Cosa devo fare se la tensione del servo è insufficiente? 3 consigli per risolvere il problema del jitter e della debolezza

Mentre stavi giocando, il robot ha improvvisamente sviluppato una malattia di "Parkinson" e le sue braccia hanno continuato a tremare. E la ruota diventa morbida dopo aver girato per un po'. Anche i movimenti di ripristino più semplici hanno cominciato a causare contrazioni. Ti è mai capitato di incontrare una cosa così strana? La prima reazione del monitor di tensione è che "la scatola dello sterzo è rotta"? Aspetta, non buttarlo ancora via. Nella maggior parte dei casi, questa cosa non è affatto danneggiata, sta solo gridando con la propria vita: "Ho fame! La tensione non basta!".

Che ci crediate o no, prendiamo come esempio il comunissimo servo da 7,4 V. Quante persone hanno distrattamente collegato un power bank USB da 5 V per l'alimentazione? I dati non mentono: quando la tensione di ingresso è inferiore del 15% rispetto alla tensione nominale, la coppia di uscita del servo diminuirà drasticamente di oltre il 40%. In altre parole, il braccio robotico che originariamente era in grado di sollevare due bottiglie di acqua minerale, ora non è più in grado di reggere nemmeno una bacchetta. This situation is not a malfunction, but a slap in the face caused by the laws of physics.

Ecco la domanda:Perché una tensione insufficiente fa impazzire il servo?

Osservando lo smontaggio, l'interno del servo è in realtà un piccolo motore più un riduttore e una scheda di controllo.La scheda di controllo necessita di una tensione stabile per elaborare correttamente il segnale PWM e il motore è una "tigre elettrica". La corrente all'avvio è da 3 a 5 volte quella del normale funzionamento.。Se l'alimentatore non riesce a tenere il passo e la tensione viene immediatamente abbassata, la scheda di controllo dovrà reimpostarsi costantemente e provare a riposizionarsi.. Quindi quello che vedi è: tremore, debolezza, dondolarsi avanti e indietro o addirittura nessun movimento. Il monitor della tensione chiarisce che si tratta di una tipica "sindrome della fame di potere", che è la stessa della pazzesca finestra pop-up quando la batteria di un telefono cellulare è rimasta all'1%.

Don't think this is some high-end technical issue. Dai un'occhiata ad alcuni casi di rollover comuni:

Nel Progetto A, quando il robot a sei zampe era collegato direttamente al power bank tramite un cavo USB, il robot era instabile. L'uscita del power bank era di 5 V/1 A e il robot a sei zampe doveva azionare 18 servi contemporaneamente. La corrente istantanea ha superato i 6 A, facendo scendere direttamente la tensione a 3,8 V. Di conseguenza, l'insetto è crollato in un pezzo di torta.

• Progetto B: La batteria al litio 3S utilizzata per il servo da 12 V ha una tensione nominale di 11,1 V, che risulta piuttosto buona nell'uso reale: quando la batteria è completamente carica e la tensione è di 12,6 V, l'intero funzionamento è normale. Tuttavia, una volta che la potenza scende a 11 V, inizieranno le contrazioni. Con una differenza di tensione di soli 1,5 V la coppia viene ridotta del 35%, tanto che il braccio robotico non riesce nemmeno a sostenere il proprio peso.

• Progetto C: il cavo della batteria di bassa qualità è collegato al cavo del servo. Ci sono casi in cui il filo è lungo e sottile. Nello specifico, il cavo 22AWG lungo 1 metro ha una caduta di tensione fino a 0,3 V con una corrente di 2 A. Per un micro servo da 3,7 V, questa perdita di tensione del 10% è sufficiente per raddoppiare la velocità di risposta.

Quindi, ecco che arriva la soluzione pura.

Il primo passo è regolare i conti.Devi prendere la calcolatrice e contare i servi che operano contemporaneamente nel progetto. Quanti sono al massimo? È inoltre necessario sapere qual è la corrente a rotore bloccato di ciascun servo.. Il monitor della tensione non può essere giudicato in base alle sensazioni. La corrente di un servo di coppia standard è solitamente compresa tra 0,5 e 1,5 A, mentre la corrente di un servo di grandi dimensioni può raggiungere tra 3 e 5 A. Moltiplicando il fabbisogno di corrente totale per un fattore di sicurezza di 1,5, il risultato sarà il limite di corrente inferiore che l'alimentatore deve raggiungere.

La seconda mossa: scambiarsi il sangue. Fornire al servo una soluzione di alimentazione "ben alimentata".

