Что делать, если напряжение сервопривода недостаточно? 3 совета, которые помогут решить проблему дрожания и слабости

Пока вы играли, у робота внезапно развилось состояние «Паркинсона», и его руки продолжали дрожать. И колесо после поворота на некоторое время становится мягким. Даже самые простые движения сброса стали вызывать подергивания. Вы когда-нибудь сталкивались с такой странной вещью? Первая реакция монитора напряжения, что "рулевой механизм сломан"? Подожди, не выбрасывай пока. В большинстве случаев эта штука вообще не повреждается, а просто кричит своей жизнью: «Я голоден! Не хватает напряжения!».

Хотите верьте, хотите нет, но в качестве примера возьмем чрезвычайно распространенный сервопривод на 7,4 В. Сколько людей по рассеянности подключили блок питания USB на 5 В в качестве источника питания? Данные не лгут: когда входное напряжение на 15% ниже номинального, выходной крутящий момент сервопривода резко упадет более чем на 40%. Другими словами, роботизированная рука, которая изначально могла поднять две бутылки минеральной воды, теперь не может держать даже палочку для еды. Данная ситуация – не неисправность, а пощечина, вызванная законами физики.

Вот возникает вопрос:Почему недостаточное напряжение сводит сервопривод с ума?

Если посмотреть на разборку, то можно увидеть, что внутри сервопривода находится небольшой двигатель, редуктор и плата управления.Плате управления необходимо стабильное напряжение для корректной обработки сигнала ШИМ, а мотор — «электрический тигр». Ток в момент запуска в 3–5 раз превышает ток при нормальной работе.。Если источник питания не может поддерживать напряжение и напряжение мгновенно снижается, плате управления придется постоянно перезагружаться и пытаться изменить свое положение.. Итак, вы видите: дрожь, слабость, раскачивание вперед и назад или даже полное отсутствие движения. Монитор напряжения дает понять, что это типичный «синдром голодания», который аналогичен безумному всплывающему окну, когда заряда батареи мобильного телефона осталось 1%.

Не думайте, что это какая-то высококлассная техническая проблема. Взгляните на некоторые распространенные случаи опрокидывания:

В проекте А, когда шестиногий робот был напрямую подключен к блоку питания через USB-кабель, робот стоял нестабильно. Выходная мощность блока питания составляла 5 В/1 А, а шестиногому роботу требовалось одновременно управлять 18 сервоприводами. Мгновенный ток превысил 6 А, в результате чего напряжение упало сразу до 3,8 В. В результате насекомое развалилось на кусок пирога.

• Проект B: литиевая батарея 3S, используемая для сервопривода 12 В, имеет номинальное напряжение 11,1 В, что довольно хорошо при реальном использовании - когда батарея полностью заряжена и напряжение составляет 12,6 В, вся работа работает нормально. Однако как только напряжение упадет до 11В, начнутся подергивания. При разнице напряжения всего в 1,5 В крутящий момент снижается на 35 %, так что роботизированная рука не может выдерживать даже собственный вес.

• Проект C: Низкокачественный провод аккумулятора подключен к проводу сервопривода. Бывают случаи, когда провод длинный и тонкий. В частности, провод 22AWG длиной 1 метр имеет падение напряжения до 0,3 В при токе 2 А. Для микросервопривода с напряжением 3,7 В этой потери напряжения в 10 % достаточно, чтобы удвоить скорость отклика.

Тогда вот чистое решение.

Первым шагом является сведение счетов.Вам нужно достать калькулятор и посчитать сервомоторы, которые одновременно работают в проекте. Сколько их максимум? Вам также необходимо знать, каков ток заторможенного ротора каждого сервопривода.. О мониторе напряжения нельзя судить по ощущениям. Ток стандартного сервопривода обычно составляет от 0,5 до 1,5 А, а ток большого сервопривода может достигать от 3 до 5 А. Умножьте общий требуемый ток на коэффициент безопасности 1,5, и в результате вы получите нижний предел тока, которого должен достичь источник питания.

Второй ход: обмен кровью. Обеспечьте сервопривод «хорошим» источником питания.

2-5 небольших сервоприводов: питание напрямую от литиевых батарей 2S или 3S, обратите внимание на соответствие напряжения

Подготовьте шесть-двенадцать сервоприводов среднего размера и установите на них BEC (модуль стабилизации напряжения), чтобы стабилизировать высоковольтную батарею до точного напряжения, необходимого сервоприводам.

