Umsetzung der Idee eines Hexapod

[Klebwax]

1) Eine Quelle verwenden die genug Leistung liefert. In meinem Fall ein SBEC mit 20A und ein Akku bzw. ein Festpannungsnetzteil die auch um die 20A liefern können. Gemessen habe ich, dass mein Hexa um die 8A konsumiert, also mit deutlicher Sicherheit.
Aber, keine Quelle kann die Leistung schnell genug bereit stellen, das liegt in der Natur der Sache.
daher 2) Kondensatoren. ....

Ich würde den SBEC zurück schicken und das Geld zurück verlangen. Ein Regler, der nicht in der Lage ist, 40% seines Maximalstroms geschaltet zu liefern, ist Schrott. Ich weiß zwar nicht, was für ein Baustein in deinem SBEC verwendet wird, aber aus dem Datenblatt eines 3A Reglers (LM2576, die erste Generation der Simple Switcher) hier ein Bild:


Hier wird ein Lastsprung von 3A gezeigt, das sind 100% des Maximalstroms des LM, und nach 100µs steht die Spannung wieder. Der entstehende Spannungssprung liegt im Bereich um 100mV. Und dabei ist das ein Chip der ersten Generation, neuere sind besser. Bei einem 20A Regler darf man keinen Spannungseinbruch sehen, selbst wenn man 16A hart ein und ausschaltet, und Transienten müssen in weniger als einer Millisekunde beendet sein. Anderenfalls hat er den Namen Regler nicht verdient.

Was deine Kondensatoren auf der Platine machen ist genau das gleiche, sie glätten und puffern die Spannung. Allerdings ist das bei einem µC so wenig, dass ein 100nF locker ausreicht.

Das ist nicht so. Die Stromversorgung eines µC und auch die eines dicken Prozessors kann selbstverständlich jeden erforderlichen Strom in ausreichender Geschwindigkeit liefern. Bei großen Prozessoren können das bis an die 100A sein. Was sie nicht kann, ist Stromänderungen schneller zu bedienen, als die Induktivität der Leiterbahnen und der restlichen Schaltung zulassen. Da geht es um nHy und um Zeitbereiche von kleiner 1µs. Deswegen dürfen die die Kondensatoren nicht wesentlich größer als die 100nF sein. Sie haben sonst einen zu großen ESR und eine zu große Induktivität und damit keine Wirkung mehr bei schnellen Vorgängen. Sie sind also nicht dazu da, den Regler zu verbessern, sondern die physikalischen Eigenschaften des Aufbaus zu kompensieren.

MfG Klebwax

[HannoHupmann]

@Geistesblitz, da liegt genau das Problem der SuperCaps sie brauchen zu lange um sich wieder voll zu laden. Allerdings sind meine 6x6800µF auch nicht gerade klein, die 22.000µF von EPCOS (grr Konkurent) sind mit 40x30mm natürlich Brocken. Von KEMET gibts die in 40x22 :-D. Spass beiseite ich habe mir eben die 6.800er günstig geholt und daher verwendet.
Zudem verteilt sich der Strom nun auf 6 Kondensatoren und nicht auf 2Stück die dann 4A abkönnen müssten.
Abgesehen davon, wusste ich vorher nicht ob ich wirklich soviel brauche. Achja zusätzlich sind sehr nah am Servoanschluss nochmal 100µF und 100nF pro Bein verbaut um auch kleine Spitzen schnell zu kompensieren, denn je größer der Cap, desto langsamer wird er.

@Klebewax von was redest du? Mein Hexa braucht 8A, aber der SBEC liefer 20A, wenn er soll. Es liegt weniger am SBEC als an der Quelle dahinter. Mein Hexa läuft meistens über Kabel und das Netzteil (während der Test und Programmierphase, da ich da Strom und Spannung überwachen kann) ist eben noch etwas träger und daher gibts nen Satz Kondensatoren, was auch den Akku entlastet. Außerdem reden wir hier nicht über µC und Prozessoren sondern über Leistungselektronik mit ein paar Amper.

