Zasilenie jednocześnie 5 serw Tower Pro MG995 - jaki zasilacz?

[greebqmaster]

Witam,

Na drodze budowy mojego kochanego Manipulatora (link do tematu) stanęła kolejna po małej zagwozdce dotyczącej sterowania (link do tematu) przeszkoda 😃

Otóż, elementami wykonawczymi będą budzące wiele kontrowersji (hehe 😃) serwa Tower Pro MG995. Pomyślałem, że warto by sprawdzić jaki prąd pobierają owe serwa i całkiem mocno się zdziwiłem... Na luzie jest to ~1.3A, a pod mocno spowalniającym obciążeniem (hamowałem je palcem) dochodzi do... 3A? Przy zablokowaniu nawet nie chciałem patrzeć na miernik... Dobra, spojrzałem, ~7.3A. Przyznam, że trochę mnie to zaskoczyło, a przecież przy starcie silnika prąd jest odpowiednio wyższy.

W związku z tym zacząłem przeglądać różne zasilacze na znanym serwisie aukcyjnym, ale jest tam tego tak dużo, że kompletnie przestałem ogarniać. Myślę, że w krytycznym przypadku prąd może (wiem, że to prawie nierealne, ale lepiej być ubezpieczonym na wszystko 😃) wynieść nawet 15A i nie mam pojęcia:

1. Jakim zasilaczem to zasilić? Czy ktoś ma coś sprawdzonego do polecenia? Co powiecie o zasilaczu ATX?

2. Jak rozwiązać problem stabilizacji napięcia? Zasilacz na bank będzie miał więcej niż wymagane serwowe 6V więc takie napięcie odpowiednio będzie trzeba obniżyć. Pomyślałem, że sprawdzi się tutaj układ 7806, ale jak zajrzałem do noty i zobaczyłem, że maksymalny prąd wynosi 1A to przyznam, że cukier mi skoczył 😃 Co można użyć zamiast układów z serii 78xx?

Z góry dziękuję za wszelką pomoc i pozdrawiam,
greebqmaster

[adam30010]

Jak na moje zasilacz ATX może być ma napięcia 5V i 12V, a i wydajność prądowa odpowiada wymaganemu poziomowi (oczywiście zasilacz musi być odpowiedniej mocy).

Teoretycznie zasilania z takiego ATX nie trzeba będzie jakoś specjalnie stabilizować, jednak może się okazać że trzeba będzie je filtrować/stabilizować zasilanie dla elektroniki (procek itp.)

Jeśli koniecznie być chciał mieć 6V na serwo to zasilanie z 12V i stabilizator z "doładowaniem" jednak bardzo będzie się grzać - w tym przypadku raczej bym zastosował odpowiednie przetwornice które byłyby w stanie zapewnić wymagany prąd, tutaj także raczej nie potrzebne by było jakieś specjalne stabilizowanie napięcia poza oczywistym filtrowaniem napięcia.

[marek1707]

Stosowanie zasilacza z wyjściem 12V a potem kolejna stabilizacja tego na 6V to nie jest dobry pomysł. Istnieją oczywiście proste sposoby zwiększenia wydajności prądowej zwykłych 78xx właściwie do dowolnego poziomu, ale wciąż pozostaje problem mocy strat stabilizacji liniowej:

(12V-5V) * 15A = 105W

to naprawdę dużo i posiadanie na biurku takiego pieca nie jest przyjemne. Z drugiej strony własnoręczne zbudowanie przetwornicy impulsowej na >10A to też nie kaszka z mleczkiem. Poczynając od zrobienia odpowiedniego dławika a na problemach ze stabilnością kończąc.

Przede wszystkim zastanów się, czy rzeczywiście takiego prądu możesz potrzebować. Jeżeli Twoja konstrukcja będzie korzystać z maksymalnych momentów serwomechanizmów, to tak ale jeśli chcesz zaprojektować zasilacz tylko po to by wytrzymywał sytuacje awaryjne (np. blokada mechaniczna) to bardziej elegancko jest zrobić pomiar prądu każdego serwa i niech procesor wie co się dzieje. Przynajmniej może wtedy cofnąć komendę ruchu i próbować ratować silniki - bo to jest kolejny aspekt. Jeżeli serwo pobiera 7A przy 6V i nic nie robi (moment statyczny to nie jest praca w sensie fizycznym), to w małej plastikowej budowie masz nagle 40W piecyk. Jak długo wytrzymają uzwojenia i komutator? 10 sekund?

