Breadboard Güç Modülü MB102: 5V/3.3V Ayarı, Akım Sınırı, Hatalar

Breadboard güç modülü (en yaygın modeliyle MB102), bir DC adaptörden ya da USB'den aldığı gerilimi düzenleyip breadboard'un güç hatlarına 5 V ve 3,3 V olarak dağıtan küçük bir karttır. Breadboard'un bir ucuna doğrudan takılır, iki taraftaki artı ve eksi hatlarını ayrı ayrı besler ve her hat için 5 V ya da 3,3 V seçmeni sağlayan jumper'lar taşır. Böylece sensörleri, ekranları ve entegreleri Arduino'nun kendi regülatörünü yormadan besleyebilir, 3,3 V ve 5 V'luk parçaları aynı breadboard'da birlikte kullanabilirsin.

Ama bu küçük kartın sanıldığından çok daha düşük bir akım sınırı var. Bu yazıda MB102'nin parçalarını, doğru adaptör seçimini, jumper ayarlarını, kartın gerçekte kaç miliamper verebildiğini ve AMS1117 regülatörünün neden ısındığını hesaplarla öğreneceksin. Ardından servo ve motorların neden bu modülle çalışmadığını, USB girişini, breadboard'a doğru yönde takmayı, Arduino ile ortak GND bağlantısını ve en sık yapılan hataları göreceksin.

Breadboard güç modülü nedir, nasıl çalışır?

MB102 kartının üzerinde iki doğrusal (lineer) regülatör bulunur: AMS1117-5.0 girişteki gerilimi 5 V'a, AMS1117-3.3 ise 3,3 V'a düşürür. Çoğu kartta 3,3 V regülatörü 5 V çıkışından beslenir; yani 3,3 V hattından çektiğin akım da önce 5 V regülatöründen geçer. Girişte ters bağlantıya karşı bir diyot, bir açma-kapama anahtarı ve gücün açık olduğunu gösteren bir LED vardır. Kartın altındaki iki sıra pin, breadboard'un iki ucundaki artı ve eksi hatlarına oturur.

Hangi adaptörü seçmeliyim? 6,5–12 V girişin anlamı

Lineer regülatörün çalışması için girişin, çıkıştan belli bir miktar yüksek olması gerekir; bu farka düşüm gerilimi (dropout) denir ve AMS1117'de yük akımına göre 1,1–1,3 V civarındadır. Girişteki koruma diyotu da birkaç onda bir volt götürür. Bu yüzden 5 V çıkışın gerçekten 5 V olması için girişe en az 6,5 V vermelisin. 5 V'luk bir adaptör bağlarsan çıkışta 3,5–4 V görürsün ve Arduino, ekran ya da sensörler kararsız çalışır. Üst sınırda ise sorun ısıdır: giriş gerilimi arttıkça regülatörün ısı olarak harcadığı güç de artar.

5 V ve 3,3 V jumper ayarı

Kartın iki ucunda üçer pinli birer jumper başlığı vardır; her biri breadboard'un bir tarafındaki güç hattını kontrol eder. Jumper'ı "5V" yazan tarafa takarsan o hat 5 V, "3.3V" tarafına takarsan 3,3 V olur; jumper'ı tamamen çıkarırsan o hat beslenmez. Bu sayede bir tarafı 5 V'luk bir LCD ve Arduino için, diğer tarafı 3,3 V'luk bir nRF24L01 ya da sensör için ayarlayabilirsin. Eksi (GND) hatları her iki tarafta da her zaman ortaktır.

Gerçek akım sınırı: neden 700 mA bile iyimser?

AMS1117 veri sayfasında 1 A yazar, satıcılar da modül için "700 mA'den az" der. Ama bu değerler regülatörün iyi soğutulduğu varsayımına dayanır. Lineer regülatör, giriş ile çıkış arasındaki gerilim farkını ısı olarak harcar: P = (Vgiriş − Vçıkış) × I. MB102'de regülatör, kartın üzerindeki küçük bakır alana lehimlidir ve soğutucu yoktur. Böyle bir SOT-223 kılıf yaklaşık 1 W'ı sürekli harcayabilir; daha fazlasında ısınır, sıcaklık korumasına girer ve çıkışı keser ya da düşürür.