Более 12 или больших сервоприводов: напрямую подключите регулируемый стабилизированный источник питания и откажитесь от аккумуляторного решения.

Третий трюк: добиться набора мышечной массы. На линию питания каждого сервопривода параллельно подключите конденсатор большей емкости. Емкость этого конденсатора составляет от 470 мкФ до 2200 мкФ. Эти конденсаторы подобны микрорезервуарам. В момент запуска рулевого механизма пиковое значение тока «временно разряжается» для восполнения пикового значения тока, тем самым предотвращая падение напряжения. Экспериментальные данные показывают, что при добавлении конденсатора емкостью 1000 мкФ колебания напряжения можно уменьшить с ±30% до ±8%.

Есть еще одно фатальное недоразумение, которое необходимо прояснить. Высокое напряжение не означает, что сервопривод сгорит, но низкое напряжение может вывести сервопривод из строя. Многие люди не решаются повышать напряжение, потому что боятся, что сервопривод сгорит. В конце концов, длительное нахождение в состоянии пониженного напряжения приводит к неоднократной вибрации сервопривода и его нагреву, что облегчает сгорание платы управления. Диапазон выдерживаемого напряжения большинства сервоприводов составляет плюс-минус 20% от номинального напряжения. Точно так же, как шестивольтовый сервопривод может выдерживать напряжение 7,2 В, но как только оно становится ниже 4,8 В, начинают возникать проблемы.

Время вопросов/ответов

Вопрос: Сервопривод вибрирует при включении питания. Он сломан?

О: Сначала измерьте фактическое выходное напряжение источника питания. В большинстве случаев напряжение резко падает из-за недостаточного тока. В этом случае просто замените источник сильного тока.。

В: Почему его нельзя питать от зарядного устройства для мобильного телефона?

О: Номинальное напряжение зарядного устройства 5 В/2 А соответствует пиковому состоянию. Его фактическая непрерывная выходная мощность недостаточна, а пульсации напряжения очень велики.

Вопрос: Какой тип параллельного конденсатора мне выбрать?

Если ситуация А существует, это означает алюминиевые электролитические конденсаторы с низким ESR или полимерные конденсаторы. Танталовые конденсаторы использовать не рекомендуется из-за их слабой способности выдерживать удары.

В: Что делать, если аккумулятор полностью заряжен и после некоторого использования начинает трястись?

О: Разрядная емкость аккумулятора снизилась. Либо замените аккумулятор с высокой скоростью разряда, либо добавьте за аккумулятором модуль стабилизации напряжения.

Вопрос: Могут ли сервокабель и кабель управления использовать один и тот же источник питания?

О: Монитор напряжения категорически запрещен. Шнур питания должен быть напрямую подключен к сервоприводу с помощью толстого провода. Провод управления используется только для передачи сигналов и не обеспечивает питание.

Оглядываясь назад, можно сказать, что проблема недостаточного напряжения сервопривода на самом деле является «состязанием на соответствие». Если вы считаете сервопривод свирепым зверем, вам необходимо обеспечить достаточную мощность; если кормить волка кормом, но при этом жаловаться, что волк ничего не делает, есть ли в этом смысл? Этот принцип применим к любой марке рулевого механизма, в том числемощностьПрофессиональные продукты, такие как Servo. В руководстве к продукту указано, что напряжение составляет от 6 до 8,4 В, но вы настаиваете на 5 В. Если он вибрирует – это самый мягкий протест против вас.

Наконец, я даю вам три жизненно важных совета:

① Для каждого нового проекта сначала рассчитайте текущую главную книгу. Не ждите, пока будет выполнено подключение, прежде чем приступать к урокам.

② Чем короче и толще шнур питания, тем лучше. Потери в линии намного больше, чем вы думаете.

③ Подготовьте несколько типов конденсаторов, а именно 470 мкФ, 1000 мкФ и 2200 мкФ, и подключите их параллельно там, где возникает джиттер.

Запомните эту фразу, сервопривод не лежит, трясется от голода и останавливается из-за паралича. В следующий раз, когда ваш монитор напряжения покажет, что ваш робот снова начнет двигаться как демон, не обвиняйте сервоприводы в плохом качестве. Возьмите мультиметр и измерьте напряжение на блоке питания – если цифра мигает, то дело не в том, что счетчик неисправен, а в том, что вам нужно добавить в эту «Геркулесовую» штуку энерговосполняющее питание.