Berechnungsformel für den Arbeitszyklus des Lenkgetriebes: Einfache Steuerung des PWM-Signals in wenigen einfachen Schritten

Was ist das größte Problem beim Spielen?ServoS? Stimmt, ich weiß einfach nicht, wie ich den Arbeitszyklus berechnen soll. Das sehenServoWenn ich mich nicht willkürlich bewege oder umdrehe, verspüre ich Angst. Sobald Sie die Berechnungsformel verstanden haben, ist diese Angelegenheit tatsächlich viel einfacher.

Welche Signale werden zur Lenkgetriebesteuerung benötigt?

Das Lenkgetriebe ist etwas ganz Besonderes. Er dreht sich nicht, wenn ihm eine Spannung zugeführt wird, wie es bei gewöhnlichen Motoren der Fall ist. Es benötigt ein Signal namens PWM, um ihm mitzuteilen, „in welche Position er sich drehen soll“. Dieses Signal ist wie ein Augenzwinkern. Der Rhythmus des Öffnens und Schließens bestimmt die Bewegung desServo. Vereinfacht ausgedrückt betrachtet der Servo die Dauer des High-Pegels in diesem Signal, die technisch als Impulsbreite bezeichnet wird.

Die Signalperiode der Impulsbreite beträgt normalerweise 20 Millisekunden, was 50 Blinkzeichen pro Sekunde entspricht. In diesem Zyklus hängt die Dauer der Belegung des High-Pegels davon ab, um wie viele Grad sich das Servo dreht. Bei herkömmlichen Servos entspricht beispielsweise eine Impulsbreite von 0,5 Millisekunden 0 Grad, 1,5 Millisekunden entsprechen 90 Grad und 2,5 Millisekunden entsprechen 180 Grad. Sobald Sie diesen Zusammenhang verstanden haben, verfügen Sie über eine Grundlage zur Berechnung des Arbeitszyklus.

Wie berechnet man den Servo-Arbeitszyklus genau?

Die Formel zur Berechnung des Arbeitszyklus ist eigentlich sehr einfach: Arbeitszyklus = Hochpegelzeit ÷ Zykluszeit × 100 %. Nehmen Sie das aktuelle Beispiel: Wenn Sie möchten, dass sich das Servo um 90 Grad dreht, die Hochpegelzeit 1,5 Millisekunden und die Periode 20 Millisekunden beträgt, dann beträgt das Tastverhältnis = 1,5 ÷ 20 × 100 % = 7,5 %. So einfach ist das: Rechnen Sie einfach nach.

Bitte beachten Sie jedoch, dass die Parameter einiger Servos unterschiedlich sein können. Beispielsweise entsprechen bei einigen Servos 0 Grad 0,3 Millisekunden und 180 Grad 2,3 Millisekunden. Zu diesem Zeitpunkt müssen Sie zunächst die Spezifikationen des Servos verstehen, den entsprechenden Impulsbreitenbereich ermitteln und dann zur Berechnung dieselbe Formel verwenden. Die Formel selbst ist nicht schwierig, der Schlüssel liegt darin, dass die Daten korrekt sein müssen.

Sind die Arbeitszyklen verschiedener Servos gleich?

Das ist eine gute Frage, und die Antwort lautet: Nicht unbedingt dasselbe. Die meisten gängigen Servos auf dem Markt verwenden eine Periode von 20 Millisekunden und einen Impulsbreitenbereich von 0,5 bis 2,5 Millisekunden. Es gibt jedoch viele Ausnahmen, insbesondere solche mit Digitalservos oder Spezialservos, deren Parameter unterschiedlich sein können. Einige Mikroservos haben beispielsweise eine Zykluszeit von nur 10 Millisekunden.

️ Wenn Sie sich also ein neues Servo zulegen, sollten Sie zunächst dessen Datenblatt prüfen. Sehen Sie, welche Signalperiode erforderlich ist und wie groß der Impulsbreitenbereich ist. Nehmen Sie die Standardwerte nicht als selbstverständlich an, da sich das Servo sonst entweder nicht bewegt oder beim Erreichen der Extremposition ein klapperndes Geräusch macht und mit der Zeit leicht durchbrennt. Unterschiedliche Servos sind wie unterschiedliche Menschen mit unterschiedlichen Geschmäckern, daher muss man die richtige Medizin einnehmen.

