Mehrere Servos aus einer Stromquelle

[oberallgeier]

.. Ich würde die Idee nicht wegwischen und es zur Not einfach mal probieren.

Stimmt, ich geb Dir da völlig Recht, es kommt auf genauere Umstände an. In meinem archie mache ich es ähnlich - Spannungswandler vorm Servo - aber ich bin gerade dabei das zu ändern und für die Servo-Steckerleiste(n) nur noch sechs Volt anzuliefern; die Platinen sind auch entsprechend vorbereitet. Beim TO hatte ich aber für übliche Vorsichtsmaßnahmen plädiert.

Die bei mir geplante Änderung auf 6V-Versorgung für die Servos, direkt von den Akkus weg (aber noch 10A-T-Schmelzsicherung), liegt eben an dem hohen Strombedarf der großen Servos. Wenn ich den Archie bei "normalem", also bescheidenem Bewegungsablauf mit Strombegrenzung von unter 5A betreibe dann gibts hin und wieder Störungen. Beim Gestikulieren (er hat da ne theatralische Rede mit viel Gestik auf Lager) braucht archie erfahrungsgemäß die volle Akkuleistung meiner LiFePO4-Akkubatterie um störungsfrei zu laufen, das sind nach DAtenblatt 50 A (Puls 120A). Seinen realen Maximalbedarf hatte ich aber noch nie gemessen.

[Chris1803]

Danke für die schnellen Antworten. Ich denke, einen Teil habe ich verstanden, einiges aber noch nicht ganz.

Also, wenn ich den Akku ersetze, besser gleichen einen passenden 6V nehmen und auf entsprechende Kapazität achten (ich würde mal >2000 mAh nehmen, damit das Modell auch ein paar Minuten läuft). Aber wie finde ich raus, ob der Akku bei hoher Last auch genügend Strom liefert, so wie oben beschrieben (>2A)?
Muss ich zum Schutz der Servos noch etwas zwischen Akku und Servo bauen? Im bisherigen Aufbau sind die GND-Pole miteinander verbunden. Der RPi wird aus einem eigenen Akku gespeist, aber eine GND-Leitung geht zur Verbindung Servo-Akku zu Servo. Ist auch beim neuen Aufbau so geplant.

Die Servos werden direkt vom RPi über das PWM-Signal gesteuert. Es kommen also 3.3V aus den GPIO-Pins. Das scheint ein Problem zu sein. Was muss ich machen, dass das besser wird? Soweit ich verstanden habe, sollte das PWM-Signal auch mit 6V daherkommen. Wie bekomme ich das da hoch?

Gruss
Chris

[HaWe]

ich halte das so für kein Problem, probiere es einfach aus!
Wenn es scheitert, kannst du immer noch starke 9V Akkus nehmen mit einem leistungsfähigen 6V-Step-down-Wandler (so mache ich es).
Und wenn auch das wegen der 3.3V pwm Signale scheitert, was ich schon ungewöhnlich fände, dann nimm die 9V Akkus, den Step-Down-Wandler, und ein Servo-Board wie den PCA9685 Servocontroller, damit geht es sicher am einfachsten.

[Moppi]

Wegen dem Strombedarf, kann man mal nachdenken einen LiPo-Akku zu nehmen. Gleiche Leistung, gleiche Spannung, gleicher Preis: https://www.conrad.ch/de/hacker-mode...c3-239512.html
Die maximale Stromleistung beträgt 20C. Also ca. 60.000ma, die der Akku abgeben kann.

[Klebwax]

Nachdem nun klar ist, daß Modellbauservos für einen Akkupack mit ursprünglich 4, heute auch 5 NiCad bzw. NiMh Zellen gebaut sind zu den Pulsen.

Die Servos werden direkt vom RPi über das PWM-Signal gesteuert. Es kommen also 3.3V aus den GPIO-Pins. Das scheint ein Problem zu sein. Was muss ich machen, dass das besser wird? Soweit ich verstanden habe, sollte das PWM-Signal auch mit 6V daherkommen. Wie bekomme ich das da hoch?

Ein digitaler 3,3V CMOS Baustein, und das ist der RPi, liefert keineswegs 3,3V als high. Bei CMOS-Logic ist ein Spannungswert kleiner als 1/3 der Versorgung ein Low, ein Wert größer als 2/3 ein High. Die Werte schwanken etwas je nach Datenblatt, für einen Überblick reicht das aber. Das ist das, was er leisten muß. Belastet man den Ausgang nur schwach, wird er aber fast 3,3V liefern.

Die Servos stammen aus einer Zeit, als TTL Logic üblich war. Da gilt als High ein Spannung größer als 2V (< als 2/3 von 3,3) und als Low ein Wert kleiner als 0,4V. Diese Schwellen sind nicht auf die Versorgung bezogen. Wenn man mal ein Datenblatt eines Servochips in die Finger bekommt, findet man diese Werte auch explizit. Das passt also prima mit 3,3V CMOS Logic zusammen.

Aber wie finde ich raus, ob der Akku bei hoher Last auch genügend Strom liefert, so wie oben beschrieben (>2A)?

Aus dem Datenblatt. Aber ohne es zu lesen würde ich meinen, daß der Akku kurzzeitig 20C liefern kann. Das wären bei 2Ah 40A. Solche Akkus treiben Akkuschrauber an, da ist dein Servo keine "hohe" Last.

