Das Prinzip der Lenkgetriebedrehung: Sie können es lernen, wenn Sie es erst einmal gelernt haben! So steuern Sie den Winkel mit dem PWM-Signal, um eine präzise Positionierung ohne Verzögerung zu erreichen

Reden darüberServos, sind Sie jemals auf diese Situation gestoßen: Sie haben ein gekauftServomit großer Freude, aber nach langem Hantieren zitterte es entweder ständig, oder es blieb mitten in der Drehung stecken und weigerte sich völlig, Ihren Befehlen zu gehorchen? Machen Sie sich keine Sorgen, das liegt wahrscheinlich daran, dass Sie nicht verstehen, wie es funktioniert. Nur wenn Sie das Funktionsprinzip des Lenkgetriebes verstehen, können Sie es wirklich kontrollieren und dazu bringen, dass es Ihren Worten gehorcht.

Warum kann das Lenkgetriebe bei einem bestimmten Winkel genau anhalten?

Sie sind vielleicht neugierig, warum das so istServoauf ein Signal hin stetig im angegebenen Winkel anhalten, anstatt sich wie ein gewöhnlicher Gleichstrommotor zu drehen? Dies ist dem internen „Regelsystem“ zu verdanken. Vereinfacht ausgedrückt integriert das Lenkgetriebe einen Motor, ein Untersetzungsgetriebe und einen Positionssensor (normalerweise ein Potentiometer).

Wenn Sie über die Signalleitung einen Zielpositionsbefehl an das Servo senden, vergleicht die Steuerschaltung sofort die aktuelle Position mit Ihrer gewünschten Zielposition. Bei einer Abweichung wird der Motor so lange gedreht, bis die vom Sensor zurückgegebene Position mit der von Ihnen angegebenen Zielposition übereinstimmt, und der Motor stoppt nicht. Dieser Vorgang kann Dutzende oder Hunderte Male pro Sekunde ausgeführt werden, sodass die Servobewegung, die Sie sehen, sowohl präzise als auch gleichmäßig ist.

Wie bewirkt das Steuersignal, dass sich das Lenkgetriebe dreht?

Dies ist wahrscheinlich der verwirrendste Teil. Normalerweise verwenden wir den GPIO-Port eines Mikrocontrollers (z. B. eines Mikrocontrollers), um eine PWM-Welle an den Servo zu senden. Wie kann es zu einer drehenden Kraft werden? Tatsächlich ist der Steuerchip im Servo wie ein Übersetzer, der auf die Interpretation dieses PWM-Signals spezialisiert ist.

Dieses PWM-Signal hat einen Schlüsselparameter namens „Pulsbreite“, der die Dauer des High-Pegels angibt. Bei den meisten Standardservos variiert diese Zeit zwischen 0,5 ms und 2,5 ms. Nachdem der Steuerchip diese Zeitspanne interpretiert hat, wissen Sie, in welchen Winkel er sich drehen soll. Beispielsweise entspricht eine Impulsbreite von 1,5 ms normalerweise der mittleren Position (90 Grad), während 0,5 ms und 2,5 ms jeweils zwei extremen Winkeln (0 Grad und 180 Grad) entsprechen.

Wie die innere Struktur des Lenkgetriebes zusammenwirkt

Wenn Sie das Lenkgetriebe auseinandernehmen und betrachten, werden Sie feststellen, dass sich im Inneren ein filigran gestaltetes Mikrosystem befindet. Das Kerngehirn ist die kleine Steuerplatine, die Ihre Anweisungen empfängt und Urteile fällt. Das Ausführungsteil ist ein leistungsstarker Gleichstrommotor, der mit hoher Geschwindigkeit, aber kleinem Drehmoment rotieren kann.

Damit die vom Motor abgegebene Leistung das schwere Lenkrad tatsächlich antreiben kann, ist das Untersetzungsgetriebe praktisch. Sie reduzieren die Hochgeschwindigkeitsdrehung des Motors und verstärken gleichzeitig das Drehmoment um das Dutzende oder sogar Hundertfache. Der letzte wichtige Teil ist das Feedback-Positionspotentiometer, das mit der Ausgangswelle verbunden ist und dem Gehirn in Echtzeit meldet: „Sir, wir bewegen uns jetzt in diese Position!“ Diese vier Teile arbeiten eng zusammen und bilden ein komplettes Lenkgetriebe, das steuert, wo getroffen wird.

Was ist der Unterschied zwischen einem kontinuierlich rotierenden Servo und einem Standardservo?

