556 servojuht: 5 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Servod (ka RC servod) on väikesed odavad masstoodanguna toodetud servomootorid, mida kasutatakse raadiojuhtimiseks ja väikesemahuliseks robootikaks. Need on konstrueeritud nii, et neid oleks lihtne juhtida: sisemise potentsiomeetri asendit võrreldakse pidevalt juhtimisseadme (st raadiojuhtimispuldi) käsklusega. Igasugune erinevus tekitab vastavas suunas veasignaali, mis ajab elektrimootori edasi või tagasi ja viib võlli käskitud asendisse. Kui servo jõuab sellesse asendisse, väheneb veasignaal ja muutub seejärel nulliks, mille järel servo liigub.

Raadiojuhtimise servod on ühendatud tavalise kolmejuhtmelise ühenduse kaudu: kaks juhtmest alalisvoolu toiteallika jaoks ja üks juhtimiseks, edastades impulsi laiuse modulatsiooni (PWM) signaali. Standardpinge on 4,8 V DC, kuid 6 V ja 12 V kasutatakse ka mõnel servol. Juhtsignaal on digitaalne PWM -signaal 50 Hz kaadrisagedusega. Iga 20 ms ajavahemiku jooksul kontrollib positsiooni aktiiv-kõrge digitaalne impulss. Nominaalselt on impulss vahemikus 1,0 ms kuni 2,0 ms, kusjuures 1,5 ms on alati vahemiku keskpunkt.

Servo juhtimiseks pole vaja mikrokontrollerit ega arvutit. Servole vajalike impulsside edastamiseks võite kasutada auväärset taimeriga IC 555.

Netis on saadaval palju mikrokontrolleritel põhinevaid ahelaid. Servo testimiseks on saadaval ka mõned ahelad, mis põhinevad üksikutel 555 -del, kuid ma tahtsin täpset ajastust ilma sageduse muutumiseta. Ometi pidi see olema odav ja lihtne ehitada.

Samm: PWM Mis?

Nagu nimigi ütleb, töötab impulsi laiuse modulatsiooni kiiruse juhtimine, käivitades mootorit “ON-OFF” impulsside seeriaga ja muutes töötsüklit, mis on osa ajast, mil väljundpinge on “ON”, võrreldes väljalülitatud olekuga.”, Hoides sagedust konstantsena.

Selle vooluahela kontseptsioon seisneb selles, et see kasutab servo juhtimiseks PWM (impulsi laiuse modulatsiooni) väljundsignaali genereerimiseks kahte taimerit.

Esimene taimer töötab stabiilse multivibraatorina ja genereerib "kandesageduse" ehk impulsside sageduse. Tundub segane? Noh, kuigi väljundi impulsi laius võib varieeruda, tahame, et aeg esimese impulsi algusest teise impulsi alguseni oleks sama. See on impulsside esinemissagedus. Ja see on koht, kus see ahel ületab enamiku üksikute 555 ahelate varieeruva sageduse.

Teine taimer toimib monostabiilse multivibraatorina. See tähendab, et oma impulsi genereerimiseks tuleb see käivitada. Nagu eespool öeldud, käivitab esimene taimer teise kindla fikseeritud intervalliga. Teisel taimeril on aga väline pott, mida kasutatakse väljundimpulsi laiuse seadmiseks või tegelikult töötsükli ja omakorda servo pöörlemise määramiseks. Läheme skeemi juurde…

Samm 2: Natuke matemaatikat… Sagedus

Vooluahel kasutab LM556 või NE556, mida saab asendada kahe 555 -ga. Otsustasin just 556 -d kasutada, kuna see on topelt 555 ühes pakendis. Vasakpoolne taimeriahel või sagedusgeneraator on seadistatud stabiilseks multivibraatoriks. Idee on panna see tootma kandesagedust umbes 50 Hz, kust töötsükli lisab parempoolne taimer või impulsi laiuse generaator.

