Apa cara terbaik untuk memberi daya banyak (27) servos pada 5 V?

Saya minta maaf jika pertanyaan ini mungkin terdengar sedikit kabur. Saya sedang mengerjakan proyek robotika yang akan berisi 27 servo dengan berbagai ukuran dan saya kesulitan mencari tahu bagaimana mereka harus diberdayakan.

Saya berharap untuk menggunakan beberapa (3-6) 5 W 18650 kotak baterai untuk memberi mereka daya, tetapi motor terkecil akan menggunakan masing-masing 2,5 W, jadi 1 kotak baterai hanya dapat memberi daya dua. Servo yang lebih besar, jelas, menggunakan lebih banyak arus, jadi rencana menggunakan sejumlah kecil 18650 ini menjadi tidak mungkin.

Tidak ada cukup ruang pada robot untuk aki mobil 12 V, dan menambahkan satu akan membutuhkan perhitungan ulang ukuran servomotors yang akan dibutuhkan. Selain itu, saya tidak yakin bagaimana mengubah 12 V yang diberikannya menjadi 5 V untuk servomotors.

PS Bagaimana dengan arus kios motor? Haruskah catu daya dapat memasok arus steker semua motor yang disuplai (pada saat yang sama) atau hanya arus kerja? Haruskah saya menggunakan sekring untuk menangani kapan (jika?) Server berhenti? Haruskah saya menggunakan sekering atau pemutus sirkuit? Apakah mereka membuat 5 V sekering? Jika demikian, di mana saya bisa mendapatkannya?

Sesuatu seperti versi yang lebih besar dari kotak 18650 akan lebih disukai.

Seperti yang disebutkan Rocketmagnet, hanya karena motor diberi peringkat 2,5 W tidak berarti akan menarik 2,5 W setiap saat . Kebanyakan robot memiliki paling banyak 1 atau 2 servo yang berjalan dengan kekuatan penuh pada satu waktu; sisanya memiliki beban mekanis yang sangat rendah (dan karenanya menarik daya listrik jauh lebih sedikit) atau "mati" dan karenanya praktis menarik daya listrik nol.

Ini mengarah ke 2 pendekatan yang sangat berbeda untuk pasokan listrik:

• Robot tethered dan komputer desktop menggunakan catu daya dan unit pendingin yang dapat menangani penarikan daya kasus terburuk semaksimal mungkin - ketika semuanya menarik daya maksimum pada saat yang sama. 27 servos * 2,5 W @ 5V membutuhkan catu daya 5 VDC dan setidaknya 14 A (atau mungkin beberapa suplai 5 VDC yang menambahkan hingga setidaknya 14 A).

• Robot otonom dan laptop modern menggunakan catu daya dan heat sink yang dapat menangani beberapa kekuatan desain termal . Beberapa manusia secara sewenang-wenang memilih beberapa TDP, yang jauh lebih kecil daripada kekuatan terburuk, tetapi agak di atas kekuatan yang dibutuhkan dalam "situasi khas". Kemudian catu daya dirancang sehingga dapat menangani beban apa pun dari 0 hingga sedikit di atas TDP. Dan sisanya dari sistem dirancang agar tidak pernah melebihiTDP - kecuali mungkin selama beberapa milidetik. Pendekatan yang paling sederhana adalah memiliki sesuatu yang mengukur total arus undian - maka ketika arus melebihi TDP, anggap bahwa segala sesuatunya telah menjadi sangat salah, dan matikan semuanya selama beberapa detik. Pendekatan yang lebih canggih mengukur arus masing-masing motor secara terpisah: Ketika beberapa motor berhenti, "mode lemas" membunuh daya pada satu motor, sehingga robot terus menggunakan motor lain dengan kekuatan penuh. Ketika banyak motor menarik arus total yang terlalu tinggi, "mode lelah" mengurangi daya untuk semua motor sehingga robot terus menggunakan semua motor pada kecepatan yang lebih lambat.

5 V sekering?

Anda bisa memasang sekering 14 A besar. Atau Anda dapat memasang 27 sekering 0,5 A individu, satu di kabel listrik + 5V dari setiap motor. Atau keduanya. Anda mungkin akan lebih mudah menemukan sekering "12 V" atau "250 V", yang akan berfungsi dengan baik di aplikasi Anda.

