Необходимо ли использовать расширенный таймер для сервопривода с ШИМ-приводом? Обычного таймера вполне достаточно.

Привет, друзья! Собираетесь ли вы использовать сигнал ШИМ (широтно-импульсной модуляции) для управлениясервопривод, но возникли проблемы с выбором таймера? Особенно когда вы видите в Интернете, что кто-то говорит: «Вам необходимо использовать расширенный таймер», возникает ли у вас ощущение, что вы торопитесь? Не волнуйтесь, сегодня мы подробно объясним этот вопрос, и я гарантирую, что после прослушивания вы поймете, что выбрать.

Неужели нельзя повернутьсервоприводс обычным таймером?

На самом деле это огромное недоразумение. Сигнал ШИМ, необходимый длясервоприводГрубо говоря, это прямоугольная волна с периодом 20 мс и временем высокого уровня, варьирующимся от 0,5 мс до 2,5 мс. Это требование звучит устрашающе, но для большинства обычных таймеров это просто пустяк.

Если вдуматься, то обычные таймеры лучше всего справляются с функцией сравнения выходов и режимом ШИМ. Пока он может генерировать волну ШИМ с частотой 50 Гц (то есть с периодом 20 мс), а рабочий цикл можно точно регулировать в диапазоне от 2,5% до 12,5%, этого вполне достаточно. Большинство распространенных таймеров однокристальных компьютеров, представленных на рынке, имеют такую ​​возможность.

Что такое расширенный таймер?

В этот момент вы можете спросить, в чем значение существования расширенных таймеров? Его потрясающе звучащие функции, такие как дополнительный выход, контроль мертвой зоны и функции торможения, в основном предназначены для управления сложным оборудованием, таким как двигатели и инверторы.

Например, если вы создаете драйвер бесщеточного двигателя и вам необходимо одновременно управлять МОП-переключателями верхнего и нижнего мостов, вам необходимо использовать дополнительные функции управления выходом и мертвой зоной расширенного таймера. А когда мы управляем сервоприводом, нам нужен только простой ШИМ-сигнал, который подобен убийству курицы ножом, что совершенно ненужно.

Какие основные параметры следует учитывать при выборе таймера?

Поскольку обычного таймера достаточно, на что следует обратить внимание при выборе? ️ Сначала посмотрите на разрешение таймера, которое представляет собой минимальную точность регулировки рабочего цикла, которую он может достичь. Для сервопривода точность управления 0,5° требует временного разрешения примерно 20 микросекунд, что легко достигается большинством 16-битных таймеров.

‼️Во-вторых, посмотрите на количество таймеров. Иногда вам может понадобиться управлять несколькими сервоприводами в проекте. Вы не можете позволить им всем использовать разные каналы одного и того же таймера, верно? Вам придется заранее посчитать, сколько обычных таймеров имеется на доске, чтобы в дальнейшем они не закончились.

Как выбрать разные типы микроконтроллеров

Сейчас на рынке распространены STM32, GD32 и ESP32, но их ситуации не одинаковы. Если взять в качестве примера наиболее часто используемую серию, ее расширенные таймеры — TIM1 и TIM8, а обычные таймеры — TIM2, TIM3, TIM4 и TIM5. Последние несколько можно использовать для управления сервоприводами.

Если вы используете ESP32, каждый его таймер можно гибко настроить, а также имеется выделенный модуль LEDC (управление светодиодами), который по сути является мощным ШИМ-генератором. Итак, независимо от того, используете ли вы разработку с использованием IDE или ESP-IDF (инфраструктура разработки Интернета вещей), вы можете управлять сервоприводом, просто найдя канал таймера.

На что следует обратить внимание при фактической проводке и настройке кода?

Аппаратное подключение очень простое. Просто подключите сигнальную линию сервопривода непосредственно к выходному контакту ШИМ микроконтроллера. Обратите внимание на общее заземление, то есть соедините GND (заземляющий провод) обоих вместе. Что касается источника питания, небольшие сервоприводы могут напрямую использовать напряжение 5 В платы разработки, а большие сервоприводы лучше питать отдельно.

Ключом к настройке кода является установка периода таймера на 20 мс, а затем вычисление соответствующего значения сравнения на основе желаемого угла сервопривода. Например, 0° соответствует высокому уровню 0,5 мс, а значение сравнения составляет 2,5% от значения счетчика таймера. У них есть готовые функции в стандартной библиотеке или библиотеке HAL (библиотека уровней абстракции оборудования), просто следуйте инструкциям и изменяйте их.

Каковы типичные ошибки в реальных проектах?

Я видел, как многие друзья сталкивались с этой проблемой. Наиболее распространенной ошибкой является забывание проверить тактовую частоту таймера, что приводит к неточным расчетам значений сравнения. Например, тактовая частота вашего таймера составляет 72 МГц, а частота счетчика после предварительного масштабирования составляет 1 МГц. Этот счет составляет 1 микросекунду. Если вам нужен высокий уровень 1,5 мс, установите значение сравнения 1500. Это легко вычислить.

Еще одна ошибка — конфликт выводов ШИМ. Выводы каналов некоторых таймеров могут быть заняты другими периферийными устройствами или не закреплены на плате. Поэтому, прежде чем выбирать таймер, лучше всего посмотреть схему и убедиться, что контакты, которые вы планируете использовать, свободны.

Прочитав это, у вас уже есть идея? Для управления сервоприводом вполне достаточно обычного таймера. Нет необходимости следить за расширенным таймером. Конечно, чтобы решить, какой чип выбрать и какой таймер использовать, лучше всего скачать техническое описание и рекомендации по применению с официального сайта соответствующей компании и присмотреться к ним поближе. Кстати, какой тип микроконтроллера вы сейчас используете и сколькими сервоприводами планируете управлять? Добро пожаловать, оставьте сообщение в области комментариев, чтобы поделиться своим проектом, и давайте общаться и добиваться прогресса вместе! Если эта статья окажется для вас полезной, не забудьте поставить ей лайк и поделиться ею с друзьями, которым она нужна.