Raspberry Pi + SparkFun Servo pHAT + RDS3225サーボモーター ×2 で電力不足のエラーが発生

Question

実現したいこと

Raspberry Pi 4 Model Bを使用して、SparkFun Servo pHATを介して2つのRDS3225サーボモーターを制御しようとしています。

発生している問題・エラーメッセージ

2つのモーターを同時に動作させると、モニターに不具合が生じます。
具体的にはモニターに「Low voltage warming Please check your power supply」と表示され、モーターが動かなくなる場合や、モーターは動いているもののモニターが映らなくなる場合があります。
ラズパイは動作しているようです。

前提

以下は現在の構成と電源供給の詳細です：

Raspberry Pi 4 Model B

電源：5.1V 3A USB-C電源アダプタ　https://x.gd/EKQTT

HDMIでモニターに接続
モニターには別途電源供給

SparkFun Servo pHAT for Raspberry PiにRDS3225サーボモーター ×2を接続
SparkFun Servo pHAT for Raspberry Pi :　https://www.switch-science.com/products/5858
外部電源：USB-Cポート経由で5V/5Aで給電

サーボモーター
モデル：RDS3225
動作電圧：4.8V ~ 6.8V DC

https://www.amazon.co.jp/RDS3225-フルメタルギア-デュアルシャフト-マウントブラケット付き1-RCカークローラーバギーDIYロボットプロジェクトに対応制御角度270度/dp/B0DBG5NSW8

質問

この構成で電力不足が発生する原因として考えられることは何でしょうか？
解決策として、追加の電源供給や回路設計の変更が必要でしょうか？
SparkFun Servo pHATの最大供給電流の制限が影響している可能性はありますか？

お手数ですが、アドバイスを頂けないでしょうか。

Comments

[thkana]

ドライバやモーターの現物を持っているわけではないのであまり大したことは言えそうにありませんが、

・2つのモーターを同時に動作させると
モーター1つあるいは無しではその状況にならない、ということですね？

・「モーターに電力不足」と表示され
これは意訳などではなく、その通りに表示されるのですね？どこにどのように表示されますか？
(その構成で、モーターへの供給電圧/電流をモニターしているものがなさそうなのに、何をどうやって検出しているのかがとても不思議ですね)

・動作が不安定
具体的な症状で説明してみてください。モーターの動きだけがおかしくなるのか、RaspberryPiを含めて不安定になるのかで考え方が大きく変わりそうに思います。

[poto568]

USB-Cを通じてServo pHATに電源が供給され、サーボモーターのみ、あるいはサーボモーターとRaspberry Piの両方へ電力を供給することが可能です。Raspberry Piの5 V電源レールではなく、サーボモーターの電源レールのみに供給する場合は、絶縁ジャンパの小さな配線を切断する必要があります。これにより、大型のサーボモーターや複数個の接続による重い負荷でも駆動させることが可能になります。
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とか書いてありますが試してみました？
(当該機種は全く知らないのでRasPi側に電源供給していれば自動で上記動作に切り替わるモノなのかもしれませんが…。)
(提示できる情報に追加/変更等がある場合はコメント欄では無く質問文を編集してください。)

[mia_flower]

thkana様

コメントいただき、ありがとうございます。
症状についての情報が不足しており、失礼いたしました。

モーター1つでは試しておりませんでしたが、モーター無しの状態では不具合は発生しませんでした。
プログラムを実行し、モーターが動き始めた際に、以下のような現象が発生します。
モニターに「Low voltage warning Please check your power supply」と表示され、モーターが動かなくなる。
モーターは動作しているものの、モニターが映らなくなる。

正常に動作することもあり、原因がわからなかったため質問させていただきました。
どうぞよろしくお願いいたします。

[mia_flower]

poto568様

コメントいただきまして、ありがとうございます。

SparkFun Servo pHAT for Raspberry Pi の取扱説明書を読み、ネット上でも調べたのですが、絶縁ジャンパの小さな配線がどの部分に該当するのかが分からず、まだ試せておりません。

もし具体的な箇所や参考になる情報をご存知でしたら、ご教示いただけますと助かります。
大変恐縮ですが、どうぞよろしくお願いいたします。

Answer 1

モーターの起動時に定格の数倍～数十倍の電流が流れます
で、モーターというのは、いわば鉄心とコイルの塊ですんで、べつにそれで電圧が低下しようが高くなろーがあんまし問題にはなりません。
ところが、CPUなり電子回路ってのは厳密に電源電圧は守る必要があります。（±５％とか１０％とか）
たとえ一瞬でも電圧が低下したり高くなるってのは許されません。

ってことで、モーター自体の電源と、コントロール用の電子回路の電源、ってのは「厳密に」分離する必要がある、と思っておきましょう。

ここで問題になっているのは、モータードライバとモーター自体の電源が一緒くたになってしまってる、ってことですね

Comments

[mia_flower]

ご回答ありがとうございます。

モーター自体の電源とモータードライバの電源を分離する必要があるとのこと、理解いたしました。詳しく教えていただき、感謝いたします。

モーター自体とACアダプタを直接つなぐことはできないと思うのですが、
3本の配線が一体となっているサーボモーターの場合、以下のようなケーブルを組み合わせてACアダプタと接続する形になるのでしょうか？

商品リンク① https://www.switch-science.com/products/8112
商品リンク② https://kondo-robot.com/product/02186
もしご存知でしたら、ご教示いただけると助かります。よろしくお願いいたします。

Answer 2

ネット上でも調べたのですが、絶縁ジャンパの小さな配線がどの部分に該当するのかが分からず、まだ試せておりません。

基板の写真を見ると、「見るからにソレ」というのがありますけれど？現物もお持ちなのですから見ていないはずはないですよね。

(解決していないのにベストアンサーを選んでしまう必要はありませんよ？)