14. Як нагодувати робота

Постановка задачі

Для живлення робота необхідно використати надійну батарею, яку би було легко заряджати та обслуговувати.

Ємність - не менше 2000 mAh, а бажано більше.
Робоча напруга - 7-8V (ідеальна для Arduino, досить непогана для наших двигунів).  Батарея не повинна сильно втрачати напругу в процесі розряджання. При зниженні напруги суттєво нижче 7V, Arduino може працювати нестабільно.
Робочий струм - поки не знаємо. Робот не до кінця готовий - важко  сказати який струм він буде споживати. З того, що видно зараз - варто розраховувати на навантаження між 1 і 2 А.

Здавалось би - параметри є, береш Гугл - і вперед. Що може бути простіше, ніж батарейку купити?

Та все ж - є питання, які сходу вирішити не вдасться:

• Елементи, з яких будуються батареї можуть бути різного типу і різного розміру. Причому, навіть ідентичні з вигляду елементи можуть повести себе зовсім по різному саме на вашому проекті. Хтось буде розповідати, що своїми батарейками він запустив двигун автомобіля на морозі, а у вас на них робот буде повзати як сонна муха, або Arduino перезапускатиметься від нестачі живлення…
• Реальна ємність в деяких виробників може дуже відрізнятися від номінальної (тої, яка вказана в назві елемента). Деколи навіть в 10 разів. Така батарея навіть під невеликим навантаженням "скисає" і є непридатною для нашої задачі. Не можна вірити тому, що пишуть в назві батареї. Тільки тест, виконаний за певними правилами, може проявити справжню сутність елемента.

Одним словом, щоб знайти свій оптимальний варіант, треба покопирсатися в деталях. Спробуємо полегшити вам цей процес.

NiMH AA

Нікель-метал-гідридні "пальчикові" акумулятори - це перше, що приходить на думку.

З такими акумуляторами нам працювати легко, бо їх можна знайти мало не в кожному хлібному магазині, а також мабуть кожен має 1-2 пристрої для заряджання елементів АА. Ми користуємося фантастичним зарядником MAHA PowerEx MH-C9000. Він і заряджає грамотно, і може "потренувати" акумулятор, якщо ефект пам'яті підпсував його ємність, і заміряти реальну ємність елемента в автоматичному режимі.

З акумуляторами такого типу все просто. Треба знати ємність елемента, ну і бажано ще знати чи акумулятор оптимізований для великих струмів (як в радіокерованих машинках) чи для малих (як в пультах до телевізорів).

Перша версія батареї нашого робота була побудована на основі елементів BTY3000 AA NIM'H.

Було зрозуміло, що трьох елементів мало для шустрої їзди, тому особливих очікувань від такої батареї ніхто не мав. Та й Arduino довелося живити окремо від Power Bank.

Невдовзі ми купили кронштейн для послідовного підключення 6 елементів типу AA:

6 елементів вже би мали давати напругу 1.2*6 = 7.2 Вольта. Саме те, що треба для двигунів! Але сталася прикра несподіванка… Вже за кілька десятків хвилин роботи, наш робот відчутно втомлювався, а за пів години зупинявся зовсім.

Ну, тобто, несподіванкою то не було. Навіть найкращі трьохтисячники від BTY рідко мали більше, ніж 800 mAh реальної ємності. А, зазвичай, показували щось біля 600 mAh.

Як не дивно - навіть при таких печальних цифрах, ці елементи є чемпіонами по показнику "ємність за долар". Ну а ємність можна легко підняти, якщо до перших 6 елементів підключити паралельно ще двічі по 6. Тоді можна зрівнятися з брендованими виробниками. І ті 18 елементів коштуватимуть все одно дешевше, ніж 6 якісних. От тільки роботу буде важко тягати таку батарю, та й заряджати 18 акумуляторів простим зарядником - ще то задоволення.

Проблема вирішилася переходом на елементи Duracell. Тут все чесно. Якщо написано 2500 mAh - то так воно і є. Схожу достовірність показують також батареї Energizer, Varta, Panasonic. Гарне порівняння елементів типу АА можна подивитися тут (Грандиозное тестирование аккумуляторов AA/AAA (рос.)).

