Come controllare più servi con Arduino per risolvere facilmente il problema dell'instabilità del segnale e del jitter

Divertiti: controlla facilmente più dispositiviservos e lascia che la tua creatività entri in gioco!

Molti amici incontreranno lo stesso "problema felice" quando inizieranno a utilizzare dispositivi interattivi o robot: dovranno controllarne diversiservos in un progetto, ma le interfacce sulla scheda sembrano insufficienti oppure, dopo averle collegate, si accorgono che si muovono bloccati e non obbediscono alle istruzioni. Non preoccuparti, questo è in realtà un ostacolo che ogni produttore deve affrontare. Oggi parleremo di come controllare piùservoMa allo stesso tempo utilizziamo Steady per rendere la tua piccola invenzione veramente "viva".

Perché una scheda controlla più servi causando "combattimenti"?

Ciò inizia con il principio di funzionamento dello sterzo. Ha un motore interno e una resistenza regolabile per rilevare la posizione. Per poter girare con precisione secondo l'angolo specificato, è necessario "vedere" la posizione corrente in ogni momento, il che in realtà richiede un segnale a impulso continuo per essere mantenuta. È più che sufficiente da gestire quando controlli solo uno o due servi. Ma una volta che il numero aumenta, se ad esempio si vogliono installare sei giunti sul robot, iniziano i guai. Il cervello a thread singolo deve generare continuamente impulsi precisi per ciascun servo. Quando ci sono troppi compiti, è facile essere "affrettati", con conseguenti segnali instabili e il servo tremerà naturalmente.

È corretto utilizzare una libreria di ingranaggi dello sterzo?

La libreria Servo integrata è davvero molto comoda. Puoi attivare un servo con poche righe di codice. Per controllare due o tre servi contemporaneamente, è pienamente compatibile con la maggior parte dei progetti non professionali. Il suo principio è utilizzare il timer del microcontrollore per generare silenziosamente impulsi in sottofondo. Ma ecco il problema, un timer di solito può gestire perfettamente solo 12 servi (il numero specifico varia da chip a chip). Se i servi nel tuo progetto superano questo numero o devi utilizzare questo timer per fare altre cose (come generare luci modulate in base all'onda PWM), il sistema entrerà in conflitto. Pertanto va bene usarlo per piccoli progetti, ma quando ci sono più servi dobbiamo cambiare idea.

Cosa devo fare se voglio controllare più servi contemporaneamente?

Quando scopri che la libreria Servo non è sufficiente o che il numero di servi supera 8 o 10, la soluzione più affidabile è introdurre una scheda di controllo del servo, chiamata anche scheda driver. Puoi considerarlo un "setter" intelligente. Devi solo dire a questa scheda attraverso due fili (protocollo di comunicazione I2C): "Ruota il servo n. 1 a 90 gradi e il servo n. 2 a 120 gradi." Tutto il resto del pesante lavoro di generazione di impulsi precisi viene completato indipendentemente da questa scheda. In questo modo sei completamente libero di elaborare i dati dei sensori ed eseguire operazioni logiche e puoi controllare facilmente fino a 16 servi con una scheda. Attraverso la cascata, il numero è quasi illimitato.

Come cablare e configurare la scheda driver

Questa piccola tavola è semplicissima da usare. Per prima cosa colleghiamo l’alimentazione: la scheda generalmente ha due terminali più grandi, V+ e GND, che servono per alimentare il servo. Ricordarsi di collegare un alimentatore esterno con potenza sufficiente (ad esempio un alimentatore switching da 5 V 10 A). Non cercare di prendere alimentazione dalla porta 5V, altrimenti si brucerà in un istante. Quindi, collega i segnali: SCL sulla scheda è collegato a A5 (scheda UNO), SDA è collegato a A4, VCC (alimentazione logica) è collegato a 5 V e GND è collegato insieme. Infine, installa la libreria "PWM Servo", esegui alcune righe di codice di esempio e i tuoi 16 servi saranno in grado di obbedire a vicenda. L'intera connessione è chiara come gli elementi costitutivi.

Come fornire un'alimentazione stabile a così tanti servi in ​​modo sicuro?

Questo è il collegamento più critico dell'intero progetto, direttamente correlato al successo o al fallimento e alla sicurezza. La corrente dello sterzo è molto elevata quando viene avviato e bloccato. Se più servi funzionano contemporaneamente, la corrente istantanea può superare i dieci ampere. Ricorda un principio:i segnali e la motivazione dovrebbero essere separati. È sufficiente utilizzare l'alimentazione USB o la batteria da 9 V, responsabile del cervello. Il gruppo timoneria deve essere alimentato da un alimentatore indipendente ad alta potenza. Un modo affidabile è acquistare un alimentatore switching regