Éviter une baisse de tension sur un robot Hexapode

[TheSCP106]

Bonjour, j’ai commencé un projet en électronique/conception/programmation dans mon temps libre, je préviens que je n’ai seulement que des connaissances que j’ai appris suite à mes projets alors je demande des avis experts pour cela !

Je fabrique un Hexapode 3 DOF (trois axe de liberté) et pour ce projet j’utilise des servos DS3235 qui peuvent tirer ~2,3A en peak chacun, alors même si ce n’est que lorsqu’ils forcent et ils ne forcent jamais tous en même temps, mais n’empêche que en moyenne le circuit vois presque 10-15A (total de 18 servos). Le problème est que lorsque je le démarre et fais fonctionner les servos, la tension de ma batterie NiMh 5S (6V nominal) 5800mAh chute, jusqu’à 0,4-0,6 volts de perte.

Donc je ne sais même pas si cela est très grave mais du coup je m’arrête toujours avant la limite de décharge pour éviter de descendre la batterie trop bas. Mais du coup est ce que cela est vraiment problématique et comment éviter ce problème au maximum.

S’ils vous faut des informations supplémentaires n’hésitez pas.

Merci beaucoup à ceux qui m’assisterons !
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[annjy]

Bjr,

j'ai posé à l'IA gemini la question :
quelle est la résistance interne d'un accumulateur NiMH 6V 5800mAh ?

je joins la réponse :
rintnimh.pdf

à mon avis, c'est bien la résistance interne de ton accu que tu mets en évidence.

cdlt,
JY

[antek]

Presque 10 ou presque 15 ?
La résistance interne des accu n'étant pas nulle une chute de tension est inévitable.
Dans le cas présent cela correspondrait à une R_interne de ~8 miliohm par accu. Ce n'est pas exorbitant.
Que dit la doc des accus pour le courant max (dépendant aussi de la température !! ) et autres ?

edit : I fu.. the IA

[annjy]

....
edit : I fu.. the IA

tu verras, tu t'y mettras quand tu auras mon âge !

JY

[A voir en vidéo sur Futura]

[TheSCP106]

Donc selon vous, passe sur peut être plutôt des LiPo (ou autre) serait mieux ? J’avoue que je n’avais pas du tout fait attention car j’avais toujours utilisé des Nimh et j’avais zappé de penser au courant qu’elles devraient sortir…��
Et je ne peux pas faire en sorte de réduire cette valeur ? Avec genre de gros condos low ESR vers les servos ou quoi (genre 10000uF)?

[Pascal071]

bonjour

oui, chute de tension inévitable dûe à la résistance interne de la batterie.
10 à 15A, c'est beaucoup, il peut y avoir aussi chute dans les fils.

quel est le modèle de batterie?
j'ai vu sur le net des batteries 5x AA 5800mAh !
publicité mensongère avec des Nimh AA, max. 2500mAh

[TheSCP106]

Pour les fils je suis en 1,5mm2 multifilaire et pour les batteries de sont des pack d’accu et non des formats AA (accu de 1,2v nominal)

[Pascal071]

pack: tout dépend de la taille des accus dans le pack

[Pascal071]

une photo de ton pack 6V pour voir

mais n’empêche que en moyenne le circuit vois presque 10-15A (total de 18 servos)

Mais du coup est ce que cela est vraiment problématique et comment éviter ce problème au maximum.

il n'y a pas de secret, il faut dimensionner la batterie en fonction.

batterie plomb gel 6V 10A: https://www.ebay.fr/itm/293990796135...id=20570558049
batterie Nimh 6V 10A: https://store.camtraptions.com/produ...39357508747347

avec du Li-ion ou Lipo, il va y avoir plus de contraintes: charge, contrôle de décharge et sur-courant, créer du 6V à partir de 7,2V...
donc circuits annexes pour l'alimentation.

un condensateur ne sera utile que pour absorber les pics de courants

[TheSCP106]

Oui bah je pense que je vais garder ce montage car c’est vrai que les Lipo je trouve ça beaucoup trop complexe et franchement rien que de devoir utiliser un module buck etc sachant qu’ils faut que ça soit dimensionné pour les 15A je trouve ça trop contraignant franchement. Du coup vu que mes servos fonctionne entre 4,8v-6,8v et que je charge ma batterie au max (donc vers les 7,5v) et que je les fait tourner comme ça c’est problématique selon vous ? Même si la tension chute ensuite est ce que lancer les servos avec cette tension est vraiment négatif et peut les abîmer ?

[jiherve]

Bjr,

j'ai posé à l'IA gemini la question :
quelle est la résistance interne d'un accumulateur NiMH 6V 5800mAh ?

je joins la réponse :
Bonsoir,
Pièce jointe 519269

à mon avis, c'est bien la résistance interne de ton accu que tu mets en évidence.

cdlt,
JY

Là l'IA se plante grave une ampoule avec un courant prévisible on croit rêver!
Pour le reste il faut des fils d'alimentation les plus gros et les plus courts possible.
JR

[Pascal071]

bonsoir

les servos ne s'abimeront pas avec une tension inférieure, c'est juste leur puissance mécanique qui va diminuer.

