Tutorial zum Einstellen des Drehwinkels des Lenkgetriebes auf 90 Grad für eine präzise Robotersteuerung

Verstehen, wie man das drehtServo90 Grad sind eigentlich gar nicht so schwierig, wie man denkt

Viele Freunde kommen bei Produktinnovationen, insbesondere wenn sie an Robotern, Smart Homes oder Modellen arbeiten, nicht um die Kleinigkeit Lenkgetriebe herum. Aber als ich anfing, wollte ich dasServoum 90 Grad zu drehen, aber ich fand, dass es nicht so gehorsam war. Entweder ist der Winkel falsch, oder es wackelt ständig oder ist sogar durchgebrannt. Tatsächlich ist der Schlüssel zur HerstellungServoEine genaue Drehung um 90 Grad bedeutet, sein Temperament zu verstehen und die richtige Methode zu wählen. Denken Sie nicht zu kompliziert darüber nach, lassen Sie uns heute ausführlich darüber sprechen.

Wie lässt sich das Lenkgetriebe präzise um 90 Grad drehen?

Wenn Sie möchten, dass sich das Servo um 90 Grad dreht, müssen Sie zunächst verstehen, wie es auf Sie hört. Im Inneren des normalen Servos befindet sich ein Potentiometer. Es ist wie ein kleiner Feedback-Verwalter, der dem Steuerpult in Echtzeit mitteilt, „wohin ich mich jetzt bewege“. Das Signal, das Sie ihm senden, besagt eigentlich: „Hey, gehen Sie zu dieser Position.“ Dieses Signal ist normalerweise eine PWM-Welle, also ein Pulsweitenmodulationssignal. Einfach ausgedrückt teilt es dem Servo den Zielwinkel mit, indem es die Dauer eines hohen Pegels ändert.

Bei Standardservos liegt diese High-Level-Zeit im Allgemeinen zwischen 0,5 Millisekunden und 2,5 Millisekunden, entsprechend 0 Grad bis 180 Grad. Damit es sich also um 90 Grad dreht, müssen Sie den Mittelwert ermitteln, beispielsweise ein Signal mit hohem Pegel von etwa 1,5 Millisekunden. Natürlich kann der Impulsbreitenbereich verschiedener Servomarken leicht unterschiedlich sein. Am sichersten ist es, im technischen Handbuch der Servos nachzuschlagen. Dort müssen Sie die spezifischen Impulsbreiten ermitteln, die 0 Grad und 180 Grad entsprechen, und dann einen Mittelwert nehmen, damit die Winkel nahezu gleich sind.

Was sind die Vorteile?das Lenkgetriebe um 90 Grad zu drehen ?

In Ihrem Projekt können Sie das Servo so steuern, dass es sich um 90 Grad dreht, nicht nur, um Ihre Fähigkeiten unter Beweis zu stellen, sondern weil die Vorteile, die es mit sich bringt, real sind. Das offensichtlichste ist, dass die Bewegungen sauber und klar sind. Wenn Sie beispielsweise einen Roboterarm bauen, muss dieser etwas von Punkt A aufnehmen und an Punkt B platzieren, wobei er in der Mitte um 90 Grad gedreht wird. Wenn der Winkel nicht korrekt ist, wird der Punkt entweder verfehlt oder verschoben. Präzise Winkel sorgen dafür, dass Ihre mechanische Struktur bei der Ausführung von Aufgaben eine hohe Wiederholgenauigkeit und reibungslose Bewegungen aufweist, was ihr ein „professionelles“ Aussehen verleiht.

Darüber hinaus kann eine präzise Steuerung auch die Lebensdauer des Lenkgetriebes verlängern. Wenn Sie darüber nachdenken: Wenn jeder Befehl dazu führt, dass das Servo in diesem ungenauen Winkel zurückbleibt, befindet sich der Motor immer in einem blockierten oder korrigierten Zustand, was zu hoher Hitze, hohem Strom und schnellem Getriebeverschleiß führt. Wenn Sie es genau in die richtige Position bringen können, kann es sich sofort entspannen und seine Position beibehalten. Auf diese Weise kann der Servo einfacher arbeiten und ist natürlich langlebiger, außerdem erhöht sich die Zuverlässigkeit Ihres Produkts.

