Programmierung für eine reibungslose und präzise Steuerung von Lenkgetriebeänderungen in jedem Winkel

Hey, Freunde, die es getan habenServoDie Programmierung muss auf dieses Hindernis gestoßen sein: Sie wollen dasServoum 45 Grad zu drehen, aber stattdessen springt es auf 90 Grad; Sie möchten, dass sich der mechanische Arm langsam wie eine menschliche Hand anhebt, aber er „schwappt“ an seinen Platz, was beängstigend ist. Um es ganz klar auszudrücken: Sie wissen einfach nicht, wie man das machtServoBewegen Sie sich sanft und präzise entsprechend dem gewünschten Winkel. Keine Sorge, heute werden wir es auseinandernehmen und darüber sprechen, wie man den Servo programmiert, um in jedem Winkel sanfte Änderungen zu erzielen.

So stellen Sie den Lenkwinkel beliebig ein

Wenn Sie das Servo nach Ihren Wünschen steuern möchten, müssen Sie zunächst verstehen, auf wen es hört. Im Lenkgetriebe befindet sich ein kleiner Motor sowie ein Feedbacksystem bestehend aus einem Zahnradsatz und einem Potentiometer. Es erkennt nur ein Signal namens PWM (Pulsweitenmodulation). Sie können sich dieses Signal als einen an den Servo gesendeten „Zeitlängen“-Befehl vorstellen.

Die spezifische Methode dieses Befehls besteht darin, durch Programmierung in einem festen Zeitraum (normalerweise 20 Millisekunden) einen Impuls mit hohem Pegel an die Signalleitung des Servos auszugeben. Die Breite dieses Impulses, also die Dauer des High-Pegels, bestimmt direkt, wo die Servo-Ausgangswelle stoppt. Wenn Sie die Breite dieses Impulses im Programm ändern, kann sich das Servo in jeden gewünschten Winkel drehen.

Welche Signale werden zur Steuerung des Lenkgetriebes benötigt?

Wie bereits erwähnt, ist das PWM-Signal eigentlich eine Rechteckwelle. Man kann es sich als einen sehr pünktlichen Schalter vorstellen, der sich alle 20 Millisekunden schnell ein- und ausschaltet. Der Schlüssel liegt in der Dauer jedes Einschaltens, also der Impulsbreite. Bei den meisten Servos entspricht ein Impuls von 1 Millisekunde 0 Grad, 1,5 Millisekunden entsprechen 90 Grad und 2 Millisekunden entsprechen 180 Grad.

Wenn Sie also möchten, dass sich das Servo um 45 Grad dreht, muss das Programm einen Impuls von etwa 1,25 Millisekunden erzeugen. Ob dieses Signal schnell oder genau erzeugt wird, bestimmt direkt die Laufruhe und Positionsgenauigkeit des Lenkgetriebes. Glücklicherweise verfügen aktuelle Mainstream-Mikrocontroller wie STM32 über vorgefertigte Bibliotheksfunktionen, die uns dabei helfen, diese Signale genau zu erzeugen.

Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem PWM-Signal und dem Lenkgetriebewinkel?

Diese Beziehung ist tatsächlich eine Eins-zu-eins-Entsprechung zwischen „Impulsbreite“ und „Rotationswinkel“. Vereinfacht ausgedrückt dreht sich das Servo entsprechend der Impulsbreite in den entsprechenden Winkel. Zwischen ihnen besteht meist ein linearer Zusammenhang. Man kann es sich vorstellen, als würde man einen Wasserhahn drehen. Der Verdrehungswinkel (Impulsbreite) bestimmt die Größe des Wasserflusses (Serverwinkel).

Bitte beachten Sie jedoch, dass diese Übereinstimmung bei verschiedenen Servomarken und -modellen leicht unterschiedlich sein kann. Bei einigen Servos entspricht beispielsweise ein Impuls von 0,5 Millisekunden 0 Grad und ein Impuls von 2,5 Millisekunden entspricht 180 Grad. Bevor Sie also mit der Programmierung beginnen, schauen Sie sich am besten die technischen Daten des Servos an und bestätigen Sie dessen Impulsbreitenbereich, damit Sie dort treffen können, wo Sie es hinrichten.

Ist es schwierig, das Lenkgetriebe so zu programmieren, dass es einen beliebigen Winkel erreicht?