З такою батареєю наш робот бігає вже значно веселіше. Хоча живлення Arduino та бортової електроніки все ж бажано здійснювати окремо. В моменти пікових навантажень (наприклад коли робот впирається в стіну) двигуни тягнуть стільки струму, що Arduino може перезапуститися. Також досить високою є ціна такої батареї - поза 20 доларів.

Li-Ion

Загальні характеристики

Літій-іонні акумулятори зараз є найпоширенішими в електроніці. У порівнянні із побутовими NiMH, мають як переваги, так і недоліки.

Переваги:

1. Більша робоча напруга (~3.6V проти 1.2V в елементів AA). Li-Ion елементів для батареї можна взяти менше, тому загальна вартість батареї буде в 2-4 рази нижча, порівняно із схожою, побудованою на основі елементів AA.
2. Більша ємність, при співмірних габаритах і масі.
3. Витриваліші при великих струмах розряду (може бути 1С і більше, а деякі батареї спеціально розраховані і на 100С+)
4. Добре приймають заряд великими струмами. Зазвичай, максимальна сила струму заряджання може бути 1С і більше. А отже - такий акумулятор зарядиться значно швидше, порівняно з NiMH AA.

Недоліки:

1. Дуже чутливі до перезаряду і перерозряду. При перезаряді можуть вибухати. З тим треба бути обережним обов'язково продумайте як будете захищати батарею від таких надмірностей (про це детальніше поговоримо нижче).
2. Не люблять холоду. Від морозу втрачають заряд і можуть взагалі вийти з ладу.

---

В описах властивостей акумуляторів часто посилаються на величину "С". На відміну від конденсатора, в якого так позначається електрична ємність, для акумулятора то є сила струму, при якій він повністю розрядиться за годину. Тобто якщо ємність акумулятора 3000 міліампергодин (mAh) то значення C буде 3000 міліампер (mA).

Що ж робити, якщо реальна ємність акумулятора в 5 разів нижча, ніж обіцяна? Яке значення C брати? А невідомо. Якщо хочете зберегти свій акумулятор, і уникнути несподіваних вибухів, мабуть в розрахунках краще брати за основу реальну ємність.

---

Li-Ion елементи можуть мати найрізноманітніші розміри і форми. Найпоширеніші - це циліндричні елементи розміром 18x65 мм. Такі собі "пальчики-переростки". Їх так і називають 18650. Звідки останній нуль взявся - я не знаю. Вікіпедія пише, що на таких елементах працюють навіть автомобілі Tesla. Хоча, Ілон Маск каже, що всередині то зовсім не ті елементи, які можна купити в Інтернеті.

Якщо вже і буде наш робот працювати на Li-Ion елементах, то скоріш за все за основу візьмемо 18650. Тому більшу частину допису ми будемо розбиратися саме з ними.

Часто можна зустріти батареї, які називають Li-Po. Насправді це проста рекламна хитрість. Справжні літій-полімерні батареї не досягли промислового виробництва, і поки ще вичікують свого часу. Те, що можна зараз купити під іменем Li-Po - це звичайні Li-Ion елементи, які відрізняються лише будовою корпуса. Все, що ми будемо писати про Li-Ion повністю та однозначно справедливе і для тих Li-Po.

Li-Po елементи у форм-факторі AA (ось типу як такі: SORBO 1.5V 1200mAh USB) схожі на якесь баловство. Дуже дорогі, і не дуже ємнісні.  Їх відкидаємо зразу.

Плоскі Li-Po - то вже цікавіше. Такі батареї призначені для встановлення в ноутбуки, планшети та інші портативні пристрої. Якщо знайдете батарею підходящих розмірів і характеристик, а також правильний контролер для них - сміливо купуйте. Вважайте, що це просто звичайна батарея на основі Li-Ion елементів. З нею може бути навіть простіше мати справу, ніж з батареєю на 18650.

