5V에서 많은 (27) 서보에 전원을 공급하는 가장 좋은 방법은 무엇입니까?


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이 질문이 약간 모호하게 들리면 사과드립니다. 다양한 크기의 27 개의 서보를 포함하는 로봇 프로젝트를 진행 중이며 전원 공급 방식을 파악하는 데 어려움을 겪고 있습니다.

나는 여러 개의 (3-6) 5W 18650 배터리 박스를 사용하여 전원을 공급하기를 희망했지만 가장 작은 모터는 각각 2.5W를 사용하므로 하나의 배터리 박스는 두 개만 전원을 공급할 수 있습니다. 더 큰 서보는 분명히 더 많은 전류를 사용하므로 적은 수의 18650을 사용하는 계획은 실현 불가능합니다.

로봇에는 12V 차량용 배터리를위한 공간이 충분하지 않으며 배터리를 추가하려면 필요한 서보 모터의 크기를 다시 계산해야합니다. 또한 12V를 서보 모터의 5V로 낮추는 방법을 잘 모르겠습니다.

PS 모터의 스톨 전류는 어떻습니까? 전원 공급 장치가 공급하는 모든 모터의 스톨 전류 (동시) 또는 작동 전류 만 공급할 수 있어야합니까? 서보 모터가 정지 할 때 퓨즈를 사용해야합니까? 퓨즈 나 회로 차단기를 사용해야합니까? 5V 퓨즈를 만드나요? 그렇다면 어디서 구할 수 있습니까?

18650 박스의 더 큰 버전과 같은 것이 가장 바람직합니다.


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모든 모터가 동시에 작동합니까? 이것들이 6 각형 / 팔각형의 다리를위한 것일 경우, 일정한 수의 다리가 항상 정지되지는 않습니까?
주님로.

새로운 태그 설명에 따라 서보 모터 또는 rcservo 로이 질문에 태그를 다시 지정 하십시오 ( 이 메타 토론 참조 ). 감사합니다,
마크 부스

답변:


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Rocketmagnet이 언급했듯이 모터의 정격이 2.5W라고해서 항상 2.5W를 당기는 것은 아닙니다 . 대부분의 로봇에는 한 번에 최대 전력으로 작동하는 서보가 최대 1 개 또는 2 개 있습니다. 나머지는 기계적 부하가 매우 낮거나 (따라서 훨씬 적은 전력을 끌어 당김) "꺼짐"상태이므로 실질적으로 제로 전력을 끌어옵니다.

이로 인해 전원 공급 장치에 대한 두 가지 접근 방식이 있습니다.

  • 테더 로봇과 데스크톱 컴퓨터는 전원 공급 장치와 방열판을 사용하여 모든 상황에서 동시에 최대 전력을 끌어 올 때 최악의 최대 전력 소비를 처리 할 수 ​​있습니다. 27 개의 서보 * 2.5W @ 5V는 5VDC 및 14A 이상의 전원 공급 장치 (또는 14A 이상을 추가하는 여러 개의 5VDC 공급 장치)가 필요합니다.

  • 자율 로봇과 최신 랩톱은 일부 열 설계 전력을 처리 할 수있는 전원 공급 장치와 방열판을 사용합니다 . 일부 인간은 최악의 전력보다 훨씬 작지만 "일반적인 상황"에 필요한 전력보다 다소 높은 일부 TDP를 임의로 선택합니다. 그런 다음 전원 공급 장치는 0 에서 TDP 보다 약간 높은 부하를 처리 할 수 ​​있도록 설계되었습니다 . 나머지 시스템은 절대 초과하지 않도록 설계되었습니다아마도 몇 밀리 초를 제외하고 TDP. 가장 간단한 방법은 총 전류 소모량을 측정하는 것입니다. 전류가 TDP를 초과하면 상황이 이미 잘못되었다고 가정하고 몇 초 동안 모든 것을 종료합니다. 보다 정교한 접근 방식은 각 모터의 전류를 개별적으로 측정합니다. 일부 모터가 정지하면 "림프 모드"가 해당 모터의 전원을 차단하므로 로봇은 다른 모터를 계속해서 최대 전력으로 사용합니다. 많은 모터가 너무 높은 총 전류를 끌어 당기면 "타이어 모드"는 모든 모터의 전력을 감소 시키므로 로봇은 모든 모터를 더 느린 속도로 계속 사용합니다.

5V 퓨즈?

