Energieversorgung

[Toran]

Hallo Zusammen,
wir sind gerade dabei einen sechsbeinigen Laufroboter zu bauen. Dieser Laufroboter hat in Summe 18 Motoren diese werden über zwei Shields angesteuert (2x das selbe). Besagtes Shield ist das PCA9685. Das ganze Projekt wird mit einem Rasberry Pi Zero umgesetzt. Wir haben uns zwei LiPos mit 3,7V genommen und diese in Reihe geschaltet um 7,4V zu bekommen. Jetzt wollen wir die 7,4V für den Rasberry mit einem Wandler auf 5V runter regeln und für das Shield wollen wir sie auf 6V runter regeln. Findet ihr das sinnvoll oder sollten wir lieber zwei separate Spannungsquellen nehmen und sie anschließen? Eine weitere Idee, die wir hatten war es, den Rasberry Pi mit einer Powerbank zu betreiben und die Shields mit den Akkus, meint ihr das wäre besser?
Ich gehe schwer davon aus, dass bei den Motoren ein Strom von mindestens 5A zusammenkommt. Gemessen wurde noch nichts, wir wollen nichts kaputt machen und recherchieren daher erst gründlich.

MfG
Thomas

[Ceos]

Die Stromimpulse und Rückkopplungen (wobei ich die Bestückung der Boards nicht kenne) werden euch wohl den Betrieb des Raspi stören. Eine separate Quelle, also ne Powerbank wäre definitv die bessere Lösung, so könnte man auch bei schwächelndem Antriebs-Akku noch "Betriebssicherheit" gewähren und hätte keinen rebootenden Raspi und ein Robo der hektisch mit den Beinen wedelt weil das Steuersignal während des booten rumspinnt.

[White_Fox]

Grundsätzlich hat Ceos recht, aber ein separater Antriebsakku wäre meiner Meinung nach etwas übertrieben. Ein ordentlich ausgelegtes LC-Filter vor den Leistungsteil und den Himbeerkuchen sollten m.E. reichen.

[HaWe]

Ich gehe schwer davon aus, dass bei den Motoren ein Strom von mindestens 5A zusammenkommt.
MfG
Thomas
kommt auf die Servos an, welche hast du?

ich habe 6 Stück, da kommen schon locker über 10A zusammen.
Ich halte aber grundsätzlich auch eine getrennte Akku-Stromversorgung für Pi und Servos für sinnvoll.

[Moppi]

Hallo Zusammen,
wir sind gerade dabei einen sechsbeinigen Laufroboter zu bauen. Dieser Laufroboter hat in Summe 18 Motoren diese werden über zwei Shields angesteuert (2x das selbe). Besagtes Shield ist das PCA9685. Das ganze Projekt wird mit einem Rasberry Pi Zero umgesetzt. Wir haben uns zwei LiPos mit 3,7V genommen und diese in Reihe geschaltet um 7,4V zu bekommen. Jetzt wollen wir die 7,4V für den Rasberry mit einem Wandler auf 5V runter regeln und für das Shield wollen wir sie auf 6V runter regeln. Findet ihr das sinnvoll oder sollten wir lieber zwei separate Spannungsquellen nehmen und sie anschließen? Eine weitere Idee, die wir hatten war es, den Rasberry Pi mit einer Powerbank zu betreiben und die Shields mit den Akkus, meint ihr das wäre besser?
Ich gehe schwer davon aus, dass bei den Motoren ein Strom von mindestens 5A zusammenkommt. Gemessen wurde noch nichts, wir wollen nichts kaputt machen und recherchieren daher erst gründlich.

MfG
Thomas

Was die Belastbarkeit der LiPo-Akkus angeht, kann man das so machen, dass man zwei Spannungsregler einsetzt und am selben Akku betreibt. Die Spannung am LiPo wird nicht einbrechen. Dafür können die LiPos zu viel Strom liefern, den Du so nie erreichen wirst. Es sei denn, Du setzt Servos ein, wo jeder einzelne 2A bis 5A zieht. Auf dem LiPo steht drauf, wie hoch der max. zulässige Entladestrom ist. Bei meinen Lipos haben die kleinen 11.1V-Modelle schon 60A.
Ich betreibe selbst ATmega328P und Schrittmotor an einem Akku. Die Spannung wird auch von einem Festspannungsregler auf 5V geregelt. Der Schrittmotor hängt dann direkt an 12V des Akku, ein Kondensator in der Versorgung des Motors ist noch geschaltet, das wars. Funktioniert einwandfrei. Allerdings ist so ein Schrittmotor bürstenlos, weiß nicht wie das bei Servos ist. Bei Bürstenmotoren treten mehr Störungen auf. Aber der DC-Regler für die 5V sollte sowieso mit den entsprechenden Kondensatoren versehen sein, die zur Stabilisierung der Spannung und zur Entstörung benötigt werden. Normale Servos, wie die 9g-Teile (siehe SG-90), machen keine Probleme. Ich habe die selber gerade am Testen und betreibe alles, sowohl ein PCA9685-Board, einen Arduino UNO R3 und die Servos (z.Z. 6 Stück) an einer Spannungsquelle, nämlich der vom Arduino UNO (was ich aber später noch ändere).

