¿Cuál puede ser el motivo de una caída de voltaje en los servomotores RS485 en cadena?

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Estamos utilizando un conjunto de servomotores RS485 (Robotis EX-106) para nuestro robot humanoide.

Estemotortieneconexionesde4pines,asaber,tierra,VCC,D+yD-.LosterminalesdetierrayVccprovienendelafuentedealimentación,queesunafuentede15V.

Dadoquelosmotoressirvencomounionesparalasextremidadesdelosrobots,seconectanenunacadenatipomargaritaparaenviarlaslíneasdealimentaciónydatosacadamotorconuncableadomínimo.Unesquemadelaconfiguracióneselsiguiente

Configuración de Daisy Chain http://support.robotis.com/en/images/ product / dynamixel / rx_series / rx_series_wiring.png

Lo ideal es que las líneas de alimentación y de datos lleguen a todos los motores en paralelo.

Con el conjunto de premisas, aquí viene el problema.

En cada nodo de la cadena de margarita (es decir, en cada motor) hay una caída de voltaje. Esta caída de voltaje es baja (0.2V-0.9V) pero sigue siendo significativa.

Por ejemplo, con un suministro de 15 V, los valores que obtenemos al medir el voltaje en 4 motores en cadena es el siguiente (estos valores se han actualizado desde la publicación original, con mejores observaciones)

15 ------ [14.1] ------ [14.0] ------ [14.0] ------ [14.1]

También en experimentos recientes, vemos que la caída de voltaje es proporcional al número de motores en la cadena de conexión. Por ejemplo, para un solo motor, la caída es de 0.2V, para 6 motores es aproximadamente 1V y para 12 motores obtenemos aproximadamente 1.8V de caída.

La primera razón que me viene a la mente es la caída de voltaje en los cables de conexión. Pero no estoy seguro de si los cables pueden causar una caída de voltaje de este valor. Todos mis cables tienen menos de 20 cm de longitud y 22 AWG en tamaño de calibre. No creo que la resistencia sea más que unos pocos miliOhms. Además, estas mediciones se realizan durante la fase sin carga (sin carga en los servomotores) y de acuerdo con Robotis EX-106 Manual , la corriente sin carga es solo de 55 mA, que necesita al menos 10 ohmios de resistencia para esta cantidad de caída.

¿Cuáles podrían ser las razones de esto? ¿Hay alguna manera de evitar esta caída de voltaje?

Mantendré la publicación actualizada a medida que descubramos más cosas.

    
pregunta Tarang Shah

2 respuestas

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Suponiendo que sus conexiones sean correctas, puede haber un diodo de protección de baja Vf en cada ensamblaje. Esto protegería cada sistema servo en caso de que estuviera conectado a una condición de energía inversa.

Es probable que la caída de voltaje aumente a medida que el motor consume más corriente.

¿La hoja de especificaciones incluye un número máximo de servos conectados en una fila con este tipo de conexión?

Volver a conectar solo las líneas eléctricas, usando un cable continuo con múltiples "T", en el conector de entrada de cada servo debería resolver el problema. (Eso es si el pequeño voltaje de compensación es realmente un problema).

    
respondido por el Nedd
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Soy el que hace la pregunta, el problema está resuelto, aquí está nuestra experiencia al respecto.

Creo que hemos descubierto por qué estábamos enfrentando los problemas (¡realmente esperamos que lo hagamos!). Como se mencionó en la pregunta, el problema principal era una caída de voltaje arbitraria a lo largo de la línea de motores en cadena.

La solución de usar una conexión de tipo T (sugerida inicialmente por @Nedd) fue a lo que finalmente recurrimos, pero no fue un diodo el que causó las caídas. Resultó ser algo mucho más simple.

El propio servo tiene un elemento de alta resistencia. También nuestro calibre de cable para el cableado de alimentación fue de 22 o 24 AWG. Estos servomotores utilizan un simple motor de CC como actuador central y un sofisticado sistema de control para la función servo. Por lo tanto, cuando hay algo de carga, el servo dibujará más y más corriente. La conexión en cadena significaría que el primer cable transportaría corriente para todos los motores N posteriores, el segundo transportaría corriente para N-1 y así sucesivamente. Este alto volumen de corriente en nuestros 22/24 AWG junto con la propia resistencia del motor resultó en la caída de voltaje.

También la corriente sin carga como se menciona en el manual es para motores nuevos. Es posible que algunos motores en la línea consuman más corriente sin carga debido al daño por sobrecarga, etc. con el tiempo.

Por lo tanto, nuestra solución final fue utilizar una red de distribución de energía basada en árbol, donde el "Tronco" central estaba hecho de cables de 16AWG. Esto también nos ayudó a reducir las fluctuaciones de voltaje en todo el bus. En cada nodo, tenemos un T-Hub que nos ayudaría a "Tocar" los cables del motor (22-24AWG) en el bus de alimentación principal.

Por lo tanto, cada cable del motor (22-24 AWG) solo tiene corriente para un motor y los cables de calibre grueso llevan toda la corriente.

Ahora la línea funciona bien con casi ninguna caída en cada conexión del motor. : D

TLDR: descartar la cadena de margaritas e ir a por el arreglo del árbol

Aquí hay un esquema aproximado que hice para mostrar visualmente lo que hicimos.

Hazme saber si puedo aclarar más. He puesto esta respuesta desde que nos quedamos estancados en este problema durante bastante tiempo antes de que incluso publicara la pregunta y esta respuesta podría ayudar a muchas otras personas que trabajan en este tipo de sistema.

    
respondido por el Tarang Shah

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