아두이노 우노보드, 사용 가능 in/output 최대 전력량 체크 + 고 전력 장치 제어 (Arduino uno)

- 전력량

- 아두이노 핀마다 사용 가능한 전류/전력량

- 아두이노 input 전원 전력

- 아두이노로 5V, 20mA 이상의 제품 컨트롤

 

 

 

 전력량

 

몇몇 고 전력 외부장치를 구동하기 위해 어느정도의 회로는 구상했는데,

생각해보니 구동을 위한 얼마만큼의 전력이 필요한가를 생각치 않았었습니다.

그래서 이번에 공부하고 정리해봅니다 :)

 

전력량은 간단한 계산을 통해 구할 수 있습니다.

전력(P) = 전류(I) x 전압(V)

그러니 아두이노 자체에서 사용 가능한 전압/전류를 확인하면 됩니다.

 

 

 아두이노 핀마다 사용 가능한 전류/전력량

 

아두이노의 사용 가능한 전력량을 체크 해줘야 하는 이유: 

• 몇개의 장치를 동시 구동한지 파악하기 위해서
• 고 전력이 필요한 장치의 경우, 아두이노만의 전력으로 구동 가능한지, 외부전원이 필요한지 파악하기 위해서

 

 

https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3

아두이노 사이트에서 가져온 제품 사양입니다.

따로 측정은 안 해봤지만, 본 사이트에서 핀당 20mA의 전류를 사용 가능하고, 3.3V를 사용 시 50mA까지 뽑아 쓸 수 있다고 합니다.

다만, 여러 블로그에서 5V핀들은 400-500mA, 3.3V핀들은 50mA라고 하는데.

5V 핀의 아웃풋이 아닌, 아두이노가 받아 사용할 수 있는 전압/전류량이 아닐까 생각됩니다.

 

핀당 20mA는 권장량이고, 40mA까지 사용 가능하다고 알고 있습니다. 다만 이렇게 많은 전류를 사용할 시, 아두이노 보드에 과열이 발생할 수 있습니다.

 

 

 아두이노, input 전원 전력

 

아두이노에는 3가지 전력 제공 방법이 있습니다.

: USB port(주황), DC barrel jack(연두), Vin pin(살색)

1. USB port

• 컴퓨터와 통신을 통해 Arduino 코딩 전송을 하는 라인을 통해 컴퓨터로부터 5V 전원을 공급
• 스마트폰 충전기나 보조배터리로도 공급 가능

2. DC barrel jack

• 사이즈: 5.5x2,1 mm
• 외부로부터 6-20V를 공급 받을 수 있지만, 일반적으로 7-12V로 공급받는게 좋다. (낮으면 보드 불안정, 높으면 레귤레이터 손상)
• 아두이노는 7-12V 어댑터를 연결하면 알아서 자체적으로 5, 3.3V로 낮춰서 구동됩니다. 전압 변환 역할을 해주는 것이 아래 그림의 레귤레이터 입니다.

• 그래서 주로 1A 이상의 DC9V 제품을 사용하고
• Positive polarity 제품을 사용합니다. (아래 두 사지 참고)

 

300x250

 

• DC barrel jack은 파워 어댑터, 배터리 등의 외부전원을 사용하여 전원 공급이 가능하지만
• 앞서 말한 레귤레이터로 인해 아두이노 보드에서 사용하기 용이한 최대 5V, 500mA의 전력만 사용 가능합니다.

