Płytka bazowa dla Arduino MKR

Na złącza JA i JB wyprowadzone są sygnały z płytki MKR Zero, złącze JP dubluje sygnały zasilania VIN, V50, V33. Do złączy czujników typu JST PH4 2,00 mm doprowadzone są wszystkie sygnały z MKR, które dodatkowo uzupełnione są o zasilanie 3,3 V.

Należy pamiętać, że płytki MKR mają wyprowadzenia IO zgodne ze standardem 3,3 V, podłączenie do nich czujników z wyjściem 5 V uszkodzi procesor. W związku z tym na płytce przewidziano opcjonalny obwód umożliwiający współpracę MKR z systemami 5 V wyróżniony na schemacie ramką. Układ U2 typu ADG3301 jest dwukierunkowym konwerterem poziomów napięć dla wyprowadzenia 6. Elementy R1, R2 i C1 to dzielnik napięcia z 5 V na 3,3 V połączony z wyprowadzeniem A6. Sygnały 6 i A6 doprowadzone są na płytce do wyróżnionych złączy D6, A6. Do złączy tych doprowadzone jest także napięcie V50 z płytki MKR. Gdy układ zasilany będzie tylko z akumulatora podłączonego do MKR Zero, napięcie V50 nie jest dostarczane i złącza A6, D6 nie powinny być wykorzystywane.

Budowa i działanie

Schemat modułu został pokazany na rysunku 1. Płytka bazowa zasilana jest poprzez złącze śrubowe VM napięciem stałym z zakresu 6...30 V. Blok zasilania składa się z przetwornicy obniżającej U1 typu LTC3630, która zawiera w swej strukturze wszystkie elementy mocy. Napięcie wyjściowe przetwornicy, oznaczone VIN, ustalane jest stanem wyprowadzeń VPRG1 i VPROG2 i w modelu wynosi 5 V. Rezystor R5 ogranicza maksymalny prąd dławika L1 oraz prąd obciążenia do wartości ok. 400 mA. Zapewnia to maksymalną moc uruchamianych układów na poziomie 2 W.

Rysunek 1. Schemat płytki bazowej

W przypadku wykorzystania wbudowanej w płytkę MKR Zero ładowarki akumulatora należy pamiętać o sumarycznym bilansie prądu do zasilania podłączonych czujników. W MKR Zero prąd ładowania jest dosyć duży, wynosi 350 mA. Można go zmniejszyć, zmieniając wartość rezystora R3 (na płytce MKR Zero) na 10 kΩ, co ograniczy wartość do 100 mA i przy okazji umożliwi bezpieczne stosowanie akumulatorów o mniejszych pojemnościach.

UWAGA: Gdy aplikacja zasilana będzie tylko z akumulatora podłączonego do płytki MKR Zero, nie należy lutować układu U2, który pozbawiony zasilania V50 będzie niepotrzebnie obciążał akumulator.

Montaż i uruchomienie

Układ zmontowany jest na niewielkiej dwustronnej płytce drukowanej, schemat płytki PCB wraz z rozmieszczeniem elementów zostało pokazane na rysunku 2.

Rysunek 2. Schemat płytki PCB wraz z rozmieszczeniem elementów

Montaż wykonujemy zgodnie z ogólnymi zasadmi, należy tylko dokładnie sprawdzić poprawność przylutowania pada termicznego układu U1. Warto wyróżnić grupy sygnałów zasilania, wejść analogowych, cyfrowych oraz transmisji różnokolorowymi listwami kołkowymi, ułatwia to szybkie i bezbłędne połączenia ze współpracującymi układami. Zamiennie ze złączami PH 2.00 mm mogą być stosowane złącza typu 110990030 zgodne z płytkami Grove.

Zmontowany moduł pokazuje fotografia tytułowa. Po podłączeniu źródła zasilania do złącza VM należy tylko sprawdzić obecność napięcia VIN, które powinno wynosić 5 V ±5%.

Adam Tatuś
adam.tatus@ep.com.pl