Zasilanie robota - odpowiednie zabezpieczenie układu

[Mazicort]

Witam.

Po lekturze podstaw elektroniki, forum, wziąłem się za konstruuję pierwszego robota, będzie to LF.

Mechanikę mam już gotową, płytka się projektuje. I napotkałem problem, chodzi o zasilanie. Procesor, który chcę użyć może pracować w zakresie 4,5-6V. Więc są dwie opcje - albo 6 akku NiMH + LM7805, albo 4 akku. Ze względu na gabaryty zdecydowałem się na 4akku bez stabilizatora, co daje w najgorszym wypadku 6V, a w najgorszym w drugą stronę nieco poniżej 4,5. Idealnie i do proca i do serw.

I teraz moje pytanie. Na forum kilka razy znalazłem informacje, że lepiej nie podłączać zasilania do proca bez stabilizacji. Chodzi o możliwe skoki napięcia, czy o co? Nie widzę potrzeby zabezpieczania układu, nie stosuję mostków H, serwa podłączam pod PWM. Ew. możnaby zrobić najprostsze zabezpieczenie z diody Zenera i odpowiedniego rezystora, od razu ustawić napięcie na te 4,5V. Tylko czy jest po co?

No i drugie pytanie, bo też nie znalazłem na to odpowiedzi. W jakim celu stosuje się w niektórych układach kondensator pomiędzy napięciem i masą, i jak dobrać jego wartość?

Pozdrawiam

[Nawyk]

Stabilizator nie jest w tym przypadku niezbędny - wiem, bo sam kilka razy stosowałem takie rozwiązanie w celu uproszczenia robota (przykład).

Kondensator między napięciem i masą stosuje się w celu filtrowania składowej stałej (dla składowej zmiennej kondensator jest zwarciem). W robotyce dobór najczęściej uzależniony jest od dokumentacji technicznych układów, gdzie zwykle przedstawione są schematy podstawowych aplikacji z podanymi wartościami podzespołów.

[MirekCz]

Unikałbym takich wynalazków z kilku prostych powodów:

1.W zależności od doboru serwa możesz mieć momentami bardzo duży pobór prądu przez serwa i spowoduje to dodatkowy spadek napięcia. Mimo, że baterie będą miały np. 5V przy pomiarze to po włączeniu serw mogą mieć napięcie 4,5V lub mniejsze.

2.Serwa mają silniki i każdy silnik sieje zakłócenia, które wchodzą także do twojego układu. Stabilizator ma na celu odfiltrowanie tych zakłóceń, ty nie masz stabilizatora. Same baterie dają dosyć stabilne napięcie, ale nie jak podłączysz do nich silniki

3.Baterie dochodzą do 6V, co już jest graniczną wartością dla tych mikrokontrolerów. W pewnych warunkach napięcie to może zostać przekroczone (zakłócenia z silników)

Może się skończyć na tym, że przez 99% czasu twój robot będzie działał idealnie, ale w pewnych warunkach będzie się wieszał, robił głupoty lub wręcz dojdzie do uszkodzenia.

Z powodu takich konstrukcji niektórzy uważają, że atmegi są mniej stabilne od PICów, bo trudno, żeby procesor poprawnie działał jak napięcie mu lata na lewo i prawo.

Co do kondensatorów to filtrują one zakłócenia starając się utrzymać równe napięcie. Wielkość i typ kondensatora zależy od tego co chcesz uzyskać.

Przy układach scalonych, gdzie masz bardzo krótkie, ale spore różnice w zapotrzebowaniu na prąd (występują one w momencie przełączania tysięcy tranzystorów przy zmianie taktu zegara, w innych przypadkach pobór jest dużo mniejszy) stosuje się bardzo szybkie kondensatory ceramiczne o małych pojemnościach rzędu 10nF-100nF. Generalna zasada dla laików jest taka, żeby przy każdym układzie cyfrowym do każdej pary nóżek VCC/GND dać jeden kondensator ceramiczny 100nF (lub ew. sugerować się opisem układu).

Idealnie tutaj sprawdzają się kondensatory w obudowach SMD (np 0805), ponieważ można je zamontować bardzo blisko układów scalonych i nie posiadają nóżek, więc droga jaką musi pokonać ładunek elektryczny między kondensatorem a układem scalonym jest minimalna.

W niektórych układach kondensatorów ceramicznych się nie stosuje, ponieważ ich bardzo mały opór może powodować wzbudzanie się układu. Jest tak często w różnego rodzaju przetwornicach, gdzie zazwyczaj należy stosować kondensatory elektrolityczne lub tantalowe - wg. opisu w dokumentacji.

Jak nie mamy żadnej przetwornicy/stabilizatora na wejściu (przy których zazwyczaj musimy zastosować kondensatory) to warto mimo wszystko dać jakiś spory kondensator na zasilaniu, żeby chociaż trochę odfiltrować zakłócenia. Dobrze spisze się połączenie kondensatorów o różnej pojemności i charakterystyce np. ceramiczny 100nF + tantalowy lub elektrolityczny rzędu 10-100uF. Duży kondensator będzie filtrował duże, ale powolne zmiany napięcia, natomiast mały kondensator odfiltruje ewentualne krótkie szpilki.

Całe zagadnienie jest oczywiście dużo bardziej skomplikowane, ale taki uproszczony opis powinien kilku osobą uświadomić po co są kondensatory i jak ważne jest żeby ich nie pominąć. Lepiej dać 3 kondensatory za dużo niż jeden za mało, bo od tego zależy stabilne działanie układu, a raczej nikomu przy amatorskim robocie nie zależy na oszczędzeniu 10gr na kondensatorach czy kilku mm miejsca na płytce za cenę błędnego działania układu w losowych momentach, co jest strasznie upierdliwe i trudne do zdiagnozowania bez specjalistycznego sprzętu typu oscyloskop dobrej klasy.

[KD93]

MirekCz, bardzo rzeczowa i dokładna odpowiedź na zagadnienie, mnie też się przydadzą te informacje, masz ode mnie piwo za tego posta.

[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