556 Servo Driver: 5 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:23

Servos (gjithashtu servos RC) janë servomotorë të vegjël, të lirë, të prodhuar në masë që përdoren për kontrollin e radios dhe robotikë në shkallë të vogël. Ato janë të dizajnuara për tu kontrolluar lehtësisht: pozicioni i potenciometrit të brendshëm krahasohet vazhdimisht me pozicionin e komanduar nga pajisja e kontrollit (dmth. Kontrolli i radios). Çdo ndryshim krijon një sinjal gabimi në drejtimin e duhur, i cili drejton motorin elektrik ose përpara ose prapa, dhe lëviz boshtin në pozicionin e komanduar. Kur servo arrin këtë pozicion, sinjali i gabimit zvogëlohet dhe pastaj bëhet zero, në të cilin moment servo ndalon lëvizjen.

Serviset e kontrollit të radios lidhen përmes një lidhje standarde me tre tela: dy tela për një furnizim me rrymë DC dhe një për kontroll, që mbajnë një sinjal modulimi të gjerësisë së impulsit (PWM). Tensioni standard është 4.8 V DC, megjithatë 6 V dhe 12 V përdoren gjithashtu në disa servos. Sinjali i kontrollit është një sinjal dixhital PWM me një frekuencë kuadri 50 Hz. Brenda çdo afati kohor prej 20 ms, një impuls dixhital aktiv-i lartë kontrollon pozicionin. Pulsi nominalisht varion nga 1.0 ms në 2.0 ms me 1.5 ms që janë gjithmonë qendra e rrezes.

Ju nuk keni nevojë për një mikrokontrollues ose kompjuter për të kontrolluar një servo. Ju mund të përdorni IC të nderuar të kohëmatësit 555 për të siguruar pulsimet e kërkuara në një servo.

Shumë qarqe të bazuara në mikrokontrollues janë në dispozicion në rrjet. Ekzistojnë gjithashtu disa qarqe në dispozicion për të testuar servo me bazë 555 të vetme, por unë doja një kohë të saktë pa frekuencë që ndryshonte fare. Megjithatë, duhej të ishte i lirë dhe i lehtë për t'u ndërtuar.

Hapi 1: PWM Çfarë?

Siç sugjeron edhe emri i tij, kontrolli i shpejtësisë së modulimit të gjerësisë së pulsit funksionon duke drejtuar motorin me një sërë impulse "ON-OFF" dhe duke ndryshuar ciklin e punës, pjesa e kohës që tensioni i daljes është "ON" në krahasim me atë kur është "OFF"”, Të impulseve duke e mbajtur frekuencën konstante.

Koncepti prapa këtij qarku është se ai përdor dy kohëmatës për të gjeneruar sinjalin PWM (Modulimi i Gjerësisë së Pulsit) për të drejtuar servo me.

Kohëmatësi i parë funksionon si një multivibrator astabël dhe gjeneron "frekuencën e bartësit", ose frekuencën e impulseve. Tingëllon konfuze? Epo, ndërsa gjerësia e impulsit të daljes mund të ndryshojë, ne duam që koha nga fillimi i pulsit të parë deri në fillimin e pulsit të dytë të jetë e njëjtë. Kjo është frekuenca e shfaqjeve të pulsit. Dhe kjo është ajo ku ky qark kapërcen frekuencën e ndryshme të shumicës së qarqeve të vetme 555.

Kohëmatësi i dytë vepron si një multivibrator monostabil. Kjo do të thotë se kërkohet të nxitet për të gjeneruar një puls të vetin. Siç u tha më lart, kohëmatësi i parë do të shkaktojë të dytin në një interval të caktuar, të përcaktuar nga përdoruesi. Kohëmatësi i dytë megjithatë, ka një tenxhere të jashtme që përdoret për të vendosur gjerësinë e impulsit të daljes, ose në fakt të përcaktojë ciklin e punës dhe nga ana tjetër rrotullimin e servo. Le të kalojmë në skemën …

Hapi 2: Pak Matematikë… Frekuenca

Qarku përdor një LM556 ose NE556, të cilat mund të zëvendësohen me dy 555. Unë thjesht vendosa të përdor 556 sepse është një 555 i dyfishtë në një paketë. Qarku i majtë i kohëmatësit, ose gjeneratori i frekuencës, është ngritur si një multivibrator astabël. Ideja është që ajo të prodhojë një frekuencë bartëse prej rreth 50Hz, nga ku një cikël detyre do të shtohet nga kohëmatësi i dorës së djathtë, ose gjeneratori i gjerësisë së pulsit.

C1 ngarkon përmes R1, R4 (përdoret për vendosjen e frekuencës) dhe R2. Gjatë kësaj kohe, prodhimi është i lartë. Pastaj C1 shkarkohet përmes R1, dhe prodhimi është i ulët.

