556 servo tvarkyklė: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Servos (taip pat RC servos) yra maži, pigūs, masinės gamybos servomotoriai, naudojami radijo valdymui ir mažos apimties robotikai. Jie suprojektuoti taip, kad būtų lengvai valdomi: vidinio potenciometro padėtis nuolat lyginama su valdymo įrenginio (t. Y. Radijo valdymo) nurodyta padėtimi. Bet koks skirtumas sukelia klaidos signalą atitinkama kryptimi, kuris varo elektrinį variklį pirmyn arba atgal ir perkelia veleną į nurodytą padėtį. Kai servo sistema pasiekia šią padėtį, klaidos signalas sumažėja ir tada tampa nulis, o tada servo nustoja judėti.

Radijo valdymo servos yra prijungtos per standartinę trijų laidų jungtį: du laidai nuolatinės srovės maitinimo šaltiniui ir vienas valdymui, perduodantys impulsų pločio moduliacijos (PWM) signalą. Standartinė įtampa yra 4,8 V DC, tačiau 6 V ir 12 V taip pat naudojami keliuose servo įrenginiuose. Valdymo signalas yra skaitmeninis PWM signalas, kurio kadrų dažnis yra 50 Hz. Per kiekvieną 20 ms laikotarpį aktyvus didelis skaitmeninis impulsas kontroliuoja padėtį. Nominaliai impulsas svyruoja nuo 1,0 ms iki 2,0 ms, o 1,5 ms visada yra diapazono centras.

Norint valdyti servo, jums nereikia mikrovaldiklio ar kompiuterio. Galite naudoti garbingą 555 laikmačio IC, kad pateiktumėte reikiamus impulsus servo sistemai.

Internete galima rasti daug mikrovaldikliu pagrįstų grandinių. Taip pat yra keletas grandinių, kuriomis galima išbandyti servo, naudojant vieną 555, tačiau norėjau tikslaus laiko be dažnio. Tačiau jis turėjo būti pigus ir lengvai pastatytas.

1 žingsnis: PWM Ką?

Kaip rodo jo pavadinimas, impulsų pločio moduliavimo greičio valdymas veikia variklį varydamas su „ON-OFF“impulsų serija ir keičiant darbo ciklą-laiko dalį, kai išėjimo įtampa yra „ON“, palyginti su tuo, kai ji yra „OFF““, Impulsų, išlaikant pastovų dažnį.

Šios grandinės koncepcija yra ta, kad ji naudoja du laikmačius, kad generuotų išvesties PWM (impulso pločio moduliacijos) signalą, kad galėtų valdyti servo.

Pirmasis laikmatis veikia kaip stabilus multivibratorius ir generuoja „nešiklio dažnį“arba impulsų dažnį. Skamba painiai? Na, nors išėjimo impulsų plotis gali skirtis, mes norime, kad laikas nuo pirmojo impulso pradžios iki antrojo impulso pradžios būtų vienodas. Tai yra pulso dažnio dažnis. Ir čia ši grandinė įveikia kintantį dažnumą daugelyje pavienių 555 grandinių.

Antrasis laikmatis veikia kaip monostabilus multivibratorius. Tai reiškia, kad jis turi būti įjungtas, kad sugeneruotų savo impulsą. Kaip minėta aukščiau, pirmasis laikmatis suaktyvins antrąjį fiksuotu, vartotojo nustatomu intervalu. Tačiau antrasis laikmatis turi išorinį katilą, kuris naudojamas išėjimo impulsų pločiui nustatyti arba iš tikrųjų nustatyti darbo ciklą ir savo ruožtu servo sukimąsi. Eikime prie schemos…

2 žingsnis: šiek tiek matematikos … Dažnis

Grandinėje naudojamas LM556 arba NE556, kurį galima pakeisti dviem 555. Aš ką tik nusprendžiau naudoti 556, nes tai yra dvigubas 555 vienoje pakuotėje. Kairioji laikmačio grandinė arba dažnio generatorius yra nustatytas kaip nepastovus multivibratorius. Idėja yra pasiekti, kad jis sukurtų maždaug 50 Hz nešiklio dažnį, iš kurio darbo ciklą pridės dešiniosios pusės laikmatis arba impulsų pločio generatorius.

