Akumulatory i ładowarka LI-pol

[draqo]

Prad max maja 5,5A to sa silniki pololu. Gdzies mialem ich dane techniczne w pdf, jak znajde to wrzuce.

[Tolo]

Aż nie chce się wierzyć. Ale chciałbym zauważyć że w takim razie na pewno chodzi o prąd pobierany przy zablokowanym wale a umówmy się że to nie jest "normalna" sytuacja i jeśli twój robot nie będzie jeździł w terenie ( tylko po jakiś pomieszczeniach) to zapewne nigdy do takiej sytuacji nie dojdzie (nawet jak walniesz w ściane to koła zaczną się kręcić w miejscu). Zaś normlny prąd pod standardowym obciążeniem może być o wiele mniejszy wydaje mi się że 1,5A to rosądna wartość ale najlepiej jakbyś po prostu podłączył Amperomierz i sprawdził to empirycznie...

[marek1707]

Jeśli to jest prąd max podawany przez producenta, to jest to tzw. stall current, czyli prąd w stanie zatrzymania. Wynika on wprost z czystej rezystancji uzwojeń i z nominalnego napięcia zasilania. Z pewnością nie chciałbyś, by Twoje silniki tyle pobierały - wierz mi - bo to oznacza, że dostają wysterowanie 100% (co wcale nie oznacza 100% PWM, bo dla 12V aku i 5V silnika to może być w okolicach 40% PWM) i stoją. A to z kolei oznacza, że komputer sterujący nie radzi sobie z sytuacją bo albo ma za mało danych (prędkość obrotowa silników? prędkość pojazdu? prąd?) albo algorytm jest do poprawki.

Ponieważ charakterystyka silnika DC jest dość prosta do ogarnięcia i zwykle w każdym wygląda tak samo (różni się tylko bezwzględnymi wartościami liczb):

http://machinedesign.com/site-files/machinedesign.com/files/archive/motionsystemdesign.com/images/main-characteristics.jpg

to silnik będzie dysponował największą mocą w połowie tego prądu a najlepszą sprawnością gdzieś między 10-15%. Moment oczywiście rośnie liniowo z prądem. Więcej momentu potrzebujesz na podjazdach i podczas ruszania. Normalna jazda to jakieś obciążenie typowe dla Twojej konstrukcji wynikające z oporów ruchu, strat przekładni itp. Czy możesz je oszacować? Na tej podstawie wybrałeś zapewne silnik i mając takie szacunki możesz spokojnie zrobić ograniczenia prądowe na mostkach. Nie musisz zadowalać się spokojnym patrzeniem jak z silników idzie dym bo w kółka wkręciła się tasiemka lub próbujesz przepchnąć ścianę pokoju. Mając tak silne akumulatory wręcz (moim zdaniem) konieczne jest zrobienie jakichś zabezpieczeń np. w postaci pomiaru prądu w poszczególnych mostkach lub choćby w zbiorczej szynie zasilania. Pomyśl o tym.

Podsumowując:

Bierzesz akumulator jaki tam sobie wymarzyłeś, traktujesz go jak jedno źródło (wszystko jedno z ilu ogniw i jak połączonych) mające jeden kabelek wyjściowy i jedną wtyczkę, robisz zabezpieczenia przed odwrotnym jego podłączeniem, pomiar prądu i pomiar napięcia (ideałem byłby pomiar napięcia każdej celi osobno, ale mając ładowarkę z balanserem można to odpuścić), to doprowadzasz do sterowników silników, ew. przez osobne bezpieczniki dla każdego sterownika. Strzeżonego.. wiadomo.

Wprost z akumulatora ciągniesz kabelek do stabilizatora napięcia 5V. Nie wiem jakie obciążenie tutaj przewidujesz, ale z 12V nie ma co robić 5V stabilizatorem liniowym, bo kaloryfer na pokładzie nie jest Ci potrzebny. Tak więc masz stabilizator impulsowy dający 5V i tyle Amperów ile sobie zaplanowałeś, najlepiej z zapasem min. 50%. Czy jest coś jeszcze w tym systemie zasilania o czym nie wiemy?

Rozdzielanie akumulatorów na mniejszy do logiki i większy do silników to temat nad którym można dyskutować. I tak oba są potrzebne do pracy, więc musisz ładować dwa. Gdy wyczerpie się jeden z nich - koniec zabawy. Musisz więc mieć dwa obwody pomiaru napięcia i "opiekować się" dwoma typami akumulatorów. Wybrać je, kupić, mieć kabelki do ładowania itd. Jedno, centralne źródło jest moim zdaniem wygodniejsze i nie widzę istotnych przewag dwóch klocków. Niezawodność? Dyskusyjna. I tak konstrukcja jest uziemiona gdy któregoś źródła zabraknie. Dwa (lub więcej) takie same akumulatory podłączone przez manager zasilania, dwie magistrale zasilania osobno rozprowadzone do inteligentnie przełączanych odbiorników - to tak, na pewno będzie bezpieczniej, ale to już zakrawa na budowę statku Apollo...

