Illustrazione del principio di controllo dello sterzo. Il segnale PWM indica allo sterzo di indicare dove colpire.

Capireil principio di controllo delservoper far muovere il tuo prodotto in modo più obbediente

Molti amici incontreranno grattacapi quando costruiscono robot, auto intelligenti o modellini di aeroplani: come può il motore girare esattamente nell'angolo che desidero? I motori comuni o continuano a girare oppure non girano. Sembra più difficile ottenere la scatola dello sterzo (cioè ilservomotore) per fermarsi con precisione in una determinata posizione. In effetti, dietro questo c'èil principio di controllo della scatola dello sterzoal lavoro. Per dirla semplicemente, lo sterzo è un "piccolo giunto" in grado di ascoltare le tue parole e colpire dove punti. Comprendendone il temperamento, è possibile fare in modo che il prodotto esegua vari movimenti fluidi e precisi.

Come funziona ilservocapire il linguaggio umano?

Il motivo per cui il servo può comprendere le tue istruzioni dipende da un segnale chiamato PWM (Pulse Wide Modulation). Puoi pensare a questo segnale mentre invii il codice Morse al servo. Questo segnale è una serie di impulsi di livello alto e basso e la chiave del "codice" risiede nella durata del livello alto, che chiamiamo "larghezza dell'impulso".

Diverse larghezze di impulso corrispondono a diversi angoli di rotazione della scatola dello sterzo. Normalmente, in un segnale con un periodo di 20 millisecondi, un livello alto di 1 millisecondo farà girare il servo all'estrema sinistra, 1,5 millisecondi al centro e 2 millisecondi all'estrema destra. Dopo che il circuito all'interno dello sterzo riceve questo segnale di larghezza di impulso, lo confronterà con la sua posizione corrente, quindi farà ruotare il motore finché i due non saranno coerenti.

Perché il volante sa dove girare?

Potresti essere curioso, come fa il servo a sapere dove si trova adesso? Ciò è dovuto a un componente fondamentale al suo interno: il potenziometro, chiamato anche resistore variabile. Questo potenziometro è collegato all'albero di uscita del servo. Ovunque giri l'albero, il valore di resistenza del potenziometro cambia.

È come un "sensore di posizione". Il circuito all'interno del servo rileverà sempre questo valore di resistenza per cogliere l'angolo corrente del braccio del servo in tempo reale. Quindi confronterà il segnale dell'angolo target inviato con l'angolo effettivo. Se viene rilevata una deviazione, spingerà immediatamente il motore ad apportare correzioni fino a quando l'angolo target e l'angolo effettivo coincidono perfettamente. Questo metodo di controllo a circuito chiuso è il segreto della capacità della scatola dello sterzo di ottenere un posizionamento preciso.

Come iniziare rapidamente e attivare il timone

Se vuoi attivare il timone, i passaggi in realtà non sono complicati. Seguimi e fallo. Innanzitutto, hai bisogno di una scheda di controllo in grado di generare segnali PWM, come STM32 o Raspberry Pi. Collega i tre fili del servo: il filo marrone o nero è collegato al polo negativo dell'alimentatore (GND), il filo rosso è collegato al polo positivo dell'alimentatore (solitamente 5 V o 6 V) e il rimanente filo giallo o bianco è collegato al pin di uscita del segnale PWM della scheda di controllo.

️Primo passo: scarica e installa il software di programmazione per la tua centrale.

️Passaggio 2: trova una libreria di servocontrollo già pronta, come la libreria "Servo.h", che può risparmiarti la fatica di scrivere il codice sottostante.

️Passaggio 3: scrivi alcune righe di codice semplice, come ".write(90);", che comanda al tuo servo di girare nella posizione di 90 gradi.

Carica il programma e vedrai il servo ruotare con un movimento "swish".

Cosa significano questi parametri quando si sceglie un servo?

Quando inizi a scegliere un servo, sei un po' confuso quando vedi una serie di parametri come coppia, velocità e angolo? Non preoccuparti, te lo traduco io. La coppia determina la potenza del servo. L'unità è solitamente chilogrammo·cm (kg·cm), che significa quanto peso il braccio del servo può allontanare 1 cm dal centro dell'asse di rotazione. Se vuoi usarlo come gamba del robot, devi sceglierne uno con una coppia maggiore.

Il parametro velocità solitamente si riferisce a quanti secondi impiega il servo per ruotare di 60 gradi (ad esempio, 0,12 secondi/60 gradi). Più piccolo è il valore, più veloce e sensibile sarà l'azione. Per quanto riguarda l'angolo, ce ne sono due comuni sul mercato: uno è un servo standard che può ruotare solo di 180 gradi, e l'altro è un servo a 360 gradi che può ruotare continuamente. Quest'ultimo è più simile a un normale motore in termini di metodo di controllo.

Come risolvere il fastidioso problema delle vibrazioni dei servo

Durante il debug di un prodotto, ho molta paura che il servo tremi inspiegabilmente, come un malato di Parkinson. Di solito ci sono diverse ragioni per questo. Il più comune è l’alimentazione insufficiente. Proprio come ti tremano le mani quando lavori a stomaco vuoto, anche il servo trema se la corrente non riesce a tenere il passo. A questo punto, passare a un alimentatore con una maggiore capacità di uscita di corrente o aggiungere un condensatore di grandi dimensioni può risolvere il problema.

Un'altra possibilità è che il segnale di controllo stesso sia instabile e presenti interferenze. A questo punto, è possibile controllare il cablaggio e provare a tenere le linee del segnale lontane dalle linee elettriche ad alta corrente per evitare interferenze. Anche se l'angolo viene modificato rapidamente nel codice, ciò potrebbe causare jitter. Aggiungere un piccolo ritardo per consentire al servo di avere il tempo di reagire può solitamente migliorare questo problema.

Il servo può fare qualcos'altro oltre a girare l'angolo?

Ovviamente! Non pensare che il servo sia solo un semplice regolatore dell'angolo, può giocare nuovi trucchi in molti posti. Ad esempio, puoi trasformarlo in un "argano" e utilizzare il servo a rotazione continua per ritrarre e ritrarre la fune per realizzare alcuni dispositivi di sollevamento. Con alcuni meccanismi di collegamento, il movimento lineare dello sterzo può anche essere convertito in un movimento curvo complesso.

Anche in alcune applicazioni più avanzate, è possibile utilizzare il segnale di feedback del servo per leggere la sua posizione attuale in tempo reale. In questo modo il vostro prodotto non solo potrà muovere il timone, ma anche “percepire” i cambiamenti di posizione dal mondo esterno, realizzando così alcune funzioni interattive. Ad esempio, se realizzi un braccio robotico, quando lo muovi con le mani, può registrare i tuoi movimenti e poi riprodurli, il che è molto interessante.

Dopo aver letto questo, ti senti più sicuro riguardo al controllo dello sterzo? Nel tuo ultimo progetto, quale funzione interessante pensi di ottenere utilizzando il servo? Benvenuto per condividere la tua creatività nell'area commenti, comunichiamo insieme! Se trovi utile l'articolo, non dimenticare di mettere mi piace e condividerlo con più amici che ne hanno bisogno.