556 Servo upravljački program: 5 koraka (sa slikama)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-23 14:47

Servomotori (također RC servo motori) mali su, jeftini servo motori masovne proizvodnje koji se koriste za radijsko upravljanje i malu robotiku. Dizajnirani su za jednostavno upravljanje: položaj unutarnjeg potenciometra kontinuirano se uspoređuje s zapovijeđenim položajem upravljačkog uređaja (tj. Radijskog upravljanja). Svaka razlika dovodi do signala pogreške u odgovarajućem smjeru, koji pokreće elektromotor naprijed ili natrag i pomiče vratilo u zapovijedani položaj. Kad servo dosegne ovaj položaj, signal greške se smanjuje, a zatim postaje nula, u tom trenutku se servo prestaje kretati.

Radio upravljački servo upravljači povezani su standardnom trožilnom vezom: dvije žice za istosmjerno napajanje i jedna za upravljanje, noseći signal modulacije širine impulsa (PWM). Standardni napon je 4,8 V DC, međutim 6 V i 12 V se također koriste na nekoliko servo -a. Upravljački signal je digitalni PWM signal s frekvencijom sličica od 50 Hz. Unutar svakog vremenskog okvira od 20 ms, aktivni visoki digitalni impuls kontrolira položaj. Impuls se nominalno kreće od 1,0 ms do 2,0 ms pri čemu je 1,5 ms uvijek u središtu raspona.

Za upravljanje servo ne trebate mikrokontroler ili računalo. Možete upotrijebiti časni IC mjerača vremena 555 za osiguravanje potrebnih impulsa za servo.

Na internetu je dostupno mnogo sklopova temeljenih na mikrokontrolerima. Na raspolaganju je i nekoliko krugova za testiranje servo servera na temelju pojedinačnih 555 -ih, ali želio sam precizno mjerenje vremena bez da se frekvencija uopće mijenja. Ipak, morala je biti jeftina i laka za izgradnju.

Korak 1: PWM Što?

Kao što mu ime govori, kontrola brzine modulacije širine impulsa radi tako što pokreće motor s nizom impulsa "ON-OFF" i mijenja radni ciklus, dio vremena na kojem je izlazni napon "ON" u usporedbi s onim kada je "OFF"”, Impulsa uz održavanje konstantne frekvencije.

Koncept iza ovog kruga je da koristi dva mjerača vremena za generiranje izlaznog PWM (Pulse Width Modulation) signala za pogon servo.

Prvi mjerač vremena radi kao nestabilan multivibrator i generira "nosivu frekvenciju" ili frekvenciju impulsa. Zvuči zbunjujuće? Pa, iako širina impulsa na izlazu može varirati, želimo da vrijeme od početka prvog impulsa do početka drugog impulsa bude isto. To je učestalost pojavljivanja pulsa. I ovdje ovaj krug prevladava promjenjivu frekvenciju većine pojedinačnih 555 krugova.

Drugi mjerač vremena djeluje kao monostabilni multivibrator. To znači da je potrebno aktivirati da bi se generirao vlastiti impuls. Kao što je gore rečeno, prvi mjerač vremena će pokrenuti drugi u fiksnom, korisnički definiranom intervalu. Drugi mjerač vremena, međutim, ima vanjski uložak koji se koristi za postavljanje širine izlaznog impulsa, ili zapravo određuje radni ciklus i zauzvrat rotaciju servo. Prijeđimo na shemu …

Korak 2: Malo matematike … Učestalost

Krug koristi LM556 ili NE556, koji se mogu zamijeniti s dva 555 -a. Odlučio sam koristiti 556 jer je to dvostruki 555 u jednom pakiranju. Lijevi krug mjerača vremena ili generator frekvencije postavljen je kao nestabilan multivibrator. Ideja je postići da proizvede nosivu frekvenciju od oko 50Hz, odakle će radni ciklus dodati desni mjerač vremena ili generator širine impulsa.