Для зручності використання з побутовими пристроями Li-Ion батарею часто виконують у вигляді захищеного модуля, який можна заряджати і розряджати через звичайні порти USB. Це всім відомі Power Bank. За досить адекватні гроші, можна отримати Li-Ion батарею великої ємності, наприклад 10 000 mAh, як у випадку  Xiaomi Power Bank 2 10000mAh. Ця батарея матиме вбудований контролер заряджання/розряджання і легко заряджатиметься від звичайного живлення USB. Більше того - можна побудувати власний Power Bank, поєднавши стандартні елементи із спеціальним контролером, наприклад Dual USB 5V 1A 2.1A Mobile Power Bank 18650 Battery Charger PCB Module Board.

От тільки напругу для двигунів доведеться піднімати спеціальною схемою - стандартних 5V може бути замало.

Вибір елементів 18650

Li-Ion 18650 - дуже цікавий форм-фактор. Фактично, це найпоширеніші літій-іонні елементи, для яких також досить легко знайти зарядні пристрої різного рівня і ціни.

Серед виробників можна виділити дві групи.

• Відомі бренди типу Samsung, LG, Panasonic і Sanyo пропонують елементи, номінальна ємність яких більш-менш збігається з реальною. Вартість батареї із двох таких елементів коливатиметься між 10 і 15 доларами. Panasonic недавно купив Sanyo, тому тепер їхні модельні ряди поєднані.
• Менш відомі бренди. Можуть пропонувати елементи, назви яких співзвучні із брендовими моделями (наприклад ICR 18650 3.7V 5000mAh). В них зазвичай реальна ємність в 2-3, а то і в 5 разів нижча номінальної. Але навіть з такими відхиленнями, можна побудувати батарею згідно наших вимог, з вартістю між 5 та 10 доларів. Хоча я би таким не вірив. Перш ніж ви знайдете елементи із стабільними та передбачуваними характеристиками можна потратити багато часу і грошей.

Якщо не хочете заморочуватися - купіть елементи відомого бренду, з максимально можливою ємністю за гроші, які ви готові заплатити. В комплекті зразу ж прикупіть автоматичний зарядний пристрій типу IMAX B6. Скоріш за все буде у вас все добре працювати, і нема чого вникати в дебрі електротехніки. Лише подбайте про захист таких акумуляторів від надмірного розряджання (або взявши версії із вбудованим захистом, або використавши зовнішній контролер).

Якщо маєте бажання вникнути в тему глибше і зробити вибір осмисленіше - читайте цей розділ далі.

Зазвичай до хороших акумуляторів додається документація (datasheet), де в тому чи іншому вигляді подано робочі характеристики. Давайте ознайомимося з найважливішими з них на основі графіка розряджання акумулятора з різними навантаженнями (на прикладі елемента Sanyo/Panasonic UR18650ZY).

Повністю заряджений акумулятор перебуває в точці A. Туди ми його можемо вивести, заряджаючи напругою 4.2V. В процесі роботи акумулятор поступово віддає свою енергію, рухаючись по графіку зліва направо вздовж горизонтальної осі. При цьому напруга на елементі поступово зменшується. Коли елемент віддає останні крихти свого заряду (точка B), напруга стрибкоподібно падає, і тут має спрацювати захист від надмірного розряду, інакше елемент може вийти з ладу. По графіку видно, що елемент, будучи повністю зарядженим, зможе віддати енергії десь біля 2500 mAh.

Цей графік є дуже типовим для Li-Ion елементів:

• Щоб використати весь потенціал елемента, напруга зарядного пристрою повинна бути не менша, ніж 4.2V. Якщо, наприклад, зарядний пристрій може видати лише 3.8V, як мінімум 1000 mAh ємності буде втрачено (елемент почне свій шлях розряджання не з точки A, а значно правіше).
• Важливим є струм з яким ваші споживачі розряджають акумулятор. Три кольорові лінії показують поведінку акумулятора при струмі розряду 0.2С (625 mA), 0.5С (1250 mA) та 1С (2500 mA). З меншим навантаженням, акумулятор зможе віддати більше енергії, і напруга зменшуватиметься повільніше.
• Багато також залежить і від мінімальної напруги, на якій зможуть все ще працювати ваші споживачі. Наприклад, Arduino починає працювати нестабільно, якщо напруга живлення падає нижче, ніж 7V (тобто 3.5V на кожному елементі). Згідно графіка видно, що Arduino зможе спожити лише біля 2100 mAh, а потім напруга впаде надто низько, і доведеться перезаряджати акумулятор наново.

