So steuern Sie mehrere Servos mit Arduino, um das Problem der Signalinstabilität und des Jitters einfach zu lösen

Viel Spaß: Steuern Sie ganz einfach mehrereServos und lassen Sie Ihrer Kreativität freien Lauf!

Viele Freunde stoßen auf das gleiche „glückliche Problem“, wenn sie zum ersten Mal interaktive Geräte oder Roboter verwenden: Sie müssen mehrere steuernServos in einem Projekt, aber die Schnittstellen auf der Platine scheinen unzureichend zu sein, oder nach dem Anschließen stellen sie fest, dass sie sich bewegen und den Anweisungen nicht gehorchen. Keine Sorge, das ist tatsächlich eine Hürde, die jeder Hersteller nimmt. Heute werden wir darüber sprechen, wie man mehrere steuertServoGleichzeitig kannst du mit Steady deine kleine Erfindung wirklich „lebendig“ machen.

Warum steuert eine Platine mehrere Servos, was zu „Kämpfen“ führt?

Dies beginnt bereits beim Funktionsprinzip des Lenkgetriebes. Im Inneren befindet sich ein Motor und ein einstellbarer Widerstand zur Positionserkennung. Um genau auf den von Ihnen angegebenen Winkel zu drehen, muss es jederzeit die aktuelle Position „sehen“, wofür tatsächlich ein kontinuierliches Impulssignal erforderlich ist. Es ist mehr als genug zu handhaben, wenn Sie nur ein oder zwei Servos steuern. Steigt die Zahl aber, etwa wenn man sechs Gelenke am Roboter verbauen möchte, fängt der Ärger an. Das Single-Threaded-Gehirn muss kontinuierlich präzise Impulse für jedes Servo erzeugen. Wenn es zu viele Aufgaben gibt, kommt es leicht zu „Hetzerei“, was zu instabilen Signalen führt und das Servo natürlich wackelt.

Ist es in Ordnung, eine Lenkgetriebebibliothek zu verwenden?

Die integrierte Servo-Bibliothek ist in der Tat sehr praktisch. Sie können ein Servo mit nur wenigen Codezeilen aktivieren. Für die gleichzeitige Steuerung von zwei oder drei Servos ist es in den meisten nicht-professionellen Projekten voll funktionsfähig. Sein Prinzip besteht darin, den Timer des Mikrocontrollers zu nutzen, um im Hintergrund leise Impulse zu erzeugen. Aber hier liegt das Problem: Ein Timer kann normalerweise nur 12 Servos perfekt versorgen (die konkrete Anzahl variiert von Chip zu Chip). Wenn die Anzahl der Servos in Ihrem Projekt diese Anzahl überschreitet oder Sie diesen Timer für andere Zwecke verwenden müssen (z. B. zum Erzeugen von PWM-wellenmodulierten Lichtern), kommt es zu einem Systemkonflikt. Daher ist es in Ordnung, es für kleine Projekte zu verwenden, aber wenn es mehr Servos gibt, müssen wir unsere Denkweise ändern.

Was muss ich tun, wenn ich viele Servos gleichzeitig steuern möchte?

Wenn Sie feststellen, dass die Servobibliothek nicht ausreicht oder die Anzahl der Servos 8 oder 10 übersteigt, ist die Einführung einer Servosteuerplatine, auch Treiberplatine genannt, die zuverlässigste Lösung. Man kann es sich als einen intelligenten „Setter“ vorstellen. Sie müssen diesem Board nur über zwei Drähte (I2C-Kommunikationsprotokoll) mitteilen: „Sie drehen das Servo Nr. 1 auf 90 Grad und das Servo Nr. 2 auf 120 Grad.“ Die gesamte übrige schwere Arbeit zur Erzeugung präziser Impulse wird von dieser Platine selbstständig erledigt. Auf diese Weise haben Sie völlige Freiheit bei der Verarbeitung von Sensordaten und der Durchführung logischer Operationen und können problemlos bis zu 16 Servos mit einer Platine steuern. Durch die Kaskadierung ist die Anzahl nahezu unbegrenzt.

