机器人(n舵机)电源解决方案

2019-07-13 21:35发布

15自由度机器人课程日志(八)电源解决方案

1.问题背景:

最近接手一个15自由度,机器人,15个舵机,舵机是MG996R舵机;同时控制2个舵机没问题,控制4个时,就偶尔不可以,6个几乎不行;

2.机器人控制系统电路:

舵机参数:
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电源:7.4v锂电池
稳压模块,2696开关电源,最大5a,限流保护。
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舵机控制板:
控制板说一下,有8路pwm波输出io,有1500mA的自恢复保险丝。
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原理的方案和结构图:
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加舵机测试:
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3.分析问题

控制板,多于4个后者4个舵机无法同时,控制的原因是什么呢?
因为自身用的稳压模块,比较多,大脑里,就直接放到了舵机上,舵机分数字舵机和模拟舵机,我重点关注了“无反应区”(对小信号无反应的控制区域,这个是两者的本地区别)。
数字舵机,可以用6-9v,供电,不用稳压模块,但是数字舵机太贵了,我们这套模拟舵机肯定可以用,到底是哪里出了问题了呢?
一个现象,我发现,当舵机无法控制时,稳压模块会输出为0.0v,脑子聪明的人,肯定觉得,稳压模块有问题呗。先保留,你想的对不对??

3.1系统上电顺序

我们的系统,是arduino和控制板通过串口相接,控制板就是一个stm32 单片机做的,它需要特殊的初始化,所以,控制板需要先供电。
如果arduino先上电,在控制板,没有准备好接受时,arduino就发指令,控制不接收,并自锁,舵机就不动了。

3.2别人家,机器人都用啥呢?

只是说了一个芯片,但是不告诉你是啥,让买,店铺技术支持,只是说电阻式分压模块,我想这个太low了吧,效率太低了;
当时就舍弃了这种方案,因为,标称降压1.2v,我的电池是7.4v充满是8.4,用一会儿就是8.0;
8.0-1.2=6.8v,我的舵机是6v;
但是都没想到,买2个呢,串起来,不就是:
8.0-1.2-1.2=5.6
但是当电池为7.0时,7.0-2.4=4.6v,电压有点低,我就没用
这个模块,到底是啥呢?
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接好线的:
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3.3从抛弃到视为珍宝

我到底是技术太low,不知道这个是啥,问了几个老师傅,他们也不知道;4个腿,是不是整流桥,一个电磁炉维修店的老板说,看着像,就是20a整流桥;
那就试试吧?
第一手资料,就是datasheet,不要百度文库,啥的?
知道了整流桥,就知道了型号差不多了
25X80,25SD80,25X60,25SD60,
20X80,20SD80,20X60,20SD60,
20就是20a,80就是800v
“Average Forward Rectified Current 正向平均整流电流”,我们要看手册了。
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参数
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最重要的图,就是这个,看下图,电流值和降压关系曲线
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3.4实验进行中

电池为7.0v时,我进行了一次,一个整流桥降压测试,发现空载时,降压0.4v,有负载时,为1.4v,控制舵机很不错;
但是当充满电后,锂电池为8.4v,我不敢实验,怕烧掉舵机;
然后,串联2个整流桥,做实验,试验中,发现同时控制6个舵机,有掉电假死情况,而且“降压模块”很烫,有60度,大概;
这个时候,抱着烧一个舵机的态度,做一个“降压模块”,电源8.0-8.4v,实验,加到舵机为6.8-7.0;
期待着冒烟,发现不冒烟,
发现可以使用,6个舵机控制很厉害的;
因为舵机为感性期间,电流是敏感的,电压及时太大,电流太小,也不能工作的,有一个额定功率的;
为了测试电压,我加了一个电压显示数码管模块,为了散热,我还贴了2个散热片
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4.结果与结论

其实,这个现象就是稳压模块的问题,稳压模块有5a掉电,当输出电流大于5a时,就切断输出;输出为0v;
一个舵机需要的电流,和他的负载有关系,舵机控制板,也有保护,一个舵机电流大于1.5a时,也会自锁;但是现象是稳压模块为0.0了,就是他锁了,实际控制6个舵机,总电流大于5a;
实际控制4个舵机,有时可以,是负载比较小时,每个舵机平均1.2a,一但某舵机负载变大,4个舵机总电流就会大于5,造成自锁;(自己测试,用一个舵机试试,空载时800mA,适当堵转可以达到1.2A,千万不要讲总电流直接用万用表测量,否则,万一大于10a,万用表就坏了,因为10a的没有保险丝
所以,像这种开关电源(5a的),是不能做机器人的系统供电的; 高端的机器人,甲醇机,油机,都有单独的供电系统,机器人供电系统,很复杂,当然都有现成的模块,但是越是这样,学生越是不能发现问题,不能真正的搞懂,之后,我们再来探讨各种比赛机器人车的供电系统吧,今天累了,就到这吧;
累话:开关电源模块,在机器人系统中,用到的还是很多,因为效率高呀。