Oktopod Projekt

[movido]

Einer meiner Roboter ist ausschliesslich aus 1mm Alu gebaut und sehr stabil. Man muss das Alu halt abkanten. Die Falze machen es sehr steif. Alu ist darüber hinaus auch ein hervorragender Leiter. Die Anschlüsse macht man mit einem an das Kabel gepressten Ring, der auf die Platte geschraubt wird. Aber Gewicht spart man gegenüber einer guten Verkabelung nicht. Abgesehen davon ist die Motor-Masse nicht unbedingt die gleiche wie die Logik-Masse, also noch mehr Gefahr für Kurzschlüsse.

Die Spannung für die Servos wird nicht reguliert und kann für die Standard R/C Dinger ruhig auch bei 7,2 V liegen. Die Logik Stromversorgung muss gepuffert und gefiltert werden, wenn sie vom gleichen Akku kommt (Diode, Filter, Kondensator, Regler, Kondensator).

[HannoHupmann]

Bei einem Hexa mit Servos sollte die Motormasse schon mit der Logik-Masse verbunden sein, sonst gibts fiese Zuckungen in den Servos.

Mein Vinculum verwendet Dibond als Basismaterial (0,5mm Aluminium 3mm Plastik und nochmal 0,5mm Aluminium), sehr stabil und sehr leicht. Freaks verwenden CFK und werden noch leichter. Billiger und auch leicht zu bearbeiten ist Polycarbonat/Lexan. Das schöne an einem Hexabot ist eigentlich, dass er sich fast komplett aus Plattenmaterial aufbauen lässt. Phoenix² habe ich noch komplett selbst mit der Laubsäge ausgesägt und mit der Hand gefeilt.

Bei einigen Servos muss man leider sehr genau 6V bereit stellen, sonst werden die unwillig, gerade die China-Servos sind da etwas empfindlich. Bei HiTec habe ich auch keine Probleme mit 7,2V. Daher SBEC mit 20A und schöner 6V Ausgangsspannung.

@Movido kannst du für deine Pufferschaltung einen Schaltplan posten? Würde mich interessieren wie du das aufgebaut hast.

[LeeMajors]

Wegen der Spannung: 6V wäre mit auch lieber, aber das Beaglebone brauch 5V, daher wollte ich alles mit 5V betreiben.
Das Turnigy TGY-5513MD wird mit 4.8~6V angegeben. Daher bin ich davon ausgegangen, dass es mit 5V klappen sollte - liege ich da falsch?
...sonst müsste ich mit 2 BECs arbeiten, was wieder Gekabels, Gewicht und Platzprobleme erhöht...

Ansonsten, movido, meinst du damit, man kann normale Servos in der Regel wie Hochstrom-Servos behandeln? Außerdem sind es ja bei vollgeladenem Akku 8.4V und nicht nur 7.2V!?

[robin]

Du solltest so oder so zwei BECs verwenden, denn die ganzen störungen, die von den Servos kommen können, willst du garnicht auf deiner Logik Platine haben.

Die eleganteste (aber auch schwerste) Lösung wäre sogar ein kleiner Logik Akku und ein Großer LiPo für die Servos.

Um größere Elkos auf der Servoseite solltest du auch einplanen.

[LeeMajors]

Hmm... 2 BECs wären ja quasi vorhanden, 6V für die Servos hört sich auch gut an.

Als Elektronik-Dau:
- Sollen die "größeren Elkos" Störungen ausfiltern, oder Stromspitzen befüttern?
- Müssen die vorhandenen ausgelötet werden, oder kann ich die großen parallel betreiben.
- ...eigentlich braucht doch nur das Servo-BEC die Elkos - oder? Am 5V BEC hängt nur das Beaglebone und 2 Maestroboards.
- Was für Elkos nehme ich da?
- Gibt das am Anfang, wenn die sich aufladen, nicht erstmal sowas wie fast einen Kurzschluss?

[robin]

- Dadurch das deine Servos sehr viel Strom beim anfahren ziehen, brechen deine 6V zwangäufig ein. Das sollen die Elkos dann verhindern. Das liegt an der Trägheit des BECs, wenn du die Servos direkt mit einem Lipo versogen könntest, sollte so etwas nicht auftreten, bzw. nicht so Stark. Welche Größe man benötigt, hängt also vom BEC ab, wie schnell dieses Nachregeln kann. Hanno hat bei seinem Hexa 7x2200µF verwendet. Was auch helfen kann, die Servos nacheinander anzusteuern und so die Last auf die 20ms Pulse zu verteilen, das muss aber deine Steuerung unterstützen.

- Der im BEC vorhandene Elko (und auch die in den Servos, falls du das meinst) bleiben vorhanden. Im idealfall baust du dir dann eine kleine Elko Batterie pro Bein mit ca. 2000µF. Genaue Werte musst du aber an deinen Servos ermitteln, da die Leitungslänge und das ansteuern der Servos da eine große Rolle spielen.

- Genau, die Elkos nur in die Servo Versorgung einbauen.

- Zum Kurzschluss, theoretisch ja, aber durch den BEC sollte da eigentlich nichts passieren.

