连接线路的最佳实践

小技巧

The article Wiring the FRC Control System 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.

振动/冲击

FRC® 机器人在振动和冲击负荷方面的环境异常恶劣。尽管许多FRC专用电子设备已在这些条件下进行了机械坚固性的广泛测试,但某些组件如无线电设备,并不是专门为在移动平台上使用而设计的。采取措施减少这些组件受到的冲击和振动,可能有助于减少故障。一些可以减少机械故障的建议:

  • 隔振 - 确保使用隔振器来隔离任何产生过度振动的组件,比如压缩机。这会有助于减少机器整体上的振动,否则,振动会使紧固件松动,并导致某些电子组件过早失效。

  • 保险杠 - 使用保险杠来尽量多的覆盖您所设计的机器人。虽然规则上要求在机器人的各个边角处覆盖特定的保险杠,但是最大程度的使用保险杠会大大提高所有碰撞被保险杠缓冲的概率。与直接撞击机器人坚硬的表面相比,保险杠大大的降低了在冲撞时所承受的力量,进而减少了电子设备所受到的冲击,进而降低了相关故障发生的可能性。

  • 避震安装 - 您可以选择对某些或全部电子组件进行避震安装,以进一步减小他们在机器人冲撞过程中受到的力量。这对于机器人的无线电以及其他电子组件,例如协处理器尤其有用,因为它们也许并不是专门为了适用于移动的平台而设计的,将这些组件安装到隔振器,弹簧,泡沫或其他柔性材料上都可以减少这些组件所受到的冲击力。

冗余

不幸的是,在FRC控制系统中,很少有冗余是有用的。有时候,利用冗余可能提高可靠性。一个主要示例是将桶型连接器连接到无线电,还有提供PoE连接。这样就可以确保如果其中有一根电缆损坏或者脱落,另一根电缆将保持无线电的供电。留意其他有机会使用冗余的区域,以确保在您连接和编写机器人代码的时候使用它。

端口保护

使用“端口保护程序”或“尾纤”可以大大减少机器人或 Driver station上经常插拔的任何连接(例如DS操作杆,DS以太网,roboRIO USB线和以太网线)端口损坏的可能性。这种类型的设备可以起到双重作用,既可以减少电子设备上看到的端口周期数,又可以将连接重新定位到更方便的位置。确保安装好端口保护程序(请参阅下一项)以避免端口损坏。

电线管理和应力消除

机器人的可靠性和维护性最关键的要素之一是良好的导线管理和应力消除。好的电线管理包括以下几个部分:

  • 确保电缆长度正确。任何多余的导线长度都需要多加思考。如果由于COTS电缆上的额外长度而必须有多余的电线,请在固定其余电线之前,使用单独的电缆扎带将多余的电线固定在小捆中。

  • 确保将电缆固定在连接点附近,并留有足够的松弛空间,以免对连接器造成压力。这称为应力消除,可以最大程度地减小电缆在连接点(这是常见的应力集中地)拔出或导线断开的可能性。

  • 在任何可动部件附近固定电缆。确保所有的电线可以稳妥运作且不受移动组件的影响,即使移动组件弯曲或出轨。

  • 如有必要,可以额外找几个点固定电缆以保持布线整洁。注意不要固定点太多;如果电线固定的位置太多,可能会使故障排除和维护更加困难。

文档

创建描述机器人连接处的文档是简化维护的一种好方法。创建此类文档的方法有很多种,从完整的接线图到excel图表,再到将哪些功能附加到哪些通道的快捷清单,不一而足。许多团队还将这些列表与标签集成在一起(请参阅下一项)。

如果不小心电线意外切断了,或者机械出现了故障,或者组件烧坏了,如果您有一些文档告诉您所连接的地方,维修起来会容易得多,而不必从头梳理电线(即使您的接线整齐!)。

标签

标签是补充上述接线文档的好方法。标记电线和电子产品有许多不同的策略,各有其优缺点。电子产品的标签和电线的标志可以手工制作,也可以使用标签制造商(有些也可以制作热缩标签)制成,或者可以使用不同颜色的电工胶带或标记来表示不同的东西。无论选择哪种方法,请确保您了解如何使用它帮助完善您的文档,并确保团队中的每个人都熟悉它。

检查所有接线和连接

机器人上的所有接线完成后,请仔细检查每个连接并拉动以确保一切牢固。此外,请确保没有散线“须”从任何连接点伸出或未绝缘的连接裸露在外。如果在测试过程中任何连接松动,或发现任何“须”,请重新接线并确保完成后请第二个人检查。

不良连接多数来自螺钉或螺母螺栓一类。对于机器人上的任何此类连接(例如电池连接,主断路器,PDP,roboRIO),请确保紧固件已拧紧。对于螺母型连接,请确保电线/端子用手转不动;如果您可以通过抓住端子并扭绞来旋转电池导线或主断路器连接,则连接不够牢固。

另一个常见的故障源是PDP末端的保险丝。确保这些保险丝完全固定好;您需要施加的力量比您认为足够完全入座要更多。如果保险丝正确安装,则可能很难或无法用手将其卸下。

诸如SB-50连接器之类的卡扣式连接应使用线夹或电缆扎带固定,以确保它们在撞击过程中不会松动。

尽早并经常地重新检查

在打完一两场比赛(或进行非常激烈的测试)之后,请尽可能彻底地重新检查整个电气系统。机器人遇到的前几个冲击可能会松开紧固件或暴露出问题所在。

创建一个检查表以定期重新检查电气连接。作为一个非常初步地开始,应每1-3场比赛检查一次旋转紧固件,例如电池和PDP连接。例如WAGO和Weidmuller连接器,弹簧型连接每个赛事可能只需要检查一次。确保团队知道谁负责填写清单,以及他们将如何记录该清单。

电池维护

小心保管好电池!电池电量不足会很容易导致机器人在比赛中无法正常工作或根本无法工作。给所有电池贴上标签,以帮助跟踪活动期间的使用情况。许多团队还在此标签上包含诸如电池寿命之类的信息。

  • 切勿用电线提起或搬运电池!电线扯着电池有可能损坏端子和极板之间的内部连接,从而大大增加内部电阻并降低性能。

  • 把所有摔过的电池标记成损坏,直到进行完整的测试为止。除上述地端子连接外,掉落的电池可能损坏单个蓄电池单元。这种损坏可能无法通过简单的电压测试记录下来,而是隐藏起来直到将电池置于负载下为止。

  • 均匀循环电池。这有助于确保电池有最大的充电和休息时间,并确保它们被均匀使用(相等的充电/放电循环次数)

  • 尽可能装入测试电池来监控健康状况。有许多商业产品可供队伍用作测试电池,包括至少一种专门为FRC设计的产品。负载测试可以通过测量内部电阻来指示电池的运行状况。这种测试方法远比万用表提供的简单空载电压值相比更接近实际表现、更有意义。

检查DS日志

每次比赛后,查看DS日志以查看电池电压和电流使用情况。透过建立机器人在这些项目上的正常范围,您就可以在潜在问题(严重的电池,电动机故障,机械冲突)变为严重故障之前发现它们。