PWM制御ステアリングギア角度原理 パルス幅と角度の対応関係

PWMとの関係が分かりませんサーボ角度？を見て、サーボ曲がらなかったり、ランダムに曲がったりして、不安になりました。心配しないでください。今日はそれを分解して明確に説明します。これにより、調整方法がわかるだけでなく、その背後にある原則も理解できるようになります。

信号を出しても動かないのはなぜですか？サーボ?

多くの友人は、初めてサーボで遊んだときにこの状況に遭遇しました。ワイヤーを接続してプログラムを焼き付けた後、サーボがまったく動かなくなりました。これは通常、PWM 信号が何であるかを理解していないことが原因です。簡単に言うと、ステアリングギアに小さなモーターと一連の制御回路があります。電圧や電流には注目せず、PWM という特殊なパルス信号のみを認識します。

この信号は厳格な指揮官のようなもので、20 ミリ秒ごと (つまり 50 Hz の周波数) でステアリング ギアにコマンドを送信します。このコマンドの幅、つまりハイレベルの継続時間は、サーボがどれだけ回転するかを直接決定します。信号の周波数またはパルス幅が間違っています。サーボはそれを理解できないため、当然無視されます。

パルス幅と角度の関係は何ですか?

この核となる関係を明確に明らかにする必要があります。標準的なサーボ制御信号のパルス幅は、一般に 0.5 ミリ秒から 2.5 ミリ秒の間です。時間スケールのように考えることができます。ハイレベルが1.5ミリ秒続くと、サーボの出力軸は中間の90度の位置で停止します。

ハイレベル時間を 0.5 ミリ秒に短縮すると、サーボは左端 (通常は 0 度) に回転します。逆に2.5ミリ秒まで伸ばすと180度右端に曲がります。したがって、ステアリング ギアの角度を制御することは、本質的に、この高レベルの継続時間を正確に制御することになります。これは、私たちがよく「デューティ サイクル」と呼ぶものです。

必要なデューティ サイクルを正確に計算する方法

パルス幅と角度の関係を理解し​​た後、この正確な時間を取得する方法を理解する必要があります。周期 20 ミリ秒の 50Hz 信号を使用します。 1.5 ミリ秒の高レベルを得るには、デューティ サイクルは 1.5 を 20 で割った値、つまり 7.5% になります。同様に、0.5 ミリ秒は 2.5% のデューティ サイクルに対応し、2.5 ミリ秒は 12.5% のデューティ サイクルに対応します。

この計算はプログラミングの際に非常に重要です。たとえば、これを使用すると、その関数は 0% ～ 100% のデューティ サイクルに対応する 0 ～ 255 の値を出力します。 7.5% を対応する値、つまり約 19 に換算する必要があります。計算が正確でないと、サーボは希望する正確な位置に回転できなくなります。

機能させるにはコードにどのように記述すればよいでしょうか?

理論が明確になったので、それを書き留めてみましょう。最も一般的なものを例に挙げると、デフォルトの周波数が 50Hz ではないため、単独で使用することはできません。 Servo.h ライブラリを使用する必要があります。これは、すべての複雑な PWM 計算の処理に役立ちます。 .(9)と書いて9番ピンに信号線を接続してから.write(90)と書くだけでサーボが90度回転します。

STM32 などの他の開発ボードを使用している場合も、原理は同じです。重要なのは、PWM 周波数とパルス幅を制御する関数を見つけることです。中心となるアイデアは、タイマーを設定し、PWM 周波数を 50Hz に設定し、次に比較レジスタの値を変更してパルス幅を調整し、角度を制御するというものです。

サーボが時々振動するのはなぜですか?

サーボの振動は厄介な問題です。最も一般的な理由は 2 つあります。まず、電源が足りません。サーボを回転させるには比較的大きな電流が必要です。開発ボードの USB ポートの電力供給が不十分な場合、電圧が不安定になり、信号の乱れが発生し、当然サーボが震えます。解決策は、別の外部電源をサーボに接続し、開発ボードとサーボのアース線を同じアースに接続することです。

もう一つの理由は信号干渉です。制御ラインとモーター駆動ラインが絡み合っている場合、または PWM 信号自体が十分に安定していない場合も、ジッターが発生する可能性があります。配線をチェックし、信号線を大電流線から遠ざけるようにし、コード内で PWM 信号によって生成されるタイマー割り込みが他のプログラムによって頻繁に割り込まれないようにしてください。

180度を超えるサーボの使い方

標準の180度サーボでは物足りなく感じ、もっとクールな演奏をしたい場合は、360度連続回転サーボを検討するか、ESC付きブラシレスモーターを使用する必要があります。制御原理は依然として PWM ですが、ロジックは異なります。 360 度サーボの場合、1.5ms のパルス幅で停止します。 1.5ms未満の場合は一方向に回転します。 1.5msを超えると逆方向に回転します。パルス幅がずれると、より速く回転します。

これにより、創造的なスペースがさらに広がり、車やロボットのホイールを簡単に作成できます。ただし、このタイプのステアリングギアは角度を正確に制御できず、速度と方向のみを制御できることに注意してください。プロジェクトでロボット アームなどの正確な位置決めが必要な場合でも、標準のサーボを使用する必要があります。

今日お話ししたことが、PWM とサーボ制御について十分に理解していただくのに役立つことを願っています。ステアリングギアを調整するときに他にどんな奇妙な問題に遭遇しましたか?たとえば、サーボが逆転したり、非常に熱くなったりする状況に遭遇したことはありますか?コメントエリアで共有することを歓迎します。一緒に議論して解決しましょう!この記事が役立つと思われた場合は、「いいね！」を忘れずに、同じようにプレイしている友達と共有してください。