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Las fuentes de alimentación ATX

Alimentando circuitos de potencia media

Objetivos

 

 
    • Conocer las fuentes ATX y sus características.
    • Comprender como gobernarlas desde Arduino.
    • Montar un ejemplo con una fuente y Arduino, para alimentarle a el y a circuitos externos de potencia media.
 
 

Material requerido.

 

  Tienda España Tienda Mexico
Imagen de Arduino UNO Arduino UNO o equivalente. Arduino UNO o equivalente.
Protoboardconexiones Una Protoboard más cables. Una Protoboard más cables.
componente  Un diodo LED  Un diodo LED
Img_5_1  Un pulsador  Un pulsador

 

Los voltajes estabilizados

 

En las últimas sesiones hablamos de las fuentes de alimentación que dan vida a nuestros Arduinos y a otras cosas. Hablamos de los reguladores de la serie 78xx y de cómo montar un pequeño circuito que regule y estabilice la tensión de alimentación de nuestra electrónica.

Montamos un Arduino en protoboard y lo alimentamos con uno de estos reguladores, el 7805. Ya dijimos que estos circuitos son de lo más interesantes porque nos permiten resolver el problema de la alimentación para circuito electrónico cuyo consumo no sea elevado, hasta 1 Amperio máximo.

Pero lamentablemente esta barrera saltará por los aires en cuanto queramos alimentar algo del tipo de unas luces medianas, LED incluidas y no digamos ya, si se trata de un pequeño motor. Pasaremos a más intensidad de lo que un regulador puede proporcionar.

Ha llegado el momento de pasar a fuentes de alimentación de mayor capacidad, y cuando lleguéis a este punto os encontrareis que las fuentes de alimentación ATX, típicas de los PCs, son una joyita que no conviene despreciar, porque son de lo más potentes y con grandes ventajas.

 
  • En primer lugar se encuentran con facilidad de 200 a 1.000 Vatios sin elevar demasiado el precio.
  • Tiene salidas a 3.3V, 5V, 12V y -12V.
  • Se pueden conseguir muy baratas, sacándolas de algún PC viejo que tengas por ahí tirado, o si no pedírsela a algún amigo que va a retirar un PC.
  • Como se venden por millones, la competencia ha hecho que alcancen precios sorprendentemente bajos y además están más que probadas por lo que son fiables.
  • Al ser fuentes conmutadas son bastante eficientes energéticamente hablando.
  • Se controlan magníficamente desde tu Arduino o similar.
 

Por tanto vamos a dedicar una sesión a ver cómo usar y gobernar estas magnificas fuentes ATX de alimentación para que podamos usarlos en nuestros proyectos de modo fiable.

 

Conociendo las fuentes ATX

 

Intel desarrolló las fuentes de alimentación ATX allá por los años 90 con la idea de estandarizar la alimentación de los PCs compatibles y convertirlas en algo normalizado como el resto de los componentes para ordenadores personales.

La norma tuvo tanto éxito, que no creo que hoy haya otro tipo de fuentes para PCs, y como resuelven muy bien un problema concreto se han extendido además a muchos otros campos ajenos a los PCs, porque son fiables y baratas ya que hay una industria mundial dedicada a ello y muy polivalentes.

Tipica fuente ATX

Si habéis desmontado un PC, seguro que os habéis fijado porque son ubicuas e inconfundibles. Normalizan tanto los conectores externos, como los internos y son relativamente fáciles de sustituir en un PC.

En el conector de conexión a la placa base van todas las tensiones y pines necesarios para controlar la fuente:

 

Tipico conector de placa base
Tipicos conectores de discos duros

 

Para empezar hay que decir que además suelen seguir un código de colores normalizado también:

 
  • Negro GND
  • Naranja 3.3V
  • Rojo5V
  • Amarillo 12V
  • El resto son señales de control e información..
 

Son fuentes muy pensadas y de las que nos vamos a aprovechar encantados.  Aquí tenemos el diagrama de pines de una de estos conectores que van a la placa base es cortesía de Wikipedia:

Conector ATX 20

Iremos viendo en detalle lo que representa cada pin, pero antes, tenéis que saber que cuando enciendes la fuente con el interruptor trasero, la fuente no arranca de modo inmediato, si no que se pone en espera, pero sí que da tensión de 5V a un par de pines, para que podamos montar un circuito de arranque por ejemplo.

