Q&A
> ５Vピン通しをつなぐというテもありますが、まあ、あまり推奨されません
* それが何故か
* やる場合は何に気をつければよいか
という趣旨の質問だと思います
ArduinoUNOを二台使い工作をしています。
一台はPCとシリアル通信を行うために常時USBに接続しており電源に問題はないのですが、もう一台のarduinoUNOの電源を簡素化する方法はないかと考えていて、PCにつながっているほうのarduinoの5Vpinをもう一台のVinにつないでみました。
電源供給を受けているほうの5vpinの電圧を確認したところ4vしか出ていないので、Vinにつないでなにかしらの理由で電圧降下し動作しないだろうと考えています。
そこでいろいろ調べてみたところ、Vinではなく5vPinにつなぐことでも電源を供給できるという事がわかりました。
この方法であれば供給電圧が5vでも動作するらしいとのことでした。
しかしこの方法は公式では推奨されていないようです。
その理由と、どうしても5vpinに電源供給したい場合の注意事項などあれば教えて頂けますでしょうか？
よろしくお願いいたします。
回答3件
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Vinからの電圧降下については「シリーズレギュレータ」という言葉について調べてみてください。
ArduinoのVinからマイコンに供給する5Vを生成するためにこの回路(実際にはIC化されている。Arduino UNOの回路図のU1)が使われていますが、安定した5Vを生成するためにそれよりある程度大きな電圧が供給されていることが必要です。
Arduino UNOもクロックを落とせば3.3Vでも動きますけどね...
この方法であれば供給電圧が5vでも動作するらしいとのことでした。
しかしこの方法は公式では推奨されていないようです。
前提の知識
- 抵抗成分のないものはない(超電導とかはともかく)
- 抵抗に電流が流れると熱が発生する( オームの法則 電力=電圧x電流=電流x抵抗x電流 )
- 熱が出すぎると部品は壊れる(前式より発熱は電流の二乗で多くなる)
- 部品によっては、電流の方向は一方向に規定される(逆向きの電流を流すと壊れるものもある)
- 理想的な電源(電圧源)とは、電源の両端電圧を一定に保つ部品のこと。
そのために、0～±無限大の電流を流せる(あくまで理想としては)
現実の部品は、電流がたくさん流れると壊れたり、逆方向の電流が流れると壊れる(前述)。
壊れないための保護施策がなされていることもあるが、絶対ではない。
・危ない部分1
当然、基板1枚を原則に設計された回路です。そこに2枚(以上)の基板を繋ぐのですから、電源回路にはより大きな電流が流れることになります。無責任に「はいはいどうぞ」とは言えません。
現実としては、マイコンだけなら大した電流は流れませんから大丈夫なことが多いです。USBも、(バスパワーのハブに繋いでたりしない限り)500mAの電流はとれることにはなっています(USB3.0とかだともっと大きい)。トータルの消費電流がそれ以下であることが確かならつないでも大丈夫、と言えるでしょう。
・危ない部分2
前述の電圧源の定義によれば、少しでも電圧の違う電圧源を複数並列に接続すると、その電圧の違いを吸収しようと無限大の電流が流れることになります。実際には、「抵抗成分のないものはない」ので、電圧の差Eに対して、IR=Eとなるような電流が流れることで回路が平衡しますが、電源回路の内部抵抗は小さいので(でないと安定した電圧を供給出来ない)、ほんの僅かな電圧の違いに対してもIは大きくなりがちです。また、その電流は当然ながら電圧の高い方の電圧源から低い方の電圧源に流れますから、低い方の電圧源にとっては「逆電流」ということになりかねません。
複数のArduinoで、不用意に複数のUSBコネクタやVinから電源を供給しようとしていたりするとこの状態になり、USBの電源回路やシリーズレギュレータ回路に大きな電流や逆電流が流れようとしてダメージを与える可能性があります。
USBだけなら、同じPCの、あるいは同じUSBハブのコネクタ間なら根は同じ電源ですから問題ないでしょうし(実際、電力消費の大きい外部機器のために複数のUSBコネクタに繋ぐY字電源コネクタなんてありますね)、一応保護回路は入っていますからPCやハブの故障には至らないでしょうが。
ということで、やるなら、全体の消費電流に注意しつつ、電源は一点から供給する、ということになるでしょうか。