C1 kraunasi per R1, R4 (naudojamas dažniui nustatyti) ir R2. Per šį laiką išvestis yra didelė. Tada C1 išsikrauna per R1, o išėjimas yra mažas.

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

F = 64 Hz, kai R1 = 0

F = 33Hz, kai R1 = 47k

Tačiau supaprastintoje modeliuotoje grandinėje R1 praleidžiamas, o dažnis yra fiksuotas 64 Hz.

Labai svarbus! Mes norime, kad laikas, kai išėjimas yra mažas, būtų trumpesnis už minimalų impulsų pločio generatoriaus impulsų plotį.

3 žingsnis: truputis matematikos… Pulsas

Impulsų pločio generatorius arba dešinės pusės laikmatis nustatytas monostabiliuoju režimu. Tai reiškia, kad kiekvieną kartą įjungus laikmatį, jis duoda išėjimo impulsą. Pulsavimo laiką lemia R3, R5, R6 ir C3. Prijungiamas išorinis potenciometras (100k LIN POT), siekiant nustatyti impulsų plotį, kuris nustatys servo sukimąsi ir sukimosi ilgį. R5 ir R6 naudojami smulkiai sureguliuoti atokiausias servo padėtis, vengiant jos plepėti. Naudojama formulė yra tokia:

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

Taigi, minimalus impulsų laikas, kai visi kintamieji rezistoriai yra nustatyti į nulį, yra:

t = 1,1 * R3 * C4

t = 0,36 ms

Atkreipkite dėmesį, kad šis minimalus impulsų pločio laikas yra ilgesnis už trigerio impulsą, siekiant užtikrinti, kad impulsų pločio generatorius nuolat nesukurtų 0,36 ms impulsų vienas po kito, bet pastoviu +- 64 Hz dažniu.

Kai potenciometrai yra nustatyti maksimaliai, laikas yra

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

t = 13 ms

Darbo ciklas = pulso plotis / intervalas.

Taigi, esant 64 Hz dažniui, impulsų intervalas yra 15,6 ms. Taigi darbo ciklas svyruoja nuo 2% iki 20%, o centras yra 10% (atminkite, kad 1,5 ms impulsas yra centrinė padėtis).

Siekiant aiškumo, potenciometrai R5 ir R6 buvo pašalinti iš modeliavimo ir pakeisti vienu rezistoriumi ir vienu potenciometru.

4 žingsnis: Užteks matematikos! Dabar žaisime

Simuliaciją galite žaisti ČIA: tiesiog spustelėkite mygtuką „Simuliuoti“, palaukite, kol imituosite modelį, tada spustelėkite mygtuką „Pradėti modeliavimą“: palaukite, kol įtampa stabilizuosis, tada spustelėkite ir laikykite kairįjį potenciometro pelės mygtuką. Vilkite pelę ir judinkite potenciometrą, kad valdytumėte servo.

Galite pastebėti, kaip viršutinio osciloskopo impulso plotis keičiasi, o antrojo osciloskopo metu impulsų dažnis išlieka tas pats.

5 žingsnis: paskutinis, bet ne mažiau … tikras dalykas

Jei norite eiti toliau ir sukurti pačią grandinę, čia galite rasti scheminį, PCB išdėstymą (tai vienos pusės PCB, kurį galite lengvai pagaminti namuose), komponentų išdėstymą, vario išdėstymą ir dalių sąrašą.

Maža pastaba apie žoliapjoves:

• mėlynas žoliapjovė nustato signalo dažnį
• vidurinė juoda žoliapjovė nustato apatinę sukimosi ribą
• likusi juoda žoliapjovė nustatė viršutinę apsisukimo ribą

Greita pastaba, naudinga kalibruoti tam tikros servo grandinę:

1. nustatykite pagrindinį potenciometrą į nulį
2. sureguliuokite vidurinį juodą žoliapjovę, kol servo sistema nenustygstant nustatys apatinę ribą
3. dabar nustatykite pagrindinį potenciometrą į maksimalų
4. sureguliuokite likusį juodą žoliapjovę, kol servo sistema nenustygstant nustatys aukščiausią ribą

Jei jums patiko ši pamoka, balsuokite už mane konkurse!:)

Teisėjų prizas elektronikos patarimų ir gudrybių iššūkyje