556 Servo vadītājs: 5 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Servos (arī RC servos) ir mazi, lēti, masveidā ražoti servomotori, kurus izmanto radio vadībai un maza mēroga robotikai. Tie ir izstrādāti tā, lai tos varētu viegli kontrolēt: iekšējā potenciometra stāvoklis tiek nepārtraukti salīdzināts ar vadības ierīces norādīto pozīciju (ti, radio vadību). Jebkura atšķirība rada kļūdas signālu attiecīgajā virzienā, kas virza elektromotoru uz priekšu vai atpakaļ un pārvieto vārpstu norādītajā stāvoklī. Kad servo sasniedz šo pozīciju, kļūdas signāls samazinās un pēc tam kļūst par nulli, un tad servo pārstāj kustēties.

Radio vadības servi ir savienoti, izmantojot standarta trīs vadu savienojumu: divi vadi līdzstrāvas barošanai un viens vadībai, pārnēsājot impulsa platuma modulācijas (PWM) signālu. Standarta spriegums ir 4,8 V DC, tomēr 6 V un 12 V tiek izmantoti arī dažiem servos. Vadības signāls ir digitāls PWM signāls ar 50 Hz kadru ātrumu. Katrā 20 ms laika posmā pozīciju kontrolē aktīvs un augsts digitālais impulss. Impulss nomināli svārstās no 1,0 ms līdz 2,0 ms, un 1,5 ms vienmēr ir diapazona centrs.

Lai kontrolētu servo, jums nav nepieciešams mikrokontrolleris vai dators. Jūs varat izmantot cienījamo 555 taimera IC, lai servo nodrošinātu nepieciešamos impulsus.

Tīklā ir pieejamas daudzas uz mikrokontrolleru balstītas shēmas. Ir pieejamas arī dažas shēmas, lai pārbaudītu servo, pamatojoties uz atsevišķiem 555, taču es gribēju precīzu laiku, nemainot frekvenci. Tomēr tam bija jābūt lētam un viegli uzbūvētam.

1. darbība: PWM Kas?

Kā norāda nosaukums, impulsa platuma modulācijas ātruma kontrole darbojas, darbinot motoru ar virkni “ON-OFF” impulsu un mainot darba ciklu, laika daļu, kurā izejas spriegums ir “ON”, salīdzinot ar “OFF””, No impulsiem, saglabājot nemainīgu frekvenci.

Šīs shēmas koncepcija ir tāda, ka tā izmanto divus taimerus, lai ģenerētu izejas PWM (impulsa platuma modulācijas) signālu, lai darbinātu servo.

Pirmais taimeris darbojas kā nestabils multivibrators, un tas ģenerē “nesējfrekvenci” jeb impulsu frekvenci. Izklausās mulsinoši? Lai gan izejas impulsa platums var atšķirties, mēs vēlamies, lai laiks no pirmā impulsa sākuma līdz otrā impulsa sākumam būtu vienāds. Šī ir impulsu parādīšanās biežums. Un šeit šī ķēde pārvar lielākās daļas 555 ķēžu mainīgo frekvenci.

Otrais taimeris darbojas kā monostabils multivibrators. Tas nozīmē, ka tas ir jāaktivizē, lai ģenerētu savu impulsu. Kā minēts iepriekš, pirmais taimeris aktivizēs otro ar fiksētu, lietotāja definējamu intervālu. Tomēr otrajam taimerim ir ārējs katls, ko izmanto, lai iestatītu izejas impulsa platumu vai faktiski noteiktu darba ciklu un, savukārt, servo rotāciju. Ķersimies pie shēmas…

2. solis: mazliet matemātikas … Biežums

Ķēde izmanto LM556 vai NE556, ko var aizstāt ar diviem 555. Es tikko nolēmu izmantot 556, jo tas ir dubults 555 vienā iepakojumā. Kreisā taimera ķēde vai frekvences ģenerators ir iestatīts kā nestabils multivibrators. Ideja ir panākt, lai tā ražotu nesējfrekvenci aptuveni 50 Hz, no kurienes darba ciklu pievienos labās puses taimeris vai impulsa platuma ģenerators.

