Zasilanie robota

[marycyś]

Witam

Jak poprawnie zasilać układ ?

Czy plusy czujników powinien być połączone ze sobą, a następnie z plusem na Arduino ? Czy każdy plus powinien iść niezależnie do Arduino ?

Czy masa serw powinna iść do akumulatora, czy do Arduino (czy przewód sygnałowy może sam iść do Arduino, czy z masą ? -zakłócenia)

__________

Komentarz dodany przez: Sabre

[zuba1]

serwa i kontroler zasil z 5v chyba że masz jakieś specjalne. Podaj nazwy czujników i serw to coś poradzimy oraz jaka sprawność ogniwa słonecznego. Z tego co widzę to robisz chyba samonaprowadzanie ogniwo słoneczne. Z doświadczenia powiem że lepiej zastosować silniki z samohamowną przekładnią np ślimakową. mają większą moc,są dokładniejsze i nie muszą cały czas pobierać prądu by utrzymać takie urządzenie na pozycji.

[marycyś]

Zastanawiam się nad budową robota i dlatego zbieram podstawy wiedzy.

Co do zasilania, czy poprawne jest poniższe połączenie ?

Czyli przewody zasilające czujników połączone ze sobą a potem dołączone do Arduino. Czujniki są w różnych odległościach od siebie.

Wtedy przewody sygnałowe muszą iść samotnie do Arduino (co z zakłóceniami ?).

Podobnie z serwami ?

Czy jednak jest konieczne niezależne prowadzenie zasilania od każdego czujnika i serwa do Arduino ?

[Nawyk]

"Plus" czujników musisz podłączyć zgodnie z ich znamionowym napięciem zasilania - najczęściej jest to 5 lub 3,3 V - sprawdzisz to wpisując w google "nazwa_czujnika datasheet", szukaj sekcji "Electrical characteristics" w PDF, większość producentów podaje też tę informację już na pierwszej stronie.

Jeśli natomiast chodzi o podłączenie panelu solarnego, to nie wiem, co chcesz osiągnąć. Jaki akumulator (przede wszystkim typ i napięcie znamionowe), jakie ogniwo (napięcie i moc)?

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[marek1707]

Muszę Cię zmartwić, ale nie ma prostych reguł takich o jakich myślisz czyli "czujniki łączymy tak, silniki tak a serwa to tak". To znaczy jest kilka zasad wynikających bardziej z fizyki tych zjawisk i z rozumienia działania (i współdziałania) poszczególnych bloczków w systemie.

Weźmy np. takie czujniki.

Jeżeli jest to czujnik oddający sygnał analogowy (np. prosty termometr, barometr itp) w którym informacja jest niesiona przez napięcie to jest jasne, że powinieneś postarać się by to napięcie dotarło do układu pomiarowego w sposób jak najmniej zakłócony/zniekształcony. Ponieważ taki czujnik "oddaje" swój sygnał względem swojej nóżki masy to oczywistym jest poprowadzenie w pierwszej kolejności dobrego połączenia między tą nóżką a tym miejscem płytki pomiarowej, gdzie masa znajduje się blisko wejść np. przetwornika A/D. Dalej, ponieważ każdy drut jest anteną łapiącą zakłócenia, to w celu zminimalizowania powierzchni tej anteny kabelek sygnałowy (ten z napięciem z czujnika) powinien iść równolegle, możliwie blisko tego masowego. No i zostaje nam zasilanie czujnika, które zdrowy rozsądek nakazuje poprowadzić w tej samej wiązce. Gdy tak podłączysz wszystkie czujniki masz trzy druty do każdego w układzie przypominającym gwiazdę z płytką komputera umieszczoną centralnie. Czy to jest konieczne? Na pewno poprawne, choć nie zawsze praktyczne. Witaj w krainie optymalizacji. No bo np. masz kilka czujników umieszczonych obok siebie, ale w dużej odległości od płytki - czy trzeba do każdego prowadzić trzy osobne kable? Pomyśl. Pomijając ciężkie problemy z łapaniem zakłóceń "z powietrza", najpoważniejszym kłopotem może być błąd wynikający z.. działania samego czujnika. na pewno potrzebuje od dla samego siebie pewnej energii a więc ciągnie prąd z zasilania. Ten prąd płynie kabelkiem "plusowym" do czujnika i wraca kabelkiem "masowym" z powrotem do płyty głównej. Jeżeli kabelek jest cienki (bo po co do czujnika grube) to może mieć np. 0.5Ω/metr długości. Jeżeli pobiera np. 2mA prądu to na samym kabelku masy (nie licząc lutowań, złącz itp) masz spadek 1mV. To znaczy, że czujnik wysyła np. 250mV a Twój przetwornik A/D widzi tylko 249mV. Czy to duży błąd? Nie wiem, to zależy od tego co mierzysz i jak dokładnie chcesz znać wynik. Sam policz sobie co się stanie gdy kabelek jest jeszcze dłuższy a czujnik pobiera np. 50mA.

