MINIPROJEKTY Przenośny zasilacz dla Raspberry Pi Zero

Transkrypt

1 Przenośny zasilacz Raspberry Pi ero jest bardzo ciekawą propozycją dla projektantów urządzeń mobilnych IoT, domowej automatyki lub monitoringu bezprzewodowego. by zapewnić zasilanie, najczęściej są używane powerbanki lub przetwornice, ale można też wykorzystać rozwiązanie opisane w artykule. DODTKOWE MTERIŁ N FTP: ftp://ep.com.pl user:, pass: yfwxrq W ofercie VT* VT- Wykaz elementów: R*: MV/% (SMD 00) R: 0 kv/% (SMD 00) R: kv/% (SMD 00) R, R:, kv/% (SMD 00) R: 0 V/% (SMD 00) C: 0 mf/ V (SMD 0) C C: 00 nf (SMD 00) CE, CE: 00 mf/0 V (SMD C ) LD: dioda LED zielona (SMD 00) LD: dioda LED czerwona (SMD 00) U: TPS0PWP (HTSSOP) U: VG (SC0-) T: złącze KK kątowe GPIO: złącze żeńskie IDC0 do druku (opcja) L:, mh (dławik MGV00R) : zwora ON: MSS- (przełącznik ON/OFF suwakowy) PWR: złącze kątowe SIP0 PWRU: gniazdo US- (SMD) Projekty pokrewne na FTP: (wymienione artykuły są w całości dostępne na FTP) VT- Miniaturowa klawiatura US do Raspberry Pi (EP /0) VT- Płytka domowej automatyki (EP 0/0) VT- Combo udio DC dla Raspberry PI (EP 0/0) - Stacjonarny odtwarzacz audio Media PI (EP /0) VT-0 Driver silników prądu stałego (EP /0) * Uwaga: estawy VT mogą występować w następujących wersjach: VT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. ez elementów dodatkowych. VT xxxx płytka drukowana PC (lub płytki drukowane, jeśli w opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. VT xxxx płytka drukowana i zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji i wersji UK) bez elementów dodatkowych. VT xxxx płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w załączniku pdf VT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw, czyli elementy wlutowane w PC. Należy mieć na uwadze, że o ile nie zaznaczono wyraźnie w opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w załączniku pdf VT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w link umieszczony w opisie kitu) Nie każdy zestaw VT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK,,, lub C). L U.uH TPS0PWP PWRU T SW NC US_ MGV00R V0 SW VOUT VUS P VOUT C D P VOUT CE CE 0.uF D P F 00uFT/0V 00uFT/0V VT SG LI 0 ON MSS R k SNC EN PD R M C 0uF R k R 0k LD PWR S LiPo S LiFePO LR V V V0 V0 V V PWR V0 C 0.uF C 0 0.uF GPIO U R 0R VG NC I O Rysunek. Schemat ideowy zasilacza do Raspberry Pi ero R k LD L ELEKTNIK PRKTCN /0

2 Przedstawiony układ przetwornicy podwyższającej umożliwia uzyskanie stabilnego napięcia V przy obciążalności powyżej 00 m. Może być zasilany z zestawu baterii LR, akumulatorów Li-Ion lub LIFePo. Schemat ideowy zasilacza pokazano na rysunku. Jako sterownik przetwornicy wybrano TPS0 firmy Texas Instruments. O wyborze zadecydowała nieskomplikowana aplikacja oraz integracja elementów przetwornicy przy akceptowalnej cenie. Układ wymaga jedynie dławika i kondensatorów filtrujących. Napięcie z baterii doprowadzono do gniazda T, a stąd przez wyłącznik zasilania ON do przetwornicy U, gdzie zostaje podwyższone do V. Następnie to napięcie (V0) jest doprowadzone do gniazda GPIO Raspberry PI, złącza PWR umożliwiającego zasilanie układów współpracujących oraz do gniazda PWRU typu US. Kondensatory C i C filtrują zasilanie, a CE i CE napięcie wyjściowe przetwornicy. e względu na dużą częstotliwość kluczowania, dla zapewnienia odpowiedniej filtracji i stabilności układu, zastosowano dwa kondensatory tantalowe o małej ESR. Dioda świecąca LD (PWR) sygnalizuje obecność napięcia wyjściowego