Es ist nicht schwer, das zu sagen. Die heutige Programmierumgebung ist bereits sehr benutzerfreundlich. Dies ist beispielsweise mit nur wenigen Codezeilen möglich. Sie müssen nur die angebenServo.hBibliothek, definieren Sie ein Servoobjekt und verwenden Sie es dann()um die Stifte zu binden und schließlich zu verwendenschreiben (Winkel)Geben Sie mit der Funktion den Winkel ein, den Sie drehen möchten (z. B. 117 Grad), und das Servo dreht sich gehorsam.

Wenn Sie langsam einen gleichmäßigen Effekt von 30 Grad auf 150 Grad erzielen möchten, müssen Sie eine Schleife verwenden. Lassen Sie den Winkelwert bei 30 beginnen, erhöhen Sie ihn jedes Mal ein wenig, z. B. um 1 Grad, und rufen Sie dann aufschreiben()Funktion einmal ausführen und in der Mitte eine kleine Verzögerung hinzufügen, z. B. 15 Millisekunden. Auf diese Weise bewegt sich das Servo Schritt für Schritt und es erscheint eine kontinuierliche und gleichmäßige Bewegung.

️ Einfache Schritte für eine reibungslose Bewegung:

1. Verwenden Sie afürSchleife, um den Winkel zu vergrößernichvom Startwert zum Zielwert.

2. Verwenden Sie in der Schleife.write(i)um den aktuellen Winkel einzustellen.

3. Fügen Sie eine kurze Verzögerung hinzu, zVerzögerung(15), um die Bewegungsgeschwindigkeit zu steuern.

Was nützt es, das Lenkgetriebe in jedem Winkel zu wechseln?

Das ist von großem Nutzen! Es ist der Kern fast jedes Maker-Projekts, das etwas bewegen möchte. Das typischste Beispiel ist die Herstellung von Robotern. Wenn Sie beispielsweise möchten, dass ein sechsbeiniger Roboter ein Bein elegant hebt, müssen Sie die drei Gelenkservos an seinen Beinen so steuern, dass sie sich in einer bestimmten Zeit und in einem bestimmten Winkel koordinieren.

Ein weiteres Beispiel ist die Herstellung eines Kamera-Gimbals für ein intelligentes Auto. Wenn das Auto das Ziel erkennt, muss der Gimbal das Servo sanft drehen, damit die Kamera immer auf das Ziel ausgerichtet ist, anstatt eines nach dem anderen zu springen. Es gibt auch einen Roboterarm zum Greifen von Gegenständen. Sie müssen den Winkel jedes Gelenks genau steuern, damit das Ende des Roboterarms einen schönen Bogen zeichnet, um Hindernissen auszuweichen und Dinge präzise zu greifen.

Auf welche Parameter sollten Sie beim Kauf eines Lenkgetriebes achten?

Wenn Sie bereit sind, den großen Schritt zu wagen und mit dem Kauf eines Servos zu beginnen, sollten Sie auf einige Parameter achten. Das erste ist das Drehmoment, das bestimmt, wie stark das Lenkgetriebe ist. Die Einheit ist üblicherweise kg·cm. Wenn das Projekt, das Sie ausführen möchten, sehr schwer ist, beispielsweise das Heben eines Roboterarms, müssen Sie eines mit einem größeren Drehmoment wählen.

Der zweite Punkt ist Geschwindigkeit und Genauigkeit. Die Geschwindigkeit wird in „Sekunden/60 Grad“ ausgedrückt, was bedeutet, wie viele Sekunden es dauert, um sich um 60 Grad zu drehen. Die Genauigkeit hängt davon ab, ob das Servo genau an der gewünschten Position anhalten kann. Für gewöhnliche Einsteigerprojekte genügen gewöhnliche analoge Servos; Wenn Sie hohe Anforderungen an Genauigkeit und Reaktionsgeschwindigkeit haben, können Sie über digitale Servos nachdenken. Es empfiehlt sich, zunächst die offiziellen Websites dieser professionellen Hersteller aufzusuchen und sich dort die Servoparametervergleiche und Tutorials anzusehen, die Ihnen dabei helfen können, viele Umwege zu vermeiden.

Sind Ihnen bei der Steuerung des Lenkgetriebes schon einmal besonders seltsame Phänomene aufgefallen? Das Servo wackelt zum Beispiel, es wird heiß oder es bewegt sich überhaupt nicht? Kommen Sie in den Kommentarbereich, um über Ihre Erfahrungen zu sprechen, und lassen Sie uns gemeinsam austauschen und Fallstricke vermeiden! Wenn Sie diesen Artikel für Sie nützlich finden, vergessen Sie nicht, ihn zu liken und ihn mit weiteren Freunden zu teilen~