So berechnen Sie die Impulsbreite, wenn sich das Servo um 90 Grad dreht

Die Berechnung dieser Impulsbreite ist eigentlich sehr einfach. Betrachten wir sie als mathematisches Problem. Wie gerade erwähnt, beträgt der Impulsbreitenbereich der meisten Servos 0,5 ms bis 2,5 ms, entsprechend 0° bis 180°. Diese Spanne beträgt 2 ms (2,5–0,5), was einer 180-Grad-Änderung entspricht. Dann beträgt die jedem Grad entsprechende Impulsbreitenänderung 2 ms geteilt durch 180°, was ungefähr 0,011 ms entspricht, was 11 Mikrosekunden entspricht.

Daher beginnt die 90 Grad entsprechende Impulsbreite bei 0,5 ms (0 Grad) plus 90 mal 11 Mikrosekunden. 90 multipliziert mit 0,011 ms ergibt 0,99 ms plus 0,5 ms, das Ergebnis beträgt etwa 1,49 ms. Bei tatsächlicher Betätigung ändert sich die Zeitspanne linear von 0,5 ms auf 2,5 ms. Geben Sie einfach den Wert 1,49 ms in Ihren Steuercode ein. Wenn der Bereich Ihres Servos unterschiedlich ist, beispielsweise 0 Grad 0,6 ms und 180 Grad 2,4 ms entsprechen, verwenden Sie dieselbe Formel und führen Sie eine Neuberechnung durch, um sicherzustellen, dass sie nicht falsch ist.

So schreiben Sie den Programmcode zum Drehen des Lenkgetriebes um 90 Grad

Das Schreiben von Code zur Steuerung der Servodrehung um 90 Grad ist jetzt sehr praktisch, insbesondere wenn diese Art von Plattform verwendet wird. Wenn Sie das gängigste SG90-Servo verwenden, können Sie die integrierte Servobibliothek direkt aufrufen und dies mit nur wenigen Codezeilen erledigen. Der Kern ist.write(90);In diesem Satz hilft Ihnen die Bibliotheksfunktion automatisch dabei, 90 Grad in das entsprechende Impulsbreitensignal umzuwandeln und auszusenden.

Wer es aber feiner steuern möchte, kann auch den PWM-Ausgang nutzen. Wenn Sie beispielsweise ESP32 oder STM32 verwenden, können Sie die PWM-Frequenz und das Tastverhältnis selbst einstellen. Unter der Annahme, dass die PWM-Periode 20 ms beträgt (Frequenz 50 Hz), dann entsprechen 90 Grad einem hohen Wert von 1,5 ms und das Tastverhältnis beträgt 1,5/20 = 7,5 %. Wenn Sie den PWM-Arbeitszyklus im Code direkt auf 7,5 % einstellen, dreht sich das Servo um etwa 90 Grad. Der Vorteil, es selbst zu schreiben, besteht darin, dass Sie ein tieferes Verständnis haben und den Impulsbreitenbereich flexibel anpassen können, um ihn an verschiedene nicht standardmäßige Servos anzupassen.

Wie stellt man das Servo so ein, dass es sich langsam um 90 Grad dreht, ohne zu wackeln?

Viele Einsteiger stoßen auf dieses Problem: Sobald ein Signal gegeben wird, springt das Servo mit einem „Swish“ um, was unheimlich aussieht und zum Wackeln neigt. Wenn Sie möchten, dass sich das Servo langsam und gleichmäßig um 90 Grad dreht, lautet das Geheimnis „Schrittausführung“ und „Verzögerung hinzufügen“. Sie können den Zielwinkel nicht direkt von 0 auf 90 verschieben, sondern in einer Schleife den Winkel nach und nach vergrößern, beispielsweise jedes Mal um 1 Grad erhöhen und dann eine Verzögerung von 10 bis 20 Millisekunden hinzufügen.