V. Układ TPS0x ma wbudowany obwód monitorowania zbyt niskiej wartości napięcia zasilania układu (LI) próg zadziałania wynosi 0, V. Dzielnik rezystancyjny R/ R, dobierany w zależności od typu zastosowanego źródła zasilania, obniża napięcie baterii (akumulatora), aby zapewnić odpowiednio wczesną sygnalizację jej rozładowania. Sygnał z wyjścia jest doprowadzony do GPIO. wora umożliwia odłączenie sygnału od GPIO przy kolizji z innymi płytkami HT. Rezystor R zabezpiecza GPIO przed ewentualnymi skutkami zwarcia niepoprawnie skonfigurowanego wyprowadzenia. ufor U zasila diodę sygnalizującą niski stan baterii L. Układ zmontowano na niewielkiej, dwustronnej płytce drukowanej. Jej schemat montażowy przedstawia rysunek. Montaż układu nie wymaga opisu, należy pamiętać o poprawnym przylutowaniu pada termicznego U. Montaż złącza GPIO zależy od wymagań aplikacji. W podstawowym zastosowaniu do zasilania Pi może być użyte złącze PWRU i kabel micro US. Przed połączeniem z Raspberry Pi należy dołączyć baterię lub akumulatory i po załączeniu przetwornicy skontrolować napięcie Rysunek. Schemat montażowy zasilacza do Raspberry Pi ero wyjściowe. ależnie od baterii jest możliwe uzyskanie napięcia wyjściowego V i prądu od m przy napięciu baterii, V. Uwaga! asilacz jest przystosowany do współpracy z baterią lub akumulatorami Li-Ion, Li-Po, LiFePo wyłącznie z wbudowanym zabezpieczeniem. dam Tatuś, EP Moduł zwiększający zasięg transmisji RSC Standard RSC ma już ponad pół wieku (opracowany w roku). Mimo wielu wad nadal jest chętnie stosowany. Czasem zachodzi potrzeba przesłania sygnałów RSC na większą odległość niż gwarantuje to standard. Rozwiązaniem jest wykorzystanie okablowania Ethernet. Prezentowany interfejs umożliwia transmisję danych z prędkością 0 Mb/s na odległość 00 m oraz zapewnia izolację galwaniczną pomiędzy urządzeniami. Do przesłania sygnałów na większe odległości można wykorzystać modem. Niestety modemy analogowe osiągalne w handlu umożliwiają przesyłanie danych z prędkością 00 kb/s. Co ciekawe, nie jest do tego potrzebna centrala telefoniczna, wystarczy połączenie kablowe pomiędzy modemami. Szybkość transmisji można zwiększyć, stosując modemy ISDN ( kb/s). utor wykonał próby transmisji danych modemami analogowymi i cyfrowymi, stosując modemy analogowe także bez wykorzystania centrali. W EP 0/0 opisano konwerter URT/ Ethernet. mieniając rezonator na, MHz, ELEKTNIK PRKTCN /0 można uzyskać prędkość powyżej kb/s. Maksymalna prędkość transmisji przy MHz to Mb/s. Istnieje jeszcze jeden prosty sposób przedłużenia łącza RSC użycie skrętki komputerowej. amieniając sygnały RSC na RS, można przesyłać dane z prędkością 0 Mb/s na odległość do 00 m. astosowane w modelu transceivery MX0 ograniczają tę prędkość do, Mb/s. Gdy stosuje się układy innego typu, prędkość może być ograniczona do 0 kb/s lub osiągnąć nawet 00 Mb/s. Schemat ideowy proponowanego rozwiązania konwertera pokazano na rysunku. Konwerter jest zasilany z zasilacza V/00 m przyłączonego do J lub z gniazda US. e względu na to, że konwerter pobiera około 0 m, nie można go zasilić ze złącza RSC, ale pobór jest na tyle mały, że zbytnio nie obciąża gniazda US. Dlatego sygnały US wyprowadzono na gniazdo typu, dzięki czemu nie traci się jednego gniazda US tylko na zasilanie konwertera i można je wykorzystać także do podłączenia pendrive'a, klawiatury, myszy lub innego urządzenia o poborze prądu nie większym jak 0 m. Sygnały standardu RSC są konwertowane w popularnym układzie MX.