So verkabeln und richten Sie die Treiberplatine ein

Dieses kleine Board ist super einfach zu bedienen. Schließen Sie zunächst die Stromversorgung an: Die Platine verfügt im Allgemeinen über zwei größere Anschlüsse, V+ und GND, die zur Stromversorgung des Servos verwendet werden. Denken Sie daran, ein externes Netzteil mit ausreichender Leistung anzuschließen (z. B. ein 5V 10A Schaltnetzteil). Versuchen Sie nicht, den Strom über den 5-V-Anschluss zu beziehen, da er sonst sofort durchbrennt. Verbinden Sie dann die Signale: SCL auf der Platine ist mit A5 (UNO-Platine) verbunden, SDA ist mit A4 verbunden, VCC (Logikstromversorgung) ist mit 5 V verbunden und GND ist miteinander verbunden. Installieren Sie abschließend die „PWM Servo“-Bibliothek darin, führen Sie ein paar Zeilen Beispielcode aus und Ihre 16 Servos können einander gehorchen. Der gesamte Zusammenhang ist so klar wie Bauklötze.

Wie kann man so viele Servos sicher und sicher mit Strom versorgen?

Dies ist die kritischste Verbindung im gesamten Projekt, die direkt mit Erfolg oder Misserfolg und Sicherheit zusammenhängt. Der Strom des Lenkgetriebes ist beim Starten und Verriegeln sehr groß. Wenn mehrere Servos gleichzeitig arbeiten, kann der Momentanstrom bis zu mehr als zehn Ampere betragen. Denken Sie an einen Grundsatz:Signale und Motivation sollten getrennt werden. Es reicht aus, USB-Strom oder 9-V-Batteriestrom zu verwenden, der für das Gehirn verantwortlich ist. Die Lenkgetriebegruppe muss von einer unabhängigen Hochleistungsstromversorgung gespeist werden. Eine zuverlässige Möglichkeit ist der Kauf eines geregelten 5-V-Schaltnetzteils. Die Leistung wird anhand der Anzahl der Servos berechnet (z. B. wird ein Servo als 1A berechnet und 10 Servos benötigen 10A). Verbinden Sie den Plus- und Minuspol des Netzteils mit dem Netzteilende der Platine. Um eine gemeinsame Masse sicherzustellen (die Signalreferenz ist konsistent), verbinden Sie gleichzeitig den Minuspol des Netzteils mit GND. Auf diese Weise gilt Ihr Stromnetz als stabil.

Welche Techniken gibt es in der Softwareprogrammierung, um Bewegungen flüssiger zu machen?

Die Hardware ist eingerichtet und es gibt einige Tipps zur Software. Wenn Sie beispielsweise immer noch die Servo-Bibliothek verwenden, um eine kleine Anzahl von Servos zu steuern, versuchen Sie, nicht alle Servos gleichzeitig zu drehen. Sie können dem Code eine kleine Verzögerung hinzufügen, damit sie nacheinander starten. Dadurch kann ein Neustart aufgrund eines zu hohen Anlaufstroms wirksam vermieden werden. Bei Verwendung können Sie die Vorteile nutzen, um eine weichere Bewegungsbahn zu erzielen. Springen Sie das Servo beispielsweise nicht direkt von 0 Grad auf 180 Grad. Erhöhen Sie stattdessen den Winkel in der Schleife nach und nach, und mit einer kleinen Verzögerung können Sie einen sanften Effekt erzeugen, wie ein Roboter, der langsam seine Hand hebt und langsam seinen Kopf dreht, wodurch die Arbeit spiritueller aussieht.

Ich hoffe, dass diese Freigaben Ihnen helfen können, das Problem der Steuerung mehrerer Servos zu lösen. Ich frage mich, welches das schwierigste Servo-Anwendungsszenario ist, dem Sie bei der Arbeit an einem Projekt begegnen? Möchten Sie dem Roboter einen komplexen Gang geben oder möchten Sie, dass viele kleine Dinge gleichzeitig tanzen? Teilen Sie Ihre Ideen und Probleme gerne im Kommentarbereich mit. Lassen Sie uns gemeinsam darüber diskutieren! Wenn Sie den Inhalt nützlich finden, vergessen Sie nicht, ihn zu liken und mit weiteren Freunden zu teilen, die ihn benötigen.