Tutorial sobre como ajustar o ângulo de rotação da engrenagem de direção em 90 graus para controle preciso do robô

Entendendo como girar oservo90 graus não é tão difícil quanto você pensa

Muitos amigos não conseguem evitar a pequena coisa do volante quando estão fazendo inovação de produtos, especialmente quando estão trabalhando em robôs, casas inteligentes ou modelos. Mas quando comecei, eu queria oservogirar 90 graus, mas descobri que não era tão obediente. Ou o ângulo está errado, ou fica tremendo ou até queima. Na verdade, a chave para fazer oservogirar 90 graus com precisão é entender seu temperamento e escolher o método certo. Não pense nisso muito complicado, vamos falar sobre isso detalhadamente hoje.

Como o mecanismo de direção pode girar 90 graus com precisão?

Se você deseja que o servo gire 90 graus, primeiro você deve entender como ele o escuta. Há um potenciômetro dentro do servo comum. É como um pequeno administrador de feedback, dizendo ao painel de controle “para onde estou indo agora” em tempo real. O sinal que você envia para ele é, na verdade, "Ei, vá para essa posição". Este sinal geralmente é uma onda PWM, que é um sinal de modulação por largura de pulso. Simplificando, ele informa ao servo o ângulo alvo, alterando a duração de um nível alto.

Para servos padrão, esse tempo de alto nível geralmente fica entre 0,5 milissegundos e 2,5 milissegundos, correspondendo de 0 graus a 180 graus. Então, para girar 90 graus, você precisa descobrir o valor médio, como um sinal de alto nível de cerca de 1,5 milissegundos. Claro, a faixa de largura de pulso de diferentes marcas de servos pode ser ligeiramente diferente. A maneira mais segura é verificar o manual técnico dos servos, você tem que encontrar as larguras de pulso específicas correspondentes a 0 graus e 180 graus, e então pegar um valor médio, para que os ângulos sejam quase iguais.

Quais são os benefíciosde girar a caixa de direção 90 graus ?

No seu projeto, você pode controlar com precisão o servo para girar 90 graus, não apenas para mostrar suas habilidades, mas porque os benefícios que ele traz são reais. O mais óbvio é que os movimentos são limpos e nítidos. Por exemplo, se você fizer um braço robótico, precisará pegar algo do ponto A e colocá-lo no ponto B, girando-o 90 graus no meio. Se o ângulo não estiver correto, ele perderá o ponto ou o desviará. Ângulos precisos significam que quando sua estrutura mecânica executa tarefas, ela possui alta repetibilidade e movimentos suaves, fazendo com que pareça "profissional".

Além disso, o controle preciso também pode prolongar a vida útil da caixa de direção. Se você pensar bem, se cada comando fizer o servo reter naquele ângulo impreciso, o motor estará sempre em um estado parado ou corrigido, gerando alto calor, alta corrente e rápido desgaste da engrenagem. Quando você consegue posicioná-lo com precisão, ele pode relaxar imediatamente e manter sua posição. Desta forma, o servo pode funcionar com facilidade e naturalmente ser mais durável, e a confiabilidade do seu produto também aumentará.

Como calcular a largura do pulso quando o servo gira 90 graus

Calcular essa largura de pulso é realmente muito simples, vamos tratar isso como um problema matemático. Como mencionado agora, a faixa de largura de pulso da maioria dos servos é de 0,5ms a 2,5ms, correspondendo a 0° a 180°. Este intervalo é de 2 ms (2,5-0,5), correspondendo a uma mudança de 180 graus. Em seguida, a mudança na largura do pulso correspondente a cada grau é de 2ms dividido por 180°, que é aproximadamente igual a 0,011ms, que é 11 microssegundos.

Portanto, a largura de pulso correspondente a 90 graus começa em 0,5 ms (0 graus), mais 90 vezes 11 microssegundos. 90 multiplicado por 0,011ms é igual a 0,99ms, mais 0,5ms, o resultado é aproximadamente 1,49ms. Quando você realmente opera, ele muda linearmente de 0,5ms para 2,5ms. Basta preencher o valor de 1,49ms em seu código de controle. Se o alcance do seu servo for diferente, por exemplo, 0 graus corresponde a 0,6 ms e 180 graus corresponde a 2,4 ms, use a mesma fórmula e recalcule para garantir que não está errado.

