Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Arduino Mega 2560 Belastbarkeit


von Pascal W. (xizeru)


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Hallo,

Ich habe einmal ne Frage zur Strombelastbarkeit und den VCC und GND 
Anschlüssen des Arduinos.

Ja ich habe bereits überall danach gesucht, bei Arduino was gefunden, 
hier, bei Google....allerdings waren die aussagen teilweise total 
untschiedlich und haben mich noch mehr verwirrt. :D

Also in Sachen µC bin ich Anfänger...einige Schaltungen gebaut aber mit 
so niedrigem Strom, dass es den Arduino nicht mal kitzelt.

Jetzt wollte ich aber mal irgendwas großeres machen und möchte natürlich 
vorher genau wissen was ich beachten muss...somit auch zu meinen Fragen.

1. Warum hat der Atmega 2560 4x VCC und 4x GND?

2. Was beim Arduino darf ich wie belasten?

I/O ist glasklar... max 40 mA
VCC und GND des µC ist auch klar...200 mA....also alles was im µC vor 
sich geht darf zusammen max 200 mA ziehen.

Jetzt ist es aber doch so, dass die 4xVCC für die Versorgung des µC 
sind...ich aber auf dem Arduino noch einen zusätzlichen 3V3 und 5V 
anschluss habe...die müssen doch am µC vorbeigehen und direkt auf den 
Spannungsregler gehen oder? weil ich kann doch an den 
Versorgungsspannungen des Arduinos nichts herausziehen, die sind doch 
nur für die interne Versorgung + Versorgung der Ausgänge oder?

Warum sonst ist bei der USB-Buchse eine 500mA Sicherung eingebaut und 
bei der DC Buchse keine...bedeutet für mich ja, dass ich bei den 
ausgängen zwar nie mehr als 200mA haben darf....für die Versorgung von 
Bauteilen aber z.b. bei dem separaten 5V und GND Anschluss mehr ziehen 
darf.

Das nen USB 2.0 port nur 500mA liefern kann ist mir klar und das die 
Sicherung dafür ist...aber warum baue ich bei der DC Buchse nicht auch 
noch eine Sicherung ein...es sitzt ja nicht nur der µC drauf, auch noch 
andere Bauteile die auch noch Strom ziehen....also warum setzt man dann 
bei der DC Buchse nicht z.b. 300 mA hin, so viel wie das nackte board + 
voll ausgelasteter µC zieht?

Danke schonmal sehr für die Antworten :D

MfG Pascal

: Bearbeitet durch User
von Arduinoquäler (Gast)


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Pascal W. schrieb:
> 1. Warum hat der Atmega 2560 4x VCC und 4x GND?

Weil der Chip das braucht. Intern kann man nicht über
einen einzigen Bonddraht die saubere Versorgung des ganzen
Chips gewährleisten.

Pascal W. schrieb:
> bei dem separaten 5V und GND Anschluss

Das ist ein Ausgang für die Versorgung von Peripherie, kein Eingang.
Das gilt auch für die 3.3V

Der einzige Pin für die Versorgung von aussen ist Vin.

von avr (Gast)


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Pascal W. schrieb:
> Warum sonst ist bei der USB-Buchse eine 500mA Sicherung eingebaut und
> bei der DC Buchse keine

Weil man über USB 2.0 maximal 500mA nutzen darf.

Pascal W. schrieb:
> 2. Was beim Arduino darf ich wie belasten?
>
> I/O ist glasklar... max 40 mA
> VCC und GND des µC ist auch klar...200 mA....also alles was im µC vor
> sich geht darf zusammen max 200 mA ziehen.

Das ist richtig und die richtige Anlaufstelle dafür wäre das Datenblatt, 
in dem es für jedes IC einen Abschnitt "Absolute Maximum Ratings" gibt. 
Da steht auch, dass die 200mA für die Vcc/GND-Pins gilt, also für alle 
zusammen. Es gibt übrigens noch ein paar andere Bedingungen, die auch in 
diesem Abschnitt stehen.


Arduinoquäler schrieb:
> Pascal W. schrieb:
>> 1. Warum hat der Atmega 2560 4x VCC und 4x GND?
>
> Weil der Chip das braucht. Intern kann man nicht über
> einen einzigen Bonddraht die saubere Versorgung des ganzen
> Chips gewährleisten.

Das ist Quatsch und das hatten wir auch schon vor kurzem. Es hat nichts 
mit der Strombelastbarkeit zu tun, sondern eher mit einer HF-mäßig guten 
Anbindung des µCs an die Versorgungsspannung. Und da ist eine möglichst 
kurze Anbindung vorteilhaft und daher sind die Vcc/GND-Paare auch schön 
um den IC verteilt.