なお、他の回答で話題になっているシリーズレギュレータの逆電圧ですが、レギュレータの仕様書の10p 保護ダイオードの項で「通常は保護を必要としません」とあるので大丈夫と考えてよさそうです。デバイスによってはD1相当のダイオードを入れる必要があったりしますが。
投稿2019/11/10 02:24
総合スコア7738
0
ベストアンサー
５VピンをVinに入れるのはダメですね
５VピンをUSBコネクタの５Vラインに入れましょう
＃当然USBは使えなくなります
あと、ちょっとビミョーですが、５Vピン通しをつなぐというテもありますが、まあ、あまり推奨されません
きっちりしたいなら、搭載されている３端子レギュレータを外して５V通しつなぐというのがベストですね
投稿2019/11/08 07:36
編集2019/11/08 07:39
総合スコア88180
回答にも書いてありますが、レギュレータの出力がそこにつながってまして、レギュレータの入力側に電圧掛けなくて出力に電圧掛ける、という動作はレギュレータICの想定動作には入ってません。
レギュレータICのメーカからしてみれば、そのような使い方は保証できないということとなろうかと思います。
するなら自己責任で。
＃まあたいてい大丈夫ですけど
ご回答ありがとうございます。
例えば2台のarduinoの5vpin同士を接続したま二台ともUSB接続するとやはり破損しますか？
またその場合、USB接続時に5vpinへの電源供給を遮断していれば問題ないでしょうか？
回路図を見ましたがよく理解できませんでした。
破損する場合、どのような理由で破損するか教えて頂けますと幸いです。
まあ多分破損はしません
USB電源からはダイオードが入ってるので、違う電圧でつないでも破損することはないです
問題なのはVinから１２V入れて動かしたときの５V端子でして、このときにはレギュレータの出力の５Vがきっちり出てます
このレギュレータ出力の５Vを、もう一つの５Vにつなぐと、双方のレギュレータの僅かな出力電圧の違いで過電流が流れる恐れがあります。
まあ、過電流といっても、レギュレータには保護回路が入っていて、数百ｍAで電流リミットがかかるので破損することはまずありません。
まあでも、想定外の動作であることには変わりないので、あまり推奨はできないという言い方になってしまいます。
まあ、実際にはこんな極端に電流が流れることはまずありません（ということは、過電流が流れることはありうる、ということですな）
ということで、多分大丈夫、ということになりますｗ
ご回答ありがとうございます。
とても理解が深まってきました。
では以下の条件での運用を前提とすれば問題ないという解釈でよろしいでしょうか？
1:USBケーブルをそれぞれの基盤に同時接続しない
2:VINへの電源供給せず、あくまでバスパワーのみで駆動する
いかがでしょうか？
お返事お待ちしております
いや、USBのバスパワーでつなぐなら複数でUSB接続してもいいです
USBの５Vラインからはダイオードが入って５Vピンに行ってるので、相互の電圧差があったところでダイオードにより電流は流れません。それに加え、ダイオードによる電圧降下がありますんで、５Vから幾分下がった電圧の供給となります
あくまで問題は、Vinからの電圧駆動でレギュレータからの出力を複数つなぐのがビミョーだ、というはなしです
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公式で推奨されていない理由は知りませんが
うっかりするとArduinoその他が壊れるからです。
これだけはやるな！Arduino Unoを破壊する１０の回路の方法5と8を読んでください。注意事項でもあります。
投稿2019/11/08 06:34
総合スコア13553
ご説明ありがとうございます。
たとえば5pinにもう一台のarduinoの5vpinを直結したまま、USB接続する（USBからバスパワーを受ける）と破損するような
構造に見えますが、間違いないでしょうか？
確認をさせて頂ければと思います
5Vピン同士をつないでさらに両方のArduinoにUSBつなぐと;
何かしら電源 -- (USB) -- Arduino1 --(5Vピン同士)-- Arduino2 -- (USB) -- 何かしら電源
死ぬ恐れがある
ありがとうございます。
破損する理由がしりたいのですが、教えて頂けますか？
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2019/11/11 05:51
2019/11/11 13:24