Aggiungere un dissipatore di calore esterno a un servo Dynamixel RX-24F?

I servi Hobby non sono generalmente sufficienti per la robotica reale per una serie di motivi: qualità, precisione, gamma di movimento, coppia, ecc.

Nel frattempo, i servi industriali, come ABB, Emerson, GE, ecc., Sono generalmente sia pesanti che costosi e non adatti per l'azionamento su piccola scala umanoide. Allo stesso modo, costruire il proprio servo da motori, scatole del cambio ed encoder, è simile a provare a progettare la propria CPU solo per controllare un motore: troppi dettagli si frappongono al lavoro reale.

Esiste un livello intermedio di servi - a prezzi ragionevoli, prestazioni ragionevoli e ragionevolmente controllabili - sotto forma dei marchi concorrenti di servi Dynamixel e HerculeX.

Le offerte più piccole in quelle linee in genere non sono abbastanza forti per l'interazione nel mondo reale, ma il prossimo passo in avanti promette molto. Per la linea Robotis Dynamixel, questo è il servo RX-24F (valutato tra l'economico AX-12F e il passo successivo sull'MX-28R.) Chiedendo in giro, sembra che le specifiche e l'interfaccia su quel servo siano fantastiche, ma quello si interrompe dal sovraccarico termico se in realtà si tenta di eseguirlo a carico nominale, cosa che mi aspetterei da un servo hobby, ma non da un servo robotico.

Ora, il passaggio alla MX-28R raddoppia il prezzo. Pertanto, se il difetto del calore RX-24F potesse essere riparato, sarebbe posizionato a un buon rapporto prezzo / prestazioni.

Qualcuno ha esperienza nel fornire ulteriore raffreddamento per questo servo? Qualsiasi cosa, dai dissipatori di calore ad incollaggio termico alla custodia, ai fori e al passaggio dei tubi del fluido di raffreddamento a qualsiasi parte calda all'interno sarebbe un approccio ragionevole. Tuttavia, prima di dedicare tempo e sforzi significativi a indagare su questo aspetto, vorrei una seconda opinione: è possibile, qualcuno ha esperienza nel farlo, ne vale la pena?

Il problema con i servi Dynamixel è che sono intrappolati in una giacca di plastica isolante. Non c'è convezione e non c'è un buon materiale termicamente conduttivo per far uscire il calore in modo efficiente.

La prima cosa che suggerirei è ottenere un flusso d'aria. L'aria in movimento ha una sorprendente capacità di raffreddare qualcosa di caldo. Non hai quasi bisogno di alcun movimento per ottenere buoni risultati. Se sei disposto a hackerare il servo, allora scatta via l'involucro di plastica. Prima di tutto smontalo, rimuovendo anche il PCB e il motore se riesci a sbloccare le viti. Posiziona gli ingranaggi in un luogo pulito e sicuro in modo da poter ricordare in quale ordine rientrano.

Ora estraete il vostro Dremmel e rimuovete con attenzione parte dell'involucro attorno al motore (aree verdi). Stai mirando a rimuovere abbastanza in modo che l'aria possa fluire attraverso l'involucro. Da un lato, fuori dall'altro. Nota la superficie di plastica sotto gli ingranaggi, non ha senso tagliare la cavità dell'ingranaggio. In effetti, ciò consentirà ai detriti di entrare nella catena dentata e bloccarla, quindi continua a tagliare dietro questa superficie di plastica.

Fare anche attenzione a non rimuovere il materiale attorno alle viti (aree rosse). Lo vorrai quando riassemblerai il motore.

Basta fare questo dovrebbe darti un margine di potenza extra prima che si surriscaldi, specialmente se puoi montare il motore in modo che l'aria fredda entri nella parte inferiore e l'aria calda esce nella parte superiore. Sarà ancora meglio se puoi soffiare aria attraverso l'involucro usando un piccolo ventilatore. Se hai diversi motori vicini, potresti essere in grado di soffiare aria attraverso tutti loro in serie con un singolo ventilatore.

Per determinare la quantità di raffreddamento necessaria, è necessario calcolare la resistenza termica e la velocità con cui viene generato il calore.

Per fare ciò, puoi iniziare a usarlo per un periodo di tempo (al massimo carico), quindi smettere di usarlo. Durante questo periodo, misurare come la temperatura sale e scende.

Ciò consentirà di calcolare la quantità di calore generato, nonché la resistenza termica al case (come multipli della capacità termica). È inoltre possibile misurare la differenza di potenza rispetto alla potenza in uscita per misurare il calore dissipato all'interno ( ).$power = voltage \times current$

Misurando la temperatura dell'aria si ottiene anche la resistenza termica tra il case e la temperatura dell'aria ambiente.

Successivamente, puoi trattare la resistenza termica come una rete elettrica (vedi http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_resistance ). L'aggiunta di dissipatori di calore dei tubi di calore aggiunge semplicemente un'altra via per il calore, con una resistenza inferiore.

Puoi trovare la resistenza di qualsiasi dissipatore di calore o tubo di calore dai suoi fogli dati. Quindi è possibile stimare in che modo l'aggiunta influirà sulla resistenza termica complessiva della rete. Osservando il tasso di dissipazione del calore, la resistenza termica e la temperatura nominale massima, saprai se è sufficiente.