Wie korrespondiert der Lenkwinkel mit der Einschaltdauer?

Zwischen Winkel und Tastverhältnis besteht ein linearer Zusammenhang, das heißt sie ändern sich proportional. Beispielsweise entspricht ein Servo 0 bis 180 Grad 0,5 bis 2,5 Millisekunden und 90 Grad liegt genau in der Mitte, also 1,5 Millisekunden. Auch das Tastverhältnis entspricht linear. Wenn Sie möchten, dass sich das Servo um 45 Grad dreht, können Sie zunächst die Impulsbreite entsprechend 45 Grad berechnen.

Der spezifische Algorithmus lautet: Impulsbreite = minimale Impulsbreite + (Zielwinkel ÷ maximaler Winkel) × (maximale Impulsbreite – minimale Impulsbreite). Beispiel: 0,5 + (45 ÷ 180) × (2,5 – 0,5) = 0,5 + 0,25 × 2 = 1,0 Millisekunden. Verwenden Sie dann diese Impulsbreite, um das Tastverhältnis zu berechnen: 1,0 ÷ 20 × 100 % = 5 %. Auf diese Weise können Sie das Servo präzise steuern, um es in jede gewünschte Position zu bewegen.

Was sind die häufigsten Fehler bei der Berechnung des Servo-Arbeitszyklus?

Der häufigste Fehler besteht darin, Einheiten und Werte zu verwechseln. Behandeln Sie beispielsweise Millisekunden als Mikrosekunden oder umgekehrt. Einige Anfänger sahen 1500 μs im Datenblatt und dachten, es seien 1,5 Millisekunden. Das Ergebnis war, dass der Arbeitszyklus 1000-mal größer war. Natürlich war das Servo nicht normal. Es gibt auch einen Fehler in der Periode, bei der angenommen wird, dass alle Servos 20 Millisekunden haben.

Ein weiterer häufiger Fehler besteht darin, den Totzonenbereich des Servos zu ignorieren. Bei manchen Servos gibt es in der Nähe der Endlage eine Totzone. Wenn Sie eine Impulsbreite angeben, die 0 Grad entspricht, bewegt es sich möglicherweise nicht. Es muss leicht erhöht werden, bevor es sich bewegt. Außerdem beträgt die Mittelposition des Servos möglicherweise nicht genau 1,5 Millisekunden und es kommt zu einer leichten Abweichung. Diese Details müssen beim eigentlichen Debuggen beachtet werden. Theoretische Berechnungen allein reichen nicht aus und die Feinabstimmung muss mit tatsächlichen Tests kombiniert werden.

So überprüfen Sie, ob der Servo-Arbeitszyklus richtig oder falsch ist

Nach der Berechnung des Arbeitszyklus empfiehlt es sich, ihn zu überprüfen. Die einfachste Methode besteht darin, zunächst das Programm zur Ausgabe des berechneten PWM-Signals zu verwenden und dann zu beobachten, ob der Drehwinkel des Servos wie erwartet ist. Beispielsweise wird berechnet, dass 90 Grad einem Arbeitszyklus von 7,5 % entsprechen. Überprüfen Sie nach der Ausgabe, ob das Servo in die Mittelstellung gedreht ist. Wenn dies der Fall ist, bedeutet dies, dass die Berechnung korrekt ist.

️ Zur genaueren Überprüfung können Sie mit einem Oszilloskop das PWM-Signal messen und direkt sehen, wie viele Millisekunden die Hochpegelzeit beträgt. Viele aktuelle Digitaloszilloskope verfügen über automatische Messfunktionen und können Pulsweite und Tastverhältnis direkt ablesen. Wenn Sie häufig mit Servos spielen, ist es viel praktischer, ein günstiges Oszilloskop zu haben. Stellen Sie sicher, dass keine Probleme vorliegen, bevor Sie es offiziell im Produkt verwenden. Nur so können Sie die Stabilität Ihres Innovationsvorhabens gewährleisten.

Sind Sie schon einmal auf eine ungenaue Lenksteuerung gestoßen? Wie wurde es damals gelöst? Gerne können Sie Ihre Erfahrungen im Kommentarbereich teilen. Wenn Sie es nützlich finden, vergessen Sie nicht, es zu liken und zu speichern, damit mehr Freunde, die Servos spielen, diesen Artikel sehen können.