RMUL2022黑龙江站区域交流会03-硬件设计及超级电容技术分享

RMUL2022黑龙江站区域圆桌会议第三期来啦！

【会议主题】硬件设计及超级电容技术分享

【关键词】硬件设计、超级电容
【形式】嘉宾分享+自由问答+问卷反馈抽奖
【时间】北京时间2022/3/3 19:00-20:30
【嘉宾】哈尔滨工程大学Nooploop创梦之翼战队硬件组组长郑泽旭

这一期哈尔滨工程大学NoopLoop创梦之翼战队将继续为大家带来精彩的内容！创翼硬件组组长郑泽旭将为大家带来详细的关于硬件方面的设计经验以及关于超级电容的一些心得！希望各战队都能在本次交流中有所收获。

【会议资料】
会议回放： https://www.bilibili.com/video/BV1er4y177si/
资料包下载（包含ppt、自由问答环节摘录）：https://bbs.robomaster.com/forum.php?mod=attachment&aid=MzE5MjJ8MDg3NjJlNGEwNjQ2ODQ3ODcyODVjY2NkYjRmZjA4OTZ8MTcxNDMzODY4Mw%3D%3D&request=yes&_f=.pdf  https://bbs.robomaster.com/forum.php?mod=attachment&aid=MzE5MjF8MDYyNTEyOTdlNGFjMjdiMjMzZGY0NWNhMTE0NDczMzF8MTcxNDMzODY4Mw%3D%3D&request=yes&_f=.pdf

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自由问答摘录（部分问答在整理时已丢失）：

问题	回答
Q1：超级电容方案中反向供电温度的反向供电指的是什么？	A1： 这个我们没有测过，因为是直连的，就是直接把超级电容当作一个电源来使用，所以说没有测过，况且超级电容还是一个比较稳定的电源，没有必要测，就直接没有测。
Q2：导电滑环的线怎么和DB25的插头连接？	A2： DB25的插头大概就是下图这样，它的内部结构就是这样。然后线就直接焊在了DB25的插头上。因为它后面是有这个端子（焊线的地方），会专门有这个焊线的凹槽。线焊在这个上面之后，这个接头是插在DB25上面的。接头焊在板子上再把DB25插在上面就可以了。
Q3：背对背MOS控制器有推荐吗？	A3：这个背对背MOS控制器，可以参考港科的开源方案里他们用的那种控制器。我之前搜了一下，也不是特别贵。港科的开源方案在论坛上还可以下载到，如果说下载不到，可以找我要一下，我这里还有。那个MOS控制器不是很贵，况且还没有停产。但还是不太推荐用这个背对MOS，用理想二极管挺好，我觉得。
Q4： 电滑环厂家有推荐吗？	A4：比较推荐的一家就是 默孚龙。现在做滑环做得最好的应该就是默孚龙了。默孚龙有一个最最最普通的滑环，二十四线的。那个滑环体积非常非常小，可以塞在6020里。但是如果要塞在6020里，那么就需要自己做一个法兰，那个法兰也不是特别难，用两个打印件就可以了。
Q5:导电滑环一般用多少线？	A5：这个就需要需求分析来看导电环两端的设备到底有多少，就是他到底需要过多少信号，过多少电，过几路，或者说过多少A，这些都是需要分析的，然后分别用在什么地方。在RM比赛里的话，用得最多的就是用在云台的yaw轴上，就是偏航的那个轴。因为有小陀螺的需求，就需要让这个导线360度旋转，且不会缠绕，就需要用这个导电滑环。第二个就是舵轮步兵的舵。舵，我看大家的方案都是用的6020电机当舵，这样就需要一个可以穿过6020的一个滑环来给舵轮的移动的电机进行供电。
Q6：电容接boost升压后刹车时反电动势能量有什么比较好的回收方案？以及底盘连续启停有没有什么保护措施？	A6：关于刹车能量回收这个方案的话，我认为可以参照一下广工的那个方案。广工他们在英雄的设计报告里提到了他们的刹车能量是怎么处理的，他们用的一个比较大的TVS，特别大的TVS加上电容来把刹车的刹车能量回收进来，或者说把这个尖峰给吸收了，就防止尖峰流到DC/DC把板子烧坏。连续启停保护方案就还是跟那个是一样的，就是TVS加电容。如果说直接把他俩并联，把底盘和超级电容并联的话，就没有这些问题了。关于这个处理，还是推荐大家去看一看广工的那个，我觉得那个方案挺好简单好用。
Q7：想问一下你们的超级电容控制策略，比如当超级电容充满以后，就是如何平衡给底盘的供电以及超级电容的充放电，超级电容回收能量，有没有什么好的方案？	A7：控制策略，我们上赛季的电容和底盘直接就是并联的，就是底盘用多少拿多少，只要保证电容的电压不低于12V就可以了。这样不低于12V的目的就是为了防止底盘电机电调低压关断。控制策略就是这样的，就是只管给超级电容充电，然后底盘的话就只管跑，唯一需要注意的一点就是充电不能超功率，况且底盘跑的过程中不能把超级电容的电搞到12V以下。超级电容的能量回收，就是通过这个高边开关，通过这个继电器，直接在刹车的时候，把这个能量接到超级电容回收进去。然后能量回收的其他方案再有就是我觉得那个广工的那个TVS加电容的方案，或者说我看有些同学最近也在做大连理工开源的那个双向的DC/DC，那个方案应该也可以实现超级电容的能量回收。至于那个电池的电怎么处理，我还没有想好。
Q8：功率控制板的功率区和信号区的隔离与保护，怎么画layout比较好？	A8：隔离保护呢，高边开关如果要用继电器的话，那么继电器的光耦肯定是必须的。隔离保护我认为最主要的是电源区域的隔离、电源区域的划分。就是你一定要在板子上把每一个电压的区域给画得比较开，就要有明显的分界，他们中间你可以是地平面之间的分界，可以是距离上的分界。功率区和其他区的隔离保护大概就是这样。然后功率区和信号区，它有一个非常重要的点，就是来自地平面的干扰，就是说这个信号区的地它相对来说比较脆弱一些，尤其是一些对电压非常非常敏感的东西，比如说运放，再有就是这个IMU或者磁力计这些元件。他对电压非常非常敏感，那么我们在做隔离保护的时候可以用磁珠给他隔离开。再有就是非常重要的一点，之前我在硬件群里看到一个非常好的图。那个图就是上面是功率区，下面是信号区，信号区和功率区他们的地平面是两块完全分开的，然后中间用一个零欧电阻或一根比较细的线连接起来。他们中间只要有一个电压幅度的交流就可以了，没必要说过多大电流，一根比较细的线或者零欧的电阻给他隔离开就可以了。如果说你对这个要求非常非常非常高的话，你甚至可以在PCB上中间画一个槽，就中间直接就是一块空的，啥都没有，就给他隔离开了。Layout最关键的就是在板子上把每个区域给分开。每一块区域它干啥就是干啥的，你不要把这个区域的元件放在那个区域。
Q9：功率模块和信号模块衔接的地方需不需要放在两个区域中间？	A9：就比如说这个继电器的光耦部分，这个光耦部分可以放在两个区的中间，完全没有问题。这个就看你自己的layout了，也最好是放在中间。还是那句话，哪块儿区域干啥就是干啥。不要乱用，乱用容易出问题。