3,3 V tarafı için hesap ayrıca yapılır: 3,3 V regülatörü 5 V'tan beslendiği için (5 − 3,3) × I kadar ısı üretir; 300 mA'de bu 0,5 W eder. Üstelik bu 300 mA, 5 V regülatörünün yüküne de eklenir. Kısacası MB102, LED'ler, sensörler, bir LCD ve bir Arduino Nano gibi birkaç yüz miliamperlik devreler için idealdir. Daha fazlası için anahtarlamalı bir regülatöre, örneğin LM2596 voltaj düşürücüye geçmelisin; bu tür regülatörler fark gerilimini ısıya değil, verimli bir şekilde akıma çevirir.

Akım bütçesi: devren ne kadar çekiyor?

Modülü seçmeden önce devrendeki parçaların toplam akımını kabaca hesapla. Aşağıdaki değerler tipik ortalamalardır; motorlu ve kablosuz parçalarda kısa süreli tepe akımlar çok daha yüksektir. Toplam sürekli akım 300 mA'i, tepe akımlar 500 mA'i geçiyorsa MB102 tek başına yetmez.

Servo ve motor için neden yetersiz?

Bir SG90 servo harekete başladığı anda kısa süreliğine birkaç yüz miliamper, zorlandığında 650 mA'e kadar akım çeker; MG996R gibi büyük servolarda bu değer 2 A'i geçer. DC motorlar ve step motorlar da kalkışta benzer şekilde yüksek akım ister. Bu ani akım, regülatörün sınırına dayanır ve 5 V hattı bir anlığına 4 V'un altına düşer. Aynı hattan beslenen Arduino'nun gerilimi de düşer ve kart kendini resetler; servo titrer, LCD'de anlamsız karakterler belirir. Ayrıca motorların fırçalarından gelen parazit, hassas sensör ölçümlerini bozar.

• Servo ve motorları ayrı bir kaynaktan besle: En az 2 A verebilen bir 5 V adaptör, LM2596 gibi bir buck dönüştürücü ya da 4 adet AA pil iyi seçimlerdir.
• GND'leri birleştir: Ayrı kaynak kullandığında da motor kaynağının GND'sini Arduino'nun GND'sine bağla; aksi halde sinyal referanssız kalır.
• Servo hattına kondansatör ekle: Servonun besleme uçlarına 470–1000 µF'lık bir elektrolitik kondansatör, ani akım darbelerini yumuşatır.
• MB102'yi yalnızca mantık tarafı için kullan: Arduino, sensörler ve ekran MB102'den, motorlar kendi kaynağından beslensin.

Bu düşüşü kendi gözünle görmek istersen aşağıdaki kodu dene. Arduino Uno, içindeki 1,1 V'luk referans gerilimini besleme gerilimiyle karşılaştırarak kendi beslemesini ölçebilir; harici bir bağlantı gerekmez. Arduino'yu ve servoyu MB102'nin 5 V hattından besle, servo hareket ederken en düşük gerilimi Seri Monitörde izle:

1// Arduino kendi besleme gerilimini ölçer, servo hareket ederken düşüşü yakalar
2// The Arduino measures its own supply voltage and catches the dip while a servo moves
3// Arduino 5V ve GND -> MB102 5 V hattı / Arduino 5V and GND -> MB102 5 V rail; servo sinyali / servo signal -> D9
4#include <Servo.h>
5
6Servo servo;
7long minVcc = 99999;
8
9long readVcc() {
10  // Dahili 1,1 V referansını AVcc'ye göre ölç / measure the internal 1.1 V reference against AVcc
11  ADMUX = _BV(REFS0) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1);
12  delay(2);                                // referansın oturmasını bekle / let the reference settle
13  ADCSRA |= _BV(ADSC);                     // dönüşümü başlat / start the conversion
14  while (bit_is_set(ADCSRA, ADSC));        // bitmesini bekle / wait until done
15  long result = ADCL;
16  result |= ADCH << 8;
17  return 1125300L / result;                // 1,1 V x 1023 x 1000 / sonuç = mV / result in mV
18}
19
20void setup() {
21  Serial.begin(9600);
22  servo.attach(9);
23}
24
25void loop() {
26  for (int angle = 0; angle <= 180; angle += 90) {
27    servo.write(angle);
28    unsigned long start = millis();
29    while (millis() - start < 600) {       // hareket boyunca ölç / measure during the move
30      long vcc = readVcc();
31      if (vcc < minVcc) minVcc = vcc;
32    }
33    Serial.print("Aci / Angle: ");
34    Serial.print(angle);
35    Serial.print("  Vcc: ");
36    Serial.print(readVcc());
37    Serial.print(" mV  en dusuk / minimum: ");
38    Serial.print(minVcc);
39    Serial.println(" mV");
40  }
41}

Kodun sonucu, dahili referansın gerçek değerine bağlı olarak ±%10 sapabilir; daha hassas ölçüm için 5 V hattını bir kez multimetreyle ölçüp 1125300 sabitini buna göre düzelt. Servo bağlıyken en düşük değer 4,5 V'un altına iniyorsa ya da kart resetleniyorsa, servoyu ayrı bir kaynağa taşımanın zamanı gelmiş demektir.