à noter que les 7,5V pleine charge ne durent que 1/20e du temps de décharge,
avant de se stabiliser entre 6V et 6,25V puis chute rapide à 5,5V (accu vide).
ne pas continuer de décharger <5V

tu peux mettre un lien ou photo de ton pack d'accus ?

si tu as la place, une batterie plomb-gel 10Ah est une bonne solution, facile à charger,
tension constante 7V limitée à 2A

[Gwinver]

Bonsoir.

Il faudra juste faire attention à ce que la tension reste suffisamment élevée pour que l'électronique de commande fonctionne.

[Gyrocompas]

Bonjour,
Petit rappel pratique.
Une batterie est caractérisée par sa capacité en A/h, ainsi que par le courant de pointe qu'elle peut délivrer en maintenant un pourcentage de la tension.
Dans le cas, il semblerait que cette dernière valeur soit insuffisante.
Les regroupements d'éléments de batteries peuvent se faire en série et parallèle.
Si disponible, faire l'essai avec une alimentation externe musclée, quelques mesures devraient pointer le problème.
Une petite photo de l'objet (curiosité).

[bibifikotin]

Bonjour , Reste qu'une chose (non dite) : quelle est l'utilisation journaliére de l'engin ( heures de fonctionnement ?)
Tant qu'on fait "joujou" peu de temps, ça peut passer...... si on insiste la batterie ne va plus vouloir jouer !!
Ah zut...... déjà vide !
Bonne journée

[jiherve]

bonjour,
vu la consommation il faudrait avoir 2 batteries , une pour la puissance et une autre pour l’électronique de commande afin que celle ci soit toujours opérationnelle et insensible à ce qui se passe sur l'autre circuit.
JR

[polo974]

Ton courant de décharge moyen est de plus de 2C, et ton courant pic de 7C (C = capacité) donc tu surexploites probablement ta batterie (il faudrait voir la doc technique).

[antek]

Donc selon vous, passe sur peut être plutôt des LiPo (ou autre) serait mieux ?

S'ils sont surexploités (à bas les cadences infernales !) comme probablement tes NiMH cela ne changera rien, voire entraînera d'autres problèmes.

Et on ne sait pas ce que peuvent les NiMH.

[jiherve]

re
tant qu'a rester en NIMh prendre des formats R20 il y en a qui font 10Ah, comme toujours attention au prix, le pas cher peut être une AA sur emballée , je l'ai vu!
JR

[TheSCP106]

Pardon pour le délais, j’avais plus de notifs !

Je vais essayer de répondre au max !

Pour les batteries Nimh c’était un pack assez commun acheté sur AliExpress (oui désolé mais le budget en tant qu'étudiant en est la cause… ) dont voici le lien :

https://a.aliexpress.com/_EzTAGQS

Pour la commande quand je tirais trop l’ESP32 faisait des reset constant mais c’était un problème avec la Wifi et BT mais la plus rien tant que je reste au dessus des 5v (j’ai rajouter un 4700uF et un 100pF aux pins de son alim pour réduire ce que je pouvais)

Pour l’alim externe je n’ai plus accès aux alim de labo de mon atelier donc la je pourrais rien faire avec ma perso (30V - 10A) car j’ai déjà testé et quand les pics surviennent les servos bug et des déplacements fantôme qui forcent énormément et de toute façon elle ne voyait pas assez rapidement les Ampère pour donner une idée de la conso…

Pour l’utilisation quand il sera fini ce ne sera que mensuel voir hebdomadaire mais le truc c’est que c’est presque journalier en ce moment avec les tests car je suis a la programmation des cinématique inverse/marche etc donc je dois souvent swap et faire l’une après l’autre

Et je vais regarder pour d’autres mieux dimensionner, pour l’instant elle fonctionnent bien mais je vais les tenir à l’œil car je pense qu’elle vont pas faire long feu !

Voilà à quoi le robot ressemble pour l’instant, les jambes elle ne changeront pas mais je suis entrain de faire la conception du corps pour cacher toute l’électronique.

IMG_8931.jpeg
IMG_4083.jpeg

Pour vous donnez un ordre d’idée de la taille, le corps a lui seul fait ~30cm de long et les robot fais 3,5kg avec batterie !

[jiherve]

bonsoir,
100pF cela ne sert à rien, il doit y avoir une erreur d'un facteur 1000.
Mais je réitère il faut deux packs séparés pour maitriser la bête ou un seul et un DC/DC performant pour alimenter le "cerveau" en 3.3v
JR

[Gwinver]

Le 100 pF est en parallèle de la 4700 µF, l'intérêet est peut-être dans le filtrage des parasites de fréquences élevées.

Cela dit, si la carte de contrôle est alimentée par la batterie principale, les 4700 µF vont simplement contribuer à alimenter les moteurs sans protéger la carte de contrôle.
Il faudrait une diode "anti-retour" pour conserver la charge pour le micro.