Саме за такою інформацією можна зрозуміти наскільки даний елемент підходить для вашого пристрою, а саме - чи зможете ви зарядити його на повну потужність (зазвичай це не проблема) а також, чи буде напруга на виході триматися достатньо довго, щоб ваш пристрій зміг використати всі запаси, перш, ніж вимкнеться від нестачі напруги.

Розглянемо інший приклад - елемент Samsung INR18650-30Q, для якого характеристики подано в табличному вигляді:

Текст зі специфікації	Що це означає
Nominal discharge capacity: 3000 mAh	Номінальна ємність: 3000 mAh - саме таку ємність показує елемент, якщо його зарядити а потім розрядити в "звичайному" режимі.
Charge: 1.50 A, 4.20V,CCCV 150 mA cut-off,	Режим заряджання: 1.5 А, 4.2 V. (решта даних розуміти не обов'язково). Це "звичайний" режим заряджання, після якого міряють номінальну ємність.
Discharge: 0.2C, 2.5V discharge cut-off	Режим розряджання: 0.2С (тобто 600 mA). При падінні напруги до 2.5 V розряджання треба припинити (або спрацює захист елемента, якщо він є). Це "звичайний" режим розряджання, після якого і наміряли номінальну ємність 3000 mAh.
Nominal voltage 3.6V	Номінальна напруга елемента, яку можна сподіватися отримати більшу частину часу роботи.
Discharge cut-off voltage, 2.5V	Напруга, нижче якої не можна розряджати елемент: 2.5 V Якщо таки розрядити більше - елемент може вийти з ладу, і перестати заряджатися. Від надмірного розряду елемент має бути захищений або вбудованим модулем захисту, або зовнішнім контролером.
Standard charge CCCV, 1.50 A, 4.20 ± 0.05 V, 150 mA cut-off	Режим стандартного заряджання: 1.50 А, 4.2 V. Саме в такому режимі елемент буде найменше вичерпувати свій життєвий ресурс.
Rapid charge CCCV, 4A, 4.20 ± 0.05 V, 100mA cut-off	Режим швидкого заряджання: 4 А, 4.2 V - це максимально допустимий струм заряджання елемента, який можна використовувати, якщо є необхідність зарядити елемент швидше. Прискорені режими заряджання зношують елемент трохи інтенсивніше, ніж стандартні.
Max. continuous discharge (Continuous) 15 A(at 25℃), 60% at 250 cycle	15 А - максимальний струм, який може видавати елемент протягом відносно довгого проміжку часу. 15 А - це досить багато. Такий елемент вважається високострумовим.

Щоб знайти технічні характеристики від виробника, пошукайте datasheet відповідного елемента. Якщо datasheet знайти неможливо - мабуть краще уникнути покупки даного акумулятора.

Результати тестів

У своєму виборі можна також спиратися на результати тестів. Але майте на увазі - багато тестів зроблені непрофесійно, і можуть не відображати дійсний стан справ.

Дивіться на тести, які перевіряють розряджання різними силами струму, також бажано, щоб було подано графіки зміни рівня напруги, в залежності від спадання заряду.

Також звертайте увагу на задекларований максимальний струм розряджання. Його повинно вистарчати для вашого пристрою.

Приклади хороших тестів:

• http://mysku.ru/blog/others/9018.html
• http://lygte-info.dk/review/batteries2012/Common18650Summary%20UK.html
• http://www.ixbt.com/live/sandbox/kompleksnoe-testirovanie-razlichnyh-akkumulyatorov-18650-16650-18500-26650-aa-aaa.html - тут ще є правила маркування для LG, Samsung, Sanyo, Panasonic, і багато додаткової цінної інформації.