Dobre zasilacze masz np. tutaj:

http://www.tme.eu/pl/details/lps-100-7.5/zasilacze-impulsowe-otwarte/mean-well/#

Akurat ten można regulować w granicach 6-9V więc jest idealny. Są też większe i niewiele droższe, napięcia i moce - do wyboru do koloru.

Najprostszym wyjściem jest oczywiście zasilacz komputerowy, ale 5V (plus spadki na kablach) nie dadzą Ci katalogowych momentów serwomechanizmów.

[adam30010]

Stosowanie zasilacza z wyjściem 12V a potem kolejna stabilizacja tego na 6V to nie jest dobry pomysł.

Ja oczywiście nie miałem na myśli stabilizacji dla wszystkiego razem bo to wtedy faktycznie by wychodziły bardzo duże moce do wytracenia, miałem na myśli stabilizację DLA KAŻDEGO serwa osobno. No chyba że z 5V moment da rade wtedy można bez stabilizacji.

Dla 12V to raczej przetwornica, zaznaczyłem że linowy bardzo się będzie grzać - gdzieś moc musi uciec.

Odnośnie przetwornic to się nie zgodzę - idzie dostać komponenty do przetwornic dających radę i przy 10A CIĄGŁEGO poboru (np na LT1270), a nie zdziwiłbym się jak by były gotowe "kity" na takie prądy (no może i kity nie do dostania w Polsce). Co do stabilności własnoręcznie zbudowanej przetwornicy to już inna kwestia, ale step down'y nie są jakoś mocno skomplikowane, problem jest raczej ze step up.

Robot ma być klasy manipulatora więc trzeba być gotowym do utrzymania MAKSYMALNEGO obciążenia silników - w grę wchodzi moment trzymający - największy pobór prądu. Oczywiście pomiar prądów się przyda i w pewnym stopniu zabezpieczy całość ale zasilacz MUSI wytrzymać maksymalne obciążenie - procesor powinien wiedzieć jakie ma obciążenie na silnikach. Jednak ZAWSZE należy projektować zasilanie dla maksymalnego obciążenia + mały zapas.

I dodatkowy plus z ogarnięcia prądów przez proca to:

to w małej plastikowej budowie masz nagle 40W piecyk. Jak długo wytrzymają uzwojenia i komutator? 10 sekund?

to jest bardzo mocny fakt - konieczne będzie programowe sprawdzanie prądów by w razie czego wyłączyć napędy.

Co do zasilaczy Meanwell to polecam, sam korzystałem z ich produktów przy prądach ponad 20A - jeszcze mnie nie zawiodły.

[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]

Stabilizacja "rozproszona" w puntach odbioru mocy nie zmniejsza strat a jedynie rozmienia problem na drobne. I choć te 100W nadal będzie grzało pokój, to - masz rację - kilka mniejszych radiatorów rzeczywiście może być łatwiejszych do przełknięcia niż jeden centralny. Co więcej, takie rozwiązanie może być atrakcyjne również z punktu widzenia dostępności elementów. Proste stabilizatory liniowe na 3 lub 5A są dostępne a i odpowiednią przetwornicę step-down można (chyba?) bez problemu kupić.

Wzmianka o stabilności dotyczyła robienia takiego układu na piechotę przez początkujących. Ktoś bez doświadczenia, kto ma takie rozterki jak Autor wątku z systemem zasilania nie zbuduje jej "z marszu". Trzeba będzie wskazać schemat, znając awersję ludzi do nawijania dławików policzyć i wybrać konkretne handlowe elementy a potem narysować płytkę lub przynajmniej bardzo szczegółowo opisać zasady łączenia, możliwe zagrożenia i rozwiązać ew. problemy w fizycznie zmontowanym układzie. Z doświadczenia wiem, że bardzo trudno uruchamia się nietrywialny układ poprzez zdalne oczy i ręce zapaleńca z Forum dysponującego mutimetrem. Twoja elektroniczna intuicja i doświadczenie w takich sytuacjach nie działają. Jeśli w końcu się uda - chwała i Wykonawcy i Nauczycielowi, ale zwykle wygląda mi to jak eksploracja Marsa - obraz jest urywany i zaszumiony, wyniki pomiarów niepewne, opóźnienia w łączności długie, brak jakichkolwiek części alternatywnych/zapasowych a i tak w czasie jednej z przerw w łączności łazik wpada bezpowrotnie do jakiejś dziury... 😐

