Was soll ich tun, wenn die Servospannung nicht ausreicht? 3 Tipps zur Lösung des Problems von Jitter und Schwäche

Während Sie spielten, entwickelte der Roboter plötzlich eine „Parkinson-Krankheit“ und seine Arme zitterten ständig. Und das Rad wird nach einer Weile des Drehens weich. Selbst die einfachsten Rückstellbewegungen verursachten Zuckungen. Sind Sie schon einmal auf so etwas Seltsames gestoßen? Ist die erste Reaktion des Spannungswächters, dass „das Lenkgetriebe kaputt ist“? Warte, wirf es noch nicht weg. In den meisten Fällen ist dieses Ding überhaupt nicht beschädigt, es schreit nur mit seinem eigenen Leben: „Ich habe Hunger! Die Spannung reicht nicht!“.

Ob Sie es glauben oder nicht, nehmen wir als Beispiel das äußerst verbreitete 7,4-V-Servo. Wie viele Menschen haben schon geistesabwesend eine 5-V-USB-Powerbank zur Stromversorgung angeschlossen? Die Daten lügen nicht: Wenn die Eingangsspannung 15 % unter der Nennspannung liegt, sinkt das Ausgangsdrehmoment des Servos stark um mehr als 40 %. Mit anderen Worten: Der Roboterarm, der ursprünglich zwei Flaschen Mineralwasser heben konnte, ist heute nicht einmal mehr in der Lage, ein Essstäbchen zu halten. Bei dieser Situation handelt es sich nicht um eine Fehlfunktion, sondern um einen Schlag ins Gesicht, der durch die Gesetze der Physik verursacht wird.

Hier kommt die Frage:Warum macht eine unzureichende Spannung das Servo „verrückt“?

Wenn man sich die Demontage ansieht, besteht das Innere des Servos eigentlich aus einem kleinen Motor plus einem Untersetzungsgetriebe und einer Steuerplatine.Die Steuerplatine benötigt eine stabile Spannung, um das PWM-Signal korrekt zu verarbeiten, und der Motor ist ein „elektrischer Tiger“. Der Strom im Startmoment beträgt das 3- bis 5-fache des Normalbetriebs.。Wenn die Stromversorgung nicht mithalten kann und die Spannung sofort abfällt, muss die Steuerplatine ständig zurückgesetzt und versucht werden, sich neu zu positionieren.. Was Sie also sehen, ist: Zittern, Schwäche, Hin- und Herschaukeln oder überhaupt keine Bewegung. Der Spannungsmonitor macht deutlich, dass es sich hier um ein typisches „Stromhunger-Syndrom“ handelt, das mit dem verrückten Pop-up-Fenster vergleichbar ist, wenn der Akku eines Mobiltelefons nur noch 1 % übrig hat.

Denken Sie nicht, dass es sich hierbei um ein technisches High-End-Problem handelt. Sehen Sie sich einige häufige Rollover-Fälle an:

Als in Projekt A der sechsbeinige Roboter über ein USB-Kabel direkt mit der Powerbank verbunden war, stand der Roboter instabil. Der Ausgang der Powerbank betrug 5V/1A und der sechsbeinige Roboter musste 18 Servos gleichzeitig antreiben. Der momentane Strom überstieg 6 A, wodurch die Spannung direkt auf 3,8 V abfiel. Dadurch zerfiel das Insekt zu einem Stück Kuchen.

• Projekt B: Die für das 12-V-Servo verwendete 3S-Lithiumbatterie hat eine Nennspannung von 11,1 V, was sich im tatsächlichen Gebrauch recht gut anfühlt – wenn die Batterie vollständig geladen ist und die Spannung 12,6 V beträgt, ist der gesamte Betrieb normal. Sobald die Spannung jedoch auf 11 V sinkt, beginnt das Zucken. Bereits bei einem Spannungsunterschied von 1,5 V reduziert sich das Drehmoment um 35 %, sodass der Roboterarm nicht einmal sein Eigengewicht tragen kann.

• Projekt C: Das minderwertige Batteriekabel wird mit dem Servokabel verbunden. Es gibt Fälle, in denen der Draht lang und dünn ist. Konkret weist der 1 Meter lange 22AWG-Draht einen Spannungsabfall von bis zu 0,3 V bei 2 A Strom auf. Bei einem 3,7-V-Mikroservo reichen diese 10 % Spannungsverlust aus, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu verdoppeln.

Dann kommt hier die reine Lösung.

Der erste Schritt ist die Abrechnung.Sie müssen Ihren Taschenrechner herausnehmen und die Servos zählen, die gleichzeitig im Projekt arbeiten. Wie viele sind es maximal? Sie müssen auch wissen, wie hoch der Blockierstrom jedes Servos ist.. Der Spannungswächter kann nicht nach Gefühl beurteilt werden. Der Strom eines Standard-Torque-Servos liegt normalerweise zwischen 0,5 und 1,5 A, und der Strom eines großen Servos kann 3 bis 5 A erreichen. Multiplizieren Sie den gesamten Strombedarf mit einem Sicherheitsfaktor von 1,5, und das Ergebnis ist die untere Stromgrenze, die das Netzteil erreichen muss.

Der zweite Schritt: Blutaustausch. Geben Sie dem Servo eine „gut gespeiste“ Stromversorgungslösung.

2–5 kleine Servos: direkt mit 2S- oder 3S-Lithiumbatterien betrieben, achten Sie auf Spannungsanpassung

Bereiten Sie sechs bis zwölf mittelgroße Servos vor und installieren Sie darauf BEC (Spannungsstabilisierungsmodul), um die Hochspannungsbatterie genau auf die von den Servos benötigte Spannung zu stabilisieren.

