Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Arduino Stromaufnahme bei 5V Betrieb


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von Gon F. (gohn)


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Hallo zusammen

Ich hätte eine Frage bezüglich eines Mikrocontrollers.

Nämlich dem Arduino Mega2560.

https://store.arduino.cc/mega-2560-r3

Ich finde hier keine Angabe zur Stromaufnahme des Arduinos.

Ich will eben einen Spannungsregler benutzen, der von 24V auf 12V regelt 
und den Arduino speisen.

Dazu könnte ich einen Switcher oder LM7812 benutzen.

Jedoch ist ja das Problem, wenn ich 12V in habe, dass ich bei 5V eine 
Verlutleistung von 7V habe.

Das ergibt, wenn ich zB 200mA Stromaufnahme habe eine Verlustleistung 
von 7V*200mA = 1.4W. Das würde den Spannungsregler echt verheizen.

Wisst ihr, wie hoch die genaue Stromaufnahme ist? Dazu, was ich genau 
beachten sollte. Bei einem konstanten Strom von meienm Spannungsregler 
von 0.5A wäre es relativ eng mit 200mA Stromaufnahme vom Arduino.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Zeit für das gute, alte "Kommt drauf an."


Nämlich darauf, was an dem Arduino sonst noch so hängt. Die 
Stromaufnahme vom Controller kann man dessen Datenblatt entnehmen, dazu 
ein paar Milliampere für die Peripherie. Und dann eben all das, was du 
da noch so dran gehängt hast. Du willst ja sicherlich mehr als nur den 
nackten Controller betreiben.

von Bimbo. (Gast)


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Ich habe nicht nachgesehen, schätze aber ca. 14mA für den AVR und 5-10mA 
für den Rest. Da ist ja nicht viel und nichts besonderes drauf, dürfte 
sich also in Grenzen halten.

Im Datenblatt vom AVR findest du irgendwo eine schöne Kurve mit dem 
Verhältnis Spannung und Stromaufnahme.

Also wohl ca. 20-30mA.

von Karl B. (gustav)


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Hi,
unter specs. finde ich dies:

Microcontroller   ATmega2560
Operating Voltage   5V
Input Voltage (recommended)   7-12V
Input Voltage (limit)   6-20V
Digital I/O Pins   54 (of which 15 provide PWM output)
Analog Input Pins   16
DC Current per I/O Pin   20 mA
DC Current for 3.3V Pin   50 mA
Flash Memory   256 KB of which 8 KB used by bootloader
SRAM   8 KB
EEPROM   4 KB
Clock Speed   16 MHz
LED_BUILTIN   13
Length   101.52 mm
Width   53.3 mm
Weight   37 g

ciao
gustav

von Jens M. (schuchkleisser)


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Das ist ziemlich sicher eher von der Peripherie abhängig.
Der Prozessor selber ist im DB mit typ 10mA bei 5V/8MHz angegeben.
Im Arduino läuft er m.W. mit 16MHz, von daher wird das in der 
Größenordnung des 2- oder 3-fachen liegen.
Mit den LEDs, Spannungsregler und der restlichen Peripherie auf dem 
Arduinoboard würde ich mal so "unter 50mA" ansetzen.
Plus eben das was "außen" so dranhängt.

von Max (Gast)


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Hilft aber nicht da man nicht weiß was er Alles dran hängen will

von Bimbo. (Gast)


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Jens M. schrieb:
> Das ist ziemlich sicher eher von der Peripherie abhängig.

Das stimmt, er hat aber nach dem reinen Arduino Board gefragt oder?

Und 7V * 0,020A = 140mW. Das ist nicht die Welt, vor allem für einen 
massigen Linearregler. Trotzdem kann man heutzutage durchaus versuchen 
einen Schaltregler oder direkt 5V zu verwenden.

von HildeK (Gast)


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Jens M. schrieb:
> Mit den LEDs, Spannungsregler und der restlichen Peripherie auf dem
> Arduinoboard würde ich mal so "unter 50mA" ansetzen.
> Plus eben das was "außen" so dranhängt.

Auch an dem 3.3V-Pin kann man noch bis zu 50 mA ziehen - wieder je nach 
Peripherie.