2-5 piccoli servi: alimentati direttamente da batterie al litio 2S o 3S, prestare attenzione alla corrispondenza della tensione

Preparare da sei a dodici servi di medie dimensioni e installare su di essi il BEC (modulo di stabilizzazione della tensione) per stabilizzare la batteria ad alta tensione alla tensione precisa richiesta dai servi.

Più di 12 servi o grandi dimensioni: collegare direttamente l'alimentatore stabilizzato a tensione regolabile e abbandonare la soluzione con batteria

Il terzo trucco: ottenere un guadagno muscolare. Sulla linea di alimentazione di ciascun servo, collegare in parallelo un condensatore di capacità maggiore. La capacità di questo condensatore è compresa tra 470μF e 2200μF. Questi condensatori sono come micro serbatoi. Nel momento in cui viene avviata la scatola dello sterzo, il valore di picco della corrente viene "temporaneamente scaricato" per ripristinare il valore di picco della corrente, evitando così il crollo della tensione. I dati sperimentali mostrano che quando viene aggiunto un condensatore da 1000μF, la fluttuazione della tensione può essere ridotta da ±30% a ±8%.

C’è un altro equivoco fatale che deve essere chiarito. L'alta tensione non significa che il servo è bruciato, ma la bassa tensione può ucciderlo. Molte persone non osano aumentare la tensione perché temono che il servo si bruci. Alla fine, rimanere a lungo in uno stato di sottotensione fa sì che il servo vibri ripetutamente e si surriscaldi, il che rende più facile bruciare la scheda di controllo. La gamma di tensione di resistenza della maggior parte dei servi è più o meno il 20% della tensione nominale. Proprio come un servo da sei volt può sopportare 7,2 volt, ma una volta inferiore a 4,8 volt iniziano a verificarsi problemi.

Tempo di domande/risposte

D: Il servo vibra non appena si accende l'alimentazione. E' rotto?

R: Innanzitutto, misurare la tensione di uscita effettiva dell'alimentatore. Nella maggior parte dei casi, la tensione diminuisce bruscamente a causa della corrente insufficiente. In questo caso, basta sostituire la sorgente ad alta corrente.。

D: Perché non può essere alimentato tramite il caricabatterie del cellulare?

R: I 5 V/2 A nominali del caricabatterie rappresentano lo stato di picco. La sua effettiva capacità di uscita continua è insufficiente e l'ondulazione di tensione è molto elevata.

D: Che tipo di condensatore parallelo dovrei scegliere?

Se esiste la situazione A, significa condensatori elettrolitici in alluminio a bassa ESR o condensatori polimerici. I condensatori al tantalio non sono consigliati a causa della loro debole capacità di resistere agli urti.

D: Cosa devo fare se la batteria è completamente carica e inizia a tremare dopo essere stata utilizzata per un po'?

R: La capacità di scarica della batteria è diminuita. Sostituisci la batteria con una velocità di scarica elevata oppure aggiungi un modulo di stabilizzazione della tensione dietro la batteria.

D: Il cavo del servo e il cavo di controllo possono condividere la stessa alimentazione?

R: Un monitor di tensione è assolutamente da evitare. Il cavo di alimentazione deve essere collegato direttamente al servo con un filo spesso. Il cavo di controllo viene utilizzato solo per trasmettere segnali e non fornisce alimentazione.

Guardando indietro, il problema della tensione del servo insufficiente è in realtà una "gara di abbinamento". Se consideri il servo come una bestia feroce, allora devi fornire potenza sufficiente; se dai da mangiare al lupo con foraggio, ma ti lamenti comunque che il lupo non fa nulla, ha senso? Questo principio è applicabile a qualsiasi marca di sterzo, inclusokpowerProdotti professionali come Servo. Il manuale del prodotto afferma che la tensione è compresa tra 6 e 8,4 V, ma tu insisti per dargli 5 V. Se vibra, è la protesta più lieve contro di te.

Infine, ti do tre suggerimenti salvavita:

① Per ogni nuovo progetto, calcolare prima la contabilità generale corrente. Non aspettare che il cablaggio sia finito prima di inventare le lezioni.

② Più corto e spesso è il cavo di alimentazione, meglio è. La perdita di linea è molto maggiore di quanto pensi.

③ Preparare diversi tipi di condensatori, vale a dire 470μF, 1000μF e 2200μF, e collegarli in parallelo ovunque si verifichi jitter.

Ricorda questa frase, il servo non mente, trema per la fame e si ferma per la paralisi. La prossima volta che il tuo monitor di tensione mostra che il tuo robot inizia di nuovo a muoversi come un demone, non accusare i servi di scarsa qualità. Prendi un multimetro e misura la tensione sull'alimentatore: se il numero lampeggia, non è che il misuratore sia difettoso, ma che devi aggiungere cibo che ricostituisce l'energia a questa cosa di "Ercole".