F = 1.44 / ((R2 + R4 + 2 * R1) * C1)

F = 64Hz për R1 = 0

F = 33Hz për R1 = 47k

Në qarkun e thjeshtuar të simuluar sidoqoftë R1 është lënë jashtë, dhe frekuenca është fikse 64 Hz.

Shume e rendesishme! Ne duam që koha kur dalja është e ulët të jetë më e shkurtër se gjerësia minimale e impulsit të gjeneratorit të gjerësisë së impulsit.

Hapi 3: Pak Matematikë … Puls

Gjeneratori i gjerësisë së pulsit, ose kohëmatësi i dorës së djathtë, është konfiguruar në mënyrë monostabile. Kjo do të thotë që sa herë që aktivizohet kohëmatësi, jep një impuls dalës. Koha e pulsit përcaktohet nga R3, R5, R6 dhe C3. Një potenciometër i jashtëm (100k LIN POT) është i lidhur për të përcaktuar gjerësinë e pulsit, i cili do të përcaktojë rrotullimin dhe shtrirjen e rrotullimit në servo. R5 dhe R6 përdoren për të akorduar hollësisht pozicionet më të jashtme të servo, duke e shmangur atë të llafosë. Formula e përdorur është si më poshtë:

t = 1.1 * (R3 + R5 + (R6 * POT)/(R6 + POT)) * C4

Pra, koha minimale e pulsit kur të gjithë rezistorët e ndryshueshëm janë vendosur në zero është:

t = 1.1 * R3 * C4

t = 0.36 ms

Vini re se kjo kohë minimale e gjerësisë së impulsit është më e gjatë se impulsi i këmbëzës për të siguruar që gjeneratori i gjerësisë së impulsit nuk gjeneron vazhdimisht pulsione 0.36ms njëri pas tjetrit, por me një frekuencë të qëndrueshme +- 64Hz.

Kur potenciometrat janë vendosur në maksimum, koha është

t = 1.1 * (R3 + R5 + (R6 * POT)/(R6 + POT)) * C4

t = 13 ms

Cikli i Detyrës = Gjerësia / Intervali i Pulsit.

Pra, në një frekuencë prej 64Hz, intervali i pulsit është 15.6ms. Pra, Cikli i Detyrës ndryshon nga 2% në 20%, me qendrën 10% (mos harroni se pulsi 1.5ms është pozicioni qendror).

Për hir të qartësisë potenciometrat R5 dhe R6 janë hequr nga simulimi dhe janë zëvendësuar me një rezistencë të vetme dhe një potenciometër të vetëm.

Hapi 4: Mjaft me Matematikën! Tani Le të Luajmë

Simulimin mund ta luani KETU: thjesht klikoni në butonin "Simulo", prisni derisa simulimi të ngarkohet dhe pastaj klikoni në butonin "Start simulation": prisni që tensioni të stabilizohet, pastaj klikoni dhe mbani butonin e majtë të miut në potenciometër. Tërhiqeni miun dhe lëvizni potenciometrin për të kontrolluar servo.

Ju mund të vini re ndryshimin e gjerësisë së pulsit në oshiloskopin e sipërm, ndërsa frekuenca e pulsit mbetet e njëjtë në oshiloskopin e dytë.

Hapi 5: I fundit por jo më pak … gjëja e vërtetë

Nëse doni të shkoni më tej dhe të ndërtoni vetë qarkun këtu, mund të gjeni paraqitjen skematike, PCB (është një PCB e vetme anësore që mund ta fabrikoni lehtësisht në shtëpi), paraqitja e komponentëve, paraqitja e bakrit dhe lista e pjesëve.

Një shënim i vogël për prerësit:

• prerësja blu vendos frekuencën e sinjalit
• prerësja e zezë e mesme përcakton kufirin e poshtëm të rrotullimit
• prerësja e zezë e mbetur vendos kufirin e sipërm të rrotullimit

Një shënim i shpejtë i dobishëm për të kalibruar qarkun për një servo të veçantë:

1. vendosni potenciometrin kryesor në zero
2. rregulloni prerësin e zi të mesëm derisa servo të vendoset në mënyrë të qëndrueshme në kufirin e poshtëm pa zhurmë
3. tani vendosni potenciometrin kryesor në maksimum
4. rregulloni prerësin e zi të mbetur derisa servo të vendoset në mënyrë të qëndrueshme në kufirin më të lartë pa zhurmë

Nëse ju pëlqeu kjo udhëzues ju lutem votoni për mua në konkurs!:)

Çmimi i Gjyqtarëve në Sfidën e Këshillave dhe Trukave Elektronikë