas, e assim fazer a alimentação com 9 V, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1 – Alimentando com 9 V
Figura 1 – Alimentando com 9 V

 

Não se recomenda o uso de bateria de 9 V, pois a corrente que essas baterias fornecem é muito baixa não sendo suficiente para alimentar um Arduino, principalmente quando uma corrente maior é exigida numa de suas saídas.

E é claro, para se evitar a interferências das escovas de motores, caso eles sejam controlados, deve-se utilizar para eles uma fonte separada com capacidade de corrente de acordo com suas necessidades.

Pilhas médias, grandes ou mesmo baterias, são as fontes recomendadas nestes casos.

Uma outra alternativa interessante consiste em se usar duas baterias de celulares de 4,5 V em série.

Além de seu peso e tamanho reduzido estas baterias são recarregáveis e tem uma excelente capacidade de corrente o que resulta uma boa autonomia na alimentação de um Arduino.

Devemos apenas identificar seus pinos de ligação, e fazer a conexão conforme mostra a figura 2.

 

Figura 2
Figura 2

 

Em caso de dúvidas utilize um multímetro para conferir a tensão e identificar os terminais, mas cuidado, Nunca coloque em curto estes terminais, pois o calor gerado pela intensa corrente pode até causar a explosão da bateria.

Um carregador apropriado será interessante para facilitar o trabalho.

 

Fontes

Se o Arduino puder ser alimentado numa bancada para projetos fixos como, por exemplo, braço mecânico, esteira, automatismo de abertura de porta, controle remoto de eletroeletrônicos, ou ainda em demonstrações, pode ser usada uma fonte alimentada pela rede de energia.

Existem muitas opções para isso.

A primeira é um eliminador de pilhas ou conversor AC/DC de 7,5 a 12 V com corrente entre 250 mA e 1 A.

Veja que a corrente determinará quantas cargas você poderá utilizar. Por exemplo, para um eliminador de 250 mA, no máximo você poderá alimentar umas três cargas de 50 mA, pois o restante é necessário para alimentar o próprio Arduino.

Na figura 3 temos um eliminador que pode ser adquirido em qualquer loja de artigos elétricos/eletrônicos.

 

    Figura 3
Figura 3

 

Veja que o eliminador deve ter um plugue compatível com Arduino de 2,1 mm com positivo no centro, conforme mostra a figura 4.

 

   Figura 4
Figura 4

 

Se bem que as placas de Arduino aceitem uma entrada até 20 V, não recomendamos que tensão mais alta que 12 V seja usada por um simples motivo.

A quantidade de calor gerada no regulador de tensão do Arduino depende da diferença entre a tensão de entrada e a de saída multiplicada pela corrente.

Assim, para uma corrente de 0,5 A, por exemplo, se a entrada for 12 V e a saída for 5 V teremos:

P = (Ve – Vs) x I

Onde:

P é a potência dissipada (W)

Ve é a tensão de entrada (V)

Vs é a tensão de saída (V)

Assim:

P = (12 – 5) x 0,5

P = 7 x 0,5

P = 3,5 W

 

Se a tensão de entrada for 20 V, teremos:

P = (20 – 5) x 0,5

P = 15 x 0,5

P = 7,5 W

O regulador terá então de dissipar uma quantidade muito maior de calor, o que pode comprometer sua integridade.

E, é claro, tendo uma capacidade de corrente maior o próprio conversor pode ser usado como fonte para os shields, numa alimentação externa, desde que suporte a corrente exigida.

Mas, se o leitor tem disponibilidade de componentes como um pequeno transformador, diodos e capacitores, pode perfeitamente montar sua fonte.

 

Montando uma Fonte

Como o Arduino possui um regulador de tensão on-board apenas exigido que seja aplicada na sua entrada uma tensão contínua de 7,5 a 12 V não há necessidade de seu usar fontes reguladas.

Assim, uma fonte muito simples sem regulagem, filtragem razoável que forneça tensões na faixa indicada serve perfeitamente.

Temos então muitas opções.

Na figura 5 temos a opção mais simples que, na realidade, é o circuito mais encontrado nos eliminadores ou conversores de baixo custo.

 

   Figura 5
Figura 5

 

Neste circuito podemos usar qualquer transformador de 6 a 9 V com corrente entre 250 mA e 1 A.

Veja que, quando usamos um transformador de 6 V, após a retificação com o circuito em aberto, o capacitor se carrega com uma tensão que corresponde ao pico da tensão retificada ou seja:

Vs = 6 x 1,4

Vs = 8,4 V

Com um bom capacitor, esta tensão não cairá muito ao se fazer a alimentação do Arduino e seu funcionamento será normal.

Com 9 V, a tensão de saída em aberto 12,6 V o que está dentro dos limites recomendados para o microcontrolador.

Uma versão com melhor desempenho aproveita um transformador com tomada central, usando dois diodos, conforme mostra a figura 6.

 

Figura 6
Figura 6

 

Finalmente, temos uma fonte usando uma ponte de diodos (4 diodos) com um transformador de 6 a 9 V de enrolamento único e corrente de 250 mA a 1 A.

Esta fonte, mostrada na figura 7 tem um bom desempenho na alimentação de um Arduino.

 

Figura 7
Figura 7

 

Se bem que seja possível, não recomendamos a utilização de fontes sem transformador.

Além do perigo do choque se tocarmos em qualquer ponto do circuito, a tensão que pode aparecer em caso de curtos ou mesmo do toque acidental é mais do que suficiente para queimar os delicados componentes da placa.

Da mesma forma, para controlar qualquer dispositivo alimentado pela rede de energia recomenda-se sempre o uso de Shields isolados.

Em nosso livro Banco de Circuitos – Volume 30 – Shields e Interfaces temos uma grande quantidade de circuitos que podem ser usados com esta finalidade.

 

 

 

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