12V 25A Energieversorgung für Roboter gesucht

[LeeMajors]

Hallo zusammen,

für einen 4-beinigen Roboter würde ich gerne Robotis-Servos benutzen, die idealerweise mit 12V betrieben werden sollen.
Stall Torque liegt dann bei 2.3A x 12 Servos = 27,6A. Da kaum alle Servos gleichzeitig diese Grenze erreichen, sollte ich wohl mit 25A auskommen.

Ich brauche jetzt quasi einen BEC wo ein 4S Lipo (12,8V - 16,8V) rein geht und stabile 12V auf der anderen Seite rauskommen.

Bis jetzt hab ich nur sowas gefunden:
https://www.robotshop.com/de/de/syren-25-6-v-24-v-regenerativer-motortreiber.html
...man könnte da mit den richtigen Widerstandswerten am Eingang (Drehpoti) auf 12V kommen, aber das ist von hinten durch die Brust... Einen Motortreiber brauche ich ja schließlich nicht.

Hat jemand eine Idee? :rolleyes:

Grüße, Marcus

[021aet04]

Ich würde es auf mehrere Regler aufteilen. Oder du entwickelst selbst eine Versorgung, da könntest du bei den Reglerherstellern (z.B. TI,...) nachschauen, welcher Hersteller etwas passendes hat (Eingangs- und Ausgangswerte, Gehäusetyp damit du es noch löten kannst,...)

MfG Hannes

[LeeMajors]

Leider bin ich nicht so der Elektronik-Fachmann.
Wenn ich mir die Regler bei Reichelt so ansehe, dann finde ich z.B. den hier: https://www.reichelt.de/ldo-spannungsregler-fest-12-v-3-a-to-220-3-lm1085-it-12-p282816.html?&trstct=pos_11&nbc=1
Mehr als 3A finde ich nicht. Jetzt frage ich mich, ob ich einfach 9 dieser Regler parallel schalten könnte - oder ob es einen besseren Weg gibt.
Die nächste Frage ist, ob da noch mehr Elektronik drum herum muss - muss da noch irgendwas stabilisiert werden? Der Lipo wäre ein 35C Akku und könnte theoretisch mit 175A entladen werden, d.h. von dieser Seite aus, dürfte die Spannung nicht großartig einbrechen, wenn maximal 25A Last fließt.
Und wie viel Kühlkörper brauchts dann noch drum herum...

Und wäre es dann nicht doch sehr viel eleganter, den Motortreiber oben zu missbrauchen?

Grüße, Marcus

[HaWe]

wenn die Lipos die Gesamtleistung schaffen (25A*12V=300W), dann kannst du die Regler einzeln an die Lipos anschließen und daraus die Servos speisen. Ich würde dann je 1 DC-Regler pro Servo verwenden.

ansonsten gäbe es noch etwas in dieser Art:
https://www.ebay.de/itm/DC-DC-CC-CV-Buck-Converter-Step-down-Power-Module-7-32V-to-0-8-28V-12A-300W-MYZ/264169084053?epid=1470910186&hash=item3d81b45495:g:XFYAAOSwR29ZMQWG

[Klebwax]

Ich brauche jetzt quasi einen BEC wo ein 4S Lipo (12,8V - 16,8V) rein geht und stabile 12V auf der anderen Seite rauskommen.

Ich finde Empfehlungen, einen 3S einzusetzen.

Die Teile haben ja einen weiten Spannungsbereich, sie sind dafür gebaut, direkt an einem Lithium oder Blei Akku betrieben zu werde. Bei "normalen" Servos geht das nicht, deren Spannungslage passt nicht zu Lithium Akkus sondern zu NiMH. An den Reglern haben sich schon viele Hexapodbastler (auch hier aus dem Forum) die Ohren gebrochen.

