556 Servo Driver: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Servo-urile (de asemenea, servere RC) sunt servomotoare mici, ieftine, produse în serie, utilizate pentru controlul radio și robotica la scară mică. Acestea sunt proiectate pentru a fi ușor controlate: poziția potențiometrului intern este comparată continuu cu poziția comandată de la dispozitivul de comandă (de exemplu, radiocomanda). Orice diferență dă naștere unui semnal de eroare în direcția corespunzătoare, care acționează motorul electric fie înainte, fie înapoi și deplasând arborele în poziția comandată. Când servo-ul atinge această poziție, semnalul de eroare se reduce și apoi devine zero, moment în care servo-ul se oprește din mișcare.

Servoamele de control radio sunt conectate printr-o conexiune standard cu trei fire: două fire pentru o sursă de curent continuu și unul pentru control, purtând un semnal de modulare a lățimii pulsului (PWM). Tensiunea standard este de 4,8 V c.c., cu toate acestea 6 V și 12 V sunt, de asemenea, utilizate pe câteva servo-uri. Semnalul de control este un semnal digital PWM cu o rată de cadru de 50 Hz. În fiecare interval de timp de 20 ms, un impuls digital activ-înalt controlează poziția. Pulsul variază nominal de la 1,0 ms la 2,0 ms, cu 1,5 ms fiind întotdeauna centrul intervalului.

Nu aveți nevoie de un microcontroler sau computer pentru a controla un servo. Puteți utiliza venerabilul 555 timer IC pentru a furniza impulsurile necesare unui servo.

Multe circuite bazate pe microcontroler sunt disponibile pe net. Există, de asemenea, câteva circuite disponibile pentru a testa servo-ul bazat pe un singur 555, dar am vrut o sincronizare precisă, fără ca frecvența să varieze deloc. Cu toate acestea, trebuia să fie ieftin și ușor de construit.

Pasul 1: PWM Ce?

Așa cum sugerează și numele, controlul vitezei modulației lățimii impulsurilor funcționează prin acționarea motorului cu o serie de impulsuri „PORNIT-OPRIT” și variind ciclul de funcționare, fracțiunea de timp în care tensiunea de ieșire este „PORNIT” comparativ cu când este „OPRIT””, A impulsurilor păstrând în același timp frecvența constantă.

Conceptul din spatele acestui circuit este că folosește două temporizatoare pentru a genera semnalul de ieșire PWM (Pulse Width Modulation) pentru a conduce servo-ul.

Primul cronometru funcționează ca un multivibrator astabil și generează „frecvența purtătoare” sau frecvența impulsurilor. Sună confuz? Ei bine, în timp ce lățimea impulsului de ieșire poate varia, vrem ca timpul de la începutul primului impuls până la începutul celui de-al doilea impuls să fie același. Aceasta este frecvența apariției pulsului. Și aici este cazul în care acest circuit depășește frecvența variabilă a celor mai multe 555 de circuite.

Al doilea cronometru acționează ca un multivibrator monostabil. Aceasta înseamnă că este necesar să fie declanșat pentru a genera un impuls propriu. După cum sa spus mai sus, primul temporizator îl va declanșa pe al doilea la un interval fix, definibil de utilizator. Al doilea cronometru are totuși un pot extern care este utilizat pentru a seta lățimea impulsului de ieșire sau, de fapt, pentru a determina ciclul de funcționare și, la rândul său, rotația servo-ului. Să ajungem la schemă …

Pasul 2: Un pic de matematică … Frecvență

Circuitul folosește un LM556 sau NE556, care poate fi înlocuit cu două 555. Tocmai am decis să folosesc 556 pentru că este un 555 dual într-un singur pachet. Circuitul cu temporizator din stânga, sau generatorul de frecvență, este configurat ca un multivibrator astabil. Ideea este de a-l determina să producă o frecvență purtătoare de aproximativ 50Hz, de unde un ciclu de funcționare va fi adăugat de temporizatorul din dreapta sau de generatorul de lățime a impulsurilor.

