Jaki jest najlepszy sposób zasilania dużej liczby serwomechanizmów (27) przy 5 V?

Przepraszam, jeśli to pytanie może brzmieć nieco niejasno. Pracuję nad projektem robotyki, który będzie zawierał 27 serwomechanizmów o różnych rozmiarach i mam problem z ustaleniem, w jaki sposób powinny być zasilane.

Miałem nadzieję, że użyję kilku (3-6) skrzynek akumulatorów 5 W 18650 do ich zasilania, ale najmniejsze silniki zużywałyby 2,5 W każdy, więc 1 zestaw akumulatorów może zasilać tylko dwa. Większe serwomechanizmy oczywiście zużywają jeszcze więcej prądu, więc ten plan użycia niewielkiej liczby 18650 staje się nieosiągalny.

Na robocie nie ma wystarczającej ilości miejsca na akumulator samochodowy 12 V. Dodanie jednego z nich wymagałoby ponownego obliczenia potrzebnych rozmiarów serwomotorów. Ponadto nie jestem pewien, jak przekonwertować 12 V, które daje do 5 V dla serwomotorów.

PS A co z prądem utyku silników? Czy zasilacz powinien być w stanie dostarczyć prąd utknięcia wszystkich silników, które dostarcza (jednocześnie), czy tylko prąd roboczy? Czy powinienem użyć bezpiecznika do obsługi, gdy (jeśli?) Serwomotory utkną? Czy powinienem użyć bezpiecznika lub wyłącznika? Czy robią bezpieczniki 5 V? Jeśli tak, to gdzie mogę go zdobyć?

Najkorzystniejsza byłaby coś w rodzaju większej wersji pudełka 18650.

Jak wspomniano Rocketmagnet, tylko dlatego, że silnik jest wyceniony na 2,5 W, nie oznacza to będzie ciągnąc 2,5 W cały czas . Większość robotów ma maksymalnie 1 lub 2 serwomechanizmy, które działają jednocześnie z pełną mocą; pozostałe mają bardzo małe obciążenia mechaniczne (a zatem pobierają znacznie mniej energii elektrycznej) lub są „wyłączone”, a zatem pobierają praktycznie zerową energię elektryczną.

Prowadzi to do 2 bardzo różnych podejść do zasilaczy:

• Roboty na uwięzi i komputery stacjonarne używają zasilacza i radiatorów, które mogą poradzić sobie z maksymalnym możliwym poborem mocy w najgorszym przypadku - gdy wszystko pobiera maksymalną moc w tym samym czasie. 27 serwomechanizmów * 2,5 W przy 5 V wymaga zasilania 5 VDC i co najmniej 14 A (lub być może kilku zasilaczy 5 VDC, które stanowią co najmniej 14 A).

• Autonomiczne roboty i nowoczesne laptopy używają zasilacza i radiatorów, które mogą poradzić sobie z pewną mocą cieplną . Niektórzy ludzie dowolnie wybierają TDP, który jest znacznie mniejszy niż moc najgorszego przypadku, ale nieco powyżej mocy wymaganej w „typowych sytuacjach”. Następnie zasilacz jest zaprojektowany tak, aby mógł obsłużyć każde obciążenie od 0 do nieco powyżej TDP. Reszta systemu została zaprojektowana tak, aby nigdy nie przekraczałaTDP - może z wyjątkiem kilku milisekund. Najprostszym podejściem jest posiadanie czegoś, co mierzy całkowity pobór prądu - wtedy, gdy prąd przekracza TDP, załóż, że wszystko już potwornie poszło nie tak, i wyłącz wszystko na kilka sekund. Bardziej wyrafinowane podejścia mierzą prąd każdego silnika osobno: gdy niektóre silniki zatrzymują się, „tryb utykania” zabija moc tego jednego silnika, więc robot nadal wykorzystuje inne silniki z pełną mocą. Gdy wiele silników pobiera zbyt duży prąd całkowity, „tryb zmęczony” zmniejsza moc wszystkich silników, dzięki czemu robot nadal używa wszystkich silników z mniejszą prędkością.

Bezpieczniki 5 V?

Możesz zainstalować jeden duży bezpiecznik 14 A. Lub możesz zainstalować 27 pojedynczych bezpieczników 0,5 A, jeden w linii zasilania + 5 V każdego silnika. Lub oba. Prawdopodobnie łatwiej będzie ci znaleźć bezpieczniki „12 V” lub „250 V”, które sprawdzą się w twojej aplikacji.

