556 Servo upravljački program: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Servomotori (također RC servo motori) su mali, jeftini, masovno proizvedeni servo motori koji se koriste za radijsko upravljanje i malu robotiku. Dizajnirani su tako da se lako kontrolišu: položaj unutrašnjeg potenciometra se neprestano upoređuje sa komandnim položajem upravljačkog uređaja (tj. Radijskog upravljanja). Svaka razlika dovodi do signala greške u odgovarajućem smjeru, koji pokreće elektromotor unaprijed ili unatrag i pomiče vratilo u zadani položaj. Kad servo dosegne ovaj položaj, signal greške se smanjuje, a zatim postaje nula, u tom trenutku servo prestaje da se kreće.

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.

Ne trebate mikrokontroler ili računar za upravljanje servo uređajem. Možete upotrijebiti časni IC tajmera 555 da biste osigurali potrebne impulse servo -u.

Mnoga kola zasnovana na mikrokontrolerima dostupna su na mreži. Na raspolaganju je i nekoliko kola za testiranje servo servera zasnovanih na pojedinačnim 555 -ima, ali želio sam precizno mjerenje vremena bez da se frekvencija uopće mijenja. Ipak, morala je biti jeftina i laka za izgradnju.

Korak 1: PWM Šta?

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 odnosu na vrijeme kada je "OFF"”, Impulsa uz održavanje konstantne frekvencije.

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

Prvi tajmer radi kao nestabilan multivibrator i generira "noseću frekvenciju", odnosno 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. Ovo je frekvencija pojavljivanja pulsa. I ovdje ovo kolo 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 tajmer će pokrenuti drugi u fiksnom, korisnički definiranom intervalu. Drugi tajmer, međutim, ima vanjski lonac koji se koristi za postavljanje izlazne širine impulsa ili za određivanje radnog ciklusa i zauzvrat rotacije servo -a. Prijeđimo na shemu …

Korak 2: Malo matematike … Učestalost

Krug koristi LM556 ili NE556, koji se mogu zamijeniti s dva 555. Odlučio sam koristiti 556 jer je to dvostruki 555 u jednom paketu. Lijevo kolo tajmera ili generator frekvencije postavljeno je kao nestabilni multivibrator. Ideja je postići da proizvede nosivu frekvenciju od oko 50Hz, odakle će se radni ciklus dodati desnim mjeračem vremena ili generatorom širine impulsa.

C1 se puni preko R1, R4 (koristi se za podešavanje 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.

Veoma 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 kada se tajmer pokrene, daje izlazni impuls. Vrijeme impulsa određeno je pomoću R3, R5, R6 i C3. Vanjski potenciometar (100k LIN POT) je spojen kako bi se odredila širina impulsa, koja će odrediti rotaciju i produžetak rotacije na servo. R5 i R6 koriste se za fino podešavanje najudaljenijih položaja servo -a, izbjegavajući njegovo brbljanje. Formula koja se koristi je sljedeća:

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 impulsa okidača kako bi se osiguralo da generator širine impulsa ne generira konstantno impulse od 0,36 ms jedan za drugim, ali na stalnoj frekvenciji od +- 64Hz.

Kada su potenciometri postavljeni na maksimum, vrijeme je

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

t = 13 ms

Radni ciklus = Širina impulsa / interval.

Dakle, na frekvenciji od 64Hz, interval impulsa je 15,6 ms. Dakle, radni ciklus varira od 2% do 20%, pri čemu je centar 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, zatim kliknite 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 samo kolo ovdje, možete pronaći shematski izgled PCB -a (to je jednostrana PCB ploča koju možete lako 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 kalibraciju kola za određeni servo:

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

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

Sudijska nagrada u izazovu Savjeti i trikovi za elektroniku