Le principe de fonctionnement du module de direction offre un contrôle précis de l'angle que même les novices peuvent comprendre.

Lorsque vous vous lancez dans l’innovation de produits, le plus gros casse-tête survient lorsque vous voulez que quelque chose bouge mais que vous ne savez pas quel « joint » choisir. LeservomoteurLe module, pour parler franchement, est un « petit moteur » qui peut contrôler avec précision les angles. De nombreux amis novices sont confus par les termes PWM et largeur d'impulsion lorsqu'ils démarrent. Ils pensent que cette chose est extrêmement compliquée. En fait, ce n’est pas si mystérieux. Aujourd'hui, nous allons le décomposer et en parler, afin que vous puissiez pleinement comprendre comment leservomoteurLe module fonctionne et vous aurez une bonne idée de la prochaine fois que vous choisirez.

Qu'y a-t-il exactement à l'intérieur duservomoteurmodule?

Démontons-le d'abord et jetons un coup d'œil. Un module d'appareil à gouverner standard comporte trois composants principaux cachés à l'intérieur du boîtier : un moteur à courant continu, un réducteur et un circuit imprimé de commande. Vous pouvez considérer un moteur à courant continu comme un « petit lapin » qui tourne vite mais n’a pas d’énergie. Le réducteur est le « Hercule » qui convertit cette vitesse en puissance, et le circuit imprimé de commande est le « cerveau » qui donne les ordres. Ce n'est qu'en travaillant ensemble que ces trois frères pourront faire obéir l'appareil à gouverner.

Vous vous demandez peut-être comment sait-il où aller ? Il faut pour cela mentionner un composant clé appelé « potentiomètre », qui s'apparente à un capteur d'angle et est relié à l'arbre de sortie final. Partout où l'axe tourne, le potentiomètre signale une valeur de tension correspondante au cerveau. De cette façon, le cerveau sait où se trouve actuellement l’arbre de sortie et il n’est pas difficile de le faire tourner selon un angle précis.

Comment le module de direction parvient-il à un positionnement précis ?

Le secret de ce positionnement précis est en réalité caché dans ce que nous appelons souvent un système de « contrôle en boucle fermée ». Comment le comprendre ? Tout comme lorsque vous attrapez le verre d'eau sur la table, vos yeux (capteur) regarderont toujours la position de la main (état actuel), puis transmettront l'information au cerveau (contrôleur), et le cerveau demandera aux muscles (actionneur) d'ajuster la direction et la distance jusqu'à ce que la main touche la tasse (état cible).

La même logique s’applique au travail sur l’appareil à gouverner. Son « cerveau » reçoit un signal PWM spécifique (comme une demande de tourner à 90 degrés), qui est la position cible. En même temps, "l'œil", c'est-à-dire le potentiomètre, fixe l'angle réel actuel. Lorsque le cerveau compare l'angle cible avec l'angle réel et constate qu'il y a une erreur, il fait rapidement tourner le moteur jusqu'à ce que l'angle réel soit complètement cohérent avec l'angle requis par le signal et ne s'arrête pas. L'ensemble du processus est rapide et précis, ce qui est la raison fondamentale pour laquelle il peut faire un excellent travail sur les modèles réduits d'avions et de robots.

Est-il nécessaire d'utiliser un signal PWM pour contrôler le servo ?

C'est une bonne question, et c'est aussi une confusion que de nombreux amis rencontreront au début. Les servos standards avec lesquels nous avons le plus de contact, comme ceux utilisés sur certains petits jouets et simples bras robotiques, sont en effet contrôlés par des signaux PWM. Il n’y a rien de mystérieux dans le signal lui-même. Il s'agit d'une impulsion de haut niveau d'une période de 20 millisecondes et d'une largeur comprise entre 0,5 et 2,5 millisecondes. Cette largeur d'impulsion est appelée largeur d'impulsion, qui correspond directement à l'angle auquel le servo va tourner.

Cependant, avec le développement de la technologie, la situation a changé. Certains « servos numériques » ou « servos de bus » plus intelligents n'utilisent plus de signaux PWM. Ils utilisent la même méthode que la communication série, comme l'envoi direct d'une série d'instructions numériques via une ligne de données, comme « tourner à 120 degrés ». Cette méthode a une capacité anti-interférence plus forte. Un contrôleur peut contrôler des dizaines de servos en même temps, et il peut également lire en continu les informations d'état des servos telles que la température, la tension et la position actuelle. Il est particulièrement pratique à utiliser, mais bien sûr le prix sera plus cher.

Quels paramètres clés devez-vous prendre en compte lors du choix d'un module d'appareil à gouverner ?

