556 szervo meghajtó: 5 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

A szervók (más néven RC szervók) kicsi, olcsó, sorozatgyártású szervomotorok, amelyeket rádióvezérléshez és kis méretű robotikához használnak. A készülékeket könnyen vezérelni tervezték: a belső potenciométer helyzetét folyamatosan összehasonlítják a vezérlőberendezés (azaz a rádióvezérlés) parancsával. Bármilyen eltérés a megfelelő irányú hibajelzést eredményez, amely előre vagy hátra hajtja az elektromos motort, és a tengelyt a parancsolt helyzetbe mozgatja. Amikor a szervó eléri ezt a helyzetet, a hibajel csökken, majd nullává válik, ekkor a szervó megáll.

A rádióvezérlő szervók szabványos háromvezetékes csatlakozáson keresztül csatlakoznak: két vezeték az egyenáramú tápegységhez és egy a vezérléshez, impulzusszélesség-modulációs (PWM) jelet továbbítva. A szabványos feszültség 4,8 V DC, azonban néhány szervón 6 V és 12 V feszültséget is használnak. A vezérlőjel egy digitális PWM jel, 50 Hz képsebességgel. Minden 20 ms-os időkereten belül aktív-magas digitális impulzus vezérli a pozíciót. Az impulzus névlegesen 1,0 ms és 2,0 ms között van, és 1,5 ms mindig a tartomány középpontja.

A szervó vezérléséhez nincs szükség mikrokontrollerre vagy számítógépre. A tiszteletre méltó 555 -ös időzítő IC -vel biztosíthatja a szervo számára a szükséges impulzusokat.

Sok mikrokontroller alapú áramkör érhető el a neten. Emellett néhány áramkör is rendelkezésre áll a szervo teszteléséhez egyetlen 555 -ös alapján, de pontos időzítést akartam, anélkül, hogy a frekvencia egyáltalán változna. Ennek ellenére olcsónak és könnyűnek kellett lennie.

1. lépés: PWM Mi?

Ahogy a neve is sugallja, az impulzusszélesség-modulációs fordulatszám-szabályozás úgy működik, hogy a motort „BE-KI” impulzusok sorozatával hajtja, és változtatja a működési ciklust, vagyis azt az időtöredéket, ameddig a kimeneti feszültség „BE” ahhoz képest, amikor „KI”.”, Az impulzusokból, miközben a frekvenciát állandó értéken tartják.

Ennek az áramkörnek az a koncepciója, hogy két időzítőt használ a kimenő PWM (impulzusszélesség -moduláció) jel generálására a szervó meghajtásához.

Az első időzítő astabil multivibrátorként működik, és létrehozza a "vivőfrekvenciát" vagy az impulzusok frekvenciáját. Zavaróan hangzik? Nos, bár a kimenet impulzusszélessége változhat, szeretnénk, ha az első impulzus kezdetétől a második impulzus kezdetéig eltelt idő azonos lenne. Ez az impulzusok gyakorisága. És ez az áramkör legyőzi a legtöbb egyetlen 555 áramkör változó frekvenciáját.

A második időzítő monostabil multivibrátorként működik. Ez azt jelenti, hogy saját impulzus generálásához aktiválni kell. Amint fentebb említettük, az első időzítő rögzített, felhasználó által meghatározott időközönként aktiválja a másodikat. A második időzítőnek azonban van egy külső edénye, amely a kimeneti impulzus szélességének beállítására szolgál, vagy gyakorlatilag meghatározza a működési ciklust és a szervó forgását. Térjünk rá a sematikára…

2. lépés: Egy kis matek… Gyakoriság

Az áramkör LM556 -ot vagy NE556 -ot használ, amelyek két 555 -tel helyettesíthetők. Most úgy döntöttem, hogy az 556 -ot használom, mert kettős 555 -ös egy csomagban. A bal oldali időzítő áramkör vagy frekvenciagenerátor beállítható multivibrátorként. Az ötlet az, hogy körülbelül 50 Hz -es vivőfrekvenciát állítson elő, ahonnan a jobbkezes időzítő vagy az impulzusszélesség -generátor hozzáad egy működési ciklust.

