Por que a tensão do servo está muito alta? A correspondência de potência inadequada é o principal motivo

O problema doservoa tensão muito alta provavelmente será encontrada por amigos que brincam com robôs ou fabricam produtos automatizados. Eu mesmo já tive esse problema muitas vezes durante o processo de depuração. Hoje vou falar com vocês sobre os segredos aqui, na esperança de ajudá-los a evitar desvios.

O que causa oservotensão subir repentinamente?

A causa mais direta do aumentoservoa tensão geralmente é um problema com a fonte de alimentação. Por exemplo, se a tensão de saída do adaptador de energia usado for instável ou se a medição nominal de 12 V resultar em medição sem carga, ela atingirá 14 V. Neste caso, o servo definitivamente não será capaz de lidar com isso.

Outra situação comum é que outros dispositivos de alta potência, como placas de acionamento de motores ou sistemas de iluminação, estejam funcionando simultaneamente no circuito. Quando esses dispositivos param repentinamente de operar ou realizam operações de feedback de energia, uma força eletromotriz reversa será gerada, o que aumentará instantaneamente a tensão. Como resultado, a caixa de direção encontrará condições adversas. Eu pessoalmente vi o servo de um amigo queimar durante um projeto de drone quando o freio eletrônico foi aplicado.

Quais são os efeitos da correspondência inadequada dos parâmetros da fonte de alimentação?

A questão da correspondência dos parâmetros da fonte de alimentação é facilmente ignorada por muitas pessoas. Quando escolhemos uma fonte de alimentação, não podemos apenas olhar para a tensão, a capacidade de saída de corrente é igualmente importante. Se a corrente de saída da sua fonte de alimentação for muito pequena, o servo reduzirá a tensão ao trabalhar com alto torque e, quando o servo for descarregado repentinamente, a tensão da fonte de alimentação se recuperará e aumentará instantaneamente.

Este tipo de flutuação de tensão é particularmente prejudicial à placa de controle dentro do servo. Os capacitores e chips de driver na placa de controle têm um valor de tensão suportável e geralmente suportam esse tipo de impacto. Com o tempo, ocorrerá desvio de parâmetros e até mesmo danos diretos por quebra. Portanto, é melhor deixar mais de 30% de margem ao combinar a fonte de alimentação.

A falha do próprio mecanismo de direção causará anormalidades de tensão?

Se o enrolamento do motor dentro da caixa de direção falhar ou houver um problema com o circuito de acionamento, isso causará uma anormalidade na tensão de todo o sistema. Por exemplo, quando ocorre um curto-circuito local no enrolamento do motor, é como adicionar uma grande carga adicional à fonte de alimentação. Neste caso, a corrente aumentará acentuadamente. Ao mesmo tempo, a queda de tensão na linha de alimentação também mudará de acordo, fazendo com que a tensão real obtida pelo servo flutue.

Há também o capacitor de filtro dentro do servo. Depois de envelhecer ou quebrar, não será mais capaz de estabilizar a tensão. Neste momento, a ondulação de potência será sobreposta diretamente à tensão operacional do servo. Se observada com um osciloscópio, a forma de onda parecerá um dente de serra. Se o sistema operar em tal ambiente por muito tempo, a precisão de controle do servo será significativamente reduzida e, em casos graves, poderá até travar.

Se o servo estiver em um estado em que o capacitor do filtro esteja envelhecido ou quebrado por um longo período e a tensão não possa ser estabilizada, a ondulação da fonte de alimentação será diretamente sobreposta à tensão operacional e uma forma de onda semelhante a um dente de serra aparecerá no osciloscópio. Se você continuar a trabalhar em tal ambiente, a precisão do controle da caixa de direção será significativamente reduzida e, em casos graves, travará diretamente.

Como o problema de conexão da fiação faz com que a tensão do servo fique muito alta?

O fator de conexão da linha é facilmente esquecido. Se o cabo de alimentação for muito fino ou o conector tiver mau contato, ocorrerá resistência de contato. Quando a caixa de direção opera com uma corrente grande, ocorrerá uma queda de tensão no resistor de contato, resultando em uma tensão baixa na extremidade da caixa de direção. E quando você mede a tensão do terminal da fonte de alimentação, pode ser normal.

Curiosamente, quando o servo não está funcionando, a corrente é muito pequena e a queda de tensão no resistor de contato é quase zero. Neste momento, a tensão no terminal servo aumentará repentinamente para próximo da tensão da fonte de alimentação. Essa mudança repentina de alta e baixa é mais perigosa do que a alta tensão contínua. O chip dentro da caixa de direção é facilmente danificado por esse choque de tensão.

Sinais anormais no sistema de controle causarão choque de tensão?

Se o sinal PWM fornecido pelo sistema de controle estiver em um estado instável, isso causará problemas com a tensão do mecanismo de direção. Por exemplo, no momento em que o microcontrolador é reinicializado, a porta IO pode emitir um nível alto, fazendo com que o servo gire repentinamente para a posição extrema. Nesse caso, o motor da direção ficará bloqueado, a corrente aumentará acentuadamente e a tensão da fonte de alimentação será instantaneamente reduzida e, em seguida, recuperará e aumentará novamente.

Esta série de mudanças mostra claramente o impacto dos sinais PWM instáveis ​​na tensão da caixa de direção. Quando o motor da direção é bloqueado e a corrente aumenta acentuadamente, a tensão da fonte de alimentação é reduzida, o que interferirá na operação estável de todo o sistema. A recuperação subsequente do aumento da tensão também pode causar outros problemas potenciais, como impacto em outros componentes eletrônicos. Portanto, é crucial garantir que o sinal PWM fornecido pelo sistema de controle seja estável, o que está relacionado ao fato de o mecanismo de direção e todo o sistema relacionado poderem funcionar normalmente e de forma estável.

Além disso, se houver interferência na linha de sinal, a placa de controle do servo pensará erroneamente que é necessária reversão frequente. Quando o motor alterna entre rotação direta e reversa, ele gerará força eletromotriz reversa, e essa energia será sobreposta à linha de energia se não tiver para onde ser liberada. Portanto, é melhor separar as linhas de energia do servo das linhas de energia. É mais seguro usar fios blindados de par trançado para as linhas de sinal.

Fatores ambientais externos farão com que a tensão do mecanismo de direção aumente?

A influência da temperatura ambiente na tensão de operação da caixa de direção também merece atenção. A maioria dos servos que usamos são controlados por PWM e possuem um circuito interno de estabilização de tensão para fornecer energia ao chip de controle. Quando a temperatura ambiente aumenta, a precisão da estabilização de tensão do chip de estabilização de tensão diminuirá e a tensão de saída poderá desviar-se do valor de projeto.

Além disso, as condições de dissipação de calor não são boas e o aquecimento interno da caixa de direção é bastante grave. A resistência do enrolamento do motor aumentará com o aumento da temperatura. Quando estiver nesta situação, as características da força eletromotriz traseira do motor serão alteradas, o que fará com que a tensão real obtida pela caixa de direção seja diferente do valor de medição sem carga quando estiver funcionando. Portanto, ao projetar o local de instalação, certifique-se de deixar espaço suficiente para a dissipação de calor do servo.

Que problemas estranhos de tensão você encontrou durante a depuração do servo? Bem-vindo a compartilhá-lo na área de comentários. Vamos analisar isso juntos. Se você achar o conteúdo útil, não esqueça de curtir e compartilhar com mais amigos.