Además,  cuando detecta que las tensiones de alimentación se han estabilizado, (Han alcanzado los valores correctos) nos informa poniendo un 5V en el pin 8.

Estos pines que tienen tensión en Standby son los pines 7 y 9 del conector. Son los pines que usaremos para alimentar el arranque de nuestro Arduino, de modo que cuando la tensión sea estable (y el pin 8 Power Good haya subido  a 5V) podemos arrancar la fuente y el suministro a cualquier circuito que necesite nuestros amperios.

 
  • Dependiendo de un montón de cosas, Power good puede tardar entre 0,1 y 0,5 segundos en levantarse. Podemos usar un pin de Arduino para leerlo, o simplemente meter un delay de 500 ms antes de arrancar.
 

Como con Arduino UNO siempre vamos escasos de pines disponibles, supondremos que la tensión se estabiliza tras unas décimas de segundo y no vamos a destinar uno de sus pines monitorizar el Power Good de la fuente. Pero en un circuito real nos pueda interesar hacerlo para tener claro que la fuente está OK.

Una vez que Power Good nos da el OK con una señal de 5V en el pin podemos arrancar la fuente y la alimentación de los conectores de carga (Los de los discos duros por ejemplo). En nuestro ejemplo incluiremos un delay de 1 segundo para permitir que se estabilice y arrancaremos la fuente sin más

Para arrancar la fuente, basta con poner a GND el pin 16 del conector y listo. Oiréis como el ventilador arranca.

 

El Circuito de prueba

 

Vamos a montar un circuito para probar la fuente ATX y gobernarla desde Arduino, para alimentar cualquiera de nuestros proyectos. Usaremos un pulsador para indicarle a nuestro Duino que queremos arrancar o parar la fuente y un LED para indicar su estado.

Aquí tenemos el diagrama:

Esquema electrico
 
  • No vamos a comprobar el pin Power Good. En su lugar usaremos un delay, para asegurarnos de que la tensión se ha normalizado.
 

Y aquí tenemos el esquema de protoboard:

DIagrama de protoboard

Nota de conexión 

Para conectar nuestro Arduino a la fuente ATX, podemos usar los cables normales de protoboard, pero veremos que no encajan en el conector de la fuente y la conexión es poco fiable.

Usando un clip

Siempre podemos cortar los cables y empalmarlos, pero me sabe mal romper una fuente que podríamos reutilizar, por lo que prefiero usar lo que los electricistas llaman “el conector universal” con cierto cachondeo, pero que funciona genial.

Enderezad un trozo de clip para sujetar papeles, e introducidlo en el hueco del conector después del cable normal de protoboard de forma que impida que se salgan. Aunque suene mal es una solución limpia y bastante duradera, si no se le somete a esfuerzos.

 
  • Conviene cortar el clip después de insertarlo. Si lo haces antes, empujar puede ser complicado.
 

 

El programa de control

 

EL programa  para controlar la fuente es de lo más sencillo: Sesion_82_1

bool PowerON = false ;

void setup()
   {  Serial.begin(9600);
      pinMode(6, INPUT_PULLUP);             // Para leer el boton
      pinMode(7, OUTPUT);                   // Para encender la fuente con un LOW
      pinMode(13,OUTPUT);                   // Para usar un LED de encendido
      digitalWrite(7, HIGH);                // Fuente apagada

      delay(1000);
      Serial.println("Iniciando la fuente");
   }

Una variable, PowerON, para almacenar la situación de la fuente y luego definimos los pines necesarios. EL 6 para leer el pulsador, el 7 para encender y apagar la fuente ATX y en el 13 ponemos un LED para saber el estado de la fuente (En caso de que no haga tanto ruido como hace la mía)

 
  • Siempre es buena idea usar un testigo LED para saber cómo está el patio
 

Hacemos un delay de 1 segundo, para dar tiempo a la fuente a estabilizar los niveles de tensión, que es más que de sobra, en lugar de usar un pin de Arduino para comprobar el estatus del pin 8 de la fuente Power good.

