5 Vで多数（27）のサーボを駆動する最良の方法は何ですか？

この質問が少し曖昧に聞こえるかもしれないことをおpoびします。私は、さまざまなサイズの27個のサーボを含むロボットプロジェクトに取り組んでいますが、どのように電力を供給すべきかを考えるのに苦労しています。

私はいくつかの（3-6）5 W 18650バッテリーボックスを使用してそれらを駆動することを望んでいましたが、最小のモーターはそれぞれ2.5 Wを使用するため、1つのバッテリーボックスは2つしか駆動できません。明らかに、より大きなサーボはさらに多くの電流を使用するため、少数の18650を使用するこの計画は実行不可能になります。

ロボットには12 Vのカーバッテリー用の十分なスペースがありません。1つ追加するには、必要なサーボモーターのサイズを再計算する必要があります。さらに、サーボモーター用に12 Vを5 Vに変換する方法がわかりません。

PSモーターの失速電流はどうですか？電源は、それが供給するすべてのモーターのストール電流を（同時に）供給できるのか、それとも動作電流のみなのか？サーボモーターが失速した場合（もしそうであれば）にヒューズを使用すべきですか？ヒューズまたはサーキットブレーカーを使用する必要がありますか？5 Vのヒューズを製造していますか？もしそうなら、どこで入手できますか？

18650ボックスのより大きなバージョンのようなものが最も望ましいでしょう。

Rocketmagnetが述べたように、モーターの定格が2.5 Wであるからといって、常に 2.5 Wを消費するわけではありません。ほとんどのロボットには、常に最大1つまたは2つのサーボがあり、常にフルパワーで動作しています。残りは、機械的負荷が非常に低い（したがって、引き出される電力がはるかに少ない）か、「オフ」であるため、実質的に電力がゼロになります。

これは、電源への2つの非常に異なるアプローチにつながります。

• 繋がれたロボットとデスクトップコンピューターは、すべてが同時に最大電力を引き出すときに、可能な限り最悪の場合の電力消費を処理できる電源とヒートシンクを使用します。27サーボ* 2.5 V @ 5Vには、5 VDCと少なくとも14 Aの電源（または、合計で少なくとも14 Aになる5 VDCの電源がいくつか必要）が必要です。

• 自律型ロボットと最新のラップトップは、熱設計電力を処理できる電源とヒートシンクを使用します。一部の人間は、いくつかのTDPを勝手に選択します。これは、最悪の場合の電力よりもはるかに小さくなりますが、「典型的な状況」で必要な電力をいくらか上回ります。次に、電源は0からTDP をわずかに上回るまでの負荷を処理できるように設計されています。そして、システムの残りの部分は決して超えないように設計されていますTDP-おそらく数ミリ秒を除く。最も簡単なアプローチは、総消費電流を測定するものを使用することです。その後、電流がTDPを超えると、物事がすでにひどく間違っていると仮定し、数秒間すべてをシャットダウンします。より洗練されたアプローチでは、各モーターの電流を個別に測定します。一部のモーターが停止すると、「リンプモード」がその1つのモーターへの電力を停止するため、ロボットは他のモーターをフルパワーで使用し続けます。多数のモーターが高すぎる総電流を引き出すと、「タイヤモード」はすべてのモーターへの電力を削減するため、ロボットはすべてのモーターを低速で使用し続けます。

5 Vヒューズ？

1つの大きな14 Aヒューズを取り付けることができます。または、27個の個別の0.5 Aヒューズを各モーターの+ 5V電力線に1つずつ取り付けることができます。または両方。「12 V」または「250 V」ヒューズを見つける方が簡単でしょう。これらはアプリケーションでうまく機能します。

多くの安価なポリヒューズがあります（5V USBポートを過電流から保護するように設計されています）。残念ながら、ポリヒューズは「吹く」のに数秒かかります-永久的な損傷から物を保護するには遅すぎますが、物が熱くなったり、火がついたり、家が焼けたりするのを防ぐには十分に速いです。

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12 Vを5 Vに変換

サーボモーターを使用するほとんどの人は、市販のDC-DCコンバーターを使用して、バッテリーが供給する電圧をサーボが必要とする5Vに変換します。（C） 私はそれを参照いくつかの 18650電池ボックス（）5 VDC「USB充電器」にバッテリ電力を変換するために少しDC-DCコンバータを含みます。（少数の人々は、12 VDCに直接接続されるように設計されたサーボモータを使用します。）

多くのDC-DCコンバーターは、バッテリーから最大電流を超える電流が流れないように設定されています。出力ストールに接続されたモーターは、低い出力電圧で「定電流」モードに切り替わり、バッテリーからの電力が少なくなります。このようなDC-DCコンバーターを各サーボに配置すると、自動的に適切に「limpモード」に出入りします。

電池

「ロボットに適したバッテリーの選択」（a）

「ロボット電池」（b）

「ロボットで使用するバッテリー」（c）

など a b c d e f

ロボットの電源を特定することは常に困難であり、私たちが直面している正確な問題に直面しています。典型的な負荷、またはすべてのモーターが最大電流でストールするときの絶対最大負荷に対処するために仕様を定めていますか？

これに対する正しい答えはありませんが、何が起こっても何も損害を与えてはいけません。幸いなことに、サーボは常に2.5Wを消費することはないので、開始する良い方法は、電流計を使用してシステムを大きな電源に接続し、通常の過酷な使用下で実際の消費電流を測定することです。最大電流がわかったら、そのためのバッテリーを指定できます。

あなたが決定する必要がある他のことは、あなたが物を走らせたい時間です。これにより、必要なバッテリー容量、つまりバッテリーのサイズがわかります。しかし、あなたが言うように、それはあなたがより大きなバッテリーを必要とすることを意味するなら、それはあなたがより大きなサーボとより多くの電流、したがってより大きなバッテリーを必要とすることを意味するかもしれません！次の場合を除き、この問題の解決策がない場合があります。

• 要件を緩和します。ロボットが期待どおりに動作しないことを受け入れます。
• 可能であれば、トーションスプリングをサーボに追加して、バッテリーの重量を持ち上げるようにします。これは、消費電力がわずかに少ないことを意味します。

しかし、すべてのモーターが停止している極端な場合はどうすればよいでしょうか？

Hot Swapコントローラのようなものを検討するかもしれません。これは、システムへの電源入力を保護する小さなチップです。システムのコンデンサによって引き起こされる大きな突入電流から保護します。また、一般的な過電流および過電圧から保護します。

この問題は、ロケット科学によく似ています。ロケットでは、重量が重ければ重いほど、燃料をより多く持ち上げる必要があるため、さらに重くなります！サーボはありますが、それらに電力を供給するためには、ロボットを重くするための大きなバッテリーが必要です。これは、より強力なサーボとさらに大きなバッテリーを意味します！オンボードのバッテリーでロボットに電力を供給する方法がわからない場合は、おそらくオフボードの電源に落ち着く必要があります。

お役に立てれば。