Was ist der beste Weg, um eine große Anzahl (27) Servos mit 5 V zu versorgen?

Ich entschuldige mich, wenn diese Frage etwas vage klingt. Ich arbeite an einem Robotik-Projekt, das 27 Servos verschiedener Größen enthalten wird, und ich habe Probleme, herauszufinden, wie sie angetrieben werden sollen.

Ich hatte gehofft, mehrere (3-6) 5-W-18650-Batteriekästen zu verwenden, aber die kleinsten Motoren verbrauchen jeweils 2,5 W, sodass 1 Batteriekasten nur zwei antreiben kann. Die größeren Servos verbrauchen offensichtlich noch mehr Strom, so dass dieser Plan, eine kleine Anzahl von 18650-Servos zu verwenden, nicht durchführbar wird.

Auf dem Roboter ist nicht genug Platz für eine 12-V-Autobatterie. Wenn Sie eine hinzufügen, müssen Sie die Größe der benötigten Servomotoren neu berechnen. Außerdem bin ich mir nicht sicher, wie ich die 12 V, die es gibt, auf 5 V für die Servomotoren umwandeln soll.

PS Was ist mit dem Stillstandsstrom der Motoren? Soll das Netzteil den Stillstandsstrom aller von ihm versorgten Motoren (gleichzeitig) oder nur den Arbeitsstrom liefern können? Sollte ich eine Sicherung verwenden, wenn (wenn?) Die Servomotoren blockieren? Soll ich eine Sicherung oder einen Leistungsschalter verwenden? Stellen sie 5 V-Sicherungen her? Wenn ja, wo kann ich einen bekommen?

Etwas wie eine größere Version der 18650-Box wäre am meisten vorzuziehen.

Wie Rocketmagnet bereits erwähnte, bedeutet ein Motor mit einer Nennleistung von 2,5 W nicht, dass er die ganze Zeit über 2,5 W zieht . Die meisten Roboter haben höchstens 1 oder 2 Servos, die gleichzeitig mit voller Leistung laufen. die übrigen haben sehr geringe mechanische Belastungen (und ziehen daher viel weniger elektrische Energie) oder sind "aus" und ziehen daher praktisch keine elektrische Energie.

Dies führt zu zwei sehr unterschiedlichen Ansätzen für die Stromversorgung:

• Angeschlossene Roboter und Desktop-Computer verwenden ein Netzteil und Kühlkörper, die den maximal möglichen Stromverbrauch im ungünstigsten Fall bewältigen können - wenn alle gleichzeitig den maximalen Strom verbrauchen. 27 Servos * 2,5 W bei 5 V erfordern eine 5-V-Gleichstrom- und mindestens 14-A-Stromversorgung (oder möglicherweise mehrere 5-V-Gleichstromversorgungen, die sich auf mindestens 14 A summieren).

• Autonome Roboter und moderne Laptops verwenden ein Netzteil und Kühlkörper, die für eine gewisse Leistung bei der thermischen Auslegung geeignet sind . Einige Menschen wählen willkürlich eine TDP aus, die viel kleiner als die Worst-Case-Leistung ist, aber etwas über der Leistung liegt, die in "typischen Situationen" erforderlich ist. Dann ist das Netzteil so ausgelegt, dass es jede Last von 0 bis etwas über dem TDP verarbeiten kann. Und der Rest des Systems ist so konzipiert, dass er niemals übertrifftdie TDP - außer vielleicht für ein paar Millisekunden. Am einfachsten ist es, etwas zu haben, das die gesamte Stromaufnahme misst. Wenn die Stromaufnahme die TDP überschreitet, nehmen Sie an, dass die Dinge bereits fürchterlich schief gelaufen sind, und schalten Sie alles für einige Sekunden aus. Anspruchsvollere Ansätze messen den Strom jedes Motors einzeln: Wenn ein Motor ausfällt, bricht der "Notlauf" die Leistung für diesen einen Motor ab, sodass der Roboter die anderen Motoren weiterhin mit voller Leistung verwendet. Wenn viele Motoren einen zu hohen Gesamtstrom ziehen, verringert der "Müde-Modus" die Leistung aller Motoren, sodass der Roboter weiterhin alle Motoren mit einer langsameren Geschwindigkeit verwendet.

5 V Sicherungen?

Sie könnten eine große 14-A-Sicherung installieren. Oder Sie können 27 einzelne 0,5-A-Sicherungen installieren, eine in der + 5-V-Stromleitung jedes Motors. Oder beides. Sie werden es wahrscheinlich leichter finden, "12 V" - oder "250 V" -Sicherungen zu finden, was in Ihrer Anwendung gut funktioniert.

