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Change parameters and verify
Open the panel, then press Run to load Python. You can stop execution and reset parameters. Results are computed on this device. No Python installation is required.
Local execution steps below are optional for reproducing the source results; they are not required for the browser experiment.
The experiment controls are in English.
Compare voltage drops in your browser
The panel above contains two independent arithmetic exercises, with synthetic curves and A/B comparison. No equipment or local Python installation is required. The original measurement procedure below remains optional; these curves do not diagnose a particular robot.
Supply path: an ideal source feeds battery resistance, then shared wiring/contact resistance, then an imposed total current. Shared resistance includes the outgoing and return paths. Battery-terminal voltage is Vs − I Rbattery; converter-input voltage is Vs − I (Rbattery + Rshared). The imposed current starts at 2 A, rises by the selected extra current at 0 ms, and returns at 100 ms. Repeated time coordinates show the left and right limits of the ideal steps. This is an algebraic resistance model, with no inductance, battery chemistry, charge state, current limiting or motor dynamics. Converter output, computer voltage and reset thresholds are not modeled. The current is prescribed, not calculated from a regulated constant-power load.
The defaults split the article's assumed 0.12 Ω into 0.04 Ω battery and 0.08 Ω shared resistance. An extra 5 A therefore adds 0.6 V of converter-input drop. Baseline resistance losses remain present: the 7 A plateau gives 11.72 V at the battery terminals and 11.16 V at the converter input from a 12 V ideal source. Move the resistance between the two segments while keeping the total fixed: the same downstream dip can have different battery-terminal evidence. This demonstrates measurement-point dependence, not a unique real fault diagnosis.
Separate capacitor exercise: a hypothetical capacitor alone supplies a constant missing current for the selected duration. Charge-related droop is I × t / C; terminal droop during discharge is I × ESR + I × t / C. Capacitance is entered in mF (50 mF = 0.05 F = 50,000 µF), time in ms. Time zero on this plot means just after discharge begins, so nonzero ESR gives an immediate drop. The plot stops just before the current ends: recharge and the end-of-discharge ESR recovery are not simulated. Initial capacitor voltage is unspecified; the graph shows voltage change, not a remaining supply voltage. It does not assert that any selected droop is physically usable with a particular starting voltage or load.
The default 1 A, 10 ms, 50 mF and zero ESR reproduce the article's ideal 0.2 V example. Halving capacitance doubles only the charge term; adding ESR adds its own step. The capacitor is not connected to the supply-path model. Changing capacitor settings cannot improve the upper curve. No converter-loop response, ESL, inrush, ripple rating, temperature, tolerance, stability or component recommendation is included. Slider bounds are teaching choices, not equipment ratings.
The data table includes both sides of supply steps and every capacitor sample. A/B uses common axes within each panel; the panels describe different experiments and time intervals. All outputs are synthetic calculations, not measurements or successful-start evidence. Use actual component documentation and the original measurement procedure for real fault isolation.
References: Analog Devices: real-source resistance model and TI: capacitance, ESR and transient behavior, reviewed 2026-09-20. This Lab applies Ohm's law and the constant-current capacitor relation under the assumptions above; it does not reproduce either source's hardware experiment or converter design. For energy sampling, see the separate power-measurement Lab.
Wenn der Computer beim Anlaufen eines Motors zurückgesetzt wird, überprüfen Sie den Strompfad und die Softwareprotokolle. Eine ausreichende Nennspannung der Batterie garantiert keine ausreichende Anlaufspannung am Wandler oder Computer. Dieses Verfahren gilt für Niederspannungs-Gleichstrom-Mobilroboter, nicht für Netz- oder Hochspannungs-Traktionssysteme.
Strompfad zeichnen
Stellen Sie Batterie, Schutzeinrichtungen, Anschlüsse, Verkabelung, DC/DC-Wandler und Computer dar. Markieren Sie die Abschnitte, die sowohl Motor- als auch Computerstrom führen, einschließlich der Rückleitungen. Das separate Verständnis von Batterien, Aktoren und DC/DC-Wandlern ersetzt nicht die Überprüfung der gemeinsamen Impedanz.
Nennspannung weicht von der Lastspannung ab
Gehen Sie von einem Gesamtwiderstand von 0,12 Ω für Batterie, Verkabelung und Kontakte sowie einem zusätzlichen Anlaufstrom von 5 A aus. Der zusätzliche Spannungsabfall beträgt \Delta V=\Delta I R=0.6 V. Dies ist ein Beispiel und kein gemessener Widerstandswert für einen bestimmten Roboter. Die Induktivität der Verkabelung und das Ansprechverhalten des Wandlers haben zeitabhängige Auswirkungen.
