Alimentare ATMEGA328P-PU

In un articolo precedente ho illustrato la possibilità di sostituire l’Arduino con un microcontroller Atmel ATMEGA328P-PU. In quello stesso articolo, spiegavo come le altri componenti elettriche presenti sulla board Arduino sono funzionali al buon funzionamento del microcontroller.

Uno degli aspetti più importanti di quando si utilizza un microcontroller stand-alone, ovvero non inserito in una board preconfezionata, come l’Arduino, è la pulizia dell’alimentazione.

Un segnale “rumoroso” può influire sul comportamento di un microcontroller in modi molto diversi tra loro: rendendo imprecisi i calcoli di precisione (come il calcolo delle misure di distanza con gli opportuni sensori o la conversione da analogico a digitale degli impulsi), errori nelle comunicazioni, errori nella scrittura delle EPROM, fino ad arrivare a reset improvvisi, o addirittura a “bruciare” il chip.

Le cause possono essere varie, dalla presenza di altri componenti nel circuito che assorbono corrente in maniera non costante, dalle instabilità nell’erogazione di energia da parte dei gestori (nel caso di alimentazione da presa a muro), lo scaricamento delle batterie o anche un circuito stampato rovinato o con degli errori di progettazione. Considerando solo l’alimentazione da batteria (la più comune, visto che l’ATMEGA328P lavora ad un voltaggio di “soli” 9V), il grafico seguente rende un’idea di quanto possa risultare instabile l’erogazione di corrente.

Grafico di scarica di una pila AA Duracell

Stabilizzare con un regolatore di tensione

Per ottenere 5V costanti, la soluzione è immediata: un regolatore di tensione LM7805.

Piedini LM7805

In suo utilizzo è semplice: ha 3 piedini di cui uno va collegato alla forza elettromotrice di input, un’altro a massa e il terzo erogherà un voltaggio che stando ai datasheet, si attesterà tra i 4.80V e i 5.20V.

Configurazione tipica

Collegando un condensatore da 0.33μF tra input e massa e uno da 0.1μF tra output è massa, si otterrà un segnale particolarmente stabile.

Consiglio

Il condensatore da 0.1 μF va inserito in prossimità del microcontroller, altrimenti la porzione di circuito tra questo e il condensatore si trasformerà in un’antenna, captando interferenze, col risultato di ottenere un segnale rumoroso.

Surriscaldamento

Tra i valori che è possibile leggere nei datasheet c’è anche il voltaggio di dropout (2V), ovvero il voltaggio minimo assorbito da regolatore di tensione.

Questo porta a due conseguenze:

  • la differenza di potenziale in input deve essere necessariamente maggiore di 7V, ovvero i 5V di input + i 2V del voltaggio di dropout;
  • la differenza tra il voltaggio in input e quello in output è un’energia che viene assorbita dal regolatore di tensione e che si in calore; quindi occorre evitare di collegare il regolatore di tensione ad una batteria che presenta un voltaggio nominale troppo lontano dai 7V, altrimenti bisognerà aggiungere anche un dissipatore.

Quanto è il voltaggio massimo che possiamo fornire in input?

Sebbene i datasheet indichino 35V, per le ragioni già esposte, sarà più sicuro mantenersi bassi per evitare surriscaldamenti.

Quindi con quale batteria alimentare il nostro ATMEGA328P-PU?

Sono valori ideali quelli compresi tra i 9V e i 15V. A queste differenze di potenziale, se si poggia un dito sul regolatore di tensione in collegato, lo si avvertirà caldo, ma a temperatura ambiente difficilmente si raggiungeranno i 125 °C che l’LM7805 è in grado di sopportare.

Una batteria da 9V, pertanto, costituisce la soluzione migliore.

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