Ada banyak polyfus murah yang tersedia (dirancang untuk melindungi port USB 5V dari arus berlebih). Sayangnya, polyfus membutuhkan beberapa detik untuk "meledak" - terlambat untuk melindungi barang-barang dari kerusakan permanen, tetapi cukup cepat untuk menjaga barang-barang agar tidak memanas, terbakar, dan membakar rumah Anda.

mungkin terkait: Bagaimana cara proteksi arus lebih sederhana / pemutus sirkuit untuk 12V 1-2A?

konversikan 12 V ke 5 V

Sebagian besar orang yang menggunakan motor servo menggunakan konverter DC-DC yang tersedia untuk mengubah voltase apa pun yang disediakan baterai ke 5V yang diperlukan oleh servos. (c) Saya melihat bahwa beberapa kotak baterai 18650 ( a ) menyertakan sedikit konverter DC-DC untuk mengubah daya baterai menjadi "pengisi baterai USB" 5 VDC. (Beberapa orang menggunakan servomotor yang dirancang untuk dihubungkan langsung ke 12 VDC. A )

Banyak konverter DC-DC diatur sehingga mereka tidak pernah menarik lebih dari beberapa arus maksimum dari baterai - ketika motor terhubung ke kios keluaran mereka, konverter beralih ke mode "arus konstan" pada beberapa tegangan keluaran yang lebih rendah, menarik lebih sedikit daya dari baterai. Jika Anda meletakkan konverter DC-DC pada setiap servo, konverter otomatis masuk dan keluar dari "mode lemas" dengan tepat.

baterai

"Memilih baterai yang tepat untuk robot Anda" (a)

"Baterai robot" (b)

"Baterai yang saya gunakan dalam Robotika saya" (c)

dll a b c d e f

Selalu sulit menentukan catu daya untuk robot, dan Anda telah menemukan masalah yang sama persis yang kita semua hadapi. Apakah Anda menentukannya untuk mengatasi beban tipikal, atau beban maksimum absolut ketika semua motor terhenti pada arus maksimum?

Tidak ada jawaban yang tepat untuk ini, kecuali bahwa apa pun yang terjadi tidak boleh merusak apa pun. Kabar baiknya adalah bahwa servos mungkin tidak akan mengkonsumsi 2.5W sepanjang waktu, jadi cara yang baik untuk memulai adalah menghubungkan sistem Anda ke catu daya besar dengan ammeter dan mengukur penarikan aktual saat ini di bawah penggunaan berat tipikal. Setelah mengetahui batas maksimum arus, Anda dapat menentukan baterai untuk itu.

Hal lain yang perlu Anda putuskan adalah berapa lama Anda menginginkannya. Itu akan memberi tahu Anda berapa banyak kapasitas baterai yang Anda butuhkan, dan karenanya ukuran baterai. Tetapi, seperti yang Anda katakan, jika itu berarti Anda memerlukan baterai yang lebih besar, maka itu mungkin berarti Anda membutuhkan servo yang lebih besar dan lebih banyak arus, dan karenanya baterai yang lebih besar! Mungkin tidak ada solusi untuk masalah ini, kecuali:

• Kemudahan kebutuhan Anda. Terima bahwa robot tidak akan berjalan selama yang Anda harapkan.
• Jika memungkinkan, tambahkan pegas torsi ke servos untuk membantu mengangkat beban baterai. Ini berarti mereka mengkonsumsi daya yang sedikit lebih sedikit.

Tetapi apa yang harus dilakukan dalam kasus ekstrem di mana semua motor terhenti?

Anda mungkin mempertimbangkan sesuatu seperti pengontrol Hot Swap . Ini adalah chip kecil yang menjaga input daya ke sistem Anda. Ini melindungi terhadap lonjakan arus besar yang disebabkan oleh kapasitor sistem Anda. Ini juga melindungi terhadap arus berlebih pada umumnya, serta tegangan berlebih.

Masalah ini sangat mirip dengan ilmu roket. Dengan roket, semakin berat itu, semakin banyak bahan bakar yang mereka butuhkan untuk lepas yang membuatnya lebih berat! Anda memiliki servo, tetapi untuk memberi tenaga Anda, Anda perlu baterai besar yang membuat robot lebih berat, ini berarti servos lebih kuat dan baterai lebih besar! Jika Anda tidak dapat menemukan cara untuk memberi daya pada robot dengan baterai internal, maka mungkin Anda harus puas dengan catu daya off-board.

Semoga ini membantu.