GCA-PI06 5V 3A Stromversorgung

Die Realität

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Das endgültige Ergebnis.
Einfach aufzubauen - Einfach anzuschliessen



Schwierigkeiten mit Stromversorgungen

Für die Versorgung von RocNet ein 5V-Netzteil zu verwenden, war einleuchtend.
Es gibt eine riesige Auswahl an Angeboten von 5V-Adaptern und auch zu guten Preisen.
Aber abhängig von der aus einem 5V-Adapter entnommenen Last können folgende Probleme auftreten:

  • Der Raspberry Pi schaltet ab oder setzt sich selbst zurück.
  • Die Ethernet-Verbindung signalisiert durch die Raspberry-LEDs “i.O.”, aber arbeitet nicht mehr einwandfrei.
    • Es ist keine SSH-Sitzung möglich oder gerät ins Stocken.
    • RocNetNode antwortet nicht im LAN.
  • Die mittlere Position des Pi04-Schalters agiert genau so, wie die linke Position.

Es ist bewiesen, dass alle diese negativen Aspekte auf die zu geringe Ausgangsspannung des Adapter selbst zurück zu führen sind.
Die angegebene Spannung von 5V ist nicht sehr selten so niedrig wie 4,2V oder 4,3V.
Wenn dies zu den geringen, aber normal akzeptablen Verlusten in RJ12-Kabeln hinzukommt, kann das zu den oben beschriebenen Effekten führen.
Also benötigen wir eine bessere Stromversorgung.

Beschreibung, wie das zu erreichen ist

PI06 wurde entwickelt, um wirklich stabile 5V 3A Leistung an einen RocNetNode-Aufbau zu liefern.
Er enthält einen Schaltregler mit stabilem 5V-Ausgang.
Es werden nur 12-20VAC oder 12-24VDC am Eingangs mit min. 16VA für die volle Last von 3A benötigt.
3A ist vielleicht übertrieben, aber die meisten anderen Regler sind für 1A, was zu nah an dem ist, was mindestens benötigt wird. GCA-PI06 macht eine Heim-Stromversorgungs-Leitung unter der Anlage überflüssig.
Linear-Regler sind in diesem Fall ungeeignet.
Der Raspberry allein benötigt bereits 600-700mA bei 5V.
Ein Standard-16V-Trafo liefert leicht bis zu 22V hinter der Gleichrichtung.
Das bedeutet, das ein Linear-Regler wie LM7805 Verluste von (22-5)V x 0,7A ca. 12W als Hitze abstrahlt!
Selbst mit einer massiven Kühlung wird es ganz schön hart für diesen sehr bekannten Regler.
Diese Baugruppe wird bei max. Last eine min. Effizienz von 77% haben.
Mit den gleichen 22V und normal 1-1,5A Last ist die Effizienz ca. 85% und so hat die Baugruppe ca. 1,2W abzustrahlen.
In diesem Fall benötigen wir keine zusätzliche Kühlung.
Die Platine hat mehr Oberfläche als dafür erforderlich ist.
Die Pi01, Pi02, Pi03 und Pi04 werden direkt über ein RJ12/45-Kabel an dieser Baugruppe angeschlossen, über das auch die I2C-Leitungen zu allen Anschlüssen geführt sind.
Entsprechend der Zeichnung unten ist auch das Verketten von einem PI02 oder PI03 zum nächsten möglich.
:!: Schleifen vermeiden :!:

Stromversorgung für Raspberry Pi 3.

Mit der Einführung des Rasberry Pi 3, gibt es eine neue Situation.
PI 3 (wie man kurz sagt) ist die Leistungsaufnahme viel höher.
Mit der Stromversorgung aller Baugruppen über GCA_PI06, gibt es ein Problem, wenn Kabel zwischen PI 3 und GCA_PI06 zu lang sind (> 0,5 m).
Die verwendeten RJ12-Kabel können diesen Strom nicht übertragen.
Es gibt zwei Möglichkeiten, das erwähnte kleine Problem zu überwinden.

  1. Kürzen der Verbindung zwischen PI 3 und GCA_PI06 auf weniger als 0,5 m.
  2. RJ45-Ethernet-Kabel und -Steckverbinder zwischen GCA_PI06 und PI 3 verwenden.

Glücklicherweise sind die Platinen so entworfen, dass enweder RJ12- oder RJ45-Steckverbinder installiert werden können.
RJ45 macht die Verdrahtung solider und außerdem werden mehr Drähte für die Stromversorgung verwendet.
In den von GCA verfügbaren Bausätzen kann zwischen RJ12- oder RJ45-Steckverbindern gewählt werden.

Anschluss-Beispiel

  • Der Raspberry Pi erhält seine Versorgung durch den GCA-Pi01. Es wird kein zusätzlicher Stromversorgungs-Adapter benötigt.
  • Auf dem GCA-Pi03 können alle Stifte von JP1 für die Stromversorgung von Servos zusammengeschaltet werden. Es wird kein zusätzlicher Stromversorgungs-Adapter benötigt.


Hardware

Die Schaltung
Die Platine mit Bauteil-Positionen
Die Materialliste
Die Gerber-Dateien
Hinweis: Es werden nur komplett bestellte Bausätze unterstützt!


Wichtiger Hinweis

Abhängig von der Verwendung dieser Stromversorgung zusammen mit GCA_PI03:
Alle 3 Stifte von JP1 auf GCA_PI03 sollten zusammengeschaltet werden.
Der einfachste Weg, das zu erreichen, ist das Zueinanderbiegen und Verlöten der 3 Stifte.


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