Arduino Uno 外部電源 総合ガイド

Arduino Uno を使用する場合、ボードに適切に電力を供給することは、プロジェクトの安定性と信頼性にとって非常に重要です。 Arduino Uno は USB 経由で電源を供給できますが、多くのプロジェクトでは USB が必要です。外部電源特に複数のセンサー、アクチュエーター、またはその他の周辺機器を接続する場合に、十分で安定した電力を供給します。この記事では、外部の電源Arduino Uno について、その重要性について説明し、外部電源を効果的に選択して使用する方法について詳細な洞察を提供します。

1. Arduino Uno に外部電源を使用する理由

Arduino Uno には、5V を供給するコンピューターからの USB 接続を通じて電力を供給できます。ただし、USB 電源は電流が制限されているため、複数のコンポーネントを使用するプロジェクトや高い電力需要があるプロジェクトには不十分な場合があります。外部電源により、Arduino と接続されたデバイスが安定した電圧と適切な電流を確実に受け取り、リセットや不安定な動作が防止されます。

2. Arduino Unoの電源入力オプションを理解する

Arduino Uno には電力を受け取る方法がいくつかあります。

USB ポート: 5V と制限された電流を供給します。

バレルジャック (Vin ピン): 712V DC を受け入れます。オンボードの電圧レギュレータがこれを 5V に変換します。

5V ピン: オンボードレギュレータをバイパスし、安定化された 5V で直接電力を供給できます。

外部電源を使用するには、通常、バレル ジャックまたは Vin ピンを使用して 5V より高い電圧を供給します。

3. 適切な電圧と電流の選択

バレルジャックまたは Vin ピンを介した Arduino Uno の推奨電圧入力は 7V ～ 12V です。 7V未満を供給すると5V出力が不安定になる可能性があり、12Vを超えるとオンボードレギュレータが過熱する可能性があります。

現在の要件はプロジェクトのコンポーネントによって異なります。 Arduino Uno 自体は約 50mA を消費しますが、センサー、モーター、その他の周辺機器によって消費電流が大幅に増加する可能性があります。十分な電力を確保するには、少なくとも 1A の定格電流を持つ電源を選択することが賢明です。

4. 外部の種類電源

ウォールアダプター: 一般的で使いやすい。推奨される電圧と電流の範囲内で安定化された DC 出力を備えたものを選択してください。

バッテリー パック: ポータブル プロジェクトに役立ちます。適切な電圧レギュレーションを備えた単三電池、LiPo、または Liion セルを使用して作成できます。

パワーバンクs: USB パワーバンクは USB 経由で 5V を供給できます。低電力プロジェクトに適しています。

ベンチ電源: 調整可能な電圧と電流を提供します。テストやプロトタイピングに最適です。

5. 外部電源の安全な接続

外部電源を接続する場合:

5Vを超える入力電圧にはバレルジャックまたはVinピンを使用してください。

電圧が安定化されていない限り、5V ピンに直接電力を供給することは避けてください。

極性が正しいことを確認してください: バレルジャックのセンターピンがプラス、アウタースリーブがマイナスです。

ショートを防ぐために、適切なコネクタと絶縁ワイヤを使用してください。

6. 電圧調整と熱に関する考慮事項

Arduino Uno には、入力電圧 (712V) を安定した 5V に降圧するオンボードリニア電圧レギュレータが搭載されています。リニアレギュレータは過剰な電圧を熱として放散します。高電流要求で 12V 近くの電圧を供給すると、レギュレータが過熱してサーマル シャットダウンが引き起こされる可能性があります。

これを軽減するには:

可能な場合は 79V に近い電源を使用してください。

レギュレーターにヒートシンクを追加します。

5V を効率的に供給するには、外部スイッチング レギュレータ (降圧コンバータ) の使用を検討してください。

7. 外部電源による Arduino の保護

外部電源を使用すると、電圧スパイク、逆極性、過電流状態などのリスクが生じます。 Arduino を保護するには:

逆極性保護にはダイオードを使用してください。

ヒューズまたは PTC リセッタブルヒューズを組み込みます。

保護機能が組み込まれた安定化電源を使用してください。

損傷を防ぐため、USB 電源と外部電源を同時に接続しないでください。

8. 電源の問題のトラブルシューティング

一般的な問題には次のようなものがあります。

Arduino がリセットされるか、不安定な動作をします。負荷がかかると電源電圧が低下するかどうかを確認してください。

過熱レギュレーター: 入力電圧または消費電流を低減します。

電源が入っていない: 極性と接続を確認してください。

ノイズまたは干渉: 電源ラインにコンデンサまたはフィルタを使用します。

9. シールドおよび周辺機器を備えた外部電源の使用

多くの Arduino シールドとモジュールは追加の電流を消費します。外部電源を使用する場合：

合計電流容量が接続されているすべてのデバイスをカバーできるようにしてください。

一部のシールドには独自の電力入力がある場合があります。それに応じて電源を調整します。

グランド ループを防ぐために、周辺機器に別のグランドから個別に電力を供給することは避けてください。

10. 外部電源使用例

ロボット工学: モーターにはより大きな電流が必要です。外部9Vまたは12V電源はArduinoとモーターの両方に電力を供給します。

センサー ネットワーク: さまざまな電圧ニーズを持つ複数のセンサー。安定化された9V電源により安定した動作が保証されます。

ポータブル デバイス: 電圧レギュレータを備えたバッテリー パックは、外出先でも安定した電力を供給します。

Arduino Uno に外部電源を使用することは、USB が提供できる以上の安定した十分な電力を必要とする多くの高度なプロジェクトにとって不可欠です。電圧と電流の要件を理解し、適切な電源を選択し、安全な接続方法を実装することが、Arduino ベースのプロジェクトの信頼性と効率性を確保する鍵となります。上記のガイドラインに従うことで、Arduino Uno の電源設定を最適化し、よくある落とし穴を回避して、成功する堅牢なエレクトロニクス プロジェクトへの道を開くことができます。