Para encender y apagar basta con algo así:

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Aquí os dejo un mini video con el resultado:

 

Resumen de la sesión

 

 
    • Hemos presentado las fuentes de alimentación ATX.
    • Hemos incluido una descripción funcional de los pines de control precisos para gobernarlas.
    • Montamos un pequeño circuito con nuestro Arduino y un pulsador que gobierna el encendido y apagado de la fuente.
    • No será la ultima vez que usemos estas fuentes porque son de una potencia y estabilidad notable, y además con un precio muy ajustado

 
 
 

 

 

 

 

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(60) Comments

  • Avatar for Charly

    Hola Jesús
    Siguiendo tu concejo realice estas cuentas con alguna información que encontré en la web. Algunos datos es información brindada por los comercializa dores de estos módulos y otra información la asumí por falta de ella (valores altos)
    Arduino Uno REV3 -> 1 unidad ___________________________________1000mA
    relay 2 canales 5V -> 1 Unidades__________________________________180mA
    relay 1 canal 5V -> 2 unidades____________________________________180mA
    modulo sensor infrarrojo emisor 1.5-1.9V -> 1 unidades________________60mA
    modulo sensor infrarrojo receptor 2.7-5.5V -> 1 unidades______________60mA
    modulo sensor foto-sensitivo 3.5V-5V -> 1 Unidad____________________0.5mA
    modulo temperatura y Humedad DHT11 3.3V-5V -> 1 Unidad___________2.5mA
    modulo led FZ0455 RGB 5V ->1 Unidad____________________________180mA (Asumido)
    modulo MQ-4 Gas Metano 5V -> 1 unidades________________________150mA
    modulo MQ-135 Calidad del aire 5V -> 1 unidades____________________150mA
    modulo sensor de movimiento HC-SR501 5V -> 1 Unidad. _____________0.06mA
    TOTAL__________________________________________________1963.06mA ~ 2000mA

    Si tu ves que algún dato de los mostrados esta errado y es mayor, por favor indicarlo.
    Según estos cálculos, puedo pensar en una fuente de 5V y 5A http://goo.gl/WNqXCf para tener un margen de amperaje de aproximadamente 3A?
    Esta fuente conectaría directamente tanto arduino UNO como módulos y sensores a 5V. para no insertar algún Buck o reductor de voltaje intermedio.
    Quedo atento a tus aclaraciones.

  • Avatar for Charly
    • Jesús Sánchez

    Hola Arturo.

    Puede que te estés haciendo un lio. El estomago de Arduino (como tú dices) es muy pequeñito. Recuerda que es un microcontrolador, y que con 5V y unos poco mA va de sobra. Él solo puede alimentar hasta 200mA en el total de sus pines, pero no es conveniente hacerlo. Entonces llegamos a la conclusión de que podemos hacerlo de dos formas:
    – Alimentar con 5V todo el proyecto (de una fuente muy estabilizada), y con una potencia algo superior a los requerimientos del mismo. Para ello, debes coger cada componente e ir sumando su consumo máximo para obtener el total. Supongamos que necesitas 2A. Pues con una de 3A vas bien.
    – Alimentar con 9V a Arduino, a traves del jack de alimentación, y el resto del proyecto con un convertidor DC-DC step down, que maneje unos 3 – 4A (he visto algún módulo con disipador en Internet), para regular su salida a 5V. Si necesitaras otro voltaje, sólo tienes que añadir otro convertidor y regular, ya sea para elevar (step up) o para reducir.

    Probablemente la opción más recomendable sea la segunda, pues te olvidas del voltaje regulado de Arduino, que de eso ya se encarga el regulador que trae la placa. Por contra, debes incluir un conversor DC-DC.

    Como ves, no es tan complicado. Sólo hay que hacer unos pocos cálculos, y buscar los componentes necesarios. Si esto fuera fácil, perdería su gracia y te aburrirías enseguida…

    Saludos.

  • Avatar for Charly

    No quiero rendirme con arduino. Pero me siento perdido. Como decía nada satisface el estomago de arduino, o al menos lo que comercialmente existe. Si quieres alimentar a arduino, debes diseñar esa alimentación por que no esta en el mercado. Acaso la gente de arduino no pensó en este detalle?
    pensé que la fuente de 5V con 6A serviría pero tampoco. y si le conecto una fuente de mayor voltaje (> a 5V), no me sirve por que los complementos que le voy a conectar solo piden 5V. De tantas lineas que hemos compartido en este Post, la única conclusión que tengo es que es difícil satisfacer a Arduino, que como mínimo debo tener dos fuentes de alimentación porque una no es suficiente.
    Señores Muchas gracias por su tiempo y perdonen mi insistencia.