C1 se puni preko R1, R4 (koristi se za postavljanje frekvencije) i R2. Za to vrijeme izlaz je visok. Tada se C1 prazni kroz R1, a izlaz je nizak.

F = 1,44 / ((R2 + R4 + 2 * R1) * C1)

F = 64Hz za R1 = 0

F = 33Hz za R1 = 47k

Na pojednostavljenom simuliranom krugu međutim R1 je izostavljen, a frekvencija je fiksnih 64 Hz.

Jako važno! Želimo da vrijeme niskog izlaza bude kraće od minimalne širine impulsa generatora širine impulsa.

Korak 3: Malo matematike … Puls

Generator širine impulsa ili desni mjerač vremena postavljen je u monostabilni način rada. To znači da svaki put kad se mjerač vremena aktivira, daje izlazni impuls. Vrijeme impulsa određeno je pomoću R3, R5, R6 i C3. Vanjski potenciometar (100k LIN POT) spojen je za određivanje širine impulsa, koji će odrediti rotaciju i produženje rotacije na servo. R5 i R6 koriste se za fino podešavanje najudaljenijih položaja servo -a, izbjegavajući njegovo drhtanje. Korištena formula je kako slijedi:

t = 1,1 * (R3 + R5 + (R6 * POT)/(R6 + POT)) * C4

Dakle, minimalno vrijeme impulsa kada su svi promjenjivi otpornici postavljeni na nulu je:

t = 1,1 * R3 * C4

t = 0,36 ms

Imajte na umu da je ovo minimalno vrijeme širine impulsa duže od okidačkog impulsa kako bi se osiguralo da generator širine impulsa ne generira stalno impulse od 0,36 ms jedan za drugim, ali na stalnoj frekvenciji od +- 64Hz.

Kad su potenciometri postavljeni na maksimum, vrijeme je

t = 1,1 * (R3 + R5 + (R6 * POT)/(R6 + POT)) * C4

t = 13 ms

Radni ciklus = Širina pulsa / interval.

Dakle, na frekvenciji od 64Hz, interval impulsa je 15,6 ms. Dakle, radni ciklus varira od 2% do 20%, pri čemu je središte 10% (zapamtite da je puls od 1,5 ms središnji položaj).

Radi jasnoće, potenciometri R5 i R6 uklonjeni su iz simulacije i zamijenjeni jednim otpornikom i jednim potenciometrom.

Korak 4: Dosta s matematikom! Ajmo sada igrati

Simulaciju možete igrati OVDJE: samo kliknite gumb "Simuliraj", pričekajte dok se simulacija učita, a zatim kliknite gumb "Pokreni simulaciju": pričekajte da se napon stabilizuje, a zatim pritisnite i držite lijevu tipku miša na potenciometru. Povucite miš i pomaknite potenciometar za upravljanje servo pogonom.

Možete primijetiti promjenu širine impulsa na gornjem osciloskopu, dok frekvencija pulsa ostaje ista na drugom osciloskopu.

Korak 5: Posljednji, ali ne i najmanje … prava stvar

Ako želite ići dalje i izgraditi sam krug, ovdje možete pronaći shematski izgled PCB -a (to je jednostrana PCB ploča koju možete jednostavno izraditi kod kuće), izgled komponenti, bakreni izgled i popis dijelova.

Mala napomena o trimerima:

• plavi trimer postavlja frekvenciju signala
• srednji crni trimer postavlja donju granicu rotacije
• preostali crni trimer postavio je gornju granicu rotacije

Kratka napomena korisna za kalibriranje kruga za određeni servo:

1. glavni potenciometar postavite na nulu
2. namjestite srednji crni trimer sve dok servo ne bude stalno postavljen na donju granicu bez brbljanja
3. sada glavni potenciometar postavite na maksimum
4. namjestite preostali crni trimer dok se servo ne postavi na gornju granicu bez brbljanja

Ako vam se svidjelo ovo uputstvo, glasajte za mene na natječaju!:)

Sudačka nagrada u izazovu savjeta i trikova o elektronici