[HannoHupmann]

Ich hatte das doch schon an meinem Projekt gezeigt, aber gut:
1) Ich habe einen SBEC mit 20A @6V für die Servos, dahinter eine sehr dicke Kondensatorbank mit 6800µF (Elko, bin mir über den Wert gerade nimmer ganz sicher @robin) für jedes Bein also sechs mal das ganze! Parallel verschaltet. Zusätzlich sind am Bein noch 100µF und 100nF für jedes Bein verbaut.
2) Die Logik wird aus einem 9V Block separat gespeist mit gemeinsamen GND. 2 DC/DC Regler setzen die Spannung um auf 3,3V und 5V sowie ein StepUp Wandler für 12V. Da die Logik nicht so viel Strom zieht reichen hier je 1A, die 12V sind für die LED Beleuchtung.
3) Die µC Boards haben noch mal ein paar eigene Kondensatoren drauf, aber die sind eher zu vernachlässigen klein.

Kurzschluss gibt es da nicht, aber es dauert einen Moment bis die Kondensatoren aufgeladen sind, allerdings dauert es noch länger bis sich diese wieder entladen haben nach dem Abschalten.

So sieht dass dann bei mir aus, wobei das noch die alte Platine (ganz rechts unten) ist mit Festspannungsreglern, diese wurden jetzt durch DC/DC Regler ersetzt.
Darüber (rechts oben) ist der SBEC mit 20A und 6V, der ist an die Kondensatoren (rechts Mitte) angeschlossen. Unter den Kondensatoren sieht man die Goldkontakte hier werden die 6 Beine angesteckt. Nicht auf dem Bild: Für jedes Bein gibt es eine kleinere Verteilerplatine, hier können jeweils 3 Servos angeschlossen werden. Die Logiksignale werden hier von der Spannungsversorgung getrennt und an den µC weitergeleitet (siehe Stecker ganz links, auf dem linken Board) und die Stromversorgung der Servos hat hier nochmal zwei Kondensatoren (100nF und 100µF) für kleine Spitzen. Zusätzlich bekommt jeder Servo noch einen Ferritkern in seine Zuleitung als Drossel was die Signale noch etwas verbessert.
Bild hier  
Links sind die beiden Controller Platinen. Ganz links: Servocontroller und Links Mitte, Licht und Sonstiges.


Wie habe ich die Größe der Kondensatoren ermittelt? Mit dem Oszi die Versorgungsspannung der Servos aufgenommen und die Bewegung von einem Bein abgefahren. Mit einem Steckbrett habe ich dann so lange Kondensatoren zwischen VCC und GND gesteckt bis die Spannung auf dem Oszi nicht mehr gewackelt hat und ein gerade Strich blieb. Das waren so etwa 3x 2200µF, daher pro Bein 6800µF. Danach also eine Bank mit 6x 6800µF zusammen gesteckt und alle Beine mit Last bewegt. Wieder die Spannung gemessen und Viola alles bleibt konstant und ruhig. Es hat mich selbst überrascht wie viel µF man da reinstecken muss.

Kleine Anmerkung noch: Statt 6x 6800µF könnte man natürlich auch 2x 22.000µF nehmen oder einmal 40.000µF. Eine nahe liegende Überlegung ABER: die Kondensatoren können nicht beliebig höhe Ströme versorgen. Bei angenommenen 8A Spitze, verteilt sich der Strom bei 6 Kondensatoren schön auf und jeder muss nur noch 1,33A stemmen. Mit einem einzelnen Kondensator kann es da schnell ein Wärmeproblem geben (außer man nimmt entsprechende Kondensatoren die 8A abkönnen, aber die sind im Bauraum wieder deutlich größer und schwerer).

[LeeMajors]

Eine Frage zu "die Stromversorgung der Servos hat hier nochmal zwei Kondensatoren (100nF und 100µF) für kleine Spitzen"
Die Kondensatoren sind doch im Grunde alle parallel geschaltet - wieso haben die kleinen Kondensatoren dann noch irgendeine Wirkung?

...ich hoffe, ich nerve nicht zu sehr mit Anfängerfragen...

[HannoHupmann]

Irgendwie habe ich das Gefühl, dass du es aber noch nicht verstanden hast. Lass die Controllerboards erst mal außen vor. Es geht rein um die Stromversorgung der Servos. Diese brauchen einen ausreichend großen Puffer. Mit einem Oszi lässt es sich leicht "praktisch" ermitteln, welche Größe dieser Puffer haben muss. Ich habe 6 Stück eingebaut, daher versteh ich nicht warum du nur 2 Stück verwenden willst.

Wie du in meinem Aufbau sehen kannst, befindet sich der Puffer irgendwo zwischen SBEC und Servo, die Leitungslänge ist mir persönlich dabei egal gewesen. Allerdings habe ich darauf geachtet, dass der Querschnitt so lange wie möglich dick ausgeführt ist, insbesondere weil pro Bein 3 Servos versorgt sein müssen. Erst auf der "kleinen Verteilerplatine" wechsel ich auf die normalen Servokabel.

Achsja noch ein kleiner Hinweis zu LiPos, ich spendiere meinen Robotern immer einen Akkuwächter aus dem Modellbau, damit sich kein LiPo tiefentladen kann und ich die Spannung der einzelnen Zellen im Blick habe.

[Geistesblitz]

Mach dir keine Sorgen, mir ist das ehrlich gesagt auch immer ein Rätsel gewesen. Ich könnte mir höchstens vorstellen, dass die auf höherfrequente Störungen besser reagieren können als die dicken Teile.

Wo befindet sich eigentlich die Kondensatorbatterie? Vor oder hinter dem SBEC? Das ist mir irgendwie auch noch nicht so ganz klar.