Захисти, контроль заряджання та розряджання

Інше важливе питання, яке ви маєте для себе прояснити заздалегідь, - як ви будете захищати акумулятор від перезаряду і від перерозряду.

Якщо акумулятор заряджати забагато або зашвидко - він може навіть вибухнути. Якщо акумулятор надмірно розрядити - він може втратити можливість заряджатися.

Захистити акумулятор від надмірностей можна двома способами:

1. Вибравши елементи із вбудованим захистом.
2. Захистити елементи зовнішніми схемами. Розумний зарядний пристрій не дасть елементам зарядитися вище допустимого рівня (зазвичай 4.2V). Контролер розряджання не дасть витягнути з акумулятора більше ємності ніж до рівня відсічки (зазвичай 2.5 V.)

Елементи із вбудованим захистом є простішими у використанні, але дорожчими в ціні (деколи в два рази). Просто заряджайте їх напругою 4.2 V, і вони автоматично від'єднаються, коли наберуть максимального заряду. Схема вашого пристрою в такому випадку може бути зовсім простою - споживайте енергію без обмежень. Вбудований захист автоматично від'єднає акумулятор, якщо той досягне мінімально допустимого рівня.

Зверніть увагу - захист повинен бути повноцінним (на основі мікросхеми) а не просто "термічним" чи "від короткого замикання". Ті всі спрощені захисти лише захистять акумулятор від вибуху, але не завадять вам вбити його неправильними режимами роботи.

В захищених елементах зазвичай видно заглиблення біля мінусового контакту, і на дотик відчутно, що до низу батареї доліплено щось схоже на монетку. Але візуально відрізнити наявність захисту не завжди просто. Більшість виробників чомусь формують схоже заглиблення навіть на акумуляторах без захисту. Більше того - навіть в того ж Самсунга є елементи з однаковою назвою, які можуть мати захист, а можуть і не мати. Єдиний спосіб відрізнити - уважно читати опис. Дуже часто відомі бренди в принципі не випускають захищені версії своїх елементів.  Є багато виробників, які беруть якісний елемент хорошого бренда, додають модуль захисту, і загортають то все в обгортку зі своїм логотипом. І лише тести можуть показати, що всередині.

Вікіпедія пише, що правильне позначення для захищених елементів 18650 це 19670, бо вони трохи більші. Але на практиці їх так ніхто не маркує.

Елементи без захисту можна без проблем заряджати в будь-якому сучасному зарядному пристрої. Всі адекватні моделі зарядників мають вбудовану систему контролю і знають коли зупинитися. Досить часто використовують наприклад ось такий: iMAX B6 Digital RC Lipo NiMH battery Balance Charger.

Для роботи з незахищеними елементами на пристрої в будь-якому випадку треба використовувати якийсь контролер. Бо навіть зарядивши елемент до правильного рівня, ми повинні якось контролювати і розряджання.  Є дуже багато варіантів виконання контролера батареї. Найпростіші з них можуть брати струм для заряджання прямо з USB. Це дозволяє не шукати спеціальний окремий блок живлення саме на 4.2 V, для заряджання вашого пристрою. Також такі контролери захистять ваш акумулятор від надмірного розряджання, вчасно від'єднуючи розряджений акумулятор від пристрою.

Ось кілька варіантів:

Варіант 1

Варіант 2

Варіант 3

Детальніше про ці контролери можна почитати тут: Зарядное устройство для Li-ion на ТР4056 (рос.)

Зверніть увагу - варіанти 1 та 2 мають додатковий захист від помилкового підключення батареї не тими полюсами. Якщо переплутати полюси елемента на варіанті 3 - контролер згорить.

З такими контролерами є одна проблема. Вони розраховані на роботу з одним елементом до 4.2 V. А наша батарея містить два елементи з сумарною напругою до 8.4 V. Як же ж її зарядити? Прикладати до неї напругу 8.4 V не можна. Якщо елементи будуть мати неоднакову ємність - той, що зарядиться швидше почне отримувати надмірний заряд і може вибухнути.