Wobei mir gerade auffällt, dass man hier eventuell sogar mit weniger Kapazität zurecht kommt, wenn der Kondensator in der Lage ist die 10A zu treiben. Mit den Elkos parallel mache ich ja nichts anderes als den Strom aufzuteilen.

[malthy]

@Hanno: Liegen die Elkos am Ein- oder Ausgang des SBECs?

[HannoHupmann]

Die sind nun auf der Ausgangsseite. Vermutlich könnte man sie auch auf der anderen Seite platzieren, aber ich dachte mir, wenn dann, so nah wie möglich an den Servos, wo die Probleme entstehen.

[malthy]

Aber meinst Du nicht, dass Klebwax dann schon ganz recht hat? Wenn die Servos 8 A zögen (man beachte den Konjunktiv ), sollte das ausgeregelt werden können. Aber ich bezweifle dass beim Start einer Bewegung nur 8 A benötigt werden. Dein Hexa dürfte auch 18 Servos haben, die bei Änderung einer Pose auch im Wesentlichen alle anlaufen. Der Peak kann dann meiner Erfahrung nach locker über 20 A liegen, und da knickt dann Dein Wandler ein.

[HannoHupmann]

Punkt 1: jaein, teilweise hat er ja recht. Wenn die Servos 8 Amper ziehen regelt das der SBEC auch aus, solang er von einem Akku (LithiumPolymer) gespeist wird. Bei meinem Labornetzteil stehen keine 8 Ampere in der kurzen Zeit zur Verfügung. Da kann der SBEC machen was er will!

Punkt 2: Bei einem Hexa laufen in der Bewegung nicht alle Servos unter Volllast. Die Servos an der Hüfte haben fast kein Drehmoment, bewegen sie das Bein doch nur vor und zurück. Kritisch sind die Servos an der Schulter die auf dem Boden aufstehen (mindestens 1 Bein befindet sich aber in der Luft). Bei 3 Beinen auf dem Boden und drei in der Luft, werden die Schulterservos am meisten belastet, aber dafür sind 3 Beine auch völlig unbelastet. Sind alle Beine auf dem Boden verteilt sich die Last auf 6 Stützen. Unterm Strich sind nie alle Servos voll belastet, einzige Ausnahme: Initialisieren! Hier sind alle Beine auf einmal am arbeiten, daher empfiehlt es sich in der Programmierung die Startposition nicht mit allen Beinen gleichzeitig anzufahren, sondern schön kaskadiert.

Sollte der Peak doch über 20A liegen, dann würde meine Kondensatorbank, zumindest kurzzeitig, einspringen und die Spitze ausgleichen, die zum Glück nie besonders lang ist.

Unterm Strich funktioniert die Lösung bei meinem Hexabot, ob man sie noch besser machen kann? Keine Frage! Ob sie allgemein gültig ist? Vermutlich nicht! Ob sie bei der eigentlichen Aufgabenstellung dieses Hexas hilft? Vermutlich ja, denn mit 78xx und 1-2A wird es definitiv nicht funktionieren (wie auch schon gezeigt wurde) und daher --> SBEC. Ob mit oder ohne Kondensatoren bleibt jedem selbst überlassen

[danilo01]

Hallo zusammen,

so mal wieder etwas neues von meinem Projekt.

Die Experimentierplatine für die Servos ist rausgeflogen.
Habe sie jetzt auf einem Shield untergebracht.

Dann danke ich Dir @ Hanno für den Tip mit dem SBEC Regler.
Die Lieferung hatte 3 Wochen gedauert, aber das Warten hat sich gelohnt.
Das Zucken ist weg.

Hatte aber leichte Spannungseinbrüche und konnte sie mit 6000µF ausgleichen.
Habe dann aber auf 8000µF erhöht.



Dann ging es ans Programm.
Habe mich für die 2:4 Methode entschieden.
Es sieht zwar noch etwas komisch aus, aber die Feinheiten kommen noch.





Die nächste Zeit werde ich erst mal damit verbringen die ganzen Kabel zu schirmen.
Dann ordentlich zu verpacken.

So das war es erst mal.
Ich danke euch nochmal für die viele bisher geleistet Hilfe bei diesen Projekt.

Gruß aus dem Norden.