MfG Klebwax

[021aet04]

Du solltest nicht Regler bei einem Händler suchen, sondern bei den Herstellern. Z.B. https://www.ti.com/power-management/non-isolated-dc-dc-switching-regulators/step-down-buck/overview.html

Dort kann man die Werte die man benötigt bzw hat eingeben.

Dann bekommt man passende Regler. Man sucht sich einen Regler aus und baut die Schaltung auf. Die Schaltung ist aber komplizierter als die Spannungsregler wie z.B. die 78xx.

Bei diesen Reglern benötigst du Kondensatoren, Spulen, Dioden und je nach Regler auch externe Fets. Man muss auch eine passende Platine planen und fertigen (lassen).

MfG Hannes

[LeeMajors]

Danke für eure Vorschläge!
@Klebwax: Ich möchte die Servos einsetzen: https://emanual.robotis.com/docs/en/dxl/x/xm430-w210/ ...die haben leider 1V mehr, als die "kleinere Serie". 10.0 - 14.8V Mit 3S hab ich 9 - 12.6V und kann die Akkukapazität nur so halb ausreizen und hab weniger Power auf den Servos.
@HaWe: Die Servos werden ja alle in Kette angesteuert. Es würde mit einzelnen Reglern technisch zwar gehen, wäre aber Frickelei und ich müsste auf die Vorzüge der Kabelführung, so wie von Robotis entwickelt, verzichten.
Der eBay DC-DC Konvertor geht schon in die richtige Richtung, meiner hat allerdings mehr Leistung.
Auch sonst finde ich leider nirgendwo was vergleichbares, außer es wird irrsinnig teuer und irrsinnig groß & schwer.

Also bisher tendiere ich immer noch dazu, den erwähnten Motorregler zu zweckentfremden... Den könnte ich sogar auf 14V einstellen, um mehr Power auf die Servos zu bekommen.
Oder gibt es Gründe, den auf keinen Fall zu nehmen? (https://www.robotshop.com/de/de/syren-25-6-v-24-v-regenerativer-motortreiber.html)

Grüße, Marcus

...hätte nicht gedacht, dass das doch ein schwieriges Thema ist...

[021aet04]

Es gibt Gründe warum ein Motortreiber nicht funktioniert. Du steuerst den Motor mit PWM an. Gibst du am Eingang eine "0", liefert der Ausgang 0V (oder ist hochohmig, je nach Eingang). Bei einer "1" liegt am Ausgang die volle Versorgungsspannung an (leistungsverstärkt).

Du benötigst aber eine konstante Spannung. Es funktioniert nur ein Spannungswandler.

MfG Hannes

[LeeMajors]

@021aet04: Ok, wie doof... Ich hatte wegen "Einzelmotorsteuerung - 25 A 6 V - 24 V" gedacht, dass es eben nicht einfach eine Pulsmodulation ist.
Für eine eigene Platine fehlt mir zu viel Know How in dem Bereich.
Gibt es für die Idee, 9 x https://www.reichelt.de/ldo-spannungsregler-fest-12-v-3-a-to-220-3-lm1085-it-12-p282816.html?&trstct=pos_11&nbc=1 den parallel zu schalten ebenfalls einen Grund es sein zu lassen, oder wäre das gangbar?
(Die Robotis-Servos sind ja alle auf einem Bus parallel geschaltet, + - und eine Datenleitung. Daher würde ich gerne auch die Spannung an einem zentralen Punkt bereitstellen. Das Ganze teils sich dann auf die 4 Beine auf, so dass auf einer Leitung maximal der Strom von 3 Servos läuft.)

Grüße, Marcus

[Klebwax]

Danke für eure Vorschläge!
@Klebwax: Ich möchte die Servos einsetzen: https://emanual.robotis.com/docs/en/dxl/x/xm430-w210/ ...die haben leider 1V mehr, als die "kleinere Serie". 10.0 - 14.8V Mit 3S hab ich 9 - 12.6V und kann die Akkukapazität nur so halb ausreizen und hab weniger Power auf den Servos.