C1 uzlādējas caur R1, R4 (izmanto frekvences iestatīšanai) un R2. Šajā laikā izlaide ir augsta. Tad C1 izlādējas caur R1, un izeja ir zema.

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

F = 64 Hz, ja R1 = 0

F = 33 Hz R1 = 47 k

Vienkāršotajā simulētajā shēmā R1 tiek izlaists, un frekvence ir fiksēta 64 Hz.

Ļoti svarīgs! Mēs vēlamies, lai laiks, kad izvade ir zema, būtu īsāks par impulsa platuma ģeneratora minimālo impulsa platumu.

3. solis: mazliet matemātikas… pulss

Impulsa platuma ģenerators vai labās puses taimeris ir iestatīts monostabilā režīmā. Tas nozīmē, ka katru reizi, kad tiek iedarbināts taimeris, tas dod izejas impulsu. Pulsa laiku nosaka R3, R5, R6 un C3. Lai noteiktu impulsa platumu, ir pievienots ārējs potenciometrs (100k LIN POT), kas noteiks servo rotāciju un rotācijas pagarinājumu. R5 un R6 tiek izmantoti, lai smalki noregulētu servo attālākās pozīcijas, izvairoties no pļāpāšanas. Izmantotā formula ir šāda:

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

Tātad, minimālais impulsa laiks, kad visi mainīgie rezistori ir iestatīti uz nulli, ir:

t = 1,1 * R3 * C4

t = 0,36 ms

Ņemiet vērā, ka šis minimālais impulsa platuma laiks ir garāks par sprūda impulsu, lai nodrošinātu, ka impulsu platuma ģenerators nepārtraukti nerada 0,36 ms impulsus viens pēc otra, bet vienmērīgā +- 64Hz frekvencē.

Kad potenciometri ir iestatīti uz maksimumu, laiks ir

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

t = 13 ms

Darba cikls = impulsa platums / intervāls.

Tātad frekvencē 64Hz impulsu intervāls ir 15,6 ms. Tātad darba cikls svārstās no 2% līdz 20%, un centrs ir 10% (atcerieties, ka 1,5 ms impulss ir centrālā pozīcija).

Skaidrības labad potenciometri R5 un R6 ir izņemti no simulācijas un aizstāti ar vienu rezistoru un vienu potenciometru.

4. solis: Pietiek ar matemātiku! Tagad spēlēsim

Simulāciju var spēlēt ŠEIT: vienkārši noklikšķiniet uz pogas "Simulēt", pagaidiet, kamēr simulācija tiek ielādēta, un pēc tam noklikšķiniet uz pogas "Sākt simulāciju": pagaidiet, līdz spriegums stabilizējas, pēc tam noklikšķiniet un turiet potenciometra peles kreiso pogu. Velciet peli un pārvietojiet potenciometru, lai kontrolētu servo.

Jūs varat atzīmēt impulsa platuma izmaiņas augšējā osciloskopā, bet otrā osciloskopa laikā impulsa frekvence paliek nemainīga.

5. solis: Pēdējais, bet ne mazāk … Īstā lieta

Ja vēlaties iet tālāk un izveidot pašu ķēdi, šeit varat atrast shematisku, PCB izkārtojumu (tas ir vienas puses PCB, ko varat viegli izgatavot mājās), sastāvdaļu izkārtojumu, vara izkārtojumu un detaļu sarakstu.

Neliela piezīme par trimmeriem:

• zilais trimmeris nosaka signāla frekvenci
• vidējais melnais trimmeris nosaka apakšējo rotācijas robežu
• atlikušais melnais trimmeris iestatīja augšējo rotācijas robežu

Īsa piezīme, kas noderīga, lai kalibrētu ķēdi konkrētam servo:

1. iestatiet galveno potenciometru uz nulli
2. noregulējiet vidējo melno trimmeri, līdz servo ir vienmērīgi iestatīts uz apakšējo robežu bez pļāpāšanas
3. tagad iestatiet galveno potenciometru uz maksimālo
4. noregulējiet atlikušo melno trimmeri, līdz servo ir vienmērīgi iestatīts uz augstāko robežu bez pļāpāšanas

Ja jums patika šī pamācība, lūdzu, balsojiet par mani konkursā!:)

Tiesnešu balva elektronikas padomu un triku izaicinājumā