  • Avatar for Charly
    • Admin

    Hola Arturo, A ver: Puedes alimentar tu arduino con 5V directamente sin mas. La cuestion es que en cunato pases de necesidades de 1 o 2 Amperios, no te va a servir ninguna fuente pequeña y tienes que dimensionar el consumo ¿Vale?
    La fuente que indicas te lo puede suministrar sin problemas, pero no es una cuestion de lo que necesita arduino(Esto e simportante) sino del consumo conjunto que todo tu diseño requiere para funcionar correctamente

  • Avatar for Charly

    Buenos dias Admin, por lo de la fuente ATX, mis disculpas, Solo me había imaginado la de un computador de mesa y para mi era inmensa y no había caído en cuenta que estaba proponiendo una LOL.
    Como mi proyecto va a estar conectado todo el tiempo día y noche debe tener una fuente fija y he pensado en solo una que logre hacerlo para todo mi proyecto. Pero este dilema que mi arduino necesita un voltaje mayor a 5V para funcionar correctamente y que lo que le conecte demás solo debe tener 5V para funcionar me esta sacando canas. Según las respuestas recibidas queda desechada mi idea de la ATX de 5V a 3A o 4A para alimentar todo.

    Esta es otra opción que he encontrado y esta creo que si es la que me va a sacar de este lío de alimentación. Tiene salida dual 5V a 4A y 12V a 1A http://goo.gl/24JRMW. La coloco a consideración. Ruego por que esta me sirva. Para una placa tan pequeña como arduino gastar tanto espacio para la alimentación me parece un insulto a la plaquita (Arduino)

    Hola Jesús buenos dias. Para conectarla al arduino utilizare un conector 5.5×2.1 (creo es el tamaño de la entrada de voltaje que usa arduino) como estos http://goo.gl/d12WDE.

    Que les parece esta fuente de alimentacion?

  • Avatar for Charly
    • Jesús Sánchez

    Yo tengo algunos Arduino alimentados con 5V por USB, con un cargador comprobado y un cable. Pero si es de 9V, como apunta Admin, debe entrar por el conector jack de alimentación.
    Saludos.

  • Avatar for Charly
    • Admin

    Estas son las fuentes de alimentacion ATX que te mencionabamos hace unos dias con un tamaño un poco menor de las de PC

  • Avatar for Charly
    • Admin

    Jajajaja no Arturo, arduino es bastante come piedras por lo que a la alimentacion respecta, pero debes pensar en el consumo de tu circuito y como darle de comer.
    EL cargador de tu tableta es ideal para alimentar arduino si proporciona 9V y 2A y su conector encaja con arduino. Asegurate de que el positivo y negativo del conector estan iguales

  • Avatar for Charly

    O si puedo pensar en una alimentación para arduino de 5V, sin que se generen problemas de sobrecarga o reinicios o algun problema de mal funcionamiento por una alimentación muy al limite inferior, entonces puedo optar por usar una fuente de 5V y 4A o 5A o 6A como una de estas http://goo.gl/rIyEOc y así elimino los Buck intermedios para reducir el voltaje de 12V a 5V y al tener un buen amperaje 4A, 5A o 6A, puedo conectar a la misma fuente arduino por un lado y módulos por otro sin depender de módulos que posiblemente no trabajen como anuncian. Me confirmas si esta opción es mas factible?

  • Avatar for Charly

    El cargador de la tablet me serviría únicamente para alimentar el arduino sin ninguna otra conexión? ya que es de solo 5V y 2A y leo siempre en la web que se debe conectar para que trabaje sin estar a limite con una conexión de 9V para soportar la entrada de algún sensor o relé, pero no mas
    ¿y para los demás complementos de mi proyecto necesitaría otro cargador de tablet pero de unos 3A para que soporte la carga de estos? Me perdí
    Cuando pensé en arduino pensé en todo, menos en que tenia un paladar tan fino, selecto y recatado para la alimentación.

  • Avatar for Charly
    • Jesús Sánchez

    Esos módulos que se venden yá montados, como fuentes SMPS boost o buck, no siempren soportan la corriente que anuncian. Puede que el chip que trae sí lo haga de fábrica, pero fíjate en otros módulos similares como traen un disipador generoso. Es la única forma de que no se achicharre el chip. Los IGBT de la vitros de inducción, aunque son unos transistores enormes, van atornillados a una viga de aluminio que disipe toda la corriente. Por si te sirve, los cargadores de las tablet son de 5V 2A.

    Saludos.