Falls es Probleme geben sollte, können die Spannungsquellen immer noch getrennt werden.

Wie kommst Du eigentlich auf die 5A für die Motoren? Welche Servos willst Du verwenden?


Nochmal was zu den PCA9685-Boards: Diese kleine Klemme auf dem Board, wo die Spannungsversorgung für die Servos angeschlossen werden kann, erweckt nicht den Eindruck, dass dort 5A Strom drüber fließen könnten. Bis 2A oder 3A evtl. Nur das Steuersignal muss vom PCA9685-Board abgenommen werden, die Spannung für die Servos muss nicht vom Board abgenommen werden. Weil die Stecker der kleinen Servos normal schön da drauf passen.

Nachtrag wegen LiPo:

Bei der Spannungsversorgung mit LiPo musst Du besonders aufpassen. Keine losen Adern an einen LiPo anschließen (Krokodilklemmen-Strippen). Durch den hohen Strom kommt es sehr schnell zum Brand. An meinem dickeren LiPo, mit 220A Entladestrom, haben ich so einen Fehler mal gemacht. Trotzdem ich drauf geachtet habe, haben sich irgendwie die Klemmen der Kabel am LiPo doch kurz berührt. Ergebnis: die dünnen Adern der Krokodilklemmenstrippen brennen sofort. Der Akku hat es überlebt. Kurzschluss am LiPo ist keine gute Sache.

LiPos in Reihe schalten funktioniert. Aber bei diesen Akkus muss immer auf die Entladung geachtet werden. Die Zellspannung darf nicht unter ~3V fallen. Gerade im letzten Bereich von ca. 3.2V bis 2.7V verliert ein kleinerer LiPo sehr rasch an Leistung, mit der Folge, dass der ab diesem Punkt innerhalb weniger Minuten tiefentladen sein kann. Was nicht gut ist. Wenn so ein LiPo geladen wird, wird die Ladung der Zellen angeglichen, vom Ladegerät. Bei zwei Akkus muss man sich beim Entladen nach dem Schwächeren richten. Oder insgesamt nicht so tief entladen. Besser wäre es daher u.U. nur einen Akku davon zu verwenden und gleich einen mit 7.4V zu nehmen.



MfG

[Toran]

kommt auf die Servos an, welche hast du?

ich habe 6 Stück, da kommen schon locker über 10A zusammen.
Ich halte aber grundsätzlich auch eine getrennte Akku-Stromversorgung für Pi und Servos für sinnvoll.

Ich benutze die MG90 Motoren.
Ich bin von 5A ausgegangen weil es so viele sind. Das ist auch nur der Stromverbrauch in Ruhe von dem ich ausgehe. Wenn die Motoren in Bewegung sind gehe ich von weit mehr aus. Ich habe jetzt mal die Shields an ein Netzteil geschlossen und 6V eingestellt. Der Stromverbrauch schockt mich etwas. 0,026A zieht ein Shield an dem 9 Motoren hängen...da kann doch was nicht stimmen.
Was meint ihr?
Danke vielmals für die tollen Beiträge Leute. Die sind echt sehr hilfreich. Ist jetzt erst der zweite Robi den ich baue, daher bin ich noch ziemlich grün hinter den Ohren, was das angeht.
Gruß,
Thomas

[HaWe]

wesentlich sind max. stall current und "Normalbetriebs-" rated current für die MG90 Motoren:
Rated Current (on 1066 controller) 100 mA
Stall Current (on 1061 controller) 480 mA
https://www.phidgets.com/?prodid=245

multipliziere die mit 18, und du weißt, womit du rechnen musst:
Normalbetrieb 100mA*18 = 1,8 A
max. Belastung: 480mA *18 = 8,6 A

Die paar Miiliampere für die Shield-cpu kommt noch dazu, fällt aber nicht mehr so ins Gewicht, denke ich.

[White_Fox]

Ich bin von 5A ausgegangen weil es so viele sind. Das ist auch nur der Stromverbrauch in Ruhe von dem ich ausgehe. Wenn die Motoren in Bewegung sind gehe ich von weit mehr aus. Ich habe jetzt mal die Shields an ein Netzteil geschlossen und 6V eingestellt. Der Stromverbrauch schockt mich etwas. 0,026A zieht ein Shield an dem 9 Motoren hängen...da kann doch was nicht stimmen.
Was meint ihr?

Kann es sein, daß du Ruhestrom und Haltestrom verwechselst? Wenn der Motor in Ruhe rumliegt, dann konsumiert die Steuerelektronik ein paar mA, und das wars. Wenn der Motor dagegen zwar in Ruhelage ist, jedoch Kraft dabei aufbringen muß um die Position zu halten, dann kann es schon sein daß er ordentlich Strom zieht.

[Toran]

Ja stimmt, das habe ich in der Tat verwechselt. Danke dir !