Zasilanie, zakłócenia, filtrowanie

Jak ważne jest stabilne zasilanie wie chyba każdy użytkownik układów elektronicznych takich jak Arduino czy ESP8266. Podczas tworzenia prototypu czasem zdarza się samoczynny reset, niestabilne działanie (błędy w odczytach czy przesyłaniu danych), czy nawet w skrajnych przypadkach spalenie jakiegoś układu.




Nawet mając gotowy moduł nadal mogą występować w/w problemy. W internecie można znaleźć wiele filmików (opisywanych jako tutoriale) gdzie prezentowane są proste układy np: z diodą LED podpinaną bezpośrednio pod układ bez rezystora, czy podpinanie do ESP8266 logiki z urządzenia z napięciem 5V.  Dokumentacja nie zawsze jest łatwo dostępna (zwłaszcza do układów montowanych w Chinach) stąd wiele osób polega właśnie na tutorialach video bez sprawdzenia czy to na pewno jest poprawnie.

Warto się chwilę potrudzić i poszukać dodatkowej informacji dotyczącej danego układu. Gdzie szukać? Wiele sprzętu z Chin sprowadzają sklepy, które na swoich stronach mają często linki do dokumentacji, szczegółowe opisy napięć pracy układu, tolerowanego napięcia dla układu logiki. Są tez fora tematyczne - zarówno po angielsku jak i po polsku. Weryfikacja danej informacji w kilku miejscach pozwoli nam na unikniecie pomyłki.

Wszystko sprawdziliśmy, podpięcia są prawidłowe, nic nie lata, zweryfikowaliśmy cały układ a i tak nasze urządzenie nie działa poprawnie. Najczęstszą przyczyną jest brak stabilnego zasilania, zakłócenia generowane przez sam układ lub... brak wspólnej masy (chociaż to powinienem dać na pierwszym miejscu :) ). Masa jest punktem odniesienia - brak wspólnej masy przy różnych źródłach zasilania to proszenie się o uszkodzenie układu wiec o tym trzeba pamiętać. Stabilne zasilanie to nie tylko napięcie (trzeba trzymać się w ustalonym przez producenta przedziale) ale także odpowiednia moc, której układ wymaga. Zawsze dobieramy takie zasilanie by było wydajniejsze prądowo niż maksymalny pobór w amperach jaki może zażądać nasz zbudowany układ. Na koniec potrzebujemy jeszcze filtrować zakłócenia (szpilki), które mogą powodować reset naszego urządzenia lub nawet mogą spowodować uszkodzenie układu. Do tego celu używamy pary kondensatorów - ceramiczny (100nF) i elektrolityczny (2.2uF) - Dla poprawy filtrowania można zastosować cztery ceramiczne i jeden elektrolit.

Dla przypomnienia - ceramiczny podpinamy dowolnie (+,-) natomiast elektrolityczny posiada polaryzację (minus jest oznaczony na obudowie) i tego trzeba bardzo pilnować. A napięcia kondensatorów? Zasada prosta nigdy na styk - zawsze większe niż napięcie układu który filtrujemy- jak mamy układ pracujący na 3.3V to możemy podpiąć kondensatory 6.3V i będzie ok, dla ukłądu 5V kondensatory 16V (6.3V mogą okazać się za małe  - pamiętajmy o tolerancji kondensatora elektrolitycznego, która jest spora). Starajmy się dobierać tak by napięcie pracy było większe o minimum 20%. Jak budujemy układ z wykorzystaniem akumulatora samochodowego  (sprawny ma zawsze więcej niż deklarowane 12V a podczas ładowania nawet 14.4V) to nie wstawiamy kondensatora 16V  tylko 25V.


Poniżej przykład filtrowanie zasilania - 4 ceramiczne 100nF + elektrolit 22uF (lepszy byłby mniejszy np: 2.2uF).

ps . Tutaj prosty wzór jak wyliczyć ile wynosi wartość kondensatora ceramicznego - jako przykład użyty powyżej o oznaczeniu 104 (3 cyfrowy = nano farady)

104 czyli 10 * 10^4 pF= 10 * 10000 pF = 100000pF = 100 nF