ステアリング ギアの制御原理の図。 PWM 信号は、ステアリング ギアにどこを叩くかを指示します。

理解するの制御原理サーボ製品をより素直に動かすために

多くの友人は、ロボット、スマートカー、模型飛行機を作るときに頭を悩ませることになるでしょう。どうすればモーターを希望の正確な角度に回転させることができるでしょうか?通常のモーターは回転し続けるか、回転しないかのどちらかです。ステアリングギアを握るのがより困難に感じられます（つまり、サーボモーター）を使用して、特定の位置で正確に停止します。実はこの裏には、ステアリングギアの制御原理仕事で。簡単に言うと、ステアリングギアは、あなたの言葉を聞いて、あなたの指示した場所に当たる「小さな関節」です。その気質を理解することで、製品にさまざまなスムーズで正確な動きをさせることができます。

どうやってサーボ人間の言葉を理解できますか？

サーボが指示を理解できるのは、PWM（パルス幅変調）と呼ばれる信号に依存します。この信号は、モールス信号をサーボに送信するものと考えることができます。この信号は一連のハイレベルとローレベルのパルスであり、「コード」の鍵はハイレベルの持続時間にあり、これを「パルス幅」と呼びます。

異なるパルス幅は、ステアリングギアの異なる回転角度に対応します。通常、周期 20 ミリ秒の信号では、1 ミリ秒のハイ レベルによりサーボが左端に回​​転し、1.5 ミリ秒で中央に、2 ミリ秒で右端に回転します。ステアリングギア内の回路基板がこのパルス幅信号を受信すると、その信号を現在の位置と比較し、両者が一致するまでモーターを回転させます。

なぜハンドルはどこを曲がるべきかを知っているのでしょうか?

興味があるかもしれませんが、サーボはどのようにして現在の位置を知るのでしょうか?これは、内部のコアコンポーネントである可変抵抗器とも呼ばれるポテンショメータによるものです。このポテンショメータはサーボの出力軸に接続されています。シャフトが回転するたびに、ポテンショメータの抵抗値が変化します。

これは「位置センサー」のようなものです。サーボ内部の回路はこの抵抗値を常に検出し、現在のサーボアームの角度をリアルタイムに把握します。次に、送信した目標角度信号と実際の角度を比較します。ずれが見つかった場合は、即座にモーターを駆動し、目標角度と実際の角度が完全に一致するまで修正します。この閉ループ制御方式が、正確な位置決めを実現するステアリング ギアの能力の秘密です。

素早くスタートして舵を切る方法

ラダーを作動させたい場合、その手順は実際には複雑ではありません。私に従ってください、そしてそれをしてください。まず、STM32 や Raspberry Pi など、PWM 信号を生成できる制御ボードが必要です。サーボの3本の線を接続します。茶または黒の線は電源のマイナス極（GND）に接続され、赤の線は電源のプラス極（通常は5Vまたは6V）に接続され、残りの黄または白の線は制御基板のPWM信号出力ピンに接続されます。

️ステップ 1: コントロール パネル用のプログラミング ソフトウェアをダウンロードしてインストールします。

️ステップ 2: 「Servo.h」ライブラリなどの既製のサーボ コントロール ライブラリを見つけます。これにより、基礎となるコードを記述する手間が省けます。

️ステップ 3: サーボに 90 度の位置に回転するよう命令する「.write(90);」などの簡単なコードを数行書きます。

プログラムをアップロードすると、サーボが「シュッシュ」と回転するのがわかります。

サーボを選択する際、これらのパラメーターは何を意味しますか?

サーボを選び始めるとき、トルク、速度、角度などのパラメーターがたくさん表示されて少し混乱しませんか?心配しないでください、私が翻訳します。トルクはサーボの強力さを決定します。単位は通常キログラム・センチメートル（kg・cm）で、サーボアームが回転軸の中心から1cm離れたところにどれだけの重さを引っ張ることができるかを意味します。ロボットの足として使用する場合は、トルクが大きいものを選ぶ必要があります。

速度パラメータは通常、サーボが 60 度回転するのにかかる秒数を指します (たとえば、0.12 秒/60 度)。値が小さいほど、アクションはより速く、より敏感になります。角度に関しては、180度しか回転できない標準的なサーボと、連続的に回転できる360度サーボの2つが一般的に販売されています。後者は制御方法としては通常のモーターに似ています。

サーボの振動という厄介な問題を解決するには

製品のデバッグ時、パーキンソン病患者のようにサーボが不可解に揺れるのが一番怖いです。通常、これにはいくつかの理由があります。最も一般的なのは電源不足です。空腹時に作業すると手が震えるのと同じように、電流が追いつかないとサーボも震えてしまいます。この場合、電流出力能力の強い電源に変更するか、大きなコンデンサを追加することで問題が解決する場合があります。

もう 1 つの可能性は、制御信号自体が不安定で干渉があることです。この時点で、配線をチェックし、干渉を避けるために信号線を大電流の電力線から遠ざけるようにしてください。コード内で角度が急激に変更されると、ジッターが発生する可能性もあります。通常、少しの遅延を追加してサーボが反応する時間を確保すると、この問題を改善できます。

サーボは角度を変える以外に何かできるのでしょうか？

もちろん！サーボは単なる角度コントローラーであると考えず、さまざまな場所で新しいトリックを実行できます。たとえば、これを「ウインチ」に変形させ、連続回転するサーボを使用してロープを伸縮させたり、吊り上げ装置を作成したりできます。リンク機構によっては、ステアリングギアの直線運動を複雑な曲線運動に変換することもできます。

一部のより高度なアプリケーションでも、サーボのフィードバック信号を使用して、サーボの現在位置をリアルタイムで読み取ることができます。このようにして、製品は舵を動かすだけでなく、外界からの位置の変化を「認識」することができ、それによっていくつかのインタラクティブな機能を実現します。例えばロボットアームを作ると、手で動かすとその動きを記録して再現できるのでとても面白いです。

これを読んだら、ステアリングギアの制御にもっと自信が持てるようになりましたか?最新のプロジェクトでは、サーボを使用してどのような興味深い機能を実現する予定ですか?コメント エリアであなたの創造性を共有することを歓迎します。一緒にコミュニケーションしましょう!記事が役に立ったと思われる場合は、忘れずに「いいね」を押して、記事を必要とするさらに多くの友人と共有してください。