W konstrukcji manipulatora takiego jak ten będzie jeszcze mnóstwo innych problemów i nie ma sensu dokładać sobie kolejnych. Nie polecam rzucania się na głęboką wodę budowy silnych przetwornic impulsowych i dlatego proste rozwiązanie z gotowym i pasującym zasilaczem wydało mi się najlepsze.

[adam30010]

Co do rozproszenia mocy to załapałeś moją idee 🙂 Także łatwiej by było znaleźć układ który by wytrzymał obciążenie jednego serwa niż wszystkich na raz - nie chodzi tylko o moc wydzielaną ale o same elementy elektroniczne.

Co do budowania przetwornicy jakiejkolwiek od podstaw to nie polecałbym budowy takowej nawet średnio zaawansowanym hobbystom - to już naprawdę dosyć skomplikowana zabawa i przydatnym narzędziem albo i nawet niezbędnym może okazać się oscyloskop. Tu kierując na przetwornice miałem na myśli gotowe rozwiązania, z gotowymi schematami, wzorami PCB albo i nawet gotowymi modułami - po prostu projektowanie przetwornicy od podstaw zajmuje za dużo czasu do większości projektów.

I podobnie jak w przypadku stabilizatorów liniowych raczej bym polecał użycie kilku mniejszych (prądowo) przetwornic niż jednego kolosa, ze względu na dostępność takich przetwornic jako "gotowych układów".

Co do ogólnej koncepcji żeby nie było więcej niejasności moja koncepcja wygląda tak:

- zasilacz ATX (duża moc i niska cena)

- przetworniczka na każdy napęd (stosunkowo tanie rozwiązanie i efektywne energetyczne).

[greebqmaster]

O rany, bardzo dużo przydatnych informacji. Dziękuję wam za te odpowiedzi!

Jeżeli chodzi o rozwiązanie "przetwornica na każdy napęd" w połączeniu ze zwrotem "stosunkowo tanie rozwiązanie i efektywne energetyczne" to jest to dość względne stwierdzenie 😃 Chodzi mi dokładnie o cenę - ceny przetwornic na prądy >3A zaczynają się od 50 zł, przeliczając to na 6 napędów wychodzi 300zł!!!!!! Rozumiem dobre intencje, ale niestety nie jestem w stanie pozwolić sobie na taki wydatek... 🙁

Ogólnie, serwa mają moment maksymalny 15-16kg/cm (zależnie od dokumentacji) i przyznam, że raczej takowego wykorzystywać nie będę. Dlatego coraz bardziej skłaniam się ku rozwiązaniu 5V, które zasili mi wszystko. Czy zastosowanie zasilacza 5V do całości byłoby dobrym rozwiązaniem? Zastosowałbym wtedy MEAN WELL PPS-125-5, ewentualnie MEAN WELL LPS-100-5. Swoją drogą dzięki za podpowiedź z zasilaczami Meanwella, czegoś takiego szukałem! 🙂

Pozdrawiam,
greebqmaster

[Bobby]

Od 50zł? :O ST1S10PHR kosztuje 7,50zł. Ok, po dodaniu elementów potrzebnych do działania to może wyjść z 10-12zł + PCB. Projekt płytki pod nią nie jest trudny, jeśli tylko korzysta się z datasheeta i przestrzega tego co tam jest napisane - vide wybuchające przetwornice gdy elementy nie były dobrze poukładane. Generalnie to wszystko powinno być jak najbliżej scalaka, szczególnie ścieżki przez które będą płynąć szybkozmienne sygnały (ona działa na 900kHz, a impedancja wzrasta ze wzrostem częstotliwości).