  • Avatar for Charly

    Hola Jesús. Añadiré también unas dos unidades de LM2596, ya que están a buen precio para no tener de que echar mano en caso de que alguna no funcione.
    Y sobre lo que comentas de la potencia creo que voy a utilizar una fuente de 12V y 3A para todo mi proyecto, arduino y complementos. Creo que 36W son mas que suficientes.
    Gracias Jesús por tu colaboración

  • Avatar for Charly

    Hola Admin. Había pensado en eso, que no funcionaran a 5 Amperios, pero que al menos me funcionaran holgadamente a unos 2.5 amperios sin recalentamientos, seria suficiente para soportar todas mis conexiones propuestas.
    Voy a solicitar 2 unidades y una fuente de 12V y 4A.
    Agradezco tu atención y tu ayuda.

  • Avatar for Charly
    • Jesús Sánchez

    Como apunta Admin, dudo que soporten 5A, pues no trae disipador. Yo optaría por la otra. Y tampoco le des demasiada importancia al tamaño, en un principio. Es mas importante la potencia.

  • Avatar for Charly
    • Admin

    Hola ARturo es una prueba que vale la pena que hagas y mas a ese precio, pero coge dos por si acaso. Yo complre uno para probar y desde luego no llegaba a los 5Amperios ni con mucho

  • Avatar for Charly

    Buenos días Jesús. Encontré otro regulador de voltaje que maneja 5A http://goo.gl/YFK0i8
    Si me puedes dar tu visto bueno por favor
    Gracias Jesús

  • Avatar for Charly

    Hola Jesús. Preocupante lo que me comentas. Volví a quedar en ceros con la cuestión de la alimentación de mi proyecto. Pensar en una fuente de un computador me parece demasiado grande y los módulos pequeños que encuentro no son lo suficientemente capacitados para soportar mis requerimientos. Esta otra opción que he encontrado es utilizada para alimentar tiras LED http://goo.gl/IN5Tng. O si tienes conocimiento de alguna fuente pequeña o alguna forma mejor de alimentar proyectos de arduino que requieran mayor voltaje te agradezco la información que puedas regalarme. Como te puedes dar cuenta no tengo mucho conocimiento del tema de electrónica ni de arduino y supongo se me escapan muchas formas de alimentar mi proyecto. Debe haber una forma mas sencillas de hacerlo, con todo el tiempo que lleva arduino en el mercado. Quizás me este complicando con este tema por desconocimiento de formas de alimentación mediante algún modulo. Perdona mi insistencia, solo no quiero dejarlo tirado.
    Gracias por tu atención y colaboración

  • Avatar for Charly
    • Jesús Sánchez

    Hola de nuevo. El MP2307 sí soporta 3A, pero en los módulos en los que vienen, según el enlace que pasaste, soporta menos corriente. Igual ocurre con los Power MOSFET. Sin disipador se achicharran con algunos watios.

  • Avatar for Charly

    Tienes razon Jesus, voy a intentar reducir la cantidad de elementos para poderlo montar en el arduino UNO. reduciré estos asi:
    Arduino Uno REV3 -> 1 unidad
    relay 2 canales 5V -> 1 Unidades
    relay 1 canal 5V -> 2 unidades
    modulo sensor infrarrojo emisor 1.5-1.9V -> 1 unidades
    modulo sensor infrarrojo receptor 2.7-5.5V -> 1 unidades
    modulo sensor foto-sensitivo 3.5V-5V -> 1 Unidad
    modulo temperatura y Humedad DHT11 3.3V-5V -> 1 Unidad
    modulo led FZ0455 RGB 5V ->1 Unidad
    modulo MQ-4 Gas Metano 5V -> 1 unidades
    modulo MQ-135 Calidad del aire 5V -> 1 unidades
    modulo sensor de movimiento HC-SR501 5V -> 1 Unidad

    creo que esos los puedo manejar con el arduino uno

    sobre el LM2596 y el MP2307 tenia entendido que los 2 soportaban 3A con un disipador de calor, mejor dicho que eran iguales solo con mejor comportamiento el MP2307. He estado equivocado?

  • Avatar for Charly
    • Jesús Sánchez

    Hola de nuevo. De seguro, los MQx van a alimentación externa, pues consumen 350mW cada uno, y los módulos de relés. Éstos van al LM2596, que soporta 3A. Los otros que mencionas sólo admiten 1.8A. Los otros componentes consumen poco, pero ¿no te van a faltar pines para el control? Haz un cálculo, porque puede que necesites un Mega2560 para ese proyecto.

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