Das Prinzip der PWM-Servosteuerung erklärt, wie der Servo durch die Impulsbreite präzise rotiert.

Sie müssen auf diese Situation gestoßen sein: Sie haben glücklicherweise a installiertServoan einem Roboter oder einem intelligenten Produkt und wollte, dass es sich in einem genauen Winkel dreht. Infolgedessen zitterte es entweder weiter, konnte sich nicht auf der Stelle drehen oder reagierte überhaupt nicht. Was ist das Problem? In neun von zehn Fällen haben Sie das Steuerungsprinzip von PWM (Pulsweitenmodulation) nicht wirklich verstanden.Servo. Lassen Sie sich von diesen großen englischen Buchstaben nicht einschüchtern. Wenn Sie sie klar verstehen, ist IhrServowird in der Lage sein, zu zeigen, wo man treffen muss.

Was genau ist ein PWM-Signal und warum kann es das Servo steuern?

Um es ganz klar auszudrücken: Das PWM-Signal ist ein „geheimes Signal“, das Rechteckwellen zur Informationsübertragung verwendet. Man kann es sich so vorstellen, als würde man eine Taschenlampe zum Senden von Morsecodes verwenden, nur dass sich die Taschenlampe anstelle der Spannung ein- und ausschaltet. Der Grund, warum das Servo diesen Code verstehen kann, hängt von einer kleinen Platine in seinem Bauch ab. Diese Platine ist wie ein treuer Wächter, der immer das PWM-Signal beobachtet, das Sie ihm senden.

Die in diesem Signal verborgene Schlüsselinformation ist nicht die Höhe der Spannung oder die Geschwindigkeit der Frequenz, sondern die sogenannte „Hochpegeldauer“, also die Impulsbreite. Der Wachposten des Servos misst diese Breite und treibt dann den Motor im Servo an, um die Abtriebswelle basierend auf dieser Zeitdauer in den entsprechenden Winkel zu drehen. Dies ist die grundlegendste zugrunde liegende Logik.

Wie bestimmt die Dauer des hohen Pegels den Drehwinkel des Lenkgetriebes?

Bei den meisten Standardservos ist die von ihnen erkannte „universelle Sprache“ ein PWM-Signal mit einer Periode von 20 Millisekunden. In diesem Zyklus ändert sich die Dauer des High-Pegels (also die Impulsbreite) von 0,5 Millisekunden auf 2,5 Millisekunden, entsprechend dem Drehbereich der Servoausgangswelle von 0 Grad bis 180 Grad.

Geben Sie ein konkretes Beispiel und Sie werden verstehen:

️ Wenn Sie dem Servo ein 0,5 Millisekunden langes High-Pegel-Signal geben, erkennt es, dass es in die 0-Grad-Position geht.

️ Wenn diese Zeit 1,5 Millisekunden beträgt, dreht es sich in die mittlere Position von 90 Grad.

️ Wenn es 2,5 Millisekunden dauert, weiß es, dass es auf 180 Grad zeigt.

Daher müssen Sie nur die Zeit dieses hohen Niveaus genau steuern und können dem Servo befehlen, sich in jeden beliebigen Winkel zu drehen. Der gesamte Vorgang ähnelt der Verwendung eines Lineals, und die Zeit ist der Maßstab darauf.

Warum zittert mein Servo beim Drehen immer?

Dies ist definitiv das größte Problem für Neulinge und Veteranen. Das Servo vibriert, genau wie Sie beim Sprechen stottern. Der Hauptgrund ist, dass das an ihn gesendete Signal „nicht klar“ ist. Es gibt zwei häufigste Situationen: Erstens ist die Steuerplatine (zum Beispiel), die Sie zum Erzeugen des PWM-Signals verwenden, nicht stabil genug, oder es liegt ein Problem mit dem Code vor, wodurch der hohe Pegel lange und kurze Zeit anhält.

Unzureichende Stromversorgung! Beim Anfahren und Drehen benötigt das Servo einen relativ großen Strom. Wenn die Batterie oder das Spannungsstabilisierungsmodul nicht mithalten können, wird die Spannung gesenkt, was zu einem Absturz der Steuerplatine oder zu einer Verzerrung des Signals führt. Es ist, als ob jemand, der hungrig arbeitet, seine Hände und Füße von Natur aus zittern würde. Wenn das Servo wackelt, sollten Sie daher nicht sofort vermuten, dass das Servo kaputt ist. Überprüfen Sie Ihre Stromversorgung und den Steuercode, wodurch das Problem häufig gelöst werden kann.

