Boas Práticas para Fiação

Dica

The article Intro to FRC Robot Wiring walks through the details of what connects where to wire up the FRC Control System and this article provides some additional «Best Practices» that may increase reliability and make maintenance easier. Take a look at Preemptive Troubleshooting for more tips and tricks.

Vibração/Choque

Um Robô FRC® é um ambiente incrivelmente brutal quando se trata de vibrações e impactos. Embora muitos dos componentes eletrônicos específicos da FRC sejam exaustivamente testados quanto à robustez mecânica nessas condições, alguns componentes, como o rádio, não são projetados especificamente para uso em uma plataforma móvel. Tomar medidas para reduzir o impacto e a vibração aos quais esses componentes estão expostos pode ajudar a reduzir as falhas. Algumas sugestões que podem reduzir as falhas mecânicas:

Isolamento de vibração - certifique-se de isolar todos os componentes que criam vibrações excessivas, como compressores, usando «coxins». Isso ajudará a reduzir a vibração no robô, que pode afrouxar os fixadores e causar falha prematura por fadiga em alguns componentes eletrônicos.
Bumpers - Use Bumpers para cobrir o máximo possível do robô em seu projeto. Embora as regras exijam cobertura de Bumpers específica em torno dos cantos do seu robô, maximizar o uso de Bumpers aumenta a probabilidade de que todas as colisões sejam amortecidas por eles. Os Bumpers reduzem significativamente as acelerações sofridas em uma colisão em comparação com o impacto direto em uma superfície rígida do robô, reduzindo o choque sofrido pela eletrônica e diminuindo a chance de uma falha relacionada ao choque.
Montagem contra choque - você pode escolher montar para reduzir choque alguns ou todos os seus componentes eletrônicos para reduzir ainda mais as forças que eles sofrem em colisões de robôs. Isso é especialmente útil para o rádio do robô e outros componentes eletrônicos, como coprocessadores, que podem não ser projetados para uso em plataformas móveis. Isoladores de vibração, molas, espumas ou montagem em materiais flexíveis podem reduzir as forças de choque sofridas por esses componentes.

Redundância

Infelizmente, existem poucos lugares no Sistema de Controle FRC onde redundância é viável. Aproveitar as oportunidades para redundância pode aumentar a confiabilidade. O principal exemplo disso é a fiação do conector cilíndrico ao rádio, além da conexão PoE fornecida. Isso garante que, se um dos cabos for danificado ou deslocado, o outro manterá a alimentação do rádio. Fique de olho em outras áreas potenciais para fornecer redundância ao conectar e programar seu robô.

Port Savers

Para quaisquer conexões na estação do piloto ou robô que possam ser frequentemente conectadas e desconectadas (como joysticks DS, DS Ethernet, roboRIO USB tether e Ethernet tether), o uso de «Port Saver» ou «pigtail» pode reduzir substancialmente o potencial de danos a porta. Esse tipo de dispositivo pode ter uma função dupla, tanto reduzindo o número de ciclos que a porta no dispositivo eletrônico vê, como realocando a conexão para um local mais conveniente. Certifique-se de fixar bem o Port Saver (consulte o próximo item) para evitar danos à porta.

Gerenciamento de Fiação e Alívio de Tensão

Um dos componentes mais críticos para a confiabilidade e manutenção do robô é um bom gerenciamento da fiação e alívio de tensão. Um bom gerenciamento de fiação é composta por alguns componentes:

Certifique-se de que os cabos tenham o comprimento correto. Qualquer comprimento de fio em excesso é apenas mais para gerenciar. Se você precisar de fio extra devido ao comprimento adicional do cabeamento de COTS, prenda o excesso em um pequeno pacote usando abraçadeiras separadas antes de prender o resto do fio.
Certifique-se de que os cabos estejam presos perto dos pontos de conexão, com folga suficiente para evitar colocar tensão nos conectores. Isso é chamado de alívio de tensão e é fundamental para minimizar a probabilidade de um cabo se desconectar ou de um fio se romper em um ponto de conexão (geralmente são concentradores de tensão).
Prenda os cabos perto de quaisquer componentes móveis. Certifique-se de que todos os fios estão seguros e protegidos de componentes móveis, mesmo se os componentes móveis fossem se deformar ou extrapolar seu curso.
Prenda os cabos em pontos adicionais conforme necessário para manter a fiação organizada e limpa. Tome cuidado para não prender demais os cabos; se estiverem presos em muitos locais, isso pode realmente dificultar a solução de problemas e a manutenção.

Documentação

Uma boa maneira de tornar a manutenção mais fácil é criar uma documentação que descreva o que está conectado e onde no robô. Existem várias maneiras de criar esse tipo de documentação, que vão desde diagramas de fiação completos até gráficos do Excel e uma lista rápida de quais funções estão associadas a quais canais. Muitas equipes também integram essas listas com etiquetas (consulte o próximo item).

