Pido disculpas si esta pregunta puede sonar un poco vaga. Estoy trabajando en un proyecto de robótica que contendrá 27 servos de varios tamaños y tengo problemas para determinar cómo deberían funcionar.
Tenía la esperanza de usar varias (3-6) cajas de batería de 5 W 18650 para alimentarlas, pero los motores más pequeños usarían 2.5 W cada una, por lo que 1 caja de batería solo puede alimentar dos. Los servos más grandes, obviamente, usan aún más corriente, por lo que este plan de usar una pequeña cantidad de 18650 se vuelve inviable.
No hay suficiente espacio en el robot para una batería de automóvil de 12 V, y agregar una requeriría recalcular los tamaños de los servomotores que serían necesarios. Además, no estoy seguro de cómo convertir los 12 V que da a 5 V para los servomotores.
PD: ¿Qué pasa con la corriente de pérdida de los motores? ¿Debe la fuente de alimentación poder suministrar la corriente de parada de todos los motores que suministra (al mismo tiempo) o solo la corriente de trabajo? ¿Debo usar un fusible para manejar cuándo (si?) Se estancan los servomotores? ¿Debo usar un fusible o un disyuntor? ¿Hacen fusibles de 5 V? Si es así, ¿dónde puedo conseguir uno?
Algo como una versión más grande de la caja 18650 sería más preferible.
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Respuestas:
Como mencionó Rocketmagnet, el hecho de que un motor tenga una potencia nominal de 2.5 W no significa que arrastrará 2.5 W todo el tiempo . La mayoría de los robots tienen como máximo 1 o 2 servos que funcionan a plena potencia en cualquier momento; el resto tiene cargas mecánicas muy bajas (y, por lo tanto, extraen mucha menos energía eléctrica) o están "apagados" y, por lo tanto, prácticamente no tienen energía eléctrica.
Esto lleva a 2 enfoques muy diferentes para las fuentes de alimentación:
Los robots atados y las computadoras de escritorio utilizan una fuente de alimentación y disipadores de calor que pueden manejar el máximo consumo de energía en el peor de los casos, cuando todo obtiene la máxima potencia al mismo tiempo. 27 servos * 2.5 W @ 5V requieren una fuente de alimentación de 5 V CC y al menos 14 A (o quizás varias fuentes de 5 V CC que sumen al menos 14 A).
Los robots autónomos y las computadoras portátiles modernas usan una fuente de alimentación y disipadores de calor que pueden manejar algo de energía de diseño térmico . Algunos humanos eligen arbitrariamente el TDP, que es mucho más pequeño que el poder en el peor de los casos, pero algo superior al poder requerido en "situaciones típicas". Luego, la fuente de alimentación está diseñada para que pueda manejar cualquier carga desde 0 hasta un poco por encima del TDP. Y el resto del sistema está diseñado para que nunca excedael TDP, excepto quizás por unos pocos milisegundos. El enfoque más simple es tener algo que mida el consumo de corriente total; luego, cuando la corriente exceda el TDP, suponga que las cosas ya han salido terriblemente mal y apague todo durante unos segundos. Los enfoques más sofisticados miden la corriente de cada motor individualmente: cuando algunos motores se paran, el "modo flexible" mata la potencia de ese motor, por lo que el robot continúa utilizando los otros motores a plena potencia. Cuando muchos motores tiran de una corriente total que es demasiado alta, el "modo cansado" reduce la potencia de todos los motores para que el robot continúe utilizando todos los motores a una velocidad más lenta.
Puede instalar un fusible grande de 14 A. O puede instalar 27 fusibles individuales de 0,5 A, uno en la línea de alimentación de + 5V de cada motor. O ambos. Probablemente le resulte más fácil encontrar fusibles "12 V" o "250 V", que funcionarán bien en su aplicación.
Hay muchos polyfuses baratos disponibles (diseñados para proteger los puertos USB de 5V de una corriente excesiva). Desgraciadamente, los polifusos tardan varios segundos en "explotar", demasiado tarde para proteger cosas del daño permanente, pero lo suficientemente rápido como para evitar que las cosas se calienten, se incendien y quemen su casa.
posiblemente relacionado: ¿Cómo hacer un circuito simple de protección contra sobrecorriente / disyuntor para 12V 1-2A?
La mayoría de las personas que usan servomotores usan un convertidor DC-DC listo para usar para convertir cualquier voltaje que las baterías suministren a los 5V requeridos por los servos. (c) veo que algunos cajas de batería 18650 ( a ) incluyen un pequeño convertidor DC-DC para convertir la energía de la batería a un "cargador de batería USB" de 5 VDC. (Algunas personas utilizan servomotores diseñados para ser conectado directamente a 12 VDC. Una )
Muchos convertidores CC-CC están configurados para que nunca extraigan más de una corriente máxima de la batería: cuando el motor conectado a sus salidas de salida, el convertidor cambia al modo de "corriente constante" a un voltaje de salida más bajo, tirando Menos potencia de las baterías. Si coloca dicho convertidor DC-DC en cada servo, entra automáticamente y sale del "modo flácido" adecuadamente.
"Selección de la batería adecuada para su robot" (a)
"Baterías de robot" (b)
"Baterías que uso en mi robótica" (c)
etc. a b c d e f
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Siempre es difícil especificar la fuente de alimentación para un robot, y ha encontrado el problema exacto que todos enfrentamos. ¿Lo especifica para hacer frente a la carga típica, o la carga máxima absoluta cuando todos los motores están parados a la corriente máxima?
No hay una respuesta correcta a esto, excepto que pase lo que pase no debería dañar nada. La buena noticia es que los servos probablemente no consumirán 2.5W todo el tiempo, por lo que una buena forma de comenzar es conectar su sistema a una fuente de alimentación grande con un amperímetro y medir el consumo de corriente real bajo un uso intensivo típico. Una vez que conozca el consumo máximo de corriente, puede especificar las baterías para eso.
La otra cosa que debe decidir es cuánto tiempo desea que se ejecute. Eso le dirá cuánta capacidad de batería necesita y, por lo tanto, el tamaño de la batería. Pero, como usted dice, si eso significa que necesita una batería más grande, entonces podría significar que necesita servos más grandes y más corriente, ¡y por lo tanto una batería más grande! Es posible que no haya una solución a este problema, excepto:
Pero, ¿qué hacer en el caso extremo donde todos los motores están parados?
Puede considerar algo como un controlador de intercambio en caliente . Este es un pequeño chip que protege la entrada de energía a su sistema. Protege contra la gran corriente de entrada causada por los condensadores de su sistema. También protege contra sobrecorriente en general, así como contra sobretensión.
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Este problema se parece mucho a la ciencia espacial. Con un cohete, cuanto más pesado es, más combustible necesitan para despegar, ¡lo que lo hace aún más pesado! Tienes tus servos, pero para alimentarlos necesitas una batería grande que haga que el robot sea más pesado, ¡esto significa servos más fuertes y una batería aún más grande! Si no puede encontrar la manera de alimentar el robot con una batería integrada, entonces tal vez tenga que conformarse con una fuente de alimentación externa.
Espero que esto ayude.
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