今年Maker Faire 會場上好友向我介紹了Linkit 7697+Robot Shield模組,而模組上的2顆電容供電可以供應機器人電力令人好奇? 上網查了相關的電容資料後想測試一下...!😏
選用可愛的 OTTO Robot來玩一下! 因為他簡易組裝和擴充空間很適合用來做實驗! ^o^
下圖是依照網路上的OTTO97組裝製作,組裝時間約30~40分鐘(不含3D件列印和上色時間).
玩了一下後發現每次充滿電玩約5~6分鐘時,常常出現無法控制 or 動作只做一半卡住狀況!
難道是預料中的電源來不及servo motor抽取電力, 造成電壓下降(大幅變動)的狀況嗎?必須先了解一下電池供電的狀態才能下定論!
在公司下班後使用示波器量測觀察電壓變動狀況:
首先看LED 模組電壓和電流波形,先拔掉模組後量測一開始的輕載電壓
充飽電約在4.9V, P-P在50mV
接上MAX7219 LED模組,在馬達沒動作時量測電壓和電流波形
電壓P-P約在60mV (抽0.2xA時可看到電壓的漣波)
模組耗電流約226mA(Max),48.4mA(Avg)
個人覺得LED太亮了!(預設值)所以圖形呈現蒙蒙的! 先把LED電流改小電力可以節省一些.
模組的10K ohm更換為22K ohm後圖形比較清楚了,如果您想修改程式的LED duty cycle應該可以達到理想亮度! 下班不想借用太多時間所以用改電阻方式比較快看到成果. 😊
電壓P-P約在50mV
模組耗電流約126mA(Max),27.7mA(Avg)
最後是上25K ohm呈現的圖形是最清楚,這部分大家請依照自己喜好修改阻值or程式調整亮度!
2017/12/04新增:
LED亮度可以修改程式的Intensity值(duty cycle)改變LED亮度
在\libraries\MaxMatrix\MaxMatrix.cpp中找到這行
setIntensity(0x0f); // the first 0x0f is the value you can set
(0x0f)值是設在最大值,請依照下表換成其它數值.
例:
setIntensity(0x06); //duty cycle=13/32
再來是觀察Servo motor動作時電壓變動狀況:
LED亮度可以修改程式的Intensity值(duty cycle)改變LED亮度
在\libraries\MaxMatrix\MaxMatrix.cpp中找到這行
setIntensity(0x0f); // the first 0x0f is the value you can set
(0x0f)值是設在最大值,請依照下表換成其它數值.
例:
setIntensity(0x06); //duty cycle=13/32
再來是觀察Servo motor動作時電壓變動狀況:
拔掉LED模組只接,電流探棒只夾2顆馬達.
向前走時的電壓波形(機器人懸空)
p-p約在480mV
電流約1.5A(Max),498mA(Avg)
看來是電容來不及馬達抽取電流, 造成電壓大幅變動的狀況! 連續玩5~6分鐘後因電池電壓下降,這時馬達抽取電流電壓會降更低容易出現無法控制 or 動作只做一半卡住狀況!
做另外一個實驗來觀查這2顆電容的內阻,利用電子負載機連續消耗1A電流看溫度變化!內阻越高溫度升高也越快!因為手上沒有其他廠牌電容可供比較,只列出測試值供大家參考!
連續拉載1A測試時間8分鐘
電容測試前溫度
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電容拉載時溫度
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溫差
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第一次
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24°
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34°
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10°
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第二次
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23.6°
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33.4°
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9.8°
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第三次
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24°
|
34°
|
10°
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下圖是連續拉載1A測試時間5分鐘的電壓
5分鐘後電壓約在4.3V(Avg)
8分鐘後電壓會由4.xxV快速下降到2.xxV
這裡的Lithium-ion Capacitor我建議只用來供應Linkit7697和LED等供電,馬達的部分由外加一顆18650電池+DCDC模組供應,以下是修改方式:
先將SG90的馬達控制信號和電源線分開後整理線路.
模組上只接SG90的制信號線,電源線移到OTTO左側
準備一片DCDC升壓板(有Enable控制)設成5V輸出,將SG90的電源線接上.
(用膠帶固定)
DCDC升壓板增加一條GND線接到模組上做共地用, 白色線是 DCDC升壓板的enable(High)信號,連接到模組上的VCC排針上,當模組開關打開時DCDC升壓板的En=Hi轉換出5V馬達電壓!
在模組上方放一片塑膠片,可避免和其他電路板接觸短路.
焊接18650電池保護板,VB+和VB-焊接銅彈片壓接電池正負極用,
VP+和VP-焊接充電用connector和供電的2.54mm排針
膠帶固定銅彈片壓接在電池正負極!
電池塞在頭部位置剛剛好! ^-^
供電的2.54mm排針接到DCDC升壓板輸入用膠帶固定
整好線後將頭部接上
改裝後重量約294.55g
Video是改裝後連續玩了30分鐘後的片段:https://www.youtube.com/watch?v=lh3hzoAxDJE
改裝完後的模組電壓波形改善很多
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