Pascal W. schrieb:
> also warum setzt man dann
> bei der DC Buchse nicht z.b. 300 mA hin, so viel wie das nackte board +
> voll ausgelasteter µC zieht?

Damit du noch mehr an das Board anschließen kannst.

von Pascal W. (xizeru)


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> Pascal W. schrieb:
>> 2. Was beim Arduino darf ich wie belasten?
>>
>> I/O ist glasklar... max 40 mA
>> VCC und GND des µC ist auch klar...200 mA....also alles was im µC vor
>> sich geht darf zusammen max 200 mA ziehen.
>
> Das ist richtig und die richtige Anlaufstelle dafür wäre das Datenblatt,
> in dem es für jedes IC einen Abschnitt "Absolute Maximum Ratings" gibt.
> Da steht auch, dass die 200mA für die Vcc/GND-Pins gilt, also für alle
> zusammen. Es gibt übrigens noch ein paar andere Bedingungen, die auch in
> diesem Abschnitt stehen.
>
>
> Das ist Quatsch und das hatten wir auch schon vor kurzem. Es hat nichts
> mit der Strombelastbarkeit zu tun, sondern eher mit einer HF-mäßig guten
> Anbindung des µCs an die Versorgungsspannung. Und da ist eine möglichst
> kurze Anbindung vorteilhaft und daher sind die Vcc/GND-Paare auch schön
> um den IC verteilt.
>
> Pascal W. schrieb:
>> also warum setzt man dann
>> bei der DC Buchse nicht z.b. 300 mA hin, so viel wie das nackte board +
>> voll ausgelasteter µC zieht?
>
> Damit du noch mehr an das Board anschließen kannst.

Das Datenblatt habe ich neben mir liegen...habs mir mal erlaubt in der 
Firma die 400 nochirgendwas seiten auszudrucken :D

Das manche Pins extra sind weiß ich...mir geht es nur gerade um VCC 
speziell um den einen extra VCC pin...ist der bei den 200 mA mit 
eingeschlossen?

das würde mich eigentlich wundern, weil 500mA-200mA = 300mA....das würde 
ja bedeuten, dass wenn nichts an das board angeschlossen ist es bereits 
300mA zieht...fände ich nen bisschen viel....daher habe ich gedacht, 
dass der eine VCC pin halt direkt vom Spannungsregler kommt und die 200 
mA sich nur auf die VCC Pins und GNDPins direkt am µC beziehen und nicht 
auch noch auf den extra VCC und GND pin....das ist mir leider aus der 
shematic von arduino nicht so ganz ersichtlich

von Werner (Gast)


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Pascal W. schrieb:
> das würde mich eigentlich wundern, weil 500mA-200mA = 300mA....das würde
> ja bedeuten, dass wenn nichts an das board angeschlossen ist es bereits
> 300mA zieht...fände ich nen bisschen viel....daher habe ich gedacht,
> dass der eine VCC pin halt direkt vom Spannungsregler kommt und die 200
> mA sich nur auf die VCC Pins und GNDPins direkt am µC beziehen und nicht
> auch noch auf den extra VCC und GND pin....das ist mir leider aus der
> shematic von arduino nicht so ganz ersichtlich

Ich verstehe weder Deine Überlegungen, noch Deinen Satzbau.

Wo und wie "zieht" -Deiner Meinung nach- etwas 300 mA, wenn nichts 
angeschlossen ist?
Das Ohmsche Gesetz ist Dir bekannt?
Kleiner Tipp: Wo kein Verbraucher, da kein Strom. Also warum sollte 
irgendwas Strom "ziehen", wenn nichts angeschlossen ist?

Führe Deine Überlegungen doch mal genauer aus, so dass man diese 
nachvollziehen kann.

Werner

von Pascal W. (xizeru)


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Werner schrieb:
> Ich verstehe weder Deine Überlegungen, noch Deinen Satzbau.
>
> Wo und wie "zieht" -Deiner Meinung nach- etwas 300 mA, wenn nichts
> angeschlossen ist?
> Das Ohmsche Gesetz ist Dir bekannt?
> Kleiner Tipp: Wo kein Verbraucher, da kein Strom. Also warum sollte
> irgendwas Strom "ziehen", wenn nichts angeschlossen ist?
>
> Führe Deine Überlegungen doch mal genauer aus, so dass man diese
> nachvollziehen kann.
>
> Werner

Nur weil nichts angeschlossen ist heisst nicht dass kein Strom 
fließt...z.b. Netzteil zum Handyladen....hab ich das Handy nicht dran 
zieht das Netzteil trotzdem Strom, nur hacke klein....der Arduino hat 
auch versorgungsschaltungen die ihren Strom ziehen....auch wenn ich an 
den I/Os des µC nichts angeschlossen habe...nur dürfte das meiner 
Meinung nach in den nA Bereich gehen

von Pascal W. (xizeru)


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Laut Datenblatt des Festspannungsreglers kann dieser 1A...wenn ich das 
Board also per Netzteil anschließe und von diesen 1A den Strom abziehe 
den der µC verbraucht, dann könnte ich ja im maximal Fall noch 800 mA an 
den 5V pin anschließen für die Versorgung von Bauteilen....also z.b.

