Se revela el principio del servo cardán de doble eje: como un cuello, permite que la cámara gire en todas direcciones sin puntos ciegos

Cuando esté emocionado y quiera hacer un pequeño proyecto, como instalar un "cuello" en la cámara de su casa para que pueda girar libremente y monitorear toda la casa; o planea agregar un par de "ojos" al robot para lograr un seguimiento visual más inteligente. Se encontró que ordinariaservoLos dispositivos solo pueden girar hacia adelante y hacia atrás en una dirección y no pueden satisfacer las necesidades de cobertura completa. En este momento, el doble ejeservoEl cardán de control es la respuesta que estás buscando.

¿Qué es un cardán de mecanismo de dirección de doble eje?

Para decirlo sin rodeos, un eje dualservoEl cardán es un "sistema conjunto" compuesto por dos servos. Un servo es responsable de la rotación horizontal, que normalmente llamamos "eje Pan", y es responsable de mover la cabeza hacia izquierda y derecha; el otro servo es responsable del paso vertical, que es el "eje de inclinación", y es responsable de mover la cabeza hacia arriba y hacia abajo. Cuando dos servos se combinan a través de un soporte, pueden transportar cámaras, sensores u otros equipos para lograr una cobertura de movimiento completa.

Puedes considerarlo como tu cuello y tu cabeza. El eje horizontal es como cuando giras la cabeza para mirar a izquierda y derecha, y el eje vertical es como cuando miras hacia el cielo y hacia el suelo. Combinando las dos acciones, puedes mirar en cualquier dirección. El servo cardán de doble eje hace lo mismo, excepto que la "carne y la sangre" se reemplaza por un servo y un soporte de metal, para que la máquina pueda girar con flexibilidad.

¿Para qué se puede utilizar un cardán de doble eje?

El escenario de aplicación más común son las cámaras de seguridad inteligentes. Debes haber visto el tipo de cámaras domésticas que se pueden controlar y girar de forma remota, y nueve de cada diez utilizan un cardán servo de doble eje. Simplemente deslice el dedo por la aplicación móvil y la cámara lo seguirá. Puedes verlo desde todos los rincones de la casa, ¿puntos ciegos? No existe. También hay una plataforma de giro/inclinación de transmisión en vivo muy popular. Dondequiera que vaya el ancla, la cámara lo sigue y todo depende de estos dos ejes para el ajuste en tiempo real.

Por ejemplo, si fabrica un automóvil inteligente e instala un cardán y una cámara de doble eje, sería más interesante. Puede sentarse frente a la computadora y controlar el movimiento del automóvil a través del asa, al mismo tiempo que controla de forma independiente el ángulo de rotación de la cámara. ¿Quieres ver si hay obstáculos debajo del coche? Simplemente deja que la cámara mire hacia abajo. ¿Quieres observar las condiciones de la carretera a lo lejos? Levante la cámara y escanee hacia izquierda y derecha. Este tipo de flexibilidad no tiene comparación con las cámaras fijas.

Cómo controlar el cardán para hacerlo estable

El núcleo del control de un cardán de doble eje es enviar señales PWM precisas a los dos servos. Puedes pensar en PWM como el "lenguaje" del servo. Al cambiar el ancho del pulso, le dices al servo "cuántos grados quieres girar". El tablero de control principal, como STM32, es el traductor, que convierte sus instrucciones en señales eléctricas que los servos pueden entender y, al mismo tiempo, dirige los dos servos para que trabajen juntos para permitir que la cámara apunte con precisión a la ubicación que desea.

Pero no basta con que la luz pueda girar, debe poder girar de forma estable. Si el servo vibra con un "clic" tan pronto como se inicia, o si se sacude varias veces después de girarlo a su posición, la pantalla será ilegible. Por lo tanto, se necesitan algoritmos para intervenir, como el control PID, que puede calcular las desviaciones en tiempo real, hacer que el mecanismo de dirección gire de manera rápida y precisa y evitar sobrepasos. Si desea realizar un seguimiento automático, debe agregar un giroscopio o un algoritmo visual para que el cardán pueda ajustar su postura en función de la retroalimentación y mantener la imagen siempre estable.

