PWM駆動サーボにアドバンストタイマーは必要ですか？普通のタイマーで十分です

やあ友達！ PWM (パルス幅変調) 信号を使用して、サーボ、でもタイマーの選択に困っていませんか？特にインターネット上で「高度なタイマーを使用する必要があります」と言っている人を見ると、急いでいるように感じませんか？心配しないでください。今日はこの問題についてわかりやすく説明します。聞いたら何を選択すればよいか理解できることを保証します。

本当に回すのは無理なのでしょうか？サーボ普通のタイマーでは？

実は、これは大きな誤解です。に必要な PWM 信号サーボ率直に言うと、周期が 20ms でハイレベル時間が 0.5ms から 2.5ms の間で変化する方形波です。この要件は難しそうに思えますが、ほとんどの普通のタイマーにとっては簡単なことです。

考えてみれば、普通のタイマが一番得意なのは出力比較機能とPWMモードです。周波数 50Hz (つまり 20ms 周期) の PWM 波を生成でき、デューティ サイクルを 2.5% ～ 12.5% の間で微調整できれば十分です。市場にあるシングルチップ コンピュータのほとんどの一般的なタイマーには、この機能があります。

アドバンストタイマーとは何ですか?

この時点で、高度なタイマーの存在の重要性は何だろうかと疑問に思うかもしれません。相補出力、不感帯制御、ブレーキ機能など、主にモーターやインバーターなどの複雑な機器の制御に最適な機能を備えています。

たとえば、ブラシレス モーター ドライバーを作成していて、上下のブリッジの MOS チューブ スイッチを同時に制御する必要がある場合は、アドバンスト タイマーの相補出力機能とデッド ゾーン制御機能を使用する必要があります。そして、サーボを制御するときに必要なのは単純な PWM 信号だけであり、これは鶏をナイフで殺すようなもので、まったく必要ありません。

タイマーを選択する際に考慮すべき中心的なパラメーターは何ですか?

普通のタイマーで十分ですが、何を基準に選べばよいのでしょうか？ ️ まず、タイマーの分解能を見てください。これは、タイマーが達成できる最小デューティ サイクル調整精度です。サーボの場合、0.5°の制御精度には約 20 マイクロ秒の時間分解能が必要ですが、これはほとんどの 16 ビット タイマーで簡単に満たすことができます。

️ 次に、タイマーの数を見てください。場合によっては、プロジェクト内で複数のサーボを制御する必要があるかもしれません。全員に同じタイマーの異なるチャンネルを使用させることはできませんよね?後で不足してしまうことを避けるために、ボード上で利用可能な共通タイマーの数を事前に数えておく必要があります。

さまざまなタイプのマイクロコントローラーを選択する方法

現在市場で主流となっているものにはSTM32、GD32、ESP32などがありますが、状況は同じではありません。最もよく使用されるシリーズを例にとると、アドバンスト タイマーは TIM1 と TIM8、通常のタイマーは TIM2、TIM3、TIM4、および TIM5 です。後者のいくつかを使用してサーボを制御しても問題ありません。

ESP32 を使用する場合、各タイマーは柔軟に構成でき、本質的に強力な PWM ジェネレーターである専用の LEDC (LED 制御) モジュールもあります。したがって、IDE または ESP-IDF (Internet of Things Development Framework) を使用して開発している場合でも、タイマー チャネルを見つけるだけでサーボを駆動できます。

実際の配線やコード構成で注意すべき点は何ですか？

ハードウェアの接続は非常に簡単です。サーボの信号線をマイコンのPWM出力ピンに直接接続するだけです。共通グランド、つまり2つのGND（アース線）を一緒に接続することに注意してください。電源に関しては、小型サーボは開発ボードの 5V を直接使用できますが、大型サーボは個別に電源を供給するのが最適です。

コード構成の鍵は、タイマー周期を 20ms に設定し、必要なサーボ角度に基づいて対応する比較値を計算することです。たとえば、0°は 0.5ms のハイレベルに対応し、比較値はタイマーカウント値の 2.5% になります。これらは標準ライブラリまたは HAL ライブラリ (ハードウェア抽象化層ライブラリ) に既製の関数があり、ルーチンに従って変更するだけです。

実際のプロジェクトでよくある落とし穴は何ですか?

私は多くの友人がこの問題でつまずいているのを見てきました。最も一般的な落とし穴は、タイマーのクロック周波数のチェックを忘れることで、その結果、不正確な比較値が計算されてしまいます。たとえば、タイマーのクロックが 72MHz で、プリスケーリング後のカウンタ周波数が 1MHz であるとします。そのカウントは 1 マイクロ秒です。 1.5ms の高いレベルが必要な場合は、比較値を 1500 に設定します。計算は簡単です。

もう 1 つの落とし穴は、PWM ピンの競合です。一部のタイマーのチャネル ピンは、他の周辺機器によって占有されているか、ボード上にピン配置されていない場合があります。したがって、タイマーを選択する前に、回路図を見て、使用する予定のピンが空いていることを確認することが最善です。

これを読んだ後、すでにアイデアはありますか?サーボを駆動するという要件であれば、通常のタイマーで十分です。高度なタイマーを監視する必要はありません。もちろん、どのチップを選択し、どのタイマーを使用するかを決定するには、対応する企業の公式 Web サイトからデータシートとアプリケーションノートをダウンロードして、詳しく調べるのが最善です。ちなみに現在どのようなマイコンを使っていて、サーボは何台制御する予定ですか？コメント エリアにメッセージを残してプロジェクトを共有することを歓迎します。コミュニケーションをとって一緒に進歩しましょう!この記事が役立つと思われた場合は、忘れずに「いいね！」を押して、必要としているより多くの友人と共有してください。