O que devo fazer se a tensão do servo for insuficiente? 3 dicas para resolver o problema de nervosismo e fraqueza

Enquanto você jogava, o robô de repente desenvolveu uma condição de “Parkinson” e seus braços não paravam de tremer. E a roda fica macia depois de girar por um tempo. Até os movimentos de reinicialização mais simples começaram a causar espasmos. Você já encontrou uma coisa tão estranha? A primeira reação do monitor de tensão é que “o mecanismo de direção está quebrado”? Espere, não jogue fora ainda. Na maioria dos casos, essa coisa não está danificada, apenas grita com vida própria: "Estou com fome! A voltagem não chega!".

Acredite ou não, vamos pegar o extremamente comum servo de 7,4 V como exemplo. Quantas pessoas conectaram distraidamente um banco de energia USB de 5 V para fonte de alimentação? Os dados não mentem: quando a tensão de entrada é 15% menor que a tensão nominal, o torque de saída do servo cairá drasticamente em mais de 40%. Em outras palavras, o braço robótico que originalmente era capaz de levantar duas garrafas de água mineral agora não consegue nem segurar um pauzinho. Esta situação não é um mau funcionamento, mas um tapa na cara causado pelas leis da física.

Aí vem a pergunta:Por que a tensão insuficiente faz o servo ficar “louco”?

Olhando para a desmontagem, o interior do servo é na verdade um pequeno motor mais uma engrenagem de redução e uma placa de controle.A placa de controle precisa de uma tensão estável para processar corretamente o sinal PWM, e o motor é um “tigre elétrico”. A corrente no momento da partida é 3 a 5 vezes maior que a da operação normal.。Se a fonte de alimentação não conseguir acompanhar e a tensão cair instantaneamente, a placa de controle terá que ser reinicializada constantemente e tentar se reposicionar.. Então o que você vê é: tremor, fraqueza, balanço para frente e para trás ou até mesmo nenhum movimento. O monitor de tensão deixa claro que se trata de uma típica “síndrome da fome de energia”, que é o mesmo que a maluca janela pop-up quando resta 1% da bateria de um celular.

Não pense que isso é um problema técnico de ponta. Dê uma olhada em alguns casos comuns de rollover:

Projeto A, quando o robô hexápode está conectado diretamente ao banco de potência através de um cabo USB, o robô fica instável. A saída do banco de potência é de 5V/1A e o robô hexápode precisa acionar 18 servos ao mesmo tempo. A corrente instantânea excede 6A, fazendo com que a tensão caia diretamente para 3,8V. Como resultado, o inseto vira moleza.

• Projeto B: A bateria de lítio 3S usada para o servo de 12V tem uma tensão nominal de 11,1V, o que é muito bom em uso real - quando a bateria está totalmente carregada e a tensão é de 12,6V, toda a operação é normal. No entanto, quando a energia cair para 11 V, os espasmos começarão. Com apenas uma diferença de tensão de 1,5 V, o torque é reduzido em 35%, de modo que o braço robótico não consegue suportar nem o seu próprio peso.

• Projeto C: O fio da bateria de baixa qualidade está conectado ao fio do servo. Há casos em que o fio é longo e fino. Especificamente, o fio 22AWG de 1 metro de comprimento tem uma queda de tensão de até 0,3V na corrente de 2A. Para um micro servo de 3,7 V, essa perda de tensão de 10% é suficiente para dobrar a velocidade de resposta.

Então, aí vem a solução pura.

O primeiro passo é acertar as contas.Você precisa pegar sua calculadora e contar os servos que operam ao mesmo tempo no projeto. Quantos são no máximo? Você também precisa saber qual é a corrente do rotor travado de cada servo.. O monitor de tensão não pode ser julgado pelo sentimento. A corrente de um servo de torque padrão geralmente está entre 0,5 e 1,5A, e a corrente de um servo grande pode atingir 3 a 5A. Multiplique o requisito de corrente total por um fator de segurança de 1,5 e o resultado será o limite inferior de corrente que a fonte de alimentação deve atingir.

O segundo movimento: trocar sangue. Dê ao servo uma solução de fonte de alimentação "bem alimentada".

2-5 servos pequenos: alimentados diretamente por baterias de lítio 2S ou 3S, preste atenção à correspondência de tensão

Prepare de seis a doze servos de tamanho médio e instale o BEC (módulo de estabilização de tensão) neles para estabilizar a bateria de alta tensão na tensão precisa exigida pelos servos.