Найпростіший спосіб вирішення - не заряджати акумулятори у вашому пристрої взагалі. Можна їх виймати і заряджати у надійному зовнішньому заряднику. А у вашому пристрої поставити два дешеві контролери, які будуть пильнувати щоб не сталося перерозряду. Схема підключення елементів в пристрої виглядатиме тоді так:

Якщо все ж маєте потребу реалізувати заряджання прямо на місці, не виймаючи акумулятори, - треба зібрати схему з балансиром. Як зробити схему з балансиром використовуючи прості одиничні контролери, добре описано в статті Multi-Cell LiPo Charging. Ідея в тому, щоб розімкнути послідовне з'єднання елементів батареї, і або заряджати їх паралельно, або заряджати їх поокремо двома контролерами. При цьому треба акуратно наставити в схему перемикачів, щоб не поплуталися режими заряджання і розряджання.

Звісно ж краще використовувати контролери заряджання, які спеціально спроектовані для роботи із багатоелементрими батареями. Лише тоді можна на повну використати потенціал кожного елемента і не ускладнювати схему додатковими перемикачами.

Хороші зарядники мають вбудовану систему збалансованого заряджання батарей (той же ж iMAX B6 Digital RC Lipo NiMH battery Balance Charger) - можна покластися на неї.

Якщо зарядний пристрій не підтримує балансування -  можна використати готову схему з балансиром типу такої: 2S Li-ion Lithium Battery 18650 Charger Protection Module Board 3A 7.4V 8.4V.

До контактів зліва під'єднуємо плюс і мінус батареї. До контакту справа (BM) під'єднуємо точку з'єднання двох елементів батареї. До контактів P+ та P- під'єднуємо лінії від блока живлення і від вашого пристрою (головне, щоб вони не були задіяні одночасно, якщо у вас в пристрої нема додаткового захисту від надмірних зарядних струмів).

Такий контролер і допоможе правильно зарядити батарею, і вбереже її від надмірного розряджання.

"2S", власне, означає батарею з двома елементами. Для батарей із більшою кількістю елементів, є варіанти і 3S, і 4S. Також є варіанти, здатні працювати з більшими струмами (15A 8.4VDC BMS 2 Series 18650 Li-ion Lithium Battery Charging Protection Board With Balance Function).

Як бачите - нічого суперскладного. Труднощі можуть виникнути виключно через надто велику широту вибору.

Що ми вибрали для себе

Станом на зараз ми вибрали батарею із шести елементів AA Duracell 2500 mAh. Це просто, і, схоже, що поки достатньо для нашого робота. Хоча і дорого. Вам радимо робити ставку на такий тип батареї тільки якщо у вас вже і так є такі елементи та зарядні пристрої.

Коли прийде час заміняти батарею, або коли теперішньої стане недостатньо (через замалу ємність, або нездатність витримувати навантаження) будемо переходити на батарею із двох елементів 18650. Скоріш за все ми використаємо елементи хорошого бренда, без захисту і без здатності віддавати великі струми. В якості контролера візьмемо щось типу 2S Li-ion Lithium Battery 18650 Charger Protection Module Board 3A 7.4V 8.4V. Заряджання будемо здійснювати з будь-якого блока живлення, здатного видати напругу 8.4 V при струмі згідно штатного режиму заряджання елементів батареї. Не виключено, що в ролі блока живлення застосуємо універсальний зарядний пристрій типу iMAX B6 Digital RC Lipo NiMH battery Balance Charger.

Під'єднання зовнішнього живлення до робота

Отже, після грунтовного аналізу всіх альтернатив, але все ж як наслідок випадкового набору подій і спонтанних необдуманих рішень, у нас в руках опинилася батарея із шести елементів AA NiMH, яка має стати джерелом живлення для всього робота. Робоча напруга 7.2V, ємність 2500 mAh.

