Что может быть причиной падения напряжения на последовательно соединенных серводвигателях RS485?

Мы используем набор серводвигателей RS485 (Robotis EX-106) для нашего робота-гуманоида.Изображение двигателя EX-106

Этот двигатель имеет 4-контактные соединения, а именно заземление, VCC, D+ и D-. Клеммы Ground и Vcc подключены к источнику питания с напряжением 15 В.

Поскольку двигатели служат соединениями для конечностей роботов, они соединены в гирляндную цепь, чтобы передавать линии питания и данных к каждому двигателю с минимальной проводкой. Схема установки следующая

Настройка гирляндной цепи
(источник: robotis.com )

Таким образом, в идеале обе линии питания и данных достигают всех двигателей параллельно.

С набором предпосылок возникает проблема.

В каждом узле гирляндной цепи (т. е. на каждом двигателе) происходит падение напряжения. Это падение напряжения небольшое (0,2–0,9 В), но все же значительное.

Например, при питании 15 В значения, которые мы получаем при измерении напряжения на 4 двигателях с гирляндной цепью, следующие (эти значения были обновлены со времени исходного поста, с лучшими наблюдениями)

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

Также из недавнего эксперимента мы видим, что падение напряжения пропорционально количеству двигателей в гирляндной цепи. Например, только для одного двигателя падение составляет 0,2 В, для 6 двигателей около 1 В, а для 12 двигателей мы получаем падение около 1,8 В.

Первая причина, которая приходит мне в голову, это падение напряжения на соединительных проводах. Но я не уверен, что провода могут вызвать падение напряжения на эту величину. Все мои провода имеют длину менее 20 см и калибр 22 AWG. Не думаю, что сопротивление будет больше нескольких мОм. Кроме того, эти измерения проводятся на этапе без нагрузки (без нагрузки на серводвигатели), и, согласно руководству Robotis EX-106 , ток без нагрузки составляет всего 55 мА, что требует сопротивления не менее 10 Ом для такой величины падения.

Каковы могут быть причины этого? Есть ли способ избежать этого падения напряжения?

Я буду обновлять пост по мере того, как мы узнаем больше.

Я бы меньше беспокоился о реальных проводах и уделял бы больше внимания контактному сопротивлению всех этих разъемов и падению напряжения на (печатной плате?) каждого двигателя.
Я не понял, одинаково ли падение на каждом подключенном двигателе. т.е., если вы измеряете напряжение на M1, это 15В, затем на M2 15-Вd, затем 15-2Вd и на Mn вы получаете 15-(n-1)Вd, это правильно? Когда вы соединяете 12 двигателей в первой части вашей проводки, у вас течет около 0,6 А, это учитывается? Кроме того, эта цифра увеличивается, когда вы действительно что-то делаете с сервоприводами. Во-вторых, вы можете исключить проводку, измеряющую падение напряжения между двумя «одними клеммами» и двумя «двумя клеммами» каждого сервопривода.
Между разъемами питания IN и OUT действительно может быть диод. Это плохая конструкция, так как PFET Back-to-Back был бы намного лучше для защиты выхода, обеспечивая при этом чрезвычайно низкое сопротивление. Если есть диоды, то шины питания вовсе не «параллельны», а последовательно через диоды и «разветвлены» на двигатели на каждом этапе. У вас определенно не должно быть более 3-4 сервоприводов, соединенных в цепочку, если это так! Как сказал кто-то другой, проложите силовые кабели (между прочим, 22AWG ужасен. Возьмите гораздо больший калибр, пожалуйста) вдоль и отсоедините каждый из них.

Ответы (2)

Если ваши соединения выполнены правильно, в каждой сборке может быть защитный диод с низким Vf. Это защитило бы каждую сервосистему, если бы она была подключена к условиям обратного питания.

Падение напряжения, вероятно, увеличивается по мере того, как двигатель потребляет больше тока.

Указано ли в листе спецификаций максимальное количество сервоприводов, соединенных подряд с помощью этого типа подключения?

Переподключение только линий электропередач с использованием непрерывного провода с несколькими Т-образными ответвлениями к входному разъему каждого сервопривода должно решить проблему. (Это если небольшое смещение напряжения действительно является проблемой.)

Чтобы доказать или опровергнуть существование диода, вы можете использовать омметр для измерения непрерывности боковых контактов питания. С помощью измерителя проверьте непрерывность от одного и того же имени вывода до того же имени, затем поменяйте местами выводы измерителя и повторно проверьте те же два контакта. Разомкнутая цепь в одном направлении (но не в другом) указывает на диод в линии.

Я автор вопроса, проблема решена, вот наш опыт по этому поводу.

Я думаю, мы поняли, почему мы столкнулись с проблемами (мы очень надеемся, что они есть!). Как упоминалось в вопросе, основная проблема заключалась в произвольном падении напряжения на гирляндной линии двигателей.

Решение с использованием соединения типа T (первоначально предложенное @Nedd) было тем, к чему мы наконец обратились, но это был не диод, который вызывал падения. Оказалось, что все гораздо проще.

Сам сервопривод имеет элемент с высоким сопротивлением. Также калибр провода для силовой проводки был 22 или 24 AWG. Эти серводвигатели используют простой двигатель постоянного тока в качестве основного привода и сложную систему управления для функции сервопривода. Следовательно, когда есть некоторая нагрузка, сервопривод будет потреблять все больше и больше тока. Шлейфовая цепочка означает, что по первому проводу будет поступать ток для всех последующих N двигателей, по второму — для N-1 и так далее. Этот большой ток на нашем 22/24 AWG в сочетании с собственным сопротивлением двигателя привел к падению напряжения.

Кроме того, ток холостого хода, как указано в руководстве, предназначен для новых двигателей. Возможно, что некоторые двигатели на линии со временем потребляют больше тока без нагрузки из-за повреждения из-за перегрузки и т. д.

Таким образом, нашим окончательным решением было использование сети распределения электроэнергии на основе дерева, где центральная «магистраль» была сделана из проводов 16AWG. Это также помогло нам уменьшить колебания напряжения по всей шине. В каждом узле у нас есть T-концентратор, который поможет нам «подключить» провода от двигателя (22-24AWG) к основной силовой шине.

Таким образом, каждый провод двигателя (22-24AWG) несет ток только для одного двигателя, а толстые провода пропускают весь ток.

Теперь линия работает нормально, почти без просадок при каждом подключении двигателя. :D

TLDR: откажитесь от гирляндной цепочки и перейдите к расположению дерева

Вот грубая схема, которую я сделал, чтобы наглядно показать, что мы сделали.

введите описание изображения здесь

Дайте мне знать, если я могу уточнить. Я поставил этот ответ, так как мы застряли на этой проблеме довольно долго, прежде чем я даже опубликовал вопрос, и этот ответ может помочь многим другим людям, работающим над такой системой.

Что может быть причиной падения напряжения на последовательно соединенных серводвигателях RS485?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v