C1 laeb läbi R1, R4 (kasutatakse sageduse seadistamiseks) ja R2. Selle aja jooksul on väljund kõrge. Siis tühjeneb C1 läbi R1 ja väljund on madal.

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

F = 64 Hz, kui R1 = 0

F = 33 Hz R1 = 47 k jaoks

Lihtsustatud simulatsiooniahelal on R1 siiski välja jäetud ja sagedus on fikseeritud 64 Hz.

Väga tähtis! Soovime, et aeg, mil väljund on madal, oleks lühem kui impulsi laiuse generaatori minimaalne impulsi laius.

3. samm: Natuke matemaatikat… Pulss

Impulsi laiuse generaator või parempoolne taimer on seadistatud monostabiilsele režiimile. See tähendab, et iga kord, kui taimer käivitatakse, annab see väljundimpulsi. Impulsi aja määravad R3, R5, R6 ja C3. Impulsi laiuse määramiseks on ühendatud väline potentsiomeeter (100k LIN POT), mis määrab servo pöörlemise ja pöörlemisulatuse. R5 ja R6 kasutatakse servo äärepoolseimate asendite peenhäälestamiseks, vältides selle lobisemist. Kasutatav valem on järgmine:

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

Niisiis, minimaalne impulsi aeg, kui kõik muutuvad takistid on nullitud, on järgmine:

t = 1,1 * R3 * C4

t = 0,36 ms

Pange tähele, et see minimaalne impulsi laiuse aeg on pikem kui käivitusimpulss, tagamaks, et impulsi laiuse generaator ei tekita pidevalt 0,36 ms impulsse üksteise järel, vaid stabiilsel sagedusel +- 64 Hz.

Kui potentsiomeetrid on seatud maksimumile, on aeg

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

t = 13 ms

Töötsükkel = impulsi laius / intervall.

Nii et sagedusel 64Hz on impulsside intervall 15,6 ms. Seega on töötsükkel vahemikus 2% kuni 20%, kusjuures keskpunkt on 10% (pidage meeles, et 1,5 ms impulss on keskne asend).

Selguse huvides on potentsiomeetrid R5 ja R6 simulatsioonist eemaldatud ning asendatud ühe takisti ja ühe potentsiomeetriga.

4. samm: piisab matemaatikast! Nüüd mängime

Simulatsiooni saate mängida SIIN: klõpsake lihtsalt nuppu "Simuleeri", oodake, kuni simulatsioon laeb, ja seejärel klõpsake nuppu "Alusta simulatsiooni": oodake, kuni pinge stabiliseerub, seejärel klõpsake ja hoidke all potentsiomeetri hiire vasakut nuppu. Servo juhtimiseks lohistage hiirt ja liigutage potentsiomeetrit.

Ülemisel ostsilloskoopil saate märgata impulsi laiuse muutumist, samas kui teise ostsilloskoobi korral jääb impulsi sagedus samaks.

Samm: viimane, kuid mitte vähem … tõeline asi

Kui soovite minna kaugemale ja ahelat ise üles ehitada, leiate siit skemaatilise trükkplaadi paigutuse (see on ühepoolne trükkplaat, mida saate kodus hõlpsasti valmistada), komponentide paigutuse, vase paigutuse ja osade loendi.

Väike märkus trimmerite kohta:

• sinine trimmer määrab signaali sageduse
• keskmine must trimmer seab alumise pöörlemispiiri
• ülejäänud must trimmer seadis ülemise pöörlemispiiri

Kiire märkus, mis on kasulik konkreetse servo ahela kalibreerimiseks:

1. seadke peamine potentsiomeeter nulli
2. reguleerige keskmist musta trimmerit, kuni servo on pidevalt seatud alumisele piirile ilma lobisemata
3. seadke nüüd peamine potentsiomeeter maksimumile
4. reguleerige järelejäänud musta trimmerit, kuni servo on stabiilselt kõrgemale seadistatud ilma lobisemata

Kui teile see õpetus meeldis, hääletage konkursil minu poolt!:)

Kohtunike auhind elektroonika näpunäidete ja nippide väljakutses