Auf diese Weise bewegt sich das Servo sanft Schritt für Schritt gemäß den von Ihnen eingestellten Schritten, ohne jegliche Abruptheit. Jitter-Probleme werden meist durch unzureichende Stromversorgung oder Signalstörungen verursacht. ️Dieerster Schrittist, Ihre Stromversorgung zu überprüfen. Wenn das Servo arbeitet, ist der Strom sehr hoch. Teilen Sie nicht den gleichen schwachen Strom mit dem Steuerkreis. Es ist am besten, den Strom separat zu liefern und die Erde zu teilen. ️DieDer zweite Schritt istum die Signalleitung so kurz wie möglich zu halten. Wenn es lang sein muss, kann man auf der Signalleitung zur Erde einen Magnetring oder einen kleinen Kondensator verwenden, um hochfrequente Störungen herauszufiltern.

Wie kann der Fehler behoben werden, wenn sich das Lenkgetriebe um 90 Grad dreht?

Es wird offensichtlich auf 1,5 ms berechnet, aber wenn ich mich umdrehe und nachsehe, sind es 5 Grad Abweichung. Das kommt häufig vor. Keine Panik, der Fehler hat hauptsächlich zwei Ursachen: die mechanische Rücklaufdifferenz des Lenkgetriebes selbst und die Ungenauigkeit des Steuersignals. Die mechanische Rücklaufdifferenz wird durch das Getriebespiel verursacht. Beim Wenden aus Richtung A und beim Wenden aus Richtung B unterscheidet sich die endgültige Halteposition geringfügig. Die Lösung besteht darin, dass der Servo während der Programmierung den Zielwinkel jedes Mal aus der gleichen Richtung erreicht. Lassen Sie es beispielsweise jedes Mal etwas kleiner als das Ziel werden und drehen Sie es dann nach vorne zum Ziel, um die Lücke zu schließen.

Das Signal ist nicht genau, da die von Ihrer Steuerplatine erzeugte PWM-Impulsbreite nicht so genau ist. Wenn Sie beispielsweise 1,5 ms ausgeben möchten, beträgt die tatsächlich gemessene Ausgabe nur 1,48 ms. Dies erfordert Feinanpassungen im Code, also eine Kalibrierung. Sie können ein Programm schreiben, um das Servo auf die theoretischen 90 Grad zu drehen, dann mit einem Lineal den tatsächlichen Auslenkungswinkel des Arms messen und dann Ihren Impulsbreitenwert in die entgegengesetzte Richtung korrigieren. Versuchen Sie mehrmals, den Impulsbreitenwert zu ermitteln, der den rotierenden Arm wirklich senkrecht zum Rudergehäuse bringt. Schreiben Sie es in Ihren Code, damit es in Zukunft im Gedächtnis bleibt.

Okay, wir haben ziemlich viel darüber gesprochen, das Servo um 90 Grad zu drehen. Von Prinzipien über Codes bis hin zur Geschwindigkeitsanpassung und Fehlerbeseitigung sind es eigentlich alles kleine Fähigkeiten, die man durch Ausprobieren erlernen kann. Ich weiß nicht, welches Problem mit dem Servo Sie am häufigsten stört, wenn Sie an Ihrem eigenen kleinen Projekt arbeiten? Liegt es an Jitter, Schwäche oder lässt sich der Winkel nicht genau einstellen? Gerne können Sie im Kommentarbereich über Ihre Erfahrungen sprechen. Vergessen Sie nicht, es mit einem „Gefällt mir“ zu markieren und es mit Ihren Freunden zu teilen, die ebenfalls mit Servos spielen, damit wir uns austauschen und gemeinsam Fortschritte machen können!