Ich würde dem TO vorschlagen, ein kleines Switchermodul auf 7V(...9V) zu 
besorgen. Das entlastet auch den On-Board-Spannungsregler, der nach dem 
Bild im Link ein Längsregler ist.

von Gon F. (gohn)


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HildeK schrieb:
> Jens M. schrieb:
>> Mit den LEDs, Spannungsregler und der restlichen Peripherie auf dem
>> Arduinoboard würde ich mal so "unter 50mA" ansetzen.
>> Plus eben das was "außen" so dranhängt.
>
> Auch an dem 3.3V-Pin kann man noch bis zu 50 mA ziehen - wieder je nach
> Peripherie.
>
> Ich würde dem TO vorschlagen, ein kleines Switchermodul auf 7V(...9V) zu
> besorgen. Das entlastet auch den On-Board-Spannungsregler, der nach dem
> Bild im Link ein Längsregler ist.

Welcher Link?




Und für die anderen:

Am Arduino habe ich 8 digitale Inputs, 2 digitale Outputs und einmal 2 
ICs mit 5V Versorgungsspannung.

Danke für eure Antworten.

von Karl B. (gustav)


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Gon F. schrieb:
> Jedoch ist ja das Problem, wenn ich 12V in habe, dass ich bei 5V eine
> Verlustleistung von 7V habe.

Hi,
tja, bei Netzteilen würde ich nicht zu knapp kalkulieren. Also das Ding 
mit den verschiedenen Spannungen kann auch direkt auf 5V umgemodelt 
werden mit passenden Widerständen und mit dem LM350. (Hat noch 
Trafoanzapfungen auf der Sekundärseite für jede Spannung.) Bin dann 
nicht auf die 12V fixiert.
Hat den Vorteil gegenüber Schaltnetzteilen, (Step up oder Step down), 
die günstig angeboten werden, dass die normalen Trafo-Netzteile ohne 
wesentliche Grundlast arbeiten und relativ gut ausregeln, und dass 
praktisch die HF-Störungen nicht existieren, die bei den Schaltungen oft 
auch Ursache für irgendein "komisches" Verhalten sein können. Nachteil 
eben die schlechte Energieeffizienz.

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von Karl B. (gustav)


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HildeK schrieb:
> Das entlastet auch den On-Board-Spannungsregler, der nach dem
> Bild im Link ein Längsregler ist.

Gon F. schrieb:
> Welcher Link?

Hi,
hier, rot eingekreist, wenn ich nicht total daneben liege.


ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von Gon F. (gohn)


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Ich könnte doch auch einen LM2674M-12 benutzen. Ein Switcher. Ich weiss 
jedoch nciht ganz genau, was der Vorteil von Switchern ist.

von Bimbo. (Gast)


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Gon F. schrieb:
> Ich weiss
> jedoch nciht ganz genau, was der Vorteil von Switchern ist.

Ganz vereinfacht gesagt: Du hast so gut wie keine Verlustleistung. 24V 
auf 5V verbräts du bei einem 7805 ordentlich Leistung. Ein Schaltregler 
hat hingegen einen Wirkungsgrad von 80-9x%.

von HildeK (Gast)


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Gon F. schrieb:
> Welcher Link?

Der aus deinem Eröffnungspost :-):

Gon F. schrieb:
> Nämlich dem Arduino Mega2560.
>
> https://store.arduino.cc/mega-2560-r3
>
> Ich finde hier keine Angabe zur Stromaufnahme des Arduinos.

Karl B. schrieb:
> Hi,
> hier, rot eingekreist, wenn ich nicht total daneben liege.

Ja, den meinte ich.

von Gon F. (gohn)


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Bimbo. schrieb:
> Gon F. schrieb:
>> Ich weiss
>> jedoch nciht ganz genau, was der Vorteil von Switchern ist.
>
> Ganz vereinfacht gesagt: Du hast so gut wie keine Verlustleistung. 24V
> auf 5V verbräts du bei einem 7805 ordentlich Leistung. Ein Schaltregler
> hat hingegen einen Wirkungsgrad von 80-9x%.

Der SPannungsregler steigt bis zu 80-90°C. Ist doch relativ hoch, da die 
Junction Temperature schon bei 120°C ist. Normalerweise laufen die ja 
zwischen 60°C bis 65°C.

von Karl B. (gustav)


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Gon F. schrieb:
> Ich weiss
> jedoch nciht ganz genau, was der Vorteil von Switchern ist.