LEDs über Transistoren schalten

die Basis mehrerer Transistoren über den µC schalten und den Kollektor 
der Transistoren an den 5V Pin anschließen und die Kathode der LEDs an 
den GND pin neben dem 5Vpin...somit dürten die ausgänge für die Basis 
zusammen max 200 mA aufnehmen und die LEDs zusammen max 800 mA...wäre 
somit 1A, was der Festspannungsregler ja schafft

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

der Festspannungs-Regler ist sehr wahrscheinlich ein Linearregler, 
zumindest bei den Arduinos, die ich kenne.

Wenn Du also z.B. 9V einspeist und den Regler mit den maximal 1A 
belastest, muß dieser 9V - 5V = 4V * 1A = 4 Watt verheizen, also in 
Wärme umwandlen.
Dazu wäre ein erheblicher Kühlaufwand nötig.

Real sind die Regler auf den Arduinos bei 12V am Eingang schon am Ende 
der Fahnenstange (12V - 5V = 7V * 0,2 = 1,4W) und schalten ab oder 
lassen den magischen Rauch raus, weil die Wärme nicht weg kann.
Leistungsstarke Komponenten also mit getrenntem Netzteil versorgen und 
die Steuersignale von den Arduino-Pins holen. GND verbinden nicht 
vergessen, auch die Ansteuerung will einen geschlossenen Stromkreis 
haben.

Gruß aus Berlin
Michael

von Pandur S. (jetztnicht)


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Jetzt lass den Scheiss, das maximum Moegliche durch ein paar LEDs 
druecken zu wollen. Eine moderne LED leuchtet schon mit 0.5mA, da 
braucht es keine 20mA fuer eine LED, ausser man moechte effektiv ein 
Objekt/Raum moeglichste hell beleuchten.

: Bearbeitet durch User
von Pascal W. (xizeru)


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Danke, genau das ist die antwort die ich wollte...also theoretisch lag 
ich richtig, dass man zusätzlich zu den 200mA des µC noch Strom aus dem 
separaten 5V pin ziehen kann. Nur muss ich dabei drauf achten wie hoch 
meine eingangsspannung ist.

diesen Regler benutzt der arduino.
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/174874/ONSEMI/NCP1117ST50T3G.html

wäre diese Rechnung richtig wenn ich wissen will ob der regler den Strom 
aushält? ich nehme mal an dass es ein  SOT-223 Gehäuse ist

z.b. VIN 6V

6V - 5V (VOUT) = 1V
1V x 800mA = 800mW
800mW x (160+15°C/W)= 150°C

also genau die Grenze, wäre das die richtige Rechnung?

von Pascal W. (xizeru)


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Oh D. schrieb:
> Jetzt lass den Scheiss, das maximum Moegliche durch ein paar LEDs
> druecken zu wollen. Eine moderne LED leuchtet schon mit 0.5mA, da
> braucht es keine 20mA fuer eine LED, ausser man moechte effektiv ein
> Objekt/Raum moeglichste hell beleuchten.

Das war einfach nur ein Beispiel -.- so eine antwort wie deine braucht 
keiner...berliner hats bestens erklärt...danke nochmal

von Stefan F. (Gast)


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> wäre das die richtige Rechnung?

Nein, denn der Chip ist mindestes auf eine kühlende Kupferfläche gelötet 
oder hat sogar einen kleinen Kühlkörper (kommt auf das Arduino Modell 
an).

Deine Rechnung würde nur stimmen, wenn der Chip frei in der Luft herum 
hängt.

Ein bisschen mehr als 800mW dürften in der Praxis schon gehen. Ich 
denke, du solltest dich an die Angaben vom Arduino Modul halten.

Beim Arduino Nano heisst es klar, dass die Gesamtstromaufnahme (µC plus 
externe Beschaltung) maximal 200mA sein darf. Ich denke, das gilt für 
die maximalen 12V Eingangsspannung. Bei weniger Spannung würde ich 
erwarten, dass mehr Strom möglich ist.

von Xizeru (Gast)


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okay stimmt das mit der fläche habe ich nicht bedacht...klar dann geht 
das nicht, nur wenn man 6V nimmt finde ich das schon nen erheblichen 
unterschied

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