Найбільшими споживачами струму є двигуни. В будь-якому випадку двигуни повинні отримувати живлення через окремий контур прямо від батарей. Плата драйвера двигунів знає про таку властивість своїх підопічних, тому має спеціальний роз'єм, призначений для отримання живлення для роботи двигунів (EXT_PWR).

Щодо Arduino - в нього цілих чотири способи отримати свої ампери:

1. Через гніздо USB - сюди можна подавати напругу рівно 5V, згідно стандарту.
2. Через двохконтактне гніздо живлення (Jack). Тут можна подавати напругу між 6V і 20V, хоча бажано обмежити діапазон до 7-12V. Максимальна сила струму - 1 A (при напрузі 7 V).
3. Через вхід Vin розпаяний поряд із іншими на верхній площині Arduino. На цьому вході допустимі напруги 6-12V. Обмежень по струму особливих нема, але звісно ж рано чи пізно від сильних струмів щось та й згорить. Не варто зловживати.
4. Через котрийсь із виходів 5V. Дуже небажано використовувати цей спосіб, бо на цій лінії нема жодних систем захисту. Подавати сюди треба рівно 5V, і на відміну від інших способів, тут навіть мінімальне відхилення по напрузі легко спалить і Arduino і все, що до нього було підключено. Якщо не впевнені на 200% що робите - не підключайте так нічого.

Поки-що потужності нашої батареї вистарчає щоб живити і двигуни, і всю бортову електроніку. Тому ми використовуємо схему спільного живлення.

Плюсова лінія від батареї потрапляє на модуль драйвера двигунів (гніздо EXT_PWR), де розгалужується і через жовту перемичку (справа від роз'єму подачі живлення) передається на вхід Vin Arduino. Arduino приймає ту напругу, і вже сам перетворює її на необхідні йому 5V та 3.3V.

Якщо жовту перемичку витягнути - кола живлення двигунів та Arduino стануть незалежними. Arduino доведеться живити окремо. Що цікаво - модуль драйвера двигунів бере живлення для власної електроніки з Arduino. В такому режимі, все, що прийде від батареї на EXT_PWR буде віддано двигунам.

Зверніть увагу - замкнена жовта перемичка діє в обидві сторони. Якщо на вхід EXT_PWR не подати напруги, але підключити Arduino, наприклад, до кабеля USB, - жовта перемичка перекине напругу з USB і на двигуни (і вона буде 5V). Якщо струм споживання двигунів виявиться надто великим - можна спалити порт USB на комп'ютері. Навіть якщо комп'ютер може віддати велику потужність в USB лінію, на стандартних платах Arduino стоїть захист, який відключає живлення, якщо струм через USB перевищує 500 mA.

Щоб уникнути неприємностей (а також, щоб ваш робот не дав драла, будучи підключеним до комп'ютера для заливання нової прошивки) радимо жовту перемичку під'єднувати тільки в режимі автономності. А на момент роботи "на прив'язі" відключати живлення від двигунів взагалі, додавши у схему якийсь простий вимикач.

Хоча з іншого боку - така властивість дозволяє живити всього робота і зі сторони Arduino. Якщо підключити Power Bank до його USB входу можна споживати струм до 500 mA і з напругою 5V.  На вході Jack обмеження поблажливіші (7-12V, струм до 1 А), і його до певної міри можна вважати взаємозамінним із входом живлення модуля драйвера двигунів (EXT_PWR).

Але все ж EXT_PWR замкнений перемичкою на Vin дає ще більший діапазон допустимих струмів і напруг. Щоб мати запас - краще зразу проектувати робота на використання цих ліній.

Якщо підключити одночасно живлення і на Jack/Vin/EXT_PWR і на USB - спеціальна схема на платі Arduino відключить споживання живлення із USB. При цьому обмін даними через USB працюватиме і далі. Але така автоматика працює тільки в режимі "USB проти всіх решта". Не можна подавати одночасно з різних джерел напруги і на Jack і на Vin і на EXT_PWR - можуть бути конфлікти.

Детальніше всі ці нюанси описані у вичерпній і грунтовній статті Feeding power to Arduino: the ultimate guide (англ.).