3. Vin pin

• 레귤레이터를 사용하지 않기에 필요한 전원만큼 보드에 전원 공급이 가능
• 다만, 배럴잭과 동시에 사용 시, 역전압으로 화재 가능성
• 아두이노 우노의 Vin 핀이 흘려줄 수 잇는 최대 전류량은 약 1A이다. (연결된 다이오드 때문에 1A가 최대)
• ~20V까지 사용 가능하다고 하지만, 12V 밑으로 추천드립니다. (발열 등의 문제 발생 가능성)
• Vin pin으로 전원 연결 시, 이 핀에 연결된 다이오드를 거치며 0.2~1V 가량의 전압을 소모하게 됩니다.

https://m.blog.naver.com/roboholic84/221468522044

==> 그리고 가급적이면, 외부전원을 사용할 때는 코드를 넣어주던 컴퓨터와의 연결은 끊고 사용하는걸 추천드립니다. 간혹 잘못되어 외부전원이 컴퓨터로 역전압이 걸리면, 컴퓨터에 악영향이 갈 수 있습니다 :)

 

 

 아두이노로 5V, 20mA 이상의 제품 컨트롤

 

아두이노로 핀에서 출력 가능한 전력 이상의 제품/장치를 컨트롤 하기 위해서는 외부 전원이 필요합니다.

트렌지스터를 사용할 때도 아두이노에 들여보내는 어댑터의 용량이 커야겠네요.

그래서 보통 외부전원을 사용하며 아두이노와 장치 사이의 중간장치를 사용합니다.

: (아두이노용으로 설계된, 필요 전력량이 맞는) 릴레이, 트랜지스터 (BJT, MOSFET)

 

릴레이

:

전자 기계 스위치. 활성화 된 코일은 기계식 레버를 움직이기 위한 자력을 가하는 전자석이 되고 그렇지 않은 경우 열린 스위치를 닫는다. 릴레이는 상대적으로 낮은 전압 및 전류로 활성화될 수 있으며 보다 높은 전압 및 전류 요구 사항으로 장치를 제어할 수 있다.

2020/09/14 - [정리, 공부해요/전기, 전자, 통신] - 릴레이 모듈, 아두이노에 외부 전원(12V)이 필요한 장치 컨트롤

릴레이 모듈, 아두이노에 외부 전원(12V)이 필요한 장치 컨트롤

 

트랜지스터

:

2020/09/16 - [정리, 공부해요/컴퓨터, IT기기 관련] - 트렌지스터 기본 구조/원리(P/N형, 다이오드, NPN)

트렌지스터 기본 구조/원리(P/N형, 다이오드, NPN)

 

 

 

마무리

 

이번에 개인 실험을 하기 위해 셋업을 하고 있습니다.

그 과정에서 열전대/써미스터로 받아들인 온도값을 바탕으로 팰티어로 특정 온도조건을 유지시켜주는 셋업이 필요합니다.

 

그래서 저의 경우,

• 아두이노 핀을 통해 전원을 주고받는 모듈은: 릴레이 2개 + 써미스터 3개 + 열전대 증폭기 2개 + LCD display로, 각각 필요한 전력을 판단하지는 않았지만, 그냥 충분히 공급하겠다는 생각에 DC barrel jack에 12V, 1A짜리 어댑터를 연결하던지, Vin pin에 5V 1A짜리 어댑터를 연결할 계획입니다.
• 팰티어 2개를 사용하는데, 각각 최대 14.5V, 8.5A, 74W를 사용가능한 녀석이기에, 12V 10A 어댑터로 구동시켜줄 계획이고요 (공급 전압량이 장치의 최대치를 넘을 시 문제되지만, 전류량은 부족하지만 않으면 된다고 합니다.)
• 팰티어의 hot side를 식혀줄 heat sink + fan. 펜 2개를 구동시켜줄 전원으로 12V 1A 어댑터를 병렬로 두 펜에 에너지를 공급해줄 계획입니다.
• 어댑터가 4개가 필요한데, 4구 멀티탭을 사용 시, 멀티탭에서 최대 출력 가능한 전력량도 확인하여 16A짜리 멀티탭을 구입해놨습니다 :D (낮은건 5A였나? 상당히 낮더군요, 그러면 2개의 팰티어에 충분한 에너지 공급이 되질 않았을 겁니다.)

2020/09/18 - [정리, 공부해요/전기, 전자, 통신] - 회로 그리는 프로그램, Fritzing - 무료다운/사용법/Part Import

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