USB girişi: hem güç girişi hem çıkışı

MB102'nin üzerindeki USB-A soketi iki şekilde kullanılabilir. DC jaktan beslediğinde soket bir 5 V çıkış olur ve küçük bir USB cihazını besleyebilir. Bir USB A-A kablosu ya da bir powerbank ile beslediğinde ise soket giriş olur: bu durumda gelen 5 V, 5 V regülatörünü atlayarak doğrudan hatta gider; 3,3 V regülatörü ise çalışmaya devam eder. Bilgisayarın USB portu genelde 500 mA (USB 3'te 900 mA) verir ve kısa devreye karşı tek koruma porttaki akım sınırıdır. Powerbank kullanıyorsan birçok modelin düşük akımda kendini kapattığını unutma.

Breadboard'a doğru yönde takmak

MB102, 830 noktalı standart breadboard'ların ucuna göre tasarlanmıştır: alttaki pinler her iki taraftaki iki güç hattına (artı ve eksi) oturur. Kartın altında ya da üstünde + ve − işaretleri vardır; bunların breadboard'daki kırmızı (artı) ve mavi (eksi) çizgilerle aynı tarafa geldiğinden emin ol. Bazı breadboard'larda renkli çizgiler ters basılmıştır ya da hiç yoktur; modülü ters takarsan artı hat GND, eksi hat 5 V olur ve devrendeki her şey ters beslenir. Uzun breadboard'larda güç hatları ortadan bölünmüş olabilir; uzak uçtaki parçalar çalışmıyorsa hatların sürekliliğini ölç.

1. Modülün anahtarını kapalı konuma getir ve jumper'ları istediğin gerilime ayarla.
2. Modülü, + ve − işaretleri breadboard'un kırmızı ve mavi hatlarına denk gelecek şekilde breadboard'un ucuna bastırarak tak.
3. Adaptörü DC jaka bağla ve anahtarı aç; LED yanmalı.
4. Her iki hattı multimetreyle ölç; değerler doğruysa anahtarı kapat ve devreni kurmaya başla.
5. Devre hazır olunca anahtarı açmadan önce bağlantıları, özellikle GND'yi bir kez daha kontrol et.

Arduino ile ortak GND ve Arduino'yu beslemek

MB102 ile Arduino'yu birlikte kullanmanın iki doğru yolu vardır. Birinci yol: Arduino USB'den beslenir, MB102 yalnızca sensörleri ve modülleri besler. Bu durumda Arduino'nun GND pinini breadboard'un eksi hattına mutlaka bağlamalısın; ortak GND olmadan Arduino'nun gönderdiği 5 V'luk sinyalin karşı tarafta bir referansı olmaz ve devre rastgele davranır. Konunun ayrıntıları GND ve ortak toprak yazısında. İkinci yol: Arduino'yu da MB102'den beslemek. 5 V hattını Arduino'nun 5V pinine, eksi hattı GND'ye bağlarsın; bu, Arduino'nun kendi regülatörünü atlar.

• Arduino'yu 5V pininden besliyorsan USB'yi takma: Uno'da 5V pini ile USB arasında tam bir ayırıcı yoktur; iki 5 V kaynağı birbirine bağlanır.
• VIN pinine 5 V verme: VIN, Arduino'nun kendi regülatörüne gider ve en az 7 V ister; 5 V ile kart düzgün çalışmaz.
• ESP32'yi 3,3 V hattından besleme: Wi-Fi'ın 400–500 mA'lik tepeleri MB102'nin 3,3 V regülatörünü zorlar ve brownout hatasına yol açar. ESP32 geliştirme kartını 5V/VIN pininden 5 V ile besle.
• Raspberry Pi Pico'yu VSYS pininden besle: VSYS 1,8–5,5 V kabul eder; 5 V hattı buna uygundur. 3V3 pinine dışarıdan gerilim vermek yerine bu yolu kullan.