C1 se încarcă prin R1, R4 (utilizat pentru setarea frecvenței) și R2. În acest timp, ieșirea este mare. Apoi C1 se descarcă prin R1, iar ieșirea este scăzută.

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

F = 64Hz pentru R1 = 0

F = 33Hz pentru R1 = 47k

Cu toate acestea, pe circuitul simulat simplificat R1 este omis, iar frecvența este de 64 Hz fixă.

Foarte important! Vrem ca timpul în care ieșirea este scăzută să fie mai scurt decât lățimea minimă a impulsului generatorului de lățime a impulsurilor.

Pasul 3: Un pic de matematică … Puls

Generatorul de lățime a impulsurilor sau cronometrul pentru mâna dreaptă este configurat în modul monostabil. Aceasta înseamnă că de fiecare dată când este declanșat temporizatorul, acesta dă un impuls de ieșire. Timpul impulsului este determinat de R3, R5, R6 și C3. Un potențiometru extern (100k LIN POT) este conectat pentru a determina lățimea impulsului, care va determina rotația și extinderea rotației pe servo. R5 și R6 sunt utilizate pentru a regla fin pozițiile cele mai exterioare ale servo-ului, evitându-l să clătineze. Formula utilizată este următoarea:

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

Deci, timpul minim de impuls când toate rezistențele variabile sunt setate la zero este:

t = 1,1 * R3 * C4

t = 0,36 ms

Rețineți că acest timp minim al lățimii impulsului este mai lung decât impulsul de declanșare pentru a vă asigura că generatorul de lățime a impulsurilor nu generează în mod constant impulsuri de 0,36ms unul după altul, ci la o frecvență constantă de + - 64Hz.

Când potențiometrele sunt setate la maxim, timpul este

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

t = 13 ms

Ciclul de funcționare = Lățimea / intervalul impulsului.

Deci, la o frecvență de 64Hz, intervalul pulsului este de 15,6 ms. Deci Ciclul de funcționare variază de la 2% la 20%, centrul fiind de 10% (amintiți-vă că impulsul de 1,5 ms este poziția centrală).

Din motive de claritate, potențiometrele R5 și R6 au fost eliminate din simulare și înlocuite cu un singur rezistor și un singur potențiometru.

Pasul 4: Destul cu matematica! Acum Hai să ne jucăm

Puteți juca simularea AICI: trebuie doar să faceți clic pe butonul „Simulare”, așteptați în timp ce simulația se încarcă și apoi faceți clic pe butonul „Începeți simularea”: așteptați stabilizarea tensiunii, apoi faceți clic și țineți apăsat butonul stâng al mouse-ului de pe potențiometru. Trageți mouse-ul și mutați potențiometrul pentru a controla servo.

Puteți observa modificarea lățimii impulsului pe osciloscopul superior, în timp ce frecvența pulsului rămâne aceeași pe al doilea osciloscop.

Pasul 5: Nu în ultimul rând … adevăratul lucru

Dacă doriți să mergeți mai departe și să construiți circuitul în sine aici, puteți găsi schematic, aspectul PCB (este un PCB lateral unic pe care îl puteți fabrica cu ușurință acasă), aspectul componentelor, aspectul din cupru și lista pieselor.

O mică notă despre tăietori:

• trimmerul albastru setează frecvența semnalului
• tunsul negru mijlociu stabilește limita inferioară de rotație
• tăietorul negru rămas a stabilit limita superioară de rotație

O notă rapidă utilă pentru calibrarea circuitului pentru un anumit servo:

1. setați potențiometrul principal la zero
2. reglați tunsul negru mijlociu până când servo-ul este setat constant la limita inferioară fără a vorbi
3. acum setați potențiometrul principal la maxim
4. reglați tunsul negru rămas până când servo-ul este setat constant la limita superioară, fără a vorbi

Dacă ți-a plăcut acest instructable, te rog votează-mă în concurs!:)

Premiul Judecătorilor în provocarea cu sfaturi și trucuri electronice