Quando um fio é cortado acidentalmente, ou um mecanismo está com defeito, ou um componente queima, será muito mais fácil de consertar se você tiver alguma documentação que diga o que está conectado e onde sem ter que seguir a fiação até o fim (mesmo se sua fiação estiver organizada!)

Identificação

A Identificação é uma ótima maneira de complementar a documentação de fiação descrita acima. Existem muitas estratégias diferentes para rotular cabos e eletrônicos, todas com seus prós e contras. Os rótulos para eletrônicos e etiquetas para fios podem ser feitos à mão ou usando um etiquetador (alguns também podem fazer etiquetas termo retráteis), ou você pode usar cores diferentes de fita isolante ou sinalizadores de etiquetagem para indicar coisas diferentes. Seja qual for o sistema que você escolher, certifique-se de entender como ele complementa sua documentação e certifique-se de que todos em sua equipe estejam familiarizados com ele.

Verifique toda a fiação e conexões

Depois que toda a fiação do robô estiver concluída, certifique-se de verificar cada conexão, puxando uma por uma, para garantir que tudo está bem preso. Além disso, certifique-se de que nenhum filamento do fio esteja saindo de qualquer ponto de conexão e que nenhuma conexão não isolada seja exposta. Se alguma conexão se soltar durante o teste ou se algum filamento solto for descoberto, refaça a conexão e peça a outra pessoa para verificar quando terminar.

Uma fonte comum de conexões ruins são os fixadores do tipo parafuso ou porca e parafuso. Para quaisquer conexões deste tipo no robô (por exemplo, conexões de bateria, disjuntor principal, PDP, roboRIO), certifique-se de que os fixadores estejam apertados. Para conexões do tipo porca e parafuso, certifique-se de que o fio / terminal não possa ser girado manualmente; se você puder girar o fio da bateria ou a conexão do disjuntor principal segurando o terminal e torcendo, a conexão não está firme o suficiente.

Outra fonte comum de falhas são os fusíveis no final da PDP. Certifique-se de que esses fusíveis estejam completamente encaixados; você pode precisar aplicar mais força do que o esperado para prendê-los completamente. Se os fusíveis estiverem colocados corretamente, provavelmente será difícil ou impossível removê-los manualmente.

As conexões de encaixe, como o conector SB-50, devem ser presas com clipes ou abraçadeiras para garantir que não se soltem durante os impactos.

Verifique Novamente com Antecedência e com Frequência

Verifique novamente todo o sistema elétrico o mais completamente possível depois de jogar a primeira ou segunda partida (ou fazer testes muito rigorosos). Os primeiros impactos que o robô sofre podem afrouxar os fixadores ou expor problemas.

Crie uma checklist para verificar regularmente as conexões elétricas. Como um ponto de partida muito aproximado, as fixações por parafuso, como bateria e conexões PDP, devem ser verificados a cada 1-3 partidas. Conexões do tipo Spring, como os conectores WAGO e Weidmuller, provavelmente só precisam ser verificadas uma vez por evento. Certifique-se de que a equipe saiba quem é responsável por preencher a checklist e como será registrado que isso foi feito.

Manutenção da Bateria

Cuide bem das suas baterias! Uma bateria ruim pode facilmente fazer com que um robô funcione mal, ou nem funcione, durante uma partida. Identifique todas as baterias para ajudar a manter registro do uso durante um evento. Muitas equipes também incluem informações como a idade da bateria neste rótulo.

Nunca levante ou carregue as baterias pelos cabos! Carregar baterias pelos cabos pode danificar a conexão interna entre os terminais e as placas, aumentando drasticamente a resistência interna e degradando o desempenho.
Marque qualquer bateria que caiu como ruim até que um teste completo possa ser realizado. Além das conexões de terminais mencionadas, a queda de uma bateria também pode danificar células individuais. Este dano pode não ser registrado em um simples teste de tensão, pode passar despercebido até que a bateria seja usada sob carga.
Alterne entre as baterias uniformemente. Isso ajuda a garantir que as baterias tenham mais tempo para carregar e descansar e que se desgastem uniformemente (número igual de ciclos de carga/descarga)
Faça teste sob carga, se possível, para monitorar a saúde. Há uma série de produtos disponíveis comercialmente que as equipes utilizam para testar baterias sob carga, incluindo pelo menos uma projetada especificamente para FRC. Um teste sob carga pode fornecer um indicador da integridade da bateria medindo a resistência interna. Essa medida é muito mais significativa quando se trata de corresponder ao desempenho do que um simples número de tensão sem carga fornecido por um multímetro.

Verifique os registros do DS

Após cada partida, revise os registros da DS para ver o uso de corrente e tensão da bateria. Depois de estabelecer qual é o intervalo normal desses itens para o seu robô, você poderá detectar problemas potenciais (baterias ruins, motores com falha, travamento mecânico) antes que se tornem falhas críticas.