ESP32 ve Raspberry Pi Pico ile besleme gerilimini izlemek

ESP32'de 5 V hattını doğrudan ölçemezsin, çünkü ADC girişleri en fazla 3,3 V'a dayanır. Çözüm iki adet 10 kΩ dirençle bir gerilim bölücü kurmaktır: 5 V hattı yarıya iner ve GPIO 34'e güvenle bağlanır. analogReadMilliVolts() fonksiyonu ESP32'nin fabrika kalibrasyonunu kullanarak doğrudan milivolt döndürür; 32 ölçümün ortalaması da gürültüyü azaltır:

1// ESP32 ile MB102 5 V hattını izlemek / Monitoring the MB102 5 V rail with an ESP32
2// 5 V hattı -> 10k -> GPIO 34 -> 10k -> GND (gerilim bölücü / voltage divider)
3const int SENSE_PIN = 34;          // yalnız giriş, ADC1 / input only, ADC1
4const float DIVIDER = 2.0;         // 10k + 10k: gerilim yarıya iner / voltage is halved
5const float LOW_LIMIT = 4.75;      // bu değerin altı sorunlu / below this is a problem
6
7void setup() {
8  Serial.begin(115200);
9  analogSetPinAttenuation(SENSE_PIN, ADC_11db);   // 0-3,3 V aralığı / 0-3.3 V range
10}
11
12void loop() {
13  uint32_t sum = 0;
14  for (int i = 0; i < 32; i++) {   // 32 ölçümün ortalaması / average of 32 readings
15    sum += analogReadMilliVolts(SENSE_PIN);
16  }
17  float rail = (sum / 32.0) * DIVIDER / 1000.0;
18  Serial.printf("5V hatti / 5V rail: %.2f V %s\n", rail,
19                rail < LOW_LIMIT ? "DUSUK / LOW" : "normal");
20  delay(500);
21}

Raspberry Pi Pico'da ise ek parçaya gerek yoktur: kartın üzerinde VSYS gerilimini üçe bölen bir bölücü vardır ve ADC3 (GPIO 29) kanalına bağlıdır. MB102'nin 5 V hattını VSYS'e bağladığında aşağıdaki MicroPython kodu beslemeyi ve görülen en düşük değeri yazdırır. Pico W'de bu kanal kablosuz yongayla paylaşıldığı için okuma farklı bir yöntem ister; kod Wi-Fi'sız Pico içindir.

1# Raspberry Pi Pico (W olmayan / non-W): VSYS gerilimini okumak / reading the VSYS voltage
2# MB102 5 V hattı -> Pico VSYS (pin 39), GND -> GND
3from machine import ADC
4import time
5
6vsys = ADC(29)                       # ADC3: VSYS / 3 iç bölücü / internal VSYS / 3 divider
7low = 99.0
8
9while True:
10    volts = vsys.read_u16() * 3.3 / 65535 * 3
11    if volts < low:
12        low = volts                  # en düşük değeri sakla / keep the lowest value
13    print("VSYS: {:.2f} V  en dusuk / min: {:.2f} V".format(volts, low))
14    time.sleep(0.5)

MB102 ile uygun ve uygun olmayan projeler

• Uygun: LED ve buton denemeleri. Trafik lambası, yürüyen LED ve buton projeleri birkaç on miliamper çeker.
• Uygun: sensör ve ekran devreleri. DHT11, LDR, HC-SR04, 16x2 LCD ve OLED'li ölçüm devreleri MB102 için idealdir.
• Uygun: karışık gerilimli devreler. Bir tarafta 5 V Arduino, diğer tarafta 3,3 V'luk bir modül.
• Sınırda: tek bir küçük servo. Boşta hareket eden tek bir SG90 çalışabilir ama yük altında reset ve titreme beklenir.
• Uygun değil: motorlu robotlar ve çoklu servo. L298N ile motor süren robot arabalar ayrı bir pil paketi ister.
• Uygun değil: uzun LED şeritler. 10'dan fazla WS2812B LED tam parlaklıkta modülün sınırını aşar.

Sık yapılan hatalar ve çözümleri

MB102, breadboard üzerinde temiz ve seçilebilir bir 5 V ve 3,3 V elde etmenin en pratik yoludur; yeter ki sınırlarını bil: 7–9 V adaptör kullan, toplam akımı birkaç yüz miliamperde tut, motorları ayrı besle ve GND'yi her zaman ortak yap. BlueGrays uygulamasında LED, trafik lambası, servo ve step motor projelerini devre şemaları, malzeme listeleri ve kodlarıyla adım adım bulabilirsin.