Was kann der Grund für einen Spannungsabfall an verketteten RS485-Servomotoren sein?

Wir verwenden einen Satz RS485-Servomotoren (Robotis EX-106) für unseren humanoiden Roboter.EX-106 Motorbild

Dieser Motor hat 4-polige Anschlüsse, nämlich Masse, VCC, D + und D-. Die Masse- und Vcc-Anschlüsse stammen von der Stromversorgung, die eine 15-V-Versorgung ist.

Da die Motoren als Gelenke für die Gliedmaßen des Roboters dienen, sind sie in einer Daisy-Chain verbunden, um die Strom- und Datenleitungen mit minimaler Verkabelung an jeden Motor zu senden. Ein Schema des Aufbaus ist wie folgt

Daisy-Chain-Setup
(Quelle: robotis.com )

Idealerweise erreichen also sowohl die Strom- als auch die Datenleitungen alle Motoren parallel.

Mit der gesetzten Prämisse kommt hier das Problem.

An jedem Knoten der Daisy-Chain (dh an jedem Motor) gibt es einen Spannungsabfall. Dieser Spannungsabfall ist gering (0,2 V-0,9 V), aber immer noch signifikant.

Bei einer 15-V-Versorgung erhalten wir beispielsweise die folgenden Werte, wenn wir die Spannung an 4 verketteten Motoren messen (diese Werte wurden seit dem ursprünglichen Beitrag mit besseren Beobachtungen aktualisiert)

15------[14.1]------[14.0]------[14.0]------[14.1]

Auch aus einem kürzlich durchgeführten Experiment sehen wir, dass der Spannungsabfall proportional zur Anzahl der Motoren in der Daisy-Chain ist. Zum Beispiel beträgt der Abfall für nur einen Motor 0,2 V, für 6 Motoren etwa 1 V und für 12 Motoren etwa 1,8 V Abfall.

Der erste Grund, der mir in den Sinn kommt, ist der Spannungsabfall über den Anschlussdrähten. Aber ich bin mir nicht sicher, ob die Drähte einen Spannungsabfall von diesem Wert verursachen können. Alle meine Drähte sind weniger als 20 cm lang und haben eine Stärke von 22 AWG. Ich glaube nicht, dass der Widerstand mehr als ein paar MilliOhm sein wird. Außerdem erfolgen diese Messungen während der Leerlaufphase (keine Last an den Servomotoren) und gemäß dem Robotis EX-106-Handbuch beträgt der Leerlaufstrom nur 55 mA, was für diesen Abfall mindestens 10 Ohm Widerstand benötigt.

Was könnten die Gründe dafür sein? Gibt es eine Möglichkeit, diesen Spannungsabfall zu vermeiden?

Ich werde den Beitrag auf dem Laufenden halten, wenn wir mehr Dinge entdecken.

Ich würde mir weniger Sorgen um die tatsächlichen Drähte machen und mehr auf den Kontaktwiderstand all dieser Anschlüsse und den Abfall über (die Leiterplatte von?) Jedem Motor achten.
Ich habe nicht verstanden, ob der Abfall über jeden angeschlossenen Motor gleich ist. dh wenn Sie die Spannung an M1 messen, sind es 15 V, dann ist M2 15-Vd, dann 15-2 Vd und an Mn erhalten Sie 15 (n-1) Vd, ist das richtig? Wenn Sie 12 Motoren im ersten Teil Ihrer Verkabelung verketten, fließen etwa 0,6 A, wird dies berücksichtigt? Außerdem steigt diese Zahl, wenn Sie tatsächlich etwas mit den Servos machen. Ich zweite Dave, Sie können jedoch eine Verkabelung ausschließen, die den Spannungsabfall zwischen zwei "Ein-Anschlüssen" und zwei "Zwei-Anschlüssen" jedes Servos misst.
Es könnte tatsächlich eine Diode zwischen dem IN- und OUT-Stromanschluss vorhanden sein. Dies ist ein schlechtes Design, da ein Back-to-Back-PFET zum Schutz des Ausgangs weitaus besser gewesen wäre und gleichzeitig einen extrem niedrigen Einschaltwiderstand bietet. Wenn Dioden vorhanden sind, sind die Stromschienen überhaupt nicht "parallel", sondern in Reihe durch die Dioden und in jeder Stufe in die Motoren "verzweigt". Mehr als 3-4 Servos sollten Sie auf keinen Fall so verketten, wenn es so geht! Wie jemand anderes sagte, führen Sie die Stromkabel (22 AWG ist übrigens schrecklich. Holen Sie sich bitte einen viel größeren Durchmesser) und klopfen Sie sie für jedes ab

Antworten (2)

Unter der Annahme, dass Ihre Anschlüsse korrekt sind, befindet sich möglicherweise in jeder Baugruppe eine Schutzdiode mit niedriger Vf. Dies würde jedes Servosystem schützen, falls es an einen Rückleistungszustand angeschlossen wäre.