[TheSCP106]

Du coup si je met une diode anti retour en amont du câble positif juste avant le plus du condensateur et du VIN de l’esp ça aiderait l’esp à mieux gérer les pics ? Est ce que ça évite aussi les creux et autres ? (Désolé en électronique primaire j’y connais pas grand chose, les seuls chose utile que j’ai appris c’est via des forum comme celui-ci car aucun des cours en Bac Pro ne nous explique tout ça…)

[antek]

Du peu que fournit le site de vente, le pack n'est pas adapté, si on interprète :
Le temps de charge et de décharge peut atteindre jusqu'à 1000 mAh

[annjy]

Bsr,

pour le pack d'accus, la capacité est en mAh chinois....

un chiffre max courant est 300Wh/l soit 300mWh/cm3 ce qui donne 250mAh/cm3 pour 1,2V de tension.

les accus sont probablement de format classique diamètre 23mm hauteur 42mm. 6 de ce format font la dimension du pack (2 X 3).
volume utile d'un accu : environ 15 cm3, donc capacité estimée max 3750mAh. On n'est donc pas aux 6800 annoncés....
Idem pour le pack, les 6 accus étant en série.

exemple de datasheet d'un accu de ce type, donné pour 3000mAh, ce qui parait correct.
https://www.1001piles.com/media/pdf/ACH9026_UK.pdf

cdlt,
JY

[Gwinver]

Du coup si je met une diode anti retour en amont du câble positif juste avant le plus du condensateur et du VIN de l’esp ça aiderait l’esp à mieux gérer les pics ? Est ce que ça évite aussi les creux et autres ? (Désolé en électronique primaire j’y connais pas grand chose, les seuls chose utile que j’ai appris c’est via des forum comme celui-ci car aucun des cours en Bac Pro ne nous explique tout ça…)

Oui, car le condensateur peut se charger à travers la diode, mais ne se déchargera pas dans la batterie lors des baisses de tension dues aux pics de courant.
Après, il faut dimensionner le condensateur en fonction de la durée des pics et de la consommation de la carte de contrôle.
Avec une diode standard, la chute de tension est de 0.6 V, donc il reste 6.6 V puisque la batterie est donnée pour 7.2 V. Le micro nécessite 5 V.
La diode doit supporter l'appel de courant du condensateur à la mise sous tension, et au retour de la tension nominale de la batterie après un appel de courant.

[TheSCP106]

Pardon j’ai oublié de spécifier que pour marcher sans besoin de buck dc j’ai enlevé un accu a chaque pack, transformant le 6S original en 5S (donc de 7,2V à 6V nominal)

Et oui les accu font bien 23x42mm

[TheSCP106]

Bon alors je n’ai trouvé aucun pack déjà assemblé en 5S avec la capacité que je veux et surtout en Sub C. Mais du coup j’ai trouvé ça :
https://a.aliexpress.com/_EHS34Ly

Et du coup si j’en prends 20 (pour 40€) et que je fais des batteries 5S2P ce qui ferais des packs de 6V 6000mAh, et avec leurs ratings de 15C (bon je pense que c’est optimiste) et une rangé en parallèle je suis bon pour les ~10A continu (désolé de ne pas avoir de vrai valeur moyenne) et les 35A de peak absolu des servos.

Après je ne connais pas l’impédance de ces batteries mais ça ne devrait pas être énorme et je ne pense pas que la chute de tension sera supérieur à mon pack actuel vu qu’il n’a que 1P.

Et juste est ce que j’ai besoin de matériel particulier pour faire les pack ? Genre des outils pour mettre tous les accus à la même tension ou quoi ? Parce que j’en ai jamais fait et même si ils doivent être à la même tension je ne sais pas la marge de différence, et après vu qu’il y a des bornes, j’utiliserais simplement mon fer à souder en évitant de trop chauffer…

[Gyrocompas]

Bonjour,
Serait-il possible d'expliquer le mouvement d'une patte de la bestiole, plus particulièrement, après une commande, la position est maintenue ou bien la conservation d'un courant de blocage est-il nécessaire ?
Simple réflexion en estimant son rapport poids consommation par rapport à des véhicules radio commandés.

[Gwinver]

Et juste est ce que j’ai besoin de matériel particulier pour faire les pack ? Genre des outils pour mettre tous les accus à la même tension ou quoi ? Parce que j’en ai jamais fait et même si ils doivent être à la même tension je ne sais pas la marge de différence, et après vu qu’il y a des bornes, j’utiliserais simplement mon fer à souder en évitant de trop chauffer…

Les éléments étant en série, il n'est pas besoin d'un équilibrage parfait des tensions.
Il faut faire très attention lors de l'assemblage à ne pas provoquer de court circuit, avec les cosses c'est vite arrivé.
Il y a peu de danger d'endommager les élémens en soudant les pattes.

Après, il faut se poser la question du chargeur.
Classiquement, il y a un monitoring de la tension et de la température des éléments pour arrêter en cas de surchauffe.