Mehr als 12 oder große Servos: Schließen Sie direkt das einstellbare, spannungsstabilisierte Netzteil an und verzichten Sie auf die Batterielösung

Der dritte Trick: Muskelaufbau erreichen. Schließen Sie an die Stromleitung jedes Servos einen Kondensator mit größerer Kapazität parallel an. Die Kapazität dieses Kondensators liegt zwischen 470μF und 2200μF. Diese Kondensatoren sind wie Mikroreservoirs. Im Moment des Startens der Lenkanlage wird der Spitzenwert des Stroms „vorübergehend entladen“, um den Spitzenwert des Stroms wieder aufzufüllen und so einen Spannungseinbruch zu verhindern. Experimentelle Daten zeigen, dass die Spannungsschwankung durch Hinzufügen eines 1000μF-Kondensators von ±30 % auf ±8 % reduziert werden kann.

Es gibt noch ein weiteres fatales Missverständnis, das klargestellt werden muss. Hohe Spannung bedeutet nicht, dass das Servo durchbrennt, aber niedrige Spannung kann das Servo zerstören. Viele Menschen trauen sich nicht, die Spannung zu erhöhen, weil sie befürchten, dass das Servo durchbrennt. Letztendlich führt ein längerer Unterspannungszustand dazu, dass das Servo immer wieder vibriert und heiß wird, was es leichter macht, die Steuerplatine zu verbrennen. Der Spannungsfestigkeitsbereich der meisten Servos beträgt plus oder minus 20 % der Nennspannung. So wie ein Sechs-Volt-Servo 7,2 Volt aushält, aber sobald diese unter 4,8 Volt liegt, treten Probleme auf.

Frage-/Antwortzeit

F: Das Servo vibriert, sobald der Strom eingeschaltet wird. Ist es kaputt?

A: Messen Sie zunächst die tatsächliche Ausgangsspannung des Netzteils. In den meisten Fällen fällt die Spannung aufgrund unzureichender Stromstärke stark ab. Tauschen Sie in diesem Fall einfach die Hochstromquelle aus.。

F: Warum kann es nicht über ein Mobiltelefonladegerät mit Strom versorgt werden?

A: Die Nennspannung von 5 V/2 A des Ladegeräts ist der Spitzenzustand. Die tatsächliche Dauerleistungsfähigkeit ist unzureichend und die Spannungswelligkeit ist sehr groß.

F: Welche Art von Parallelkondensator sollte ich wählen?

Wenn Situation A vorliegt, handelt es sich um Aluminium-Elektrolytkondensatoren oder Polymerkondensatoren mit niedrigem ESR. Tantalkondensatoren werden aufgrund ihrer geringen Schlagfestigkeit nicht empfohlen.

F: Was soll ich tun, wenn der Akku vollständig aufgeladen ist und nach längerem Gebrauch zu zittern beginnt?

A: Die Entladekapazität des Akkus hat nachgelassen. Ersetzen Sie entweder die Batterie mit einer hohen Entladerate oder fügen Sie hinter der Batterie ein Spannungsstabilisierungsmodul hinzu.

F: Können das Servokabel und das Steuerkabel dieselbe Stromversorgung nutzen?

A: Ein Spannungswächter ist ein absolutes Tabu. Das Netzkabel muss mit einem dicken Draht direkt an das Servo angeschlossen werden. Die Steuerleitung dient nur der Signalübertragung und dient nicht der Stromversorgung.

Rückblickend ist das Problem der unzureichenden Servospannung eigentlich ein „Matching-Wettbewerb“. Wenn Sie den Servo als wildes Biest betrachten, müssen Sie ausreichend Leistung bereitstellen; Wenn man den Wolf mit Futter füttert, sich aber trotzdem darüber beschwert, dass der Wolf nichts tut, macht das dann Sinn? Dieses Prinzip gilt für Lenkgetriebe jeder Marke, einschließlichkpowerProfessionelle Produkte wie Servo. Im Produkthandbuch steht, dass die Spannung 6 bis 8,4 V beträgt, Sie bestehen jedoch darauf, 5 V anzugeben. Wenn es vibriert, ist es der mildeste Protest gegen Sie.

Abschließend gebe ich Ihnen drei lebensrettende Vorschläge:

① Berechnen Sie für jedes neue Projekt zunächst das aktuelle Hauptbuch. Warten Sie nicht, bis die Verkabelung abgeschlossen ist, bevor Sie mit dem Unterricht beginnen.

② Je kürzer und dicker das Netzkabel, desto besser. Der Leitungsverlust ist viel größer als Sie denken.

③ Bereiten Sie mehrere Arten von Kondensatoren vor, nämlich 470 μF, 1000 μF und 2200 μF, und schalten Sie sie überall dort parallel, wo Jitter auftritt.

Denken Sie an diesen Satz: Der Servo lügt nicht, er zittert vor Hunger und bleibt stehen, weil er gelähmt ist. Wenn Ihr Spannungsmonitor das nächste Mal anzeigt, dass sich Ihr Roboter wieder wie ein Dämon zu bewegen beginnt, beschuldigen Sie die Servos nicht der schlechten Qualität. Nehmen Sie ein Multimeter und messen Sie die Spannung am Netzteil – wenn die Zahl blinkt, ist das Messgerät nicht defekt, sondern Sie müssen diesem „Herkules“-Ding energieauffüllende Nahrung hinzufügen.