하나의 큰 14A 퓨즈를 설치할 수 있습니다. 또는 각 모터의 + 5V 전원 라인에 하나씩 27 개의 개별 0.5A 퓨즈를 설치할 수 있습니다. 아니면 둘다. "12V"또는 "250V"퓨즈를 쉽게 찾을 수있을 것입니다.이 퓨즈는 애플리케이션에서 잘 작동합니다.

저렴한 폴리 퓨즈가 많이 있습니다 (5V USB 포트를 과도한 전류로부터 보호하도록 설계됨). 아아, polyfuses는 "파열"하는데 몇 초가 걸립니다-물건을 영구적 인 손상으로부터 보호하기에는 너무 늦지 만, 물건이 뜨거워지고, 불이 붙거나 집을 태울 수 없을 정도로 빠릅니다.

가능한 관련 : 12V 1-2A에 대한 간단한 과전류 보호 / 회로 차단기 회로를 수행하는 방법은 무엇입니까?

12V에서 5V로 변환

서보 모터를 사용하는 대부분의 사람들은 상용 DC-DC 컨버터를 사용하여 배터리가 공급하는 모든 전압을 서보에 필요한 5V로 변환합니다. (c)는 나는 것을 볼 몇 가지 18650 배터리 박스 ( A는 ) 5 VDC "USB 배터리 충전기"에 배터리 전원을 변환하는 작은 DC-DC 컨버터를 포함한다. (몇 사람은 12 VDC에 직접 연결되도록 설계 서보 모터를 사용합니다. )

많은 DC-DC 컨버터는 배터리에서 최대 전류를 넘지 않도록 설정되어 있습니다. 모터가 출력 스톨에 연결되면 컨버터는 출력 전압이 낮을 때 "정전류"모드로 전환되어 배터리 전원이 줄어 듭니다 . 이러한 DC-DC 컨버터를 각 서보에 설치하면 자동으로 "리프 모드"로 들어가고 나옵니다.

배터리

"로봇에 적합한 배터리 선택" (a)

"로봇 배터리" (b)

"내 로봇 공학에서 사용하는 배터리" (c)

a b c d e f


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로봇의 전원 공급 장치를 지정하는 것은 항상 어려운 일이며 우리 모두가 직면 한 정확한 문제에 부딪 쳤습니다. 모든 모터가 최대 전류에서 정지 될 때 일반 부하 또는 절대 최대 부하에 대처하도록 지정 했습니까?

어떤 일이 있어도 피해를 입지 않아야한다는 점을 제외하고는 이에 대한 정답은 없습니다. 좋은 소식은 서보가 항상 2.5W를 소비하지 않을 것이므로 시작하는 좋은 방법은 시스템을 전류계가있는 큰 전원 공급 장치에 연결하고 일반적인 무거운 사용에서 실제 전류 소비량을 측정하는 것입니다. 최대 전류 소모량을 알면 배터리를 지정할 수 있습니다.

당신이 결정해야 할 다른 것은 당신이 물건을 얼마나 오래 달릴 것인지입니다. 필요한 배터리 용량과 배터리 크기를 알려줍니다. 그러나 당신이 말했듯이, 더 큰 배터리가 필요하다면 더 큰 서보와 더 많은 전류가 필요하므로 더 큰 배터리가 필요합니다! 다음을 제외하고이 문제에 대한 해결책이 없을 수 있습니다.

  • 요구 사항을 완화하십시오. 로봇이 원하는만큼 작동하지 않는다는 것을 인정하십시오.
  • 가능하면 서보에 토션 스프링을 추가하여 배터리 무게를 들어 올리십시오. 즉, 전력 소비량이 약간 줄어 듭니다.

그러나 모든 모터가 정지 된 극단적 인 경우 어떻게해야합니까?

핫 스왑 컨트롤러 와 같은 것을 고려할 수 있습니다 . 이것은 시스템의 전원 입력을 보호하는 작은 칩입니다. 시스템 커패시터로 인한 큰 돌입 전류로부터 보호합니다. 또한 과전압뿐만 아니라 일반적으로 과전류로부터 보호합니다.


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이 문제는 로켓 과학과 매우 비슷합니다. 로켓이 무거울수록 연료를 더 많이 들어 올려 더 무거워집니다! 서보가 있지만 전원을 공급하려면 로봇을 더 무겁게 만드는 큰 배터리가 필요합니다. 이는 더 강력한 서보와 더 큰 배터리를 의미합니다! 온보드 배터리로 로봇에 전원을 공급하는 방법을 알아낼 수 없다면 오프 보드 전원 공급 장치를 사용해야합니다.

도움이 되었기를 바랍니다.

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