Der Spannungsabfall nimmt wahrscheinlich zu, wenn der Motor mehr Strom zieht.

Gibt es im Datenblatt eine maximale Anzahl von hintereinander geschalteten Servos mit dieser Anschlussart?

Das Problem sollte gelöst werden, indem nur die Stromleitungen mit einem durchgehenden Draht mit mehreren "T"-Drops in den Eingangsanschluss jedes Servos neu verdrahtet werden. (Das ist, wenn der kleine Spannungsoffset wirklich ein Problem ist.)

Um die Existenz der Diode zu beweisen oder zu widerlegen, können Sie mit einem Ohmmeter die Kontinuität der seitlichen Stromanschlüsse messen. Überprüfen Sie mit dem Messgerät die Kontinuität von demselben Pin-Namen zu demselben Pin-Namen, kehren Sie dann die Messleitungen um und prüfen Sie dieselben zwei Pins erneut. Ein offener Stromkreis in einer Richtung (aber nicht in der anderen) weist auf eine Diode in der Leitung hin.

Ich bin der Fragesteller, das Problem ist gelöst, hier sind unsere Erfahrungen dazu.

Ich denke, wir haben herausgefunden, warum wir mit den Problemen konfrontiert waren (wir hoffen wirklich, wir hoffen, dass wir das haben!). Wie in der Frage erwähnt, war das Hauptproblem ein willkürlicher Spannungsabfall entlang der Daisy-Chain-Reihe von Motoren.

Die Lösung der Verwendung einer T-Verbindung (ursprünglich von @Nedd vorgeschlagen) war das, woran wir uns schließlich wandten, aber es war keine Diode, die die Tropfen verursachte. Es stellte sich heraus, dass es etwas viel Einfacheres war.

Das Servo selbst hat ein hochohmiges Element. Auch unsere Drahtstärke für die Stromverkabelung war 22 oder 24 AWG. Diese Servomotoren verwenden einen einfachen Gleichstrommotor als zentralen Stellantrieb und ein ausgeklügeltes Steuersystem für die Servofunktion. Daher zieht das Servo bei etwas Last immer mehr Strom. Die Daisy-Chain würde bedeuten, dass der erste Draht Strom für alle nachfolgenden N-Motoren führen würde, der zweite Strom für N-1 und so weiter. Diese hohe Stromstärke bei unserem 22/24 AWG in Verbindung mit dem Eigenwiderstand des Motors führte zu einem Spannungsabfall.

Auch der im Handbuch angegebene Leerlaufstrom gilt für frische Motoren. Es ist möglich, dass einige Motoren an der Leitung im Laufe der Zeit aufgrund von Überlastschäden usw. mehr Leerlaufstrom ziehen.

Unsere endgültige Lösung war also die Verwendung eines baumbasierten Stromverteilungsnetzwerks, bei dem der zentrale „Trunk“ aus dünnen 16AWG-Drähten bestand. Dies hat uns auch geholfen, Spannungsschwankungen entlang des gesamten Busses zu reduzieren. An jedem Knoten haben wir einen T-Hub, der uns helfen würde, Drähte vom Motor (22-24AWG) auf den Hauptstrombus zu "klopfen".

Jedes Motorkabel (22-24AWG) trägt also nur Strom für einen Motor und die dicken Kabel tragen den gesamten Strom.

Jetzt funktioniert die Leitung gut mit fast keinem Abfall an jedem Motoranschluss. :D

TLDR: verwerfen Sie die Gänseblümchenkette und entscheiden Sie sich für die Baumanordnung

Heres ein grobes Schema, das ich gemacht habe, um visuell zu zeigen, was wir getan haben.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Lassen Sie mich wissen, wenn ich das weiter erläutern kann. Ich habe diese Antwort gegeben, da wir ziemlich lange an diesem Problem feststeckten, bevor ich die Frage überhaupt gestellt hatte, und diese Antwort könnte vielen anderen Leuten helfen, die an dieser Art von System arbeiten.

Was kann der Grund für einen Spannungsabfall an verketteten RS485-Servomotoren sein?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v