Es gibt viele günstige Polyfuses (zum Schutz von 5-V-USB-Anschlüssen vor übermäßigem Strom). Leider dauert es einige Sekunden, bis Polyfuses "durchgebrannt" sind - zu spät, um Dinge vor bleibenden Schäden zu schützen, aber schnell genug, um zu verhindern, dass sich Dinge erwärmen, in Brand geraten und Ihr Haus niederbrennen.

Möglicherweise im Zusammenhang: Wie mache ich eine einfache Überstromschutz- / Leistungsschalter-Schaltung für 12V 1-2A?

12 V in 5 V umwandeln

Die meisten Benutzer von Servomotoren verwenden einen handelsüblichen DC / DC-Wandler, um die von den Batterien gelieferte Spannung auf die von den Servos benötigten 5 V umzuwandeln. (c) Ich sehe, dass einige 18650-Batterieboxen ( a ) einen kleinen DC-DC-Wandler enthalten, um die Batterieleistung in 5 VDC "USB-Batterieladegerät" umzuwandeln. (Einige Leute verwenden Servomotoren, die direkt an 12 VDC angeschlossen werden können. A )

Viele DC-DC-Wandler sind so eingerichtet, dass sie niemals mehr als einen Maximalstrom aus der Batterie ziehen. Wenn der an ihren Ausgang angeschlossene Motor blockiert, schaltet der Wandler bei einer niedrigeren Ausgangsspannung in einen "Konstantstrom" -Modus weniger Strom aus den Batterien. Wenn Sie einen solchen DC-DC-Wandler an jedem Servo anbringen, wechselt dieser automatisch in den "Notlaufmodus" und verlässt diesen entsprechend.

Batterien

"Auswahl der richtigen Batterie für Ihren Roboter" (a)

"Roboterbatterien" (b)

"Batterien, die ich in meiner Robotik verwende" (c)

usw. a b c d e f

Es ist immer schwierig, die Stromversorgung für einen Roboter zu bestimmen, und Sie haben genau das Problem, mit dem wir alle konfrontiert sind. Spezifizieren Sie es, um mit der typischen Last oder der absoluten maximalen Last fertig zu werden, wenn alle Motoren bei maximalem Strom blockiert sind?

Es gibt keine richtige Antwort darauf, außer dass, was auch immer passiert, es nichts beschädigen sollte. Die gute Nachricht ist, dass die Servos wahrscheinlich nicht die ganze Zeit 2,5 W verbrauchen. Ein guter Anfang ist es, Ihr System mit einem Amperemeter an eine große Stromversorgung anzuschließen und die tatsächliche Stromaufnahme bei typischer starker Beanspruchung zu messen. Sobald Sie die maximale Stromaufnahme kennen, können Sie die Batterien dafür spezifizieren.

Die andere Sache, die Sie entscheiden müssen, ist, wie lange Sie wollen, dass das Ding läuft. Hier erfahren Sie, wie viel Batteriekapazität Sie benötigen und daher wie groß die Batterie ist. Aber wenn Sie, wie Sie sagen, eine größere Batterie benötigen, benötigen Sie möglicherweise größere Servos und mehr Strom und damit eine größere Batterie! Es gibt möglicherweise keine Lösung für dieses Problem, außer:

• Erleichtern Sie Ihre Anforderungen. Akzeptiere, dass der Roboter nicht so lange läuft, wie du es dir erhofft hast.
• Wenn möglich, fügen Sie den Servos Torsionsfedern hinzu, um das Gewicht der Batterie zu erhöhen. Dies bedeutet, dass sie etwas weniger Strom verbrauchen.

Aber was tun im Extremfall, wenn alle Motoren zum Stillstand kommen?

Sie könnten so etwas wie einen Hot-Swap-Controller in Betracht ziehen . Dies ist ein kleiner Chip, der die Stromversorgung Ihres Systems überwacht. Es schützt vor dem großen Einschaltstrom, der durch die Kondensatoren Ihres Systems verursacht wird. Es schützt auch vor Überstrom im Allgemeinen sowie vor Überspannung.

Dieses Problem ähnelt sehr der Raketenwissenschaft. Je schwerer eine Rakete ist, desto mehr Treibstoff müssen sie abheben, was sie noch schwerer macht! Sie haben Ihre Servos, aber um sie mit Strom zu versorgen, benötigen Sie eine große Batterie, die den Roboter schwerer macht. Dies bedeutet stärkere Servos und eine noch größere Batterie! Wenn Sie nicht herausfinden können, wie der Roboter mit einer Bordbatterie betrieben werden kann, müssen Sie sich vorab mit einer externen Stromversorgung zufrieden geben.

Hoffe das hilft.