Cómo elegir un mecanismo de dirección adecuado

Los servos se dividen principalmente en dos tipos: servos analógicos y servos digitales. Los servos analógicos son baratos, pero su respuesta es lenta y su precisión promedio. Son adecuados para situaciones con requisitos bajos. El servo digital tiene una respuesta rápida, un posicionamiento preciso y una pequeña zona muerta. Cuando se usa en un cardán, puede hacer que la rotación sea más suave y la imagen más estable. Aunque es un poco más caro, mejora significativamente la experiencia, especialmente cuando necesitas el cardán para rastrear rápidamente objetos en movimiento, las ventajas de los servos digitales se reflejan.

También depende del par y del material del engranaje. Si el par es demasiado pequeño, la cámara no se puede mover o se "hundirá" ante la más mínima fuerza externa. Hay que estimar el peso de la carga y dejar algo de margen. Cuando se trata de engranajes, los de plástico son baratos pero propensos a desgastarse, mientras que los de metal son más duraderos y adecuados para proyectos de larga duración. También tenga en cuenta que los servos normales suelen tener una carrera de 180 grados o 270 grados. No compre uno que pueda girar 360 grados continuamente. No se puede colocar con precisión y no se puede utilizar como cardán.

¿Es difícil hacer un cardán tú mismo?

De hecho, el umbral es mucho más bajo de lo que cree. Hoy en día, hay muchos kits de soportes de cardán de dos ejes ya preparados en Internet. Puedes comprarlos por unas pocas docenas de yuanes. Las piezas estructurales ya están montadas para usted. Puedes usar tornillos para fijar el servo después de comprarlo. El circuito es más sencillo. Los tres cables del servo (alimentación, tierra y señal) están conectados a la placa controladora o placa de control principal correspondiente. Una vez suministrada la fuente de alimentación, se puede configurar un conjunto de hardware en unos minutos.

Para la parte del software, por ejemplo, utilizando la biblioteca Servo incorporada, se pueden activar dos servos con sólo una docena de líneas de código. Primero deje que un eje gire, luego deje que el otro eje gire y finalmente pruebe la combinación. Si desea lograr un movimiento más suave, puede ajustar lentamente el incremento del ángulo. Todo el proceso es como construir bloques, aprender mientras se hace, y pronto podrás crear un cardán controlado manualmente, lo que te brindará una sensación total de logro.

¿A qué debería prestar atención al comprar un cardán terminado?

Si no desea soldar circuitos y escribir código desde cero, comprar un cardán ya preparado también es una buena opción. En este momento, es necesario centrarse en varios parámetros: capacidad de carga, es decir, cuántas cosas puede transportar; ángulo de rotación, si puede cumplir con su rango de monitoreo; e interfaz de control, ya sea una simple entrada PWM o que admita comandos de puerto serie. Cuanto más rica sea la interfaz, más fácil será ampliarla más adelante.

Además, es recomendable buscar fabricantes con información completa y buen soporte técnico. Antes de realizar un pedido, puede ir a su sitio web o tienda oficial para ver si ofrecen códigos de muestra, diagramas de cableado y tutoriales de uso. Los buenos fabricantes incluso proporcionarán SDK de desarrollo secundario, lo que puede ahorrarle muchos problemas. Recuerda, lo compras para usarlo rápidamente. No elija uno que le confunda sobre cómo controlarlo después de obtenerlo.

Cuando trabaja en un proyecto de cardán de doble eje, ¿el mayor obstáculo que encuentra es la incertidumbre en la selección del modelo o la programación inestable? Le invitamos a charlar sobre su experiencia en el área de comentarios, darle me gusta y guardarla para poder consultarla cuando sea necesario en el futuro.