Como escrever o código do programa para girar a caixa de direção em 90 graus

Escrever código para controlar o servo para girar 90 graus é realmente conveniente agora, especialmente ao usar esse tipo de plataforma. Se você estiver usando o servo SG90 mais comum, poderá chamar diretamente a biblioteca de servo integrada e fazer isso com apenas algumas linhas de código. O núcleo é.escrever(90);Nesta frase, a função de biblioteca irá ajudá-lo automaticamente a converter 90 graus no sinal de largura de pulso correspondente e enviá-lo.

Mas se quiser controlá-lo com mais precisão, você também pode usar a saída PWM. Por exemplo, se estiver usando ESP32 ou STM32, você mesmo pode definir a frequência PWM e o ciclo de trabalho. Supondo que o período PWM seja de 20 ms (frequência de 50 Hz), então 90 graus corresponde a um nível alto de 1,5 ms e o ciclo de trabalho é 1,5/20 = 7,5%. Se você definir diretamente o ciclo de trabalho PWM para 7,5% no código, o servo girará cerca de 90 graus. A vantagem de escrever você mesmo é que você tem um conhecimento mais profundo e pode ajustar com flexibilidade a faixa de largura de pulso para se adaptar a vários servos não padrão.

Como ajustar o servo para girar lentamente a 90 graus sem tremer?

Muitos novatos encontram este problema: assim que um sinal é dado, o servo salta com um “assobio”, que parece assustador e tende a tremer. Se você deseja que o servo gire 90 graus de forma lenta e constante, o segredo é "executar etapas" e "adicionar atraso". Você não pode lançar diretamente o ângulo alvo de 0 a 90, mas em um loop, deixe o ângulo aumentar pouco a pouco, por exemplo, aumente-o em 1 grau a cada vez e, em seguida, adicione um atraso de 10 milissegundos a 20 milissegundos.

Desta forma, o servo se moverá suavemente, um passo de cada vez, de acordo com os passos que você definiu, sem qualquer brusquidão. Os problemas de jitter são causados ​​principalmente por fonte de alimentação insuficiente ou interferência de sinal. ️Oprimeiro passoé verificar sua fonte de alimentação. Quando o servo opera, a corrente é muito alta. Não compartilhe a mesma corrente fraca com o circuito de controle. É melhor fornecer energia separadamente e compartilhar o terreno. ️Osegundo passo épara manter a linha de sinal o mais curta possível. Se for longo, você pode usar um anel magnético ou um pequeno capacitor na linha de sinal para o aterramento para filtrar interferências de alta frequência.

Como resolver o erro quando a caixa de direção gira 90 graus?

Obviamente, é calculado em 1,5 ms, mas quando me viro e olho, está 5 graus errado. Isso é uma coisa comum. Não entre em pânico, o erro vem principalmente de dois aspectos: a diferença de retorno mecânico da própria caixa de direção e a imprecisão do sinal de controle. A diferença de retorno mecânico é causada pela folga da engrenagem. Ao virar na direção A e virar na direção B, a posição de parada final será ligeiramente diferente. A solução é fazer com que o servo atinja o ângulo alvo na mesma direção todas as vezes durante a programação. Por exemplo, deixe-o girar um pouco menor que o alvo a cada vez e, em seguida, gire-o para frente em direção ao alvo para eliminar a lacuna.

O sinal não é preciso porque a largura de pulso PWM gerada pela sua placa de controle não é tão precisa. Por exemplo, se você deseja produzir 1,5 ms, a saída real medida é de apenas 1,48 ms. Isso exige que você faça ajustes finos no código, ou seja, calibração. Você pode escrever um programa para girar o servo até os 90 graus teóricos, depois usar uma régua para medir o ângulo de deflexão real do braço e, em seguida, corrigir o valor da largura de pulso na direção oposta. Tente várias vezes encontrar o valor da largura de pulso que realmente torna o braço giratório perpendicular à carcaça do leme. Escreva em seu código para que seja lembrado no futuro.

Ok, já conversamos um pouco sobre girar o servo 90 graus. Dos princípios aos códigos, passando pelo ajuste de velocidade e eliminação de erros, na verdade são todas pequenas habilidades que você pode dominar experimentando-as. Não sei qual problema com o servo mais frequentemente deixa você confuso quando trabalha em seu pequeno projeto. É instabilidade, fraqueza ou o ângulo não pode ser ajustado com precisão? Seja bem-vindo para conversar sobre sua experiência na área de comentários, e não esqueça de dar um like e compartilhar com seus amigos que também brincam com servos, para que possamos nos comunicar e progredir juntos!