Dostępnych jest wiele tanich polifusów (zaprojektowanych w celu ochrony portów USB 5 V przed nadmiernym prądem). Niestety, polyfuse potrzebują kilku sekund na „wysadzenie” - zbyt późno, aby chronić rzeczy przed trwałym uszkodzeniem, ale wystarczająco szybko, aby powstrzymać rzeczy przed nagrzaniem, podpaleniem i spaleniem domu.

ewentualnie powiązane: jak zrobić prosty obwód zabezpieczenia nadprądowego / wyłącznika dla 12V 1-2A?

przelicz 12 V na 5 V.

Większość osób korzystających z serwosilników korzysta z gotowego konwertera DC-DC do przekształcania dowolnego napięcia zasilającego akumulatory na 5 V wymagane przez serwomechanizmy. (c) Widzę, że niektóre skrzynki akumulatorów 18650 ( a ) zawierają mały przetwornik DC-DC do konwersji mocy akumulatora na 5 VDC „ładowarki USB”. (Kilka osób korzysta z serwomotorów zaprojektowanych do bezpośredniego podłączenia do 12 VDC. A )

Wiele przetwornic DC-DC jest skonfigurowanych w taki sposób, aby nigdy nie pobierały więcej niż pewien maksymalny prąd z akumulatora - gdy silnik podłączony do ich utknięcia wyjściowego, przetwornik przełącza się w tryb „stałego prądu” przy pewnym niższym napięciu wyjściowym, ciągnąc mniej energii z akumulatorów. Jeśli umieścisz taki konwerter DC-DC na każdym serwomechanizmie, automatycznie wejdzie on i odpowiednio wyjdzie z „trybu awaryjnego”.

baterie

„Wybór właściwego akumulatora robota” (a)

„Baterie robotów” (b)

„Baterie, których używam w mojej robotyce” (c)

itp. a b c d e f

Zawsze trudno jest określić zasilanie robota, a ty trafiłeś dokładnie w problem, z którym wszyscy się spotykamy. Czy chcesz, aby poradził sobie z typowym obciążeniem, czy też z absolutnym maksymalnym obciążeniem, gdy wszystkie silniki są zablokowane przy maksymalnym prądzie?

Nie ma na to właściwej odpowiedzi, z wyjątkiem tego, że cokolwiek się wydarzy, nie powinno niczego zaszkodzić. Dobrą wiadomością jest to, że serwomechanizmy prawdopodobnie nie będą zużywać 2,5 W przez cały czas, więc dobrym sposobem na rozpoczęcie jest podłączenie systemu do dużego źródła zasilania za pomocą amperomierza i zmierzenie rzeczywistego poboru prądu przy typowym intensywnym użytkowaniu. Gdy poznasz maksymalny pobór prądu, możesz określić baterie.

Inną rzeczą, którą musisz zdecydować, jest to, jak długo chcesz, aby rzecz biegała. Dzięki temu dowiesz się, ile potrzebujesz pojemności baterii, a tym samym jej rozmiar. Ale, jak mówisz, jeśli oznacza to, że potrzebujesz większej baterii, może to oznaczać, że potrzebujesz większych serwomechanizmów i większego prądu, a zatem większej baterii! Rozwiązanie tego problemu może nie być możliwe, z wyjątkiem:

• Ułatw swoje wymagania. Zaakceptuj, że robot nie będzie działał tak długo, jak się spodziewałeś.
• Jeśli to możliwe, dodaj sprężyny skrętne do serwomechanizmów, aby pomóc im podnieść ciężar akumulatora. Oznacza to, że zużywają nieco mniej energii.

Ale co zrobić w skrajnym przypadku, gdy wszystkie silniki są zablokowane?

Możesz rozważyć coś w rodzaju kontrolera Hot Swap . Jest to mały układ, który chroni wejście zasilania do twojego systemu. Chroni przed dużym prądem rozruchowym powodowanym przez kondensatory systemu. Chroni również ogólnie przed nadmiernym prądem, a także przed przepięciem.

Ten problem przypomina naukę o rakietach. Im rakieta jest cięższa, tym więcej paliwa potrzebuje do podniesienia, co czyni ją jeszcze cięższą! Masz swoje serwomechanizmy, ale do ich zasilania potrzebujesz dużej baterii, dzięki czemu robot jest cięższy, co oznacza mocniejsze serwa i jeszcze większą baterię! Jeśli nie możesz dowiedzieć się, jak zasilać robota za pomocą wbudowanego akumulatora, być może będziesz musiał zadowolić się zewnętrznym zasilaniem.

Mam nadzieję że to pomoże.