Eine Messung nur an der Batterie kann die Verluste in der nachgelagerten Verkabelung übersehen. Überprüfen Sie die minimale Eingangsspannung und die Versorgungsbedingungen des jeweiligen Modells; die Raspberry Pi-Dokumentation beschreibt beispielsweise modellspezifische Anforderungen.
Den Spannungsabfall auf einer Zeitachse lokalisieren
Korrigieren Sie das Lastereignis, den Ladezustand der Batterie, die Verkabelung und die Geräteversionen. Beobachten Sie nach Möglichkeit gleichzeitig die Batterieanschlüsse, den Wandlereingang, den Wandlerausgang und die Computeranschlüsse. Ein Multimeter mit Mittelwertanzeige kann kurze Spannungsabfälle nicht erfassen.
Überprüfen Sie mit einem Oszilloskop die Nennwerte der Messspitzen und die Erdung, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Messen Sie nicht an einem Stromkreis, dessen Erdung Sie nicht nachweisen können; wählen Sie stattdessen ein geeignetes Differenzmessverfahren. Messen Sie auf der Niederspannungs-Gleichstromseite und deaktivieren Sie keine Schutzschaltungen.
Nutzen Sie Ihre Beobachtungen, um die nächste Prüfung auszuwählen
| Beobachtung | Mögliche Ursachen | Nächste Prüfung |
|---|---|---|
| Spannungsabfall der Batterie | Innenwiderstand, Lade- oder Stromgrenzen | Vergleich der Lastbedingungen mit den Spezifikationen |
| Batterie stabil, Spannungsabfall am Wandlereingang | Verkabelung oder Kontakte | Spannungsabfall an den einzelnen Segmenten |
| Eingang stabil, Spannungsabfall am Wandlerausgang | Stromschutz, Einschwingverhalten oder Eingangsgrenzen | Datenblatt und Lastschritt |
| Wandlerausgang stabil, Spannungsabfall am Computereingang | Endkabel oder Stecker | Spannung an den Lastklemmen |
Die Tabelle schränkt die Hypothesen ein; eine einzelne Wellenform liefert keine eindeutige Ursache. Wenn die Versorgungsspannung weiterhin gültig ist, untersuchen Sie die Kommunikation, Reset-Signale, Temperatur und Software.
Ein Kondensator ist nicht automatisch die Lösung
Gemäß der idealen Entladegleichung C=I\Delta t/\Delta V benötigt man für die Bereitstellung von zusätzlichen 1 A für 10 ms innerhalb eines Spannungsabfalls von 0,2 V C=0.05 F bzw. 50.000 µF. Dies setzt voraus, dass der Kondensator den gesamten fehlenden Strom liefert und ist keine Empfehlung für die Verwendung dieses Wertes. ESR, Einschaltstrom und die Stabilität des Wandlers sind ebenfalls zu berücksichtigen.
Prüfen Sie vor dem Hinzufügen von Komponenten den gemeinsamen Leitungswiderstand, die Kontakte und die Betriebsgrenzen des Wandlers. Nutzen Sie Ressourcen wie die TI-Dokumentation zum Energiemanagement, um die relevanten Datenblätter und Spezifikationen für den transienten Betrieb der Komponenten zu finden.
Wiederholen Sie den Vorgang unter identischen Bedingungen
Protokollieren Sie die Modifikation, die minimale Startspannung, die Anzahl der Resets, die Anzahl der Versuche und den Batteriezustand. Ein erfolgreicher Durchlauf ist keine Garantie für alle Ladezustände und gleichzeitige Lasten.
Verwenden Sie pro Versuch eine Zeile, damit ein erfolgreicher Start einen intermittierenden Reset nicht verdeckt. Protokollieren Sie die minimalen Spannungen über dasselbe Startintervall. Wurden Kanäle in separaten Versuchen gemessen, kennzeichnen Sie diese als separate Messungen und nicht als simultane Wellenform.
| Versuch / Änderung | Batteriestatus / Gleichzeitige Lasten | Batterie min. (V) | Wandler Eingang / Ausgang min. (V) | Computer min. (V) | Zurücksetzen / Beobachtung |
|---|---|---|---|---|---|
Vor Änderung / Versuch 1 | Bedingungen erfassen | Messwert | Messwerte | Messwert | Ja / Nein; Zeitmessung |
Nach Änderung / Versuch 1 | Bedingungen wie oben beschrieben | Messwert | Messwerte | Messwert | Ja / Nein; Zeitmessung |
Bewahren Sie die Messpunkte, Geräteeinstellungen und Wellenformdateien neben der Tabelle auf. Vergleichen Sie die Spannungsgrenzen mit der tatsächlichen Gerätedokumentation; diese leeren Felder dienen als Aufzeichnungsvorlage und stellen keine experimentellen Ergebnisse dar.
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