Mais de 12 ou servos grandes: conecte diretamente a fonte de alimentação estabilizada com tensão ajustável e abandone a solução da bateria

O terceiro truque: conseguir ganho muscular. Na linha de alimentação de cada servo, conecte em paralelo um capacitor de maior capacidade. A capacidade deste capacitor está entre 470μF e 2200μF. Esses capacitores são como micro reservatórios. No momento em que o mecanismo de direção é acionado, o valor de pico da corrente é "descarregado temporariamente" para completar o valor de pico da corrente, evitando assim o colapso da tensão. Dados experimentais mostram que quando um capacitor de 1000μF é adicionado, a flutuação de tensão pode ser reduzida de ±30% para ±8%.

Há outro mal-entendido fatal que precisa ser esclarecido. Alta tensão não significa que o servo esteja queimado, mas baixa tensão pode matar o servo. Muitas pessoas não se atrevem a aumentar a tensão porque temem que o servo queime. No final, ficar muito tempo em estado de subtensão faz com que o servo vibre repetidamente e aqueça, o que facilita a queima da placa de controle. A faixa de tensão suportável da maioria dos servos é mais ou menos 20% da tensão nominal. Assim como um servo de seis volts pode suportar 7,2 volts, mas quando for inferior a 4,8 volts, os problemas começam a ocorrer.

Horário de perguntas/respostas

P: O servo vibra assim que a energia é ligada. Está quebrado?

R: Primeiro, meça a tensão de saída real da fonte de alimentação. Na maioria dos casos, a tensão cai drasticamente devido à corrente insuficiente. Neste caso, basta substituir a fonte de alta corrente.。

P: Por que não pode ser alimentado por um carregador de celular?

R: Os 5V/2A nominais do carregador são o estado de pico. Sua capacidade real de saída contínua é insuficiente e a ondulação de tensão é muito grande.

P: Que tipo de capacitor paralelo devo escolher?

Se a situação A existir, significa capacitores eletrolíticos de alumínio ou capacitores de polímero com baixo ESR. Capacitores de tântalo não são recomendados devido à sua fraca capacidade de resistir a impactos.

P: O que devo fazer se a bateria estiver totalmente carregada e começar a tremer após algum tempo de uso?

R: A capacidade de descarga da bateria diminuiu. Substitua a bateria por uma alta taxa de descarga ou adicione um módulo estabilizador de tensão atrás da bateria.

P: O cabo servo e o cabo de controle podem compartilhar a mesma fonte de alimentação?

R: Um monitor de tensão é absolutamente proibido. O cabo de alimentação precisa ser conectado diretamente ao servo com um fio grosso. O fio de controle é usado apenas para transmitir sinais e não fornece fonte de alimentação.

Olhando para trás, a questão da tensão insuficiente do servo é na verdade uma “competição de correspondência”. Se você considera o servo uma fera feroz, então você deve fornecer energia suficiente; se você alimenta o lobo com forragem, mas ainda reclama que o lobo não faz nada, isso faz sentido? Este princípio é aplicável a qualquer marca de aparelho de governo, incluindopotênciaProdutos profissionais como Servo. O manual do produto informa que a tensão é de 6 a 8,4V, mas você insiste em dar 5V. Se vibrar, é o protesto mais brando contra você.

Por fim, dou-lhe três sugestões que salvam vidas:

① Para cada novo projeto, calcule primeiro o razão geral atual. Não espere que a fiação esteja feita antes de fazer as aulas.

② Quanto mais curto e grosso for o cabo de alimentação, melhor. A perda de linha é muito maior do que você pensa.

③ Prepare vários tipos de capacitores, nomeadamente 470μF, 1000μF e 2200μF, e conecte-os em paralelo sempre que ocorrer instabilidade.

Lembre-se desta frase, o servo não mente, ele treme de fome e para de paralisia. Na próxima vez que seu monitor de tensão mostrar que seu robô começa a se mover como um demônio novamente, não acuse os servos de baixa qualidade. Pegue um multímetro e meça a tensão na fonte de alimentação - se o número estiver piscando, não é que o medidor esteja com defeito, mas que você precisa adicionar alimentos que reabastecem a energia a essa coisa de “Hércules”.