Verwendung eines Mikrocontrollers zur schnellen Generierung von Standardsteuersignalen für Lenkgetriebe

Heutzutage ist es beispielsweise mit gängigen Mikrocontrollern extrem einfach, PWM-Signale zu erzeugen. Sie müssen die subtile Zeit jeder hohen Ebene überhaupt nicht manuell berechnen, sondern müssen nur einige vorgefertigte Funktionen aufrufen.

Hier sind Bibliotheken wie Servo.h Ihre guten Helfer. Alles was Sie brauchen ist:

1. #Teilen Sie dem Programm mit, dass Sie die Servofunktion nutzen möchten.

2. .(9) Verbinden Sie die Signalleitung des Servos mit Pin Nr. 9.

3. .write(90) Schauen Sie, so einfach ist das! Diese Befehlszeile bewirkt, dass sich das Servo direkt um 90 Grad dreht.

Die Bibliotheksdatei übernimmt hinter den Kulissen die gesamte komplexe Timer-Konfiguration und Impulsgenerierung für Sie. You only need to pay attention to how many degrees you write, and it will do the rest, which greatly lowers the entry barrier.

Was ist der Unterschied zwischen der Steuerung eines 180-Grad-Servos und eines 360-Grad-Servos mit kontinuierlicher Rotation?

Dies ist besonders leicht zu verwechseln. Viele Leute kaufen das falsche Servo und stellen dann das Programm falsch ein. Was wir normalerweise als 180-Grad-Servo bezeichnen, ist ein „Winkelservo“. Im Inneren befindet sich ein Feedback-Potentiometer, das erkennen kann, wohin es sich dreht. Wenn Sie ihm einen Impuls geben, fährt er in eine feste Position.

Das um 360 Grad kontinuierlich rotierende Servo sieht genauso aus wie das 180-Grad-Servo, die interne Struktur wurde jedoch geändert. Dabei spielt es keine Rolle mehr, in welchen Winkel man es dreht, sondern interpretiert die Impulsbreite als „Geschwindigkeit und Richtung“. Es handelt sich ebenfalls um einen 1,5-Millisekunden-Impuls. Bei 180-Grad-Servos stoppt er in der Mitte, bei 360-Grad-Servos stoppt er vollständig. Bei weniger als 1,5 Millisekunden erfolgt die Rückwärtsfahrt mit voller Geschwindigkeit; ist sie größer als 1,5 Millisekunden, dreht sie sich mit voller Geschwindigkeit vorwärts. Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich bei dem einen um die Anweisung „Wohin soll man gehen“ und beim anderen um die Anweisung „Wie man sich bewegt“.

Auf welche wichtigen Parameter sollte ich neben dem Winkel bei der Auswahl eines Servos achten?

Nur wenn Sie die Steuerungsprinzipien verstehen und das richtige Lenkgetriebe auswählen, kann Ihr Projekt erfolgreich sein. Neben der Entscheidung, ob Sie 180 Grad oder 360 Grad benötigen, müssen Sie zwei wichtige Parameter berücksichtigen: Drehmoment und Geschwindigkeit. Das Drehmoment bestimmt, wie stark das Servo ist, und die Einheit ist normalerweise kg·cm, was bedeutet, wie viele Objekte das Servo in einem Abstand von 1 cm von der Mitte der Abtriebswelle ziehen kann.

Wenn Ihr Roboterarm schwere Gegenstände heben muss, wird er mit einem geringen Drehmoment definitiv nicht funktionieren. Die Geschwindigkeit bestimmt, wie schnell sich das Servo dreht, und die Einheit beträgt Sekunden/60 Grad. Diese beiden Parameter sind oft widersprüchlich. Das stärkere Servo dreht normalerweise langsamer. Sie müssen basierend auf den tatsächlichen Anforderungen Ihres Projekts ein Gleichgewicht zwischen Stärke und Geschwindigkeit finden. Bei der Herstellung eines Kamera-Gimbals ist beispielsweise die gleichmäßige Geschwindigkeit wichtiger als die Festigkeit.

Nachdem ich so viel geredet habe, frage ich mich, was das seltsamste oder schwierigste Problem ist, auf das Sie bei der Verwendung des Lenkgetriebes gestoßen sind? Teile es im Kommentarbereich und lass uns sehen, ob wir es mit den Prinzipien, über die wir heute gesprochen haben, lösen können! Wenn Sie diesen Artikel nützlich für Sie finden, vergessen Sie nicht, ihn zu liken und ihn mit Ihren Freunden zu teilen, die ebenfalls mit Hardware spielen.