Cómo girar el servo a 90 grados y configurar los parámetros del programa de control

Debes haber encontrado esta situación: felizmente conectaste elservoy escribí un programa para hacerlo girar a 90°. Como resultado, no se movió en absoluto, se sacudió sin parar o incluso giró directamente hacia un lado. El ángulo de 90° se utiliza con mucha frecuencia en articulaciones de robots, cabezales de cámara y modelos de control remoto, pero existe un truco para controlarlo con precisión. No te preocupes, siempre y cuando entiendas el temperamento delservo, en realidad es muy sencillo hacerlo girar obedientemente a 90°.

¿Cómo controla el ángulo el mecanismo de dirección?

El interior del mecanismo de dirección es en realidad un sistema de control de circuito cerrado, que incluye un motor, un engranaje reductor y un sensor de ángulo. Su señal de control es una onda PWM, que es una señal de modulación de ancho de pulso. Puedes pensar en PWM como un interruptor. El tiempo cada vez que se enciende determina la posición delservo. El circuito interno del servo comparará este ancho de pulso con el ángulo actual. Si es incorrecto, hará que el motor se ajuste hasta que sea consistente.

Para la mayoría de los servos estándar, la relación correspondiente entre el ancho del pulso y el ángulo es regular. Normalmente, un pulso de 1 milisegundo (ms) corresponde a 0°, 1,5 ms corresponde a 90° y 2,5 ms corresponde a 180°. Por supuesto, este es un rango aproximado y los servos de diferentes fabricantes pueden diferir ligeramente. La clave es que para hacer que el servo se detenga a 90°, debes enviarle un pulso de alto nivel con un ancho de 1,5 ms cada 20 ms.

Parámetros de señal de servo de 90 grados.

Aunque en teoría 90° corresponde a un ancho de pulso de 1,5 ms, en el uso real encontrará que algunos servos tienen una precisión de 1,48 ms y otros requieren 1,52 ms. Esto tiene algo que ver con la precisión del servo mismo y la precisión del temporizador del controlador. Entonces, cuando obtienes un servo nuevo, es mejor usar un osciloscopio o ajustarlo a través de un programa para encontrar su verdadero punto de 90°, para que el movimiento pueda ser preciso.

El parámetro específico de la señal es una frecuencia de 50 Hz, que es un período de 20 ms. En este ciclo, el nivel alto dura 1,5 ms y los 18,5 ms restantes son niveles bajos. Controlar este tiempo requiere un microcontrolador con capacidades de sincronización relativamente precisas. Si está utilizando una placa de desarrollo convencional como UNO o STM32, sus temporizadores pueden cumplir plenamente los requisitos, por lo que puede utilizarla con confianza.

Cómo programar el servo para que gire 90 grados.

Si lo está utilizando, es más fácil utilizar simplemente la biblioteca Servo incorporada. Simplemente incluya el archivo de encabezado, cree un objeto servo, use () para especificar el pin en setup() y luego escriba .write(90) en el programa. La función de biblioteca generará automáticamente un pulso de 1,5 ms, sin tener que preocuparse por los detalles subyacentes. Es especialmente adecuado para verificar ideas rápidamente.

Si desea comprender el principio de control en profundidad, también puede utilizar un temporizador para generar usted mismo una señal PWM. Por ejemplo, si lo usa, configure el registro de comparación y cambie el nivel del pin en la interrupción. La ventaja de esto es que tiene un mayor grado de libertad y puede controlar con precisión el ancho del pulso, lo cual es muy útil para comprender la lógica subyacente del servocontrol. Pero no importa qué método se utilice, la fuente de alimentación debe ser estable. Esta es la base.

Cómo resolver el problema de la vibración del servo.

La vibración es el problema de dolor de cabeza más común que encuentran los principiantes. El servo se mueve hacia adelante y hacia atrás alrededor de 90° y no puede parar. El ochenta por ciento de las razones detrás de esto son una fuente de alimentación insuficiente o interferencias en la señal. La corriente cuando se arranca el servo es muy grande, especialmente cuando está cargado. Si la fuente de alimentación no puede mantener el ritmo y el voltaje fluctúa, el servo perderá su precisión y comenzará a vibrar. En casos severos, el tablero de control puede quemarse.

En realidad, la solución no es complicada: primero suministre energía al servo por separado y no compita con el microcontrolador por la energía. Utilice un módulo estabilizador de voltaje superior a 5V/2A para llevar energía de la fuente de alimentación principal al servo. En segundo lugar, la línea de señal de control debe ser lo más corta posible. Si la línea es demasiado larga, puede agregar una resistencia desplegable. El software también puede reducir ligeramente la velocidad de respuesta del servo. Por ejemplo, reducir la frecuencia de las actualizaciones de las señales de control puede hacer que el sistema sea más estable.

Cómo elegir el tablero de control del mecanismo de dirección

Cuando necesitas controlar varios servos al mismo tiempo, como por ejemplo hacer un robot de seis patas o un brazo robótico, los recursos del microcontrolador pueden no ser suficientes. En este momento, se necesita el tablero de servocontrol. Equivale a un pequeño mayordomo dedicado a servir el servo. Puede emitir múltiples señales PWM estables al mismo tiempo, lo que reduce en gran medida la carga sobre el chip de control principal.

Los puntos principales a considerar al elegir un tablero de control son: la cantidad de canales debe ser suficiente para sus necesidades, y generalmente 16 canales son más comunes; debe soportar el voltaje del servo que usa, muchos tableros de control también vienen con un BEC (circuito estabilizador de voltaje), que puede alimentar directamente el servo; la interfaz de comunicación debe ser conveniente, como la interfaz I2C, que puede controlar 16 servos con solo dos cables. El cableado es sencillo y muy fácil de usar.

¿A qué debe prestar atención al accionar el mecanismo de dirección?

El mecanismo de dirección parece pequeño, pero su apetito es bastante grande. Si la rotación de 90° va acompañada de una carga, como una cámara en el cardán, la corriente instantánea puede superar fácilmente 1A. Si la potencia de la fuente de alimentación es insuficiente, el voltaje disminuirá, lo que puede provocar que la máquina no pueda girar en el peor de los casos o que se congele directamente en el peor de los casos. Por tanto, el diseño de la fuente de alimentación no debe ser descuidado. Ésta es la piedra angular del funcionamiento estable del mecanismo de dirección.

Un mejor enfoque es utilizar una fuente de alimentación de 7,5 V-12 V CC como entrada total y luego reducirla a 5 V o 6 V a través de un módulo estabilizador de voltaje de alta corriente para alimentar específicamente el servo. El microcontrolador y el sensor reciben alimentación de otro módulo estabilizador de voltaje y los cables de tierra de las dos fuentes de alimentación están conectados entre sí. Esto no sólo garantiza que el mecanismo de dirección tenga suficiente potencia, sino que tampoco interfiere con el funcionamiento normal del circuito de control, matando dos pájaros de un tiro.

Cuando estaba trabajando en un proyecto de mecanismo de dirección, ¿qué obstáculos atravesó para girarlo exactamente 90°? ¿Cómo saliste de nuevo? Bienvenido a compartir sus experiencias y lecciones aprendidas en el área de comentarios, para que todos puedan evitar desvíos juntos. Si este artículo te resulta útil, no olvides darle me gusta y reenviarlo a tus amigos que juegan servos a tu alrededor. ¡Tu apoyo es mi mayor motivación para compartir!