Manipulator - Atmega8 + PWM+USART (Bluetooth) - Problem z stablinością projektu

[klawiszu]

Witam, zaznaczam od razu iż to mój pierwszy projekt tego typu, wiec proszę o wyrozumiałość. Nie jestem tez pewien, czy aby dobrze wybrałem dział.

Końcem grudnia zabrałem się za swoją pierwszą konstrukcję, zakupiłem części, silniki itd. Zacząłem eksperymentować z serwomechanizmami, sterowaniem PWM, komunikacją bluetooth i to z całkiem nie złym skutkiem. Więc zabrałem sie do konstruowania. Wykonałem podstawę, w którą wmontowałem zasilacz komputerowy. Później oś obrotowa ramienia, podstawa ramienia no i samo ramie. Na podstawie eksperymentów oszacowałem moc potrzebnych mi silników, nauczyłem się obsługi programów cadowskich (tudzież inventor) Zaprojektowałem ramiona,wydrukowałem je i wyciąłem z plexii już wydrukowane szablony - żeby było śmieszniej, za pomocy szlifierki kątowej Drobne elementy juz wspomagałem się miniszlifierką stołową. Kiedy poskładałem wszystko do kupy, przyszła pora na wprawienie konstrukcji w ruch.

http://www.aukcjoner.pl/gallery/015802954-.html#I2

Na podstawie wcześniejszych eksperymentów wykonałem na płytce stykowej drobną instalacje. I: wszystko działa bez zarzutu jedynie w teorii

Po moich wyliczeniach zasilacz komputerowy bez problemu powinien wszystko uciągnąć, [2xmax 1A, 2xmax 2A, oraz obrót ramienia wokół własnej osi i chwytak(zamykanie i otwieranie, obracanie wokół własnej osi) sterowane za pomocą mostka l293d, które pobierają prąd jedynie podczas ruchu], a zasilacze z reguły posiadają w opisach iż ich wydajnośc prądowa wynosi ok 27-30A przy napięciu 5V, więc zakładam tutaj poprawność mojego rozumowania. Powoli przejdźmy do sedna problemu.

Mikrokontroler ATmega8, filtrowany jest za pomocą kondenstarorów 100nF przy nóżkach zasilająchych go. Po włączeniu zasilacza, ramie ustawia się w zadanym położeniu, jednak po chwili (ok 5-10s) zaczyna wariować. Zaczyna się od drobnych drgań, po samowolną zmianę swojej pozycji. Nie jestem pewien, czy winą jest złe filtrowanie zasilania, czy słaba wydajność prądowa użytego zasilacza. Kiedy podłączę tylko i wyłącznie jeden przegub, skala problemu jakby niknie, zmniejsza się.

Czy karygodnym błędem jest okablowanie które zastosowałem? Ma ok 70cm-1m

Zobacz całą galerię | Darmowe galerie Allegro

__________

Komentarz dodany przez: Treker

[MirekCz]

1. Zasilacze zazwyczaj mają z boku dokładny opis jaki prąd możesz pobierać z którego napięcia. Wysokie prądy na szynie 5V były popularne w starych zasilaczach. Z tego co pamiętam obecna elektronika głównie korzysta z 12V i nowsze zasilacze głównie podają duży prąd przy tym napięciu.

2. Napięcie spada wg. prostej formuły R=U/I -> U=R*I, gdzie R jest zależny od średnicy (i materiału) przewodu, a I to pobierany prąd. Jak średnica metalowego rdzenia jest dosyć mała (a na zdjęciach tak się wydaje) i do tego masz metr kabla to może to już powodować spore spadki

3. Kolejnym błędem jest podłączenie zasilania serw do płytki stykowej. Płytka stykowa nie jest przygotowana do przesyłania wysokich prądów.