3 ELEKTNIK PRKTCN /0 C C C C Vs Vs TIN TOUT TIN 0 TOUT UT RIN UT RIN U MXD C 00nF C 0uF C 0uF C 0uF C 0uF C 0uF C 00nF C0 0uF C 00nF J PC GK. U SN (MX0) U SN (MX0) C 00nF 0 JP R TX/RX 0 JP R / J RJG D R k C C DC DC D S0 D TX D0 RX D Power D R k R k R k R k D S D S J US D S D S D S D R k D S V IN IN OUT OUT U MN00S V V V V C 0uF V U N VR VP R 0R R0 R R R R 0R R k U N R k R 0R U N R 0R R k U N R k R 0R R R R R R R R R R0 R R R VR VP R 0R VR VP R 0R VR VP R 0R 0 J DHP 0F Vin Vout U 0 V V C 00nF J US J V V J R 0k R 0k R 0k R0 0k V Gdy kabel niepodłączony nieaktywny, DREK. V Rysunek. Schemat ideowy przedłużacza RS

4 Rysunek. Schemat montażowy przedłużacza RS MX0 MX0 MISO MISO M OS I M OS I MX0 MX0 SPI via RS SPI via RS MX0 MX0 MISO MISO M OS I M OS I MX0 MX0 /SS /SS sygnał /SS sygnał z /SS z (mutiwibrator (mutiwibrator retrygowalny retrygowalny np np HC) HC) DODTKOWE MTERIŁ N FTP: ftp://ep.com.pl user:, pass: yfwxrq W ofercie VT* VT- Wykaz elementów: R R, R, R, R, R: kv (SMD 0) R0 R, R R:, V (SMD 0) R, R, R, R: 0 kv (SMD 0) R, R, R, R: 0 V (SMD 0) C C: 0 mf (SMD 0) C, C0, C: 0 mf (elektrolit.) C, C, C, C, C: 00 nf (SMD 0) D: S0 (mostek prostowniczy) D D, D, D, D D: SS D: dioda LED mm, niebieska D0: dioda LED mm, zielona D, D, D: dioda LED mm, żółta D: dioda LED mm, zielona U U: N (P) U: 0 (TO0) U: MXD (SO) U, U: MX0 (P) U: MN00S (przetwornica DC/DC) J: wtyk D/M JP, JP: wtyk IDC J: złącze zasilania,/, mm J: gniazdo RJ, pionowe J: gniazdo US- Projekty pokrewne na FTP: (wymienione artykuły są w całości dostępne na FTP) VT-0 Konwerter RS RS (EP /00) * Uwaga: estawy VT mogą występować w następujących wersjach: VT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. ez elementów dodatkowych. VT xxxx płytka drukowana PC (lub płytki drukowane, jeśli w opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. VT xxxx płytka drukowana i zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji i wersji UK) bez elementów dodatkowych. VT xxxx płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w załączniku pdf VT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw, czyli elementy wlutowane w PC. Należy mieć na uwadze, że o ile nie zaznaczono wyraźnie w opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w załączniku pdf VT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w link umieszczony w opisie kitu) Nie każdy zestaw VT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK,,, lub C). Win Win Wout Wout MX0 MX0 MX0 MX0..k..k HCG0 HCG0 Wire Wire Wire via Wire RSvia RS SD k k HCG0 HCG0 naliza protokołu, naliza SD protokołu, sterowanie sterowanie kierunkiem kierunkiem transmisji transmisji MX0 MX0 MX0 MX0 naliza naliza..k..k protokołu, protokołu, SD SD sterowanie sterowanie kierunkiem kierunkiem transmisji transmisji HCG0 HCG0 MX0 MX0 MX0 MX0 IIC via RS IIC via RS Rysunek. astosowanie RS do transmisji danych po magistralach SPI I C i -Wire na duże odległości ELEKTNIK PRKTCN /0