Viele Freunde verwenden das kontinuierlich rotierende Servo wie ein gewöhnliches Servo, stellen dann jedoch fest, dass es völlig außer Kontrolle ist und denken, es sei kaputt. Diese beiden Arten von Servos unterscheiden sich im Prinzip grundlegend. Bei einem Standardservo steuern wir dessen absolute Position und lassen es in einem bestimmten Winkel anhalten.

Wenn das Servo kontinuierlich gedreht wird, wird die interne Potentiometerrückmeldung getrennt und der Steuerkreis auf einen Geschwindigkeits- und Richtungsregler umgestellt. Zu diesem Zeitpunkt repräsentiert das von Ihnen gesendete PWM-Signal nicht mehr den Zielwinkel, sondern die gewünschte Rotationsgeschwindigkeit und -richtung. Eine Impulsbreite von 1,5 ms bedeutet Stopp, wenn sie kleiner ist, dreht sich der Impuls in eine Richtung, wenn er größer ist, dreht er sich in die entgegengesetzte Richtung. Wenn Sie Antriebsräder benötigen, wählen Sie das richtige aus und verwechseln Sie es nicht.

So wählen Sie das passende Lenkgetriebe entsprechend dem Anwendungsszenario aus

Nachdem Sie das Prinzip verstanden haben, besteht der nächste Schritt darin, ein Lenkgetriebe auszuwählen. Sie können nicht erwarten, dass ein 9-g-Mikroservo den großen Arm des Roboterarms drückt, es wird definitiv rauchen. Der Schlüssel liegt darin, drei Kernparameter zu betrachten: Drehmoment, Geschwindigkeit und Winkelbereich.

️Drehmoment: Wird normalerweise in kg·cm ausgedrückt und bedeutet, wie viele Kilogramm Gewicht der Hebelarm ziehen kann, wenn er 1 cm lang ist. Je schwerer etwas Sie schleppen, desto mehr Drehmoment benötigen Sie.

️Geschwindigkeit: bezieht sich darauf, wie viele Sekunden es dauert, bis sich das Servo um 60 Grad dreht, z. B. 0,12 Sekunden/60 Grad. Je höher die Geschwindigkeit, desto reaktionsschneller ist die Reaktion, allerdings können auch der entsprechende Stromverbrauch und der Jitter höher sein.

️WinkelReichweite: Die meisten sind 180-Grad-Servos, es gibt aber auch 360-Grad- und spezielle Winkelservos. Wenn Ihr Projekt mehrere Drehungen erfordert, beispielsweise für einen Kardanring, funktionieren Standardservos nicht. Sie müssen die oben genannten Servos mit kontinuierlicher Rotation oder Multiturn-Servos verwenden.

Warum führt eine unzureichende Stromversorgung dazu, dass sich das Lenkgetriebe zufällig dreht?

Dies ist das häufigste und problematischste Problem beim Spielen mit Servos. Sie schreiben das Programm und schalten voller Erwartung den Strom ein, aber der Servo zittert wie ein Krampf, wird schwach oder dreht sich in eine seltsame Position. In neun von zehn Fällen liegt das Problem an der Stromversorgung.

Der Strombedarf beim Starten und Sperren des Servos ist sehr groß. Der Momentanstrom eines Standardservos kann 1-2 Ampere erreichen. Wenn Sie den 5-V-Pin direkt zur Stromversorgung verwenden, wird dieser sofort heruntergezogen, wodurch die Spannung abfällt und das Steuerungssystem zurückgesetzt wird. Das ist so, als würde der Computer neu starten, wenn die Spannung in der Community instabil ist. Die Lösung ist einfach: Versorgen Sie das Servo separat mit Strom und verbinden Sie seine Strom- und Erdungskabel mit dem Erdungskabel des Steuerkreises, um sicherzustellen, dass „Gehirn“ und „Muskeln“ ihre eigenen Mahlzeiten erhalten.

Nachdem ich so viel besprochen habe, von der Signalinterpretation über die interne Struktur bis hin zur Modellauswahl und Stromversorgung, glaube ich, dass Sie bereits ein klareres Verständnis von Servos haben. Ich weiß nicht, welche interessante Funktion Sie mit dem Servo in Ihrem aktuellen Projekt am liebsten erreichen möchten? Hinterlassen Sie gerne eine Nachricht im Kommentarbereich, um Ihre Kreativität zu teilen. Lassen Sie uns gemeinsam darüber diskutieren! Wenn Sie der Meinung sind, dass dieser Artikel für Sie hilfreich ist, vergessen Sie nicht, ihn zu liken und mit Ihren Freunden zu teilen, die auch Elektronik spielen~