4. Przy długich kablach warto dodać duże kondensatory na zasilanie.

Reasumując proponuje:

a) Postarać się mieć kable jak najkrótsze, a tam gdzie są długie (jedyne ew. miejsce, gdzie dopuszczałbym dłuższe niż 20cm przewody to od zasilacza do centralnego miejsca gdzie rozprowadzisz zasilanie) użyj grubych przewodów.

b) Dorobić płytkę rozdzielającą zasilanie (wystarczy kawałek uniwersalnej płytki drukowanej i listwa kołkowa, albo nawet przylutowane do siebie kawałki listwy kołkowej

Ta płytka powinna łączyć główne przewody zasilające (z zasilacza) z przewodami do serw i do płytki. Spójrz na obrazek http://robodudes.com/113-140-thickbox/micro-maestro-6-kanalow-serwokontroler.jpg

Po lewej stronie masz masę, na środku + i po prawej sygnały sterujące. Zasilanie doprowadzasz na samej górze, potem masz poszczególne serwa + trzeci sygnał idzie z płytki z procesorem i na samym dole "jak serwo" możesz podłączyć płytkę z procesorem do zasilania. Przewody od procesora nie muszą być grube/krótkie, bo tam idzie znikomy prąd, ale oczywiście krótsze = lepiej. Dodatkowo przy takim montazu możesz łatwo podłączyć / odłączyć poszczególne serwa od systemu - po prostu wyciągasz z listwy kołkowej.

c) dodać kondensatory (jeden dałbym na płytce rozdzielającej, drugi koło procesora). Kondensatory rzędu 1000uF low-esr 10V. (ten przy procesorze może być dużo mniejszy i nie low-esr). Chodzi o skrócenie drogi prądu w razie nagłych zmian obciążenia silników jak i zmniejszenie spadku napięcia na płytce z procesorem, bo tam duży spadek napięcia może spowodować zresetowanie procesora.

Te kilka zmian ma na celu:

I. Zmniejszyć spadki napięcia na przewodach i ustabilizować zasilanie z pomocą kondensatorów.

II. Oddalić płytkę z procesorem od drogi zakłóceń idących po zasilaniu pomiędzy zasilaczem a serwokontrolerami

Wraz z poprawą stabilności napięcia zasilającego powinieneś zauważyć poprawę kultury pracy serwomechanizmów.

[klawiszu]

Dzięki, za błyskawiczną odpowiedź. Postaram sie poskracać kable i oddzielić zasilanie. Zdam relacje co z tego wyszło, kiedy tylko skończe.

[Eukaryota]

Hej,

większość ludzi nie wie jak działają zasilacze komputerowe. Żeby zasilacz działał prawidłowo musi pracować pod obciążeniem. Jeżeli jest to stary zasilacz (powstał przed petium IV) to należy założyć dwa 5 Ohmowe 5/10W rezystory na linii 5V. Jeżeli jest nowszy należy to zrobić na linii 12V. Uwaga rezystory się grzeją, najlepiej je przymocować do obudowy zasilacza. Zasilacz bez obciążenia pracuje niestabilnie i może powodowć Twoje problemy.

Pozdrawiam

[klawiszu]

Tak, czytałem już na temat zasilaczy.

Prawidłową diagnozę wystawił MirekCz Rzeczywiście, przesyłanie lini zasilającej na takiej ilości kabli, równolegle z linią sygnału pwm mogło zniekształcać wskazania pwm.

A wisienką w tym torcie była jeszcze długość kabli. Po przesłaniu napięcia prosto z zasilacza, grubszym kablem (20-30cm) i rozprowadzeniem go na płytce uniwersalnej problemy ustały. Dodałem także kondensator 1000uF. Jestem zadowolony z trafnej diagnozy. wielkie dzięki.

Mam jeszcze pytanie czysto teoretyczne. Czy jeśli obciążymy linie 5V maksymalnie, według wszystkich prawideł, jeśli trzymać się tego co napisane jest na obudowie, to zasilacz powinien 'wytworzyć' do 27A. Czy jest to realne? Czy to jest czysta fikcja, wprowadzona ku uciesze osób kupujących zasilacz?

[MirekCz]

Jest to jak najbardziej realne, chociaż zasilacz nie został stworzony do sterowania silników i w tym przypadku zachowałbym trochę ostrożności (no i wspomagał się sporymi kondensatorami...).

Zwróć uwagę, że 5V*27A to "zaledwie" 135W, a takie zasilacze zazwyczaj mają 300-500W sumarycznej mocy ze wszystkich wyjść.

[klawiszu]

Jeszcze raz wielkie dzięki. Ogromnie pomogła mi Twoja wiedza i doświadczenie.

Pozdrawiam!