Hi,
andersherum erklärt. Ein LM7812 arbeitet im Wesentlichen wie ein 
variabler Widerstand in Reihe mit der Last, um die Spannung konstant zu 
halten. Je nach Belastung wird dann an dem Widerstand die Leistung in 
Wärme umgesetzt.
Beim Switcher nutzt Du die Induktivität als Energiespeicher aus, ganz 
gröbst ausgedrückt.

ciao
gustav

von Jens M. (schuchkleisser)


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Gon F. schrieb:
> Am Arduino habe ich 8 digitale Inputs, 2 digitale Outputs und einmal 2
> ICs mit 5V Versorgungsspannung.

Da kommts schon exakt drauf an. Welche ICs, welche Widerstände, was 
machen die, wie schnell schaltest du.
Hochohmige CMOS die ab und an mal umgeschaltet werden brauchen 100µA, 
schnelle TTL-SPI oder PWM auch mal 50mA, plus Last.
Pullups mit 10k, 2k2 oder 100k? Einer? Zwei? Fünf? 10? Oh, alleine da 
gibts 50µA bis 23mA. Ohne das irgendwas passiert, nur Pullups/-downs.

Lies die Datenblätter, und rechne.

Gon F. schrieb:
> Ich weiss
> jedoch nciht ganz genau, was der Vorteil von Switchern ist.

Besserer Wirkungsgrad = weniger Wärme.
Dafür komplexere Schaltung und mehr Störungen.
Platz ist meist gleich, da Linear große Kühlflächen braucht, 
Schaltregler dagegen "viele" Bauteile.
Für große Spannungsdifferenzen und/oder große Lasten nutzt man normal 
Schaltregler, weil Abwärme heutzutage dem Kunden sauer aufstößt.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Gon F. schrieb:
> Normalerweise laufen die ja
> zwischen 60°C bis 65°C.

Das wäre schon "aua". Der Elektronik machts nichts aus, aber Elkos 
altern mit höherer Temperatur und wenn man versehentlich was anfasst und 
sich verbrennt macht das keinen Spaß.
Ich sehe 60° daher als absolute Obergrenze, auch weil man für heiße 
Sommer planen muss.

Wenn du die jetzt schon erreichst, brauchst du einen Schaltregler.

von Gon F. (gohn)


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Karl B. schrieb:
> Gon F. schrieb:
>> Ich weiss
>> jedoch nciht ganz genau, was der Vorteil von Switchern ist.
>
> Hi,
> andersherum erklärt. Ein LM7812 arbeitet im Wesentlichen wie ein
> variabler Widerstand in Reihe mit der Last, um die Spannung konstant zu
> halten. Je nach Belastung wird dann an dem Widerstand die Leistung in
> Wärme umgesetzt.
> Beim Switcher nutzt Du die Induktivität als Energiespeicher aus, ganz
> gröbst ausgedrückt.
>
> ciao
> gustav

Hast du eventuell einen Link, wo ich das genauer nachlesen kann. vielen 
Dank für die Info.

und auch vielen Dank an alle anderen für eure Hilfe :-)

von Wolfgang (Gast)


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Gon F. schrieb:
> Ich will eben einen Spannungsregler benutzen, der von 24V auf 12V regelt
> und den Arduino speisen.

Was willst du mit den 12V. Der ATmega2560 läuft mit 5V und der Arduino 
Mega 2560 ab 7V.

Ein Board mit einem passenden Schaltregler, der dir fast alle 
Verlustleistungssorgen ab nimmt, kostet weniger als 80ct.

von Karl B. (gustav)


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Gon F. schrieb:
> Hast du eventuell einen Link, wo ich das genauer nachlesen kann.

Recht gut, verschiedene Prinzipien:

https://rn-wissen.de/wiki/index.php?title=Spannungsregler

ciao
gustav

von Alex G. (dragongamer)


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Gon F. schrieb:
> Hast du eventuell einen Link, wo ich das genauer nachlesen kann. vielen
> Dank für die Info.
Wenn du dich jetzt erst in solche Teile einliest, macht es allerdings 
keinen Sinn anzufangen so einen zu designen. Das ist nicht ganz ohne.

Hier hat jemand ein paar klasse Module getestet: 
Beitrag "Re: China SUPER Bauteile-Schnäppchen Thread [V4]"
Die richtige Lötbrücke setzen und ab an den Arduino damit.

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