10V desde puerto USB

Quiero conectar una celda de carga a la computadora a través del puerto USB. El voltaje de excitación recomendado de la celda de carga es de 10 V y la salida USB es de 5 V.

La corriente a través de la celda de carga es de aproximadamente 20 mA a 10 V. ¿Es seguro simplemente hacer una conexión en serie de 2 puertos USB para obtener una suma de 10 V de ellos?
Supongo que consumiría 40 mA a 5 V de cada puerto USB, lo que está muy por debajo de la especificación USB máxima de 500 mA.

Si no es así, ¿tal vez haya algún esquema eléctrico muy simple para convertir 5 V CC a 10 V CC para que pueda conectarse a un solo puerto?

Tenga en cuenta que el consumo máximo de los dispositivos USB no enumerados no debe ser superior a 100 mA, independientemente.
@BartoNaz Se da cuenta de que los voltajes de las celdas de carga deben convertirse a valores digitales antes de que puedan transmitirse a través del USB con el protocolo apropiado, ¿verdad? A menos que ya tenga un componente en su sistema que haga eso, abandone toda esperanza de un esquema muy simple .
Sí, por supuesto que lo entiendo. No tengo uno, pero planeo hacerlo yo mismo basado en un microprocesador AVR. Pero sospecho que también necesitaré algún amplificador de señal para la salida...

Respuestas (5)

No puede conectar dos puertos USB en serie para obtener un voltaje de suministro más alto. Cortará la fuente de alimentación de la PC y, aunque el USB se especifica con protección para una situación similar, muchas placas base no lo implementan. Esto significa que cortará la fuente de alimentación y, si tiene suerte , su PC se reiniciará bien después de eliminar el cortocircuito.

Como alternativa, busque un convertidor elevador / reductor / elevador. Estos están disponibles en muchas tiendas web / eBay por un par de dólares / euros y hacen exactamente lo que desea: voltaje de entrada, por ejemplo. 5V y voltaje de salida la mayor parte del tiempo ajustable.

Aquí hay un ejemplo aleatorio de lo que quiero decir.

Muchas gracias. No pensé que fueran tan baratos. Hasta donde yo sé, tales convertidores funcionan en ciclos. ¿Es estable el voltaje de salida en tales convertidores, sin pulsos?
Está bastante bien estabilizado, eso sí. Puede ejecutar fácilmente la electrónica desde ellos.

Para duplicar un voltaje positivo, es decir, el suministro nominal de 5 voltios desde un puerto USB, el convertidor de voltaje de capacitor conmutado Maxim MAX660 se presta bien para la tarea. El MAX660 es un equivalente de mayor corriente del venerable ICL7660.

Esquemático

La salida rastreará casi exactamente el doble del voltaje de entrada.

Entonces, para una entrada de 4,85 voltios, que es lo que estoy midiendo en mi puerto USB en este momento, la salida es de alrededor de 2 x 4.85 = 9.7 Volts: no exactamente 10 voltios, pero lo suficientemente cerca para el trabajo del gobierno, por así decirlo.

El MAX660 puede emitir hasta 100 mA, con una eficiencia cercana al 90 % en teoría con componentes cuidadosamente seleccionados. Para 20 mA a través de una resistencia, mido el dispositivo extrayendo alrededor de 52 mA de mi puerto USB en un circuito implementado en una placa de prueba. Con un circuito soldado adecuado, un consumo de corriente incluso más bajo, es decir, una mayor eficiencia, no debería sorprender.

Como el oscilador interno funciona a 10 KHz en el modo duplicador de voltaje positivo (consulte la sección Información de la aplicación de la hoja de datos vinculada), la ondulación muy pequeña sería un problema solo para el trabajo de alta frecuencia; presumiblemente, la celda de carga se muestreará a menos de 10 KHz, por lo que no hay motivo de preocupación.

Desafortunadamente, en este modo, el dispositivo no puede ser forzado a su modo de oscilador interno de 80 KHs, de lo contrario, incluso esa ondulación desaparecería de la consideración.

Otra alternativa es preguntar cuáles serían las consecuencias de hacer funcionar la celda de carga con 5V. Según tengo entendido, son aproximadamente puentes resistivos, y una celda de carga básica debería funcionar felizmente con un voltaje más bajo. La señal de salida se reduciría a la mitad: puede compensarlo aumentando la ganancia del amplificador que alimenta. A menos que necesite el rendimiento de ruido más bajo, esta puede ser una mejor opción que agregar un convertidor de refuerzo.

¿Quiere decir que un convertidor elevador también introducirá algo de ruido en la señal de salida?
Lo que quise decir es que usar 5V para su celda de carga y amplificar más su salida podría ser más ruidoso que un sistema de 10V bien diseñado. Pero eso PODRÍA no importar en su aplicación. Probablemente sea más simple. Pero tiene razón: si su regulador de impulso no está bien diseñado, el sistema de 5V más simple en realidad puede ser mejor.

Las fuentes de alimentación de los dos puertos USB están conectadas entre sí. Cuando conectas el polo negativo de uno al polo positivo del otro, estás cortocircuitando tus puertos USB. Eso no es saludable para tu computadora.

Lo que necesitas es un convertidor CC/CC. Consumirá un poco más de corriente (por lo que no obtendrá una eficiencia del 100 %), pero no demasiado para el puerto.

mire esta nota de la aplicación 2.TI del doblador de voltaje basado en 1.IC555 usando NE555

En la primera referencia, el IC555 está cableado como un multivibrador astable con una frecuencia de 4,5 KHZ y un ciclo de trabajo del 53 %. La salida de IC está conectada con el diodo, la bomba de carga del condensador, por lo que aumentará el voltaje de salida.