Uzbrojony w wiedzę o spadkach napięcia na kabelkach masy przyjrzyj się przykładowi takiemu jak pokazałeś na rysunku, gdzie czujniki podpięte są do wspólnej linii zasilania i masy. Ta pierwsza niczemu nie szkodzi, ale wspólna masa powoduje, że w rzeczywistości każdy czujnik wysyła swój sygnał w kabel po którym już płyną jakieś prądy zasilania do innych czujników. Oczywiście największy błąd powstaje na tym odcinku, gdzie płyną zsumowane prądy zasilania wszystkich czujników a więc tym od płyty głównej do pierwszego czujnika. Oczekując dokładności 8-bitowych możesz o takich problemach zapomnieć, ale chcąc czegoś więcej musisz to uwzględnić.

Inna sprawa jest z czujnikami oddającymi sygnał cyfrowy, wszystko jedno PWM, I2C czy np. 1-wire. Tam odbiornikiem sygnału jest port cyfrowy procesora a ten całkiem dobrze odróżnia jedynkę od zera i musiałoby zdarzyć się naprawdę coś bardzo złego, by napięcie 0V urosło do poziomu np. 2V i nastąpiło przekłamanie 0 z 1. Oczywiście nic za darmo i tutaj mamy inne problemy. Czujnik próbujący szybko zmienić stan długiego kabelka sygnałowego (a więc całkiem sporego kondensatora) przez chwile pobiera z zasilania całkiem duży prąd a ponieważ długi kabelek ma swoją indukcyjność, napięcie zasilania tuż przy czujniku może przez chwilę zniknąć powodując zaburzenie pracy czujnika. Takie czujniki pracujące w pewnej odległości od odbiornika sygnału potrzebują obowiązkowo kondensatora 100nF między swoją masą a zasilaniem. Czasem konieczna jest wręcz separacja samego układu czujnika od długiego kabla jakąś bramką logiczną (lub specjalnym driverem linii) tylko po to by nie zmuszać delikatnego czujnika do sterowania dużym obciążeniem pojemnościowym przynoszącym co gorsza zakłócenia z otoczenia.

Jeśli chcesz dobrze zrobić okablowanie takiego urządzenia myśl (albo najlepiej narysuj sobie) o każdym kablu jak o oporniku o rezystancji zależnej od długości i przekroju przewodu. Znając płynące prądy możesz wtedy oszacować spadki napięć i zastanowić się które są dopuszczalne a które trzeba pogrubić lub wręcz usunąć poprzez inny sposób podłączenia.

Generalnie odbiorniki o dużym poborze prądu (serwa) staraj się łączyć w gwiazdę. Zrób wtedy zestaw gniazdek 3-pinowych umieszczonych tuż obok siebie. Ich masy połącz ze sobą grubym przewodem i naprawdę krótkim odcinkiem dołącz ją do masy płyty głównej w miejscu gdzie przychodzi zasilanie z akumulatora. Do tego samego punktu doprowadź masę regulatora ogniw słonecznych. To będzie punkt odniesienia do pomiaru wszelkich napięć systemu zasilania. Zaczynaj od masy i od największych prądów. Wciąż zastanawiaj się jak spadki napięcia na masie będą wpływały na działanie układów które na niej "stoją". Jeśli będziesz zadowolony, zrób szyny zasilania a potem kolejno linie sygnałowe. To zwykle działa 🙂

[marycyś]

Dzięki @marek1707 za tyle informacji 🙂

Możesz mi wytłumaczyć ostatnie zdanie ?

..., zrób szyny zasilania a potem kolejno linie sygnałowe.

[marek1707]

Jeżeli już dobrze zaprojektujesz linie masy i wszystkich zasilań, to potem ciągnięcie (na schemacie) linii sygnałowych nie powinno być problemem. Przytulasz je do odpowiadających im mas a ponieważ te ostatnie są dobre to i sygnały nie będą się psuć po drodze 🙂

W każdym razie zawsze miej na uwadze fakt, że linia na schemacie zawsze zamienia się w mniejszy lub większy opornik, każdy element tej układanki (akumulator, płyta główna, czujnik, serwo) ma swoje wymagania i coś dokłada od siebie. Nie zawsze daje się wszystko pogodzić, ale przynajmniej trzeba próbować i czasem wybierać najmniejsze zło.