Muss ich zum Schutz der Servos noch etwas zwischen Akku und Servo bauen?

Es gibt keinen Schutz. Betrachten wir mal Motor und Elektronik der Servos getrennt. Elektronik stirbt viel schneller als eine Sicherung zum Auslösen braucht, Mikrosekunden gegen Millisekunden. Da ist nichts gegen zu machen. Und der Motor brennt vermutlich schon bei 1A Dauerstrom durch. Den Strom kann man aber darauf nicht begrenzen, kurzzeitig braucht er mehr. Das einzige, was man tun könnte ist die Motortemperatur zu überwachen. Das ist aber in üblichen Servos nicht vorgesehen.

Wenn man befürchtet, beim Basteln auch mal einen Kurzschluß zu machen, könnte man ein Autosicherung mit 8A an den Akku schalten um den Schaden etwas zu begrenzen. Oder man benutzt ein Labornetzteil mit Strombegrenzung.

MfG Klebwax

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Wegen dem Strombedarf, kann man mal nachdenken einen LiPo-Akku zu nehmen. Gleiche Leistung, gleiche Spannung, gleicher Preis: https://www.conrad.ch/de/hacker-mode...c3-239512.html
Die maximale Stromleistung beträgt 20C. Also ca. 60.000ma, die der Akku abgeben kann.

Das ist keine gute Idee. Das haben die Hexapodbauer, die ja eine Menge Servos einsetzen, ausgiebig probiert. Die Spannungslage von LiPos passt beliebig schlecht zu Servos: 1S hat zuwenig (3,6V nominal sind weit weg von den 4,8 nominal der Servos, sie haben also kein Drehmoment) und 2S sind mit 8,4V Ladeschlußspannung weit über 6V und sie brennen ab.

Und mit Spannungsreglern hat man auch keine Freude, die schützen sich bei Überstrom durch Runterregeln oder Abschalten. Das wiederum bringt die Servoelektronik, die an der gleichen Versorgung hängt, zuverlässig aus dem Tritt. Richtet man den Regler nach dem Spitzenstrom aus, wird er ganz schön aufwendig. Dabei läuft er im Normalbetrieb, wenn der Spitzenstrom nicht benötigt wird, mit unterirdischem Wirkungsgrad.

In Summe wird es teurer, dafür aber schlechter.

MfG Klebwax

[HaWe]

Die Servos werden direkt vom RPi über das PWM-Signal gesteuert. Es kommen also 3.3V aus den GPIO-Pins. Das scheint ein Problem zu sein. Was muss ich machen, dass das besser wird? Soweit ich verstanden habe, sollte das PWM-Signal auch mit 6V daherkommen. Wie bekomme ich das da hoch?

Gordon Henderson empfiehlt grundsätzlich die normalen GPIOs des Raspis zusammen mit seinen wiringPi Libs (softPWM) zur Ansteuerung von Servos, d.h. mit 3.3V.
Auch Joan, der Autor von pigpio, bestätigt dies für seine eigenen libs.
Beide sehen auch keine grundsätzlichen Nachteile gegenüber PCA9685 Servocontrollern, es sei denn, die GPIO pins reichen nicht aus.
Wenn es also keine super-exotischen Servos sind, sehe ich keinen Grund, weshalb die Servos nicht mit Raspi-3.3V pwm Signalen laufen sollten, meine tun dies auch. Sie werden über 6V-7.2V externe Batterien (Akkus) oder einen DC-Wandler gespeist. Solche DC-stepdown-Wandler halte ich für die beste Lösung (meiner bringt bis zu 12A, für meine Zwecke reicht das).

[Chris1803]

Ok, ich bin zwar immer noch verwirrt, aber ich glaube, ich habe es nun zusammen.

Also, ich kann den 7.2V Akku nehmen, hänge einen DC-DC-Wandler dazwischen, versorge die Servos so und nutze die RPi-GPIO über die Steuerleitung.
Oder doch eher einfach einen 6V-Akku nehmen?

Ich würde diesen Wandler hier nutzen:
https://hobby-elektronik.ch/Module-S...Watt::202.html
Einzig, wie sage ich ihm, dass die Eingangsspannung 7.2V ist und dass ich gerne irgendwas zwischen 4.8 und 6.0V hätte? Lieber knapp unter 6, nur um sicher zu gehen.
Oder habe ich wieder was übersehen?

[Ceos]

der Wandler bringt nicht viel

Ausgangsstrom 1.5A max

bei Eingang 4A .. was für eine merkwürdige Angabe obendrein

Auch ein Schaltregler hat Regelzeiten und die liegen weit oberhalb der eines Linearreglers .. mit einer so wechselhaften Last wie einen Servo würde ich dennoch zu einem Linerarregler pro Servo raten ... auch um im Überlastungsfall nur einen Regler + SErvo zu verlieren und nicht alle gleichzeitig -> crash ... und ein Linearregler kostet aufgebaut auch i.d.R. weniger als ein Schaltwandler

Im Worst Case wenn dein SErvo bis ans limit belastet ist sind das 1-2A bei einem Spannungsdrop von 1.4V (istevtl. bisschen knapp, du brauchst einen low-drop regler) sind das 2-3W Abwärme ... aber das ist eigentlich nicht dramatisch ... muckelig und mit nem kleinen kühlkörper aber nicht dramatisch

[Chris1803]

OK. Und was wäre das richtige Teil? Quelle, Art.-Nr.?