5 ISP tmel MISO /RST MOSI MISO MOSI MX0 MX0 HCN ISP tmel MX0 MX0 HCN /RST MX0 MX0 HCN ISP SPI via RS for VR /Rst 0 JTG TCK TDO TMS T MX0 MX0 MX0 MX0 TCK TDO TMS T 0 JTG /Rst MX0 MX0 ISP JTG via RS for VR Rysunek. cd. Dodatkowo sygnałami RS są zasilane diody pokazujące stan linii RxD, TxD,, i. Transoptory N zapewniają izolację galwaniczną. Transoptory N gwarantują przepustowość Mb/s stosując N-E, można ją zwiększyć do 0 Mb/s, dlatego zdecydowano się na układy w obudowie P. asilanie transceiverów RS zrealizowano za pomocą przetwornicy DC/DC typu MN00S. astosowano transceivery SN o przepustowości Mb/s prędkość transmisji można zwiększyć do, Mb/s, używając MX0. Ten układ zawiera nadajnik i odbiornik RS, ale w przeciwieństwie do MX zapewnia obsługę trybu full duplex, a nie half duplex. Co prawda nie można odłączyć nadajnika od magistrali, ale w tym rozwiązaniu nie jest to potrzebne. Transceivery są zabezpieczone przed przepięciami transilami i rezystorami, V. Rezystory 0 V dopasowują rezystancję falową linii do wyjściowej transceiverów. worki na goldpinach JP i JP decydują o funkcji pełnionej przez konwerter (master/ slave). Dzięki temu do połączenia konwerterów wystarczy połączenie na wprost poprzez kabel Ethernet. adbano o to, aby sygnały RS były transmitowane skręconymi parami przewodów. To minimalizuje możliwość wpływu zaburzeń przedostających się do kabla, choć ten nie jest ekranowany. Do transmisji sygnałów TxD i RxD zastosowano pary TX i RX kabla Ethernet, czyli pary podstawowe, do, pary rezerwowe (dodatkowe). Dzięki temu, jeśli nie jest potrzebna transmisja sygnałów sterujących przepływem, po dodatkowych parach można przesłać inne informacje. Schemat montażowy konwertera zamieszczono na rysunku. Montaż jest typowy i nie wymaga omawiania. Pod układy U i U warto zastosować podstawki. Po włączeniu zasilania powinna się zaświecić dioda D, co świadczy o poprawnej pracy przetwornicy. Napięcie można kontrolować na złączach J i J. Urządzenie podłączamy do komputera ze złączem RSC kablem prostym ( do ) DF-DM (przedłużacz). Na złącza JP i JP nie zakładamy zworek, tylko łączymy piny z, z, z oraz z. Na komputerze uruchamiamy program terminalu, sterowanie przepływem ustawiamy na sprzęt. Powinny zaświecić się diody i oraz gdy U, U, U i U pracują poprawnie, dioda. Pozostałe układy sprawdzimy, pisząc cokolwiek na klawiaturze. Wysyłanym znakom towarzyszą rozbłyski diod Tx i Rx. by błyski były lepiej widoczne, należy ustawić najmniejszą możliwą prędkość transmisji. Po sprawdzeniu dwóch interfejsów można je połączyć kablem Ethernet. Rezystory R, R, R, R0 polaryzują wstępnie linię, więc gdy odbiornik RS nie jest połączony z nadajnikiem, dioda RX świeci a jest wygaszona. Mogłoby się wydawać, po co tak komplikować układ (transoptory, przetwornica DC/DC), skoro do izolacji galwanicznej są produkowane specjalizowane układy, np. NMD. Niestety, są one trudno osiągalne i drogie. Koszt konwertera można znacznie zmniejszyć, rezygnując z izolacji galwanicznej. W takim wypadku należy zewrzeć piny z i z układu przetwornicy U oraz z wszystkich transoptorów. Ponadto można nie montować U, U i U, jeśli nie jest potrzebne przesyłanie sygnałów /. Na rysunku pokazano przykłady innych zastosowań RS do transmisji danych po magistralach SPI I C i -Wire na duże odległości. Sławomir Skrzyński, EP ELEKTNIK PRKTCN /0