在5 V下为大量(27)个伺服器供电的最佳方法是什么?


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如果这个问题听起来有点含糊,我深表歉意。我正在一个机器人项目中,该项目将包含27个各种尺寸的伺服器,但在确定如何给它们供电时遇到了麻烦。

我希望使用几个(3-6)5 W 18650电池盒为它们供电,但是最小的电动机每个要使用2.5 W,所以一个电池盒只能给两个电池供电。显然,较大的伺服器使用的电流更大,因此使用少量18650的计划变得不可行。

机器人上没有足够的空间来容纳12 V的汽车电池,添加一个电池将需要重新计算所需的伺服电机尺寸。此外,我不确定如何将伺服电动机的12 V电压转换为5 V电压。

PS电动机的失速电流如何?电源是否应该能够(同时)提供所有供电的电动机的堵转电流或仅提供工作电流?伺服电机失速时(如果?),是否应使用保险丝处理?我应该使用保险丝还是断路器?他们会制作5 V保险丝吗?如果是这样,我在哪里可以买到?

最好是18650机壳的较大版本。


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所有电机都将同时运行吗?如果这些是用于六脚架/八脚架的腿,那么一定数量的腿不总是固定的吗?
卢勋爵。

请根据新标签说明使用伺服电动机rcservo重新标记该问题(另请参见此元讨论)。谢谢,
马克·布斯

Answers:


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作为Rocketmagnet提到的,只是因为电动机的额定功率为2.5瓦,并不意味着它会拉动2.5瓦所有的时间。大多数机器人在任何时候最多只能有1或2个伺服器以全功率运行。其余的机械负载非常低(因此拉动的电能要少得多)或处于“断开”状态,因此拉动的功率实际上为零。

这导致两种截然不同的电源方法:

  • 束缚式机器人和台式计算机使用电源和散热器,它们可以处理最大可能的最坏情况下的功耗-当所有事物同时获得最大功率时。27个伺服器* 2.5 W @ 5V需要5 VDC和至少14 A的电源(或者可能是几个5 VDC的电源,总和至少为14 A)。

  • 自主机器人和现代笔记本电脑使用电源和散热器,可以处理一些散热设计功率。一些人任意选择一些TDP,它比最坏情况下的功率小得多,但比“典型情况”下所需的功率要高一些。然后设计电源,使其可以承受从0到TDP 稍高的任何负载。系统的其余部分经过精心设计,因此永远不会超出TDP-可能只有几毫秒。最简单的方法是测量总电流消耗-然后,当电流超过TDP时,假定情况已经严重错误,然后关闭所有设备几秒钟。更复杂的方法可以单独测量每个电动机的电流:当某些电动机停转时,“滑行模式”会中断该电动机的电源,因此机器人将继续以全功率使用其他电动机。当许多电动机拉出的总电流过高时,“疲劳模式”会降低所有电动机的功率,因此机器人将继续以较低的速度使用所有电动机。

5 V保险丝?

您可以安装一根14 A的大保险丝。或者,您可以安装27个单独的0.5 A保险丝,每个电动机的+ 5V电源线中一个。或两者。您可能会发现找到“ 12 V”或“ 250 V”保险丝比较容易,这将在您的应用中正常工作。

有许多廉价的多相保险丝(旨在保护5V USB端口免于过大的电流)。poly,多熔丝需要几秒钟的时间才能“吹”起来,以至于不能保护物品免受永久性损坏,但是太快了,不能使物品升温,着火和烧毁房屋。

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将12 V转换为5 V

大多数使用伺服电动机的人都使用现成的DC-DC转换器将电池提供的任何电压转换为伺服电动机所需的5V。(c) 我看到一些 18650电池盒(a)包含一个小的DC-DC转换器,可将电池电源转换为5 VDC“ USB电池充电器”。(有几个人用设计成直接连接到12 VDC伺服电机。

设置了许多DC-DC转换器,以使它们从电池中汲取的电流永远不会超过某个最大电流-当电动机连接至其输出失速时,该转换器会以较低的输出电压切换到“恒定电流”模式,电池电量更少。如果在每个伺服器上放置这样的DC-DC转换器,它将自动适当地进入和退出“滑行模式”。

电池

“为机器人选择合适的电池” (a)

“机器人电池” (b)

“我在机器人中使用的电池” (c)

a b c d e f


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为机器人指定电源总是很困难,而且您遇到了我们所有人都面临的确切问题。您是否指定它可以应付典型负载,或当所有电机都停在最大电流时的绝对最大负载?

没有正确的答案,只是发生的任何事情都不会损坏任何东西。好消息是伺服器可能不会一直消耗2.5W,所以一个好的启动方法是用电流表将系统连接到大型电源,并在典型的大量使用情况下测量实际电流消耗。一旦知道最大消耗电流,就可以为此指定电池。

您需要决定的另一件事是您希望该事物运行多长时间。这将告诉您所需的电池容量,以及电池的大小。但是,正如您所说,如果这意味着您需要更大的电池,则可能意味着您需要更大的伺服器和更大的电流,因此需要更大的电池!可能没有解决此问题的方法,除了:

  • 减轻您的要求。接受机器人不会像您希望的那样运行。
  • 如有可能,在伺服器上增加扭力弹簧,以帮助它们减轻电池重量。这意味着它们消耗的功率略少。

但是,在所有电机都停转的极端情况下该怎么办?

您可能会考虑使用诸如热插拔控制器之类的东西。这是一块小芯片,可以保护输入到系统的电源。它可以防止系统电容器引起的大浪涌电流。通常,它还可以防止过电流和过电压。


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这个问题很像火箭科学。火箭越重,他们需要发射的燃料就越多,这使其变得更重!您拥有伺服器,但是要给它们供电,则需要一个大电池,使机器人更重,这意味着伺服器更坚固,电池更大!如果您无法确定如何使用板载电池为机器人供电,那么您可能必须选择使用板载电源。

希望这可以帮助。

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