“El caso del paso en falso intermitente” del motor codificador JGB37-520
—Un análisis de causa raíz de 72 horas
—Un análisis de causa raíz de 72 horas
Autor: Equipo ECU de la Universidad RoboMaster
Fecha: 14 de julio de 2025
Fecha: 14 de julio de 2025
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Síntoma
20 de diciembre de 2024, durante la puesta a punto de nuestro robot de infantería RoboMaster 2025:
• A 1,5 m/s en carrera en línea recta, el robot se desviaba 3–5 cm a la derecha cada 3–5 m.
• Al desviarse, la velocidad del JGB37-520 derecho (12 V, 30:1, codificador AB) caía un 15 %; rueda izquierda normal.
• Reiniciar el maestro STM32F407 enmascaraba el problema durante ~30 s, luego regresaba.
• Temperatura del motor 35 °C, suministro 12,1 V constante, sin alarmas de sobrecorriente o bajo voltaje. -
Verificaciones iniciales
| Paso | Acción | Resultado | Conclusión |
|---|---|---|---|
| ① | Intercambiar motores izquierdo/derecho | La dirección de la deriva sigue al motor | Problema específico del motor |
| ② | Analizar las formas de onda A/B | Ondas cuadradas limpias de 0–3,3 V | Hardware del codificador OK |
| ③ | Ejecutar en bucle abierto (codificador desconectado) | Sin deriva | Problema en la ruta de bucle cerrado |
| ④ | Analizar la salida PID | PID se satura al 100 % instantáneamente | Falso “objetivo no alcanzado” | -
Análisis de causa raíz
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Rebote de tierra en el cableado compartido
La alimentación del motor y la GND del codificador comparten un cable plano de 30 cm (motor AWG20, codificador AWG28). A una corriente >1 A, aparece un pico de tierra de 60 mV. -
Filtro MCU demasiado estrecho
Filtro de entrada STM32 TIM ajustado a 0,1 µs → los bordes de los picos se cuentan como válidos → 2–3 pulsos adicionales → PID reduce PWM → parada real. -
Condición de activación
Ocurre solo cuando PWM >80 % y la corriente del motor >1,2 A; las pruebas a baja velocidad nunca lo reprodujeron. -
Soluciones
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Recableado
• Par trenzado de 24 AWG separado para 5 V y GND del codificador, enrutado físicamente lejos de la alimentación.
• Desacoplamiento de 100 µF + 0,1 µF en el terminal del motor para eliminar el rebote de tierra. -
Parámetros MCU
• Filtro TIM ampliado a 1 µs.
• Habilitar la eliminación de rebotes digitales de 3 ciclos de reloj. -
Salvaguarda de software
• Cada 1 ms verificar la velocidad de “incremento de pulsos × relación de transmisión”; desviación >5 % → marcar “fallo del codificador” → volver al bucle abierto durante 50 ms y luego resincronizar. -
Verificación
• Recorrido de ida y vuelta de 100 m a 2 m/s a plena carga: cero deriva.
• Funcionamiento continuo de 48 horas (PWM aleatorio del 80–100 %): sin errores de conteo.
• Siete partidos de competición, 3,6 km en total: sin deriva en la carrera. -
Lecciones aprendidas
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“El codificador se ve bien” ≠ “la cadena de señal es buena”; el rebote de tierra es el asesino silencioso.
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A PWM >80 %, el JGB37-520 puede consumir 1,5 A; trate su cableado de tierra como una línea de alimentación.
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Siempre agregue una salida de software: los sistemas de bucle cerrado necesitan la lógica “sensor perdido → bucle abierto seguro”.
El equipo de la ECU convirtió este análisis en “Lista de verificación de cableado de la serie JGB V2.1”, ahora obligatoria para cada robot futuro.