"halb" ist sicher nicht richtig. Es gibt genügend Akkuexperten, die einen Lithiumakku nie auf 3V entladen würden. 10V als Entladeschlußspannung für einen 3s würde den grad passen. Und ob die Servos bei 10V aufhören zu funktionieren, sei noch mal dahingestellt. Bei 9,5V haben die Akkus 3,15V und das ist schon grenzwertig.


Gibt es für die Idee, 9 x https://www.reichelt.de/ldo-spannungsregler-fest-12-v-3-a-to-220-3-lm1085-it-12-p282816.html?&trstct=pos_11&nbc=1 den parallel zu schalten ebenfalls einen Grund es sein zu lassen, oder wäre das gangbar?

Es gibt viele Gründe. Mal einer: die Regler haben eine maximale Dropoutspannung von 1,5V. D.h. der Akku muß mindestens 13.5V haben, damit er funktioniert. Das ergibt für eine Zelle 3,37V und ist damit nicht besser als 3s ohne Regler.

Und noch einer: wenn der Akku 4V (um die Rechnung zu vereinfachen) pro Zelle hat, bleiben von den 16V am Akku 4V am Regler liegen. An den Servos kommen also nur 75% der Eingangsspannung an und ein Längsregler wandelt den Rest in Wärme um. Grob gesagt ist deine 4te Zelle nur dazu da, den Regler zu heizen. Gleichzeitig erhöhst du das Gewicht deines Akkus um 33% und lastest dem Roboter auch noch das Gewicht eines großen Kühlkörpers auf.

Generell ist es eine schlechte Idee, Motore an Spannungsreglern zu betreiben, wenn man sie auch am Akku direkt betreiben kann.

MfG Klebwax

[LeeMajors]

Ok, du hast mich überzeugt - ich schließe einen 3S Akku direkt an!

Jetzt hab ich eine weitere Frage zum Ein- und Ausschalten: Ist meine folgende Überlegung richtig?
In diesem Fall brauche ich ja keinerlei Kondensatoren um irgendwelche Spannungseinbrüche abzufangen, weil der Akku das ja selber erledigt.
D.h. es müssen auch keine Kondensatoren nach dem Einschalten aufgeladen werden. Die Leerlaufspannung der Servos werden mit 40mA angegeben - * 12 = 480mA = 5,76 Watt. Dann wird noch ein kleiner 5V BEC für den Raspi benötigt, der zieht beim hochfahren ca. 2A = 10 Watt. Das könnte man doch mit zwei einfachen Schaltern erledigen, einer für den BEC > Raspi und einer für die Servos?
Oder ratet ihr da auch zu einer aufwändigeren Schaltung?

Grüße, Marcus

[Klebwax]

den BEC > Raspi

Den Begriff "BEC" kennen nur Modellbauer. Normal ist das ein Spannungsregler. Deine Suche wird erfolgreicher sein, wenn du danach suchst. Du brauchst einen Spannungsregler mit einer Eingangsspannung im Bereich 10V (besser 8V) und 15V, einer Ausgangsspannung von 5V und einem Maximalstrom von 2A.

Die 10W sind uninteressant für den Regler, die sieht er nicht. Er sieht nur die Spannung zwischen seinem Eingang und seinem Ausgang und den Strom.

MfG Klebwax

[LeeMajors]

Den BEC, oder Spannungsregler hab ich ja schon: https://hobbyking.com/de_de/yep-20a-hv-2-12s-sbec-w-selectable-voltage-output.html
...der hat auch in dem alten Bot zuverlässig seinen Dienst geschoben.

Mir ging es darum, ob man die 2 Bereiche, die am Akku hängen, also 1. Spannungswandler > Raspi und 2. Servos mit jeweils einem Schalter schalten könnte, oder ob der Strom bereits so groß ist, dass mir die Teile irgendwann weg schmilzen. Bei meinem letzten Projekt hatten wir hier schon einen Thread zu dem Thema, aber da waren auch fette Elkos im Spiel.