EDIT: Tolo, pisaliśmy razem 🙂

[Tolo]

Moim zdaniem autor pytania powinien jeszcze raz się zastanowić na dobrem zasilania i po pierwsze zrobić porządny bilans prądów bo moim zdaniem dawanie tych pakietów Li-po będzie zupełnie nieuzasadnione. Naprawdę zastanów się czy potrzebujesz prądu rozładowania na poziomie 44A !

Wydasz mnóstwo kasy na te pakiety a potem okaże się, że nie wykorzystujesz nawet połowy ich możliwości prądowych... Nadal uważam że dobra żelówka będzie rozsądniejszym wyborem...

[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

[draqo]

Moment potrzebny do ruszenia pojazdu bez uwzglednienia tarcia podloza policzylem. Zakupione silniki daja mi zapasa 3-4 razy.

W jaki sposob wykonac ograniczenia pradowe? Wystarczy ograniczyc prad do 21A (4x5,5A)?.

Co do akumulatorow, to nie znalazlem "slabszych". Szukalem odpowiedniej pojemnosci i znalazlem takie 20C.

Ok. Czyli mam pakiet, podlaczam go przez bezpieczniki (do takiego pradu jaki wytrzyma sterownik albo 4 silniki?) do sterownika. Jest mozliwosc pociagniecia dodatkowego kabelka z akumulatora? Bo z tego co widze (na zdjeciach) pakiety sa zafoliowane.

Tolo, nie potrzebuje takiego pradu rozladowania, ale przy pojemnosci 2,2Ah 20C wynosi 44A. Zelowy odpada, jak juz pisalem, ze wzlegu na wage.

[Tolo]

Wystarczy ograniczyc prad do 21A (4x5,5A)?.

Co ci da ograniczenie prądu jeśli załóżmy jeden silnik się zepsuje i będzie miał zwarcie ? Popłynie przez niego te 21A i go ugotuje Bezpieczniki musisz dać dla każdego silnika oddzielnie najlepsze by były polimerowe (wielorotnego użytku) o mostek się nie martw bo prąd chwilowy zwykle jest bardzo duży i bezpiecznik zdąży się włączyć zanim go spalisz. (aczkolwiek możesz dać jeszcze jeden bezpiecznik przed mostkiem + bezpiecznik termiczna na radiatorze i myślę że będziesz zabezpieczony dostatecznie )

[draqo]

Od ciągłego pisania pracy, cięzko się myśli, musicie mi wybraczyć 😉

Takie bezpieczniki będą ok? http://www.tme.eu/pl/details/fu550-16/bezpieczniki-polimerowe-tht/ece/#

[marek1707]

OK, tylko wybierz na prądy przy których mają naprawdę wyłączać. To nie są proste elementy dwustanowe: poniżej 5A jest OK a powyżej wyłączamy. Przejrzyj dokładnie dane katalogowe (tabelka na str. 2) i postaraj się w to wniknąć. To jest jednak element korzystający z ciepła więc w zależności od temperatury prąd rozłączania jest inny. Tak samo czas wyłączenia zależy od tego jak bardzo przekroczyłeś granicę. Co z tego, że masz napisane 5.5A, gdy wszystko co ciekawe zaczyna się dziać dopiero przy 10A i to jest prąd, przy którym producent gwarantuje, że w każdych warunkach "odpali" bezpiecznik? W normalnych warunkach dostaniesz rozłączenie dopiero po 6s przy prądzie ponad 25A.

Przypominam sobie takie powiedzenie, że każdy zabezpieczany tranzystor będzie szybszy niż zabezpieczający go bezpiecznik. Cóż, półprzewodniki szybkie są...

Bezpiecznikami masz się uchronić raczej przed kompletnym zniszczeniem ścieżek na płytce, spaleniem kabli itp. Akumulator o wydajności gwarantowanej 40A ma pewnie prąd zwarciowy na poziomie 100A lub więcej. Tego żadne PCB nie wytrzyma.

Proponuję poniższy schemat zasilania:

Wykorzystaj wyjścia pomiarowe z driverów. Za nie też przecież zapłaciłeś, niech nie leżą odłogiem. Przed spaleniem, silniki niech chroni procesor. Bezpieczniki są raczej dla Twojego bezpieczeństwa - w razie zwarcia całość nie pójdzie z dymem. Jeżeli masz jeszcze jakieś inne odbiorniki +12V, mogą dostać jeszcze jeden, wspólny bezpiecznik którego już nie narysowałem.

Pomiar prądu całkowitego zrób dla oceny stanu źródła zasilania, to samo z pomiarem napięcia. Wykresy poboru mocy ładnie w papierach wyglądają, a to prawie nic nie kosztuje 🙂

[Tolo]

Przed spaleniem, silniki niech chroni procesor.