[greebqmaster]

Faktycznie, dzięki za poprawienie. Wcześniej patrzyłem na te przetwornice.

Znalazłem gotowy układ step-down - Przetwornica napięcia step-down na MP1584, co o nim sądzisz? Mowiąc:

[...]wszystko powinno być jak najbliżej scalaka.

miałeś na myśli scalaka z przetwornicą, prawda? W sensie, że nie chodziło o uC sterujący silnikiem, który byłby zasilany przez powyższy układ?

Pozdrawiam,
greebqmaster

[Bobby]

Tak, chodziło mi o przetwornicę. Zobacz dokumentację ST1S10, jest tam nawet przykładowe ułożenie elementów na płytce - tego należy się trzymać bardzo restrykcyjnie. Ale jak widzę znalazłeś całkiem fajną przetwornicę w niezłej cenie, myślę, że to dobry wybór, tym bardziej że ma wbudowane ograniczenie prądowe - nie interesuje cię już tak bardzo w tym momencie, czy przypadkiem twoje serwa nie będą pobierały chwilowo zbyt dużego prądu, bo przetwornica powinna zadbać o jego ograniczenie tak, by samej się nie uszkodzić.

[greebqmaster]

Dzięki : )

W takim razie najprawdopodobniej kupię przetwornice + ATX/Meanwell. Zobaczymy, co z tego wyjdzie - zdam relację z wyników.

[Bobby]

Jak ATX, to możesz poszukać w sieci sposobu na zmianę napięcia wyjściowego. W większości ATXów jest ten sam układ scalony odpowiadający za regulację Vout - standardowo przez 2 rezystory. Zmieniając ich proporcje zmieniamy napięcie wyjściowe, można podbić o ten 1V i mamy prawie pełną wydajność prądową ATXa przy naszym napięciu 😉 Tylko tu trzeba bawić się w inżynierię wsteczną, nie wiem czy czujesz się na siłach. Jeśli nie - odpuść. Możliwe, że trzeba będzie zniwelować zabezpieczenia, być może wyjedziesz też poza granice maksymalnego napięcia na kondensatorach, stabilność takiego zasilacza też może zostać zachwiana. W każdym razie - nie biorę odpowiedzialności za wybuchające kondensatory czy usmażony zasilacz 😉

[greebqmaster]

Dzięki za info, być może wykorzystam to w przyszłości. Ale teraz tak jak napisałeś:

Tylko tu trzeba bawić się w inżynierię wsteczną, nie wiem czy czujesz się na siłach. Jeśli nie - odpuść.

😃

Chociaż teraz to i tak pikuś, bo okazało się...

PRZED ZAŁOŻENIEM TEMATU ŹLE ZMIERZYŁEM PRĄD

(tutaj chwila na oklaski)

Otóż, okazało się, że kiedy ostatnio dokonywałem pomiaru to zapomniałem przełożyć przewodów w mierniku na gniazdo 10A i mimo, że pokrętło było ustawione na takie parametry, to czerwony przewód siedział w gnieździe 200mA. Stąd wyszła taka magia jak 1A na luzie, 3A pod obciążeniem, a 7 przy zablokowaniu. Przed chwilą chciałem sprawdzić wszystko jeszcze raz dla pewności i ku mojemu zdziwieniu... Na luzie uzyskałem 200mA, pod obciążeniem ~500mA, a przy zablokowaniu 1.07A 😃 :D 😃 :D 😃 :D 😃

Tak czy siak wykorzystam kombinację, którą opisałem w poście wyżej, jednakże nie ma już obawy o przekroczenie Imax np. na przetwornicy, czy zasilaczu...

[Mechano]

Ten wynik jest bardzo dziwny. Ja kiedyś bawiłem się serwer Tower Pro 5010 i wynik przy zablokowanym wale to było coś koło 1.2A. Dla spokojności sprawdź jeszcze raz.

[greebqmaster]

Przepraszam, zapomniałem wspomnieć, że wcześniej podpiąłem serwo pod 5V. Przy zasileniu 6V otrzymałem na zablokowaniu prąd 1.4A, więc chyba wszystko w porządku 🙂