Si vous recherchez des servos sur Internet, vous trouverez de nombreux paramètres, tels que le couple, la vitesse, la tension, l'angle et le poids. En fait, il vous suffit de vous concentrer sur trois paramètres fondamentaux. Le premier est le « couple », l'unité est généralement kg·cm, ce qui signifie combien d'objets peuvent être entraînés à 1 cm du centre de l'arbre de direction. Cela détermine directement si la « force » de votre servo est suffisamment forte pour soulever le bras mécanique. S’il est trop faible, il ne pourra certainement pas faire le travail.

La seconde est « vitesse », l'unité est seconde/60 degrés, par exemple 0,12 seconde/60 degrés, ce qui signifie qu'il faut 0,12 seconde pour tourner à 60 degrés. Ce paramètre détermine si les mouvements de votre robot sont « rapides » ou « lents ». Le troisième est la « tension de fonctionnement » et la « plage d'angle ». Vous devez vous assurer que votre alimentation peut l'alimenter, et en même temps, que l'angle maximum de sa rotation peut répondre aux besoins de la conception de votre mécanisme. Une fois que vous aurez une compréhension approfondie de ces paramètres, votre sélection ne s’égarera pratiquement pas.

Comment faire tourner le module servo dans des projets réels

Maintenant que la théorie est claire, comment la faire fonctionner dans le projet spécifique en cours ? En prenant comme exemple le microcontrôleur le plus couramment utilisé, il est en réalité très simple de le faire bouger. Vous n'avez pas besoin d'écrire vous-même du code PWM complexe, utilisez simplement un fichier de bibliothèque prêt à l'emploi (comme une bibliothèque appelée Servo.h). Dans le code, il vous suffit d'écrire ".(9)", ce qui signifie connecter la ligne de signal du servo à la broche 9, puis d'écrire ".write(90)", et il tournera automatiquement à 90 degrés. C'est aussi simple que cela.

Bien entendu, le matériel doit également être connecté correctement. D'une manière générale, le servo comporte trois fils, à savoir le fil d'alimentation (généralement rouge), le fil de terre (marron ou noir) et le fil de signal (orange ou jaune). Le fil d'alimentation et le fil de terre sont connectés pour alimenter le servo, et le fil de signal est connecté à la broche de commande du microcontrôleur. Une chose à laquelle il faut prêter une attention particulière est que si votre servo est relativement gros, ne laissez jamais le microcontrôleur alimenter directement le servo. Trop de courant peut griller la carte du microcontrôleur. Vous devez utiliser une alimentation externe pour alimenter le servo séparément, puis connecter les fils de terre des deux ensemble.

Quels sont les malentendus courants liés à l'utilisation des modules d'asservissement ?

Lorsque je joue avec des servos, l'erreur la plus courante que je vois commettre par des amis novices est la "surcharge". On avait l'impression que le servo pouvait simplement tourner, mais en conséquence, il portait une lourde charge. Le servo avait du mal à se mettre en place mais n'y parvenait pas, provoquant une surchauffe du moteur et un meulage facile des engrenages à l'intérieur, de sorte qu'il serait mis au rebut en peu de temps. Lors du choix d'un servo, il est préférable de faire en sorte que le couple dont vous avez besoin ne représente que moins de 70 % du couple nominal du servo, en laissant une certaine marge pour que le servo soit durable.

Un autre malentendu est que l'alimentation électrique est insuffisante. Parfois, lors du débogage, on constate que les mouvements du servo sont bloqués les uns après les autres, ou que le microcontrôleur redémarre soudainement. Neuf fois sur dix, il s'agit d'un problème d'alimentation électrique. Le courant nécessaire au démarrage et au décrochage de l'appareil à gouverner est très important. Si l’alimentation électrique est insuffisante, la tension sera abaissée, provoquant une instabilité du système. Par conséquent, l’équiper d’une alimentation fiable et suffisamment puissante est plus important que toute autre chose. La prochaine fois que votre servo ne bougera pas correctement, vous pourrez d'abord vérifier si l'alimentation est "hors chaîne".

Après avoir lu ceci, vous devriez avoir une idée sur le module servo. En fait, l’innovation matérielle n’est qu’une couche de papier à vitre. Si vous le percez, vous constaterez que ces modules apparemment complexes ont derrière eux des idées de conception très simples. Je me demande quelle action intéressante vous envisagez d’utiliser le servo pour réaliser dans votre projet actuel ? Bienvenue pour discuter de votre créativité dans la zone de commentaires, je peux peut-être vous aider à éviter un piège. Si vous trouvez le contenu utile, n’oubliez pas de l’aimer et de le partager afin que davantage d’amis puissent le voir.