Ja to bym raczej zrobił na wzmacniaczach operacyjnych (szybciej działają) procesor owszem może kontrolować prąd i ewentualnie działać zapobiegawczo jednak przed nagłymi sytuacjami lepiej sprawdzą się wzmacniacze chociaż może to przesada w drugą stroną ? No ale skoro to praca na uczelnie to im lepiej tym lepiej 🙂

[OldSkull]

Tolo, sam miałem podobny dylemat i wiesz co przeważyło? Jak sprawdziłem w tabelkach jak żelówkom spada pojemność przy wyższym prądzie. Takie 4.5Ah mają swoją pojemność przy prądzie 0.2C. Jeśli zwiększymy do 1C to mamy juz 3.2Ah (a to jest raptem 3.2A). Praktycznie jakbyśmy chcieli pociągnąć 9A to nie wiem czy 15 minut wytrzyma. W pewnym momencie się okazuje, że nawet stosunek pojemności do ceny wychodzi kiepski, albo zbliżony - a ołowiowe są jednak ciężkie, oraz trzeba je bardzo długo ładować.

[Tolo]

Być może ciekawą alternatywą mogły by się okazać stare baterie od laptopów ?

[marek1707]

Wbrew pozorom wzmacniacze nie muszą być szybsze bo akurat te, które nadają się lub wręcz są do tego stworzone mają dość ograniczone pasma, ale nie to jest ważne, bo z pewnością można zrobić szybki układ.

Jak taki układ miałby działać? Ograniczenie prądu (źródło prądowe) jak zasilaczach laboratoryjnych? To nie uchroni silnika przed spaleniem a zagwarantuje tylko tyle, że spali się dokładnie kontrolowanym prądem. To musiałoby być coś dwustanowego (jak zasilacz z charakterystyką foldback lub.. bezpiecznik) czyli po przekroczeniu pewnego progu zasilanie do tej gałęzi jest automatycznie odcinane. Potrzebny jest więc pomiar prądu, zatrzask pamiętający stan przekroczenia, mocny szeregowy tranzystor oraz linia z procesora odblokowująca dalsze działanie plus RESET umożliwiający pewny start po włączeniu zasilania. Robi się skomplikowane.

Mając i tak pomiar prądu możesz to zrobić spokojnie na procesorze. Silnik nie pali się w ciągu 10us tylko raczej wolniej. Nawet jeśli procesor wyłączy mostek po 0.5s to i tak sytuacja będzie uratowana.

Wszystkie takie punkty pomiarowe trzeba dociągnąć do ADC (być może nie wszystkie jednakowo często), mierzyć je, odpowiednio skalować a dane wyjściowe włączyć do algorytmów oceny sytuacji i planowania dalszych ruchów. Traktować to jak kilka dodatkowych czujników i wbudować odpowiednie na to reakcje. Niektóre będą proste (rozładowany zupełnie akumulator) ale np. przekroczenie prądu niekoniecznie musi oznaczać totalną klęskę. Może wystarczy wycofać się zamiast pchać ścianę albo pchnąć moment w inne koła zamiast w to zablokowane. Procesor powinien mieć jak najwięcej informacji o stanie systemu bo wtedy może podejmować bardziej rozsądne decyzje.

[draqo]

Proponuję poniższy schemat zasilania:

Obrazek

Wykorzystaj wyjścia pomiarowe z driverów. Za nie też przecież zapłaciłeś, niech nie leżą odłogiem. Przed spaleniem, silniki niech chroni procesor. Bezpieczniki są raczej dla Twojego bezpieczeństwa - w razie zwarcia całość nie pójdzie z dymem. Jeżeli masz jeszcze jakieś inne odbiorniki +12V, mogą dostać jeszcze jeden, wspólny bezpiecznik którego już nie narysowałem.

Pomiar prądu całkowitego zrób dla oceny stanu źródła zasilania, to samo z pomiarem napięcia. Wykresy poboru mocy ładnie w papierach wyglądają, a to prawie nic nie kosztuje 🙂

Jak wykorzystac wyjscia pomiarowe z driverow? Z tego co wyczytalem na stronie producenta sterownika, gdy pojawi sie blad na odpowiednim pinie bedzie stan wysoki. Jak z tego skorzystac? Jak w tej sytuacji ma procesor chronic silniki?

Silniki beda polaczone parami. Lewa i prawa strona do jednego mostka.

[marek1707]

To teraz znajdź szczegółowe dane katalogowe użytego tam układu (półmostek Infineon BTS7960) i czytaj dalej. Wiesz, po nitce do kłębka.

[draqo]

Ok znalazlem datasheet: http://www.infineon.com/dgdl/BTS7960_Datasheet.pdf?folderId=db3a304412b407950112b408e8c90004&fileId=db3a304412b407950112b43945006d5d&ack=t

Jest tam taki fragment:

The status pin IS is used as a combined current sense and error flag output. In normal

operation (current sense mode), a current source is connected to the status pin, which

delivers a current proportional to the forward load current flowing through the active high

side switch.

Jesli dobrze zrozumialem, to na pinie IS jest prad proporcjonalny do pradu plynacego przez uklad?

Jak w takim razie wykorzystac to do odciecia zasialnia prz przekroczeniu 5,5A?