A C1 az R1, R4 (a frekvencia beállítására szolgál) és az R2 segítségével töltődik. Ez idő alatt a kimenet magas. Ezután a C1 kisül az R1 -en keresztül, és a kimenet alacsony.

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

F = 64 Hz R1 = 0 esetén

F = 33Hz R1 = 47k esetén

Az egyszerűsített szimulált áramkörön azonban R1 kihagyásra kerül, és a frekvencia fix 64 Hz.

Nagyon fontos! Azt akarjuk, hogy az alacsony kimeneti idő rövidebb legyen, mint az impulzusszélesség -generátor minimális impulzusszélessége.

3. lépés: Egy kis matek… Pulzus

Az impulzusszélesség -generátor vagy a jobb oldali időzítő monostabil módban van beállítva. Ez azt jelenti, hogy minden alkalommal, amikor az időzítő bekapcsol, kimeneti impulzust ad. Az impulzusidőt R3, R5, R6 és C3 határozza meg. Egy külső potenciométer (100k LIN POT) van csatlakoztatva az impulzusszélesség meghatározásához, amely meghatározza a szervó forgását és forgási hosszát. Az R5 és az R6 finomhangolja a szervó legkülső pozícióit, elkerülve a fecsegést. Az alkalmazott képlet a következő:

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

Tehát a minimális impulzusidő, amikor az összes változó ellenállás nullára van állítva:

t = 1,1 * R3 * C4

t = 0,36 ms

Ne feledje, hogy ez a minimális impulzusszélesség-idő hosszabb, mint a trigger impulzus annak biztosítása érdekében, hogy az impulzusszélesség-generátor ne folyamatosan 0,36 ms-os impulzusokat generáljon egymás után, hanem állandó +- 64 Hz frekvencián.

Ha a potenciométerek maximálisra vannak állítva, az idő

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

t = 13 ms

Üzemciklus = impulzusszélesség / intervallum.

Tehát 64 Hz frekvencián az impulzus intervallum 15,6 ms. Tehát a terhelési ciklus 2% és 20% között változik, a középpont 10% (ne feledje, hogy 1,5 ms impulzus a középső pozíció).

Az egyértelműség kedvéért az R5 és R6 potenciométereket eltávolították a szimulációból, és egyetlen ellenállással és egyetlen potenciométerrel helyettesítették.

4. lépés: Elég a matematikából! Most játszunk

A szimulációt ITT játszhatja le: csak kattintson a "Szimuláció" gombra, várjon, amíg a szimuláció betöltődik, majd kattintson a "Szimuláció indítása" gombra: várja meg, amíg a feszültség stabilizálódik, majd kattintson és tartsa lenyomva a potenciométer bal egérgombját. Húzza az egeret, és mozgassa a potenciométert a szervó vezérléséhez.

Megfigyelheti az impulzus szélességének változását a felső oszcilloszkópon, míg az impulzus frekvenciája ugyanaz marad a második oszcilloszkópon.

5. lépés: Végül, de nem legkevésbé… az igazi

Ha tovább szeretne menni, és magát az áramkört építeni, itt megtalálhatja a vázlatos, NYÁK -elrendezést (ez egyoldalas NYÁK, amelyet könnyen elkészíthet otthon), az alkatrészek elrendezését, a réz elrendezését és az alkatrészlistát.

Egy kis megjegyzés a trimmerekről:

• a kék trimmer beállítja a jel frekvenciáját
• a középső fekete trimmer beállítja az alsó forgási határt
• a fennmaradó fekete trimmer beállította a felső forgáshatárt

Egy gyors megjegyzés, amely hasznos az áramkör kalibrálásához egy adott szervóhoz:

1. állítsa a fő potenciométert nullára
2. állítsa be a középső fekete nyírót, amíg a szervó nem áll be az alsó határon, fecsegés nélkül
3. most állítsa a fő potenciométert maximumra
4. állítsa be a fennmaradó fekete vágót addig, amíg a szervó nem áll el a felső határon, fecsegés nélkül

Ha tetszett ez a tanulságos, szavazz rám a versenyen!:)

Bírói díj az Elektronikai tippek és trükkök kihívásban