Solche Schalter wollte ich einsetzen: https://www.reichelt.de/wippschalter-1x-aus-schwarz-i-o-wippe-1801-1146-p36770.html

Grüße, Marcus

[LeeMajors]

Andererseits, bzgl. Spannungsregler für die Elektronik...
...sollte doch dieser hier: https://www.reichelt.de/ldo-spannungsregler-5-v-5-a-to-220-lm-1084-it5-0-p39422.html?&trstct=pos_2&nbc=1 mit 2 x 10uF jeweils am Anfang und am Ende reichen? Das ganze auf einen Kühlkörper: https://www.reichelt.de/kuehlkoerper-25-mm-alu-13-5-k-w-to-218-to-220-to-247-to-248-sk-145-25-220-p228067.html?GROUPID=7766&&r=1
Oder braucht es da noch mehr Elektronik?

[021aet04]

Du solltest keine Linearregler nehmen, schon gar nicht bei Batterie/Akkubetrieb. Die Linearregler verheizen die überschüssige Energie. Bei Batterie/Akkubetrieb solltest du so effizient wie möglich sein. Somit nur Schaltwandler verwenden. Die sind zwar etwas komplizierter, dafür viel effizienter. Wenn man ein Modul findet sind aber diese auch nicht komplizierter. Als Ersatz für die 78xx Spannungsregler gibt es (zwar nicht ganz billige) Schaltwandler. Die kannst du 1:1 ersetzen.

Und 20uF sind bei 5A viel zu wenig. Bin mir jetzt nicht ganz sicher aber bei 50Hz Anwendungen (Versorgung mittels Trafo) nimmt man als Faustformel 1mF/A.

Ich würde aber trotzdem die Versorgung selbst entwickeln. Kann man ja erlernen.

MfG Hannes

[LeeMajors]

Ich denke, das hier: https://www.reichelt.de/entwicklerboards-spannungsregler-6-40-v-dc-auf-2x-usb-5v-3a-debo-dc-2xusb-p242778.html?&trstct=pos_1&nbc=1 wäre passend.
Falls ich 2 Raspis einsetze entsprechend x 2.

Selbstentwickeln: So ein 4 beiniger Roboter stellt schon genug Hürden (Elektronik, Mechanik, Software). Da will ich es nicht vermurksen, weil ich Anfängerfehler bei der Stromversorgung mache...

Grüße, Marcus

[Moppi]

10.0 - 14.8V Mit 3S hab ich 9 - 12.6V und kann die Akkukapazität nur so halb ausreizen und hab weniger Power auf den Servos.


"halb" ist sicher nicht richtig. Es gibt genügend Akkuexperten, die einen Lithiumakku nie auf 3V entladen würden. 10V als Entladeschlußspannung für einen 3s würde den grad passen. Und ob die Servos bei 10V aufhören zu funktionieren, sei noch mal dahingestellt. Bei 9,5V haben die Akkus 3,15V und das ist schon grenzwertig.

Je näher man beim Entladen den 2.8 bis 3V pro Zelle kommt, die nicht unterschritten werden sollten, desto schneller geht das vonstatten. Theoretisch kann man das machen, ist aber für den Akku nicht so vorteilhaft. Deshalb ist es besser, den Akku in etwa nur bis Nennspannung zu entladen. Das dürften 11.2 bis 11.6V sein (steht drauf). Damit wären das etwa 3.6 bis 3.8V pro Zelle, die nicht unterschritten werden. Wenn er geladen ist, hat er kurzzeitig etwa 12.6V. Die Spannung nimmt Anfangs rel. schnell ab.

MfG

[LeeMajors]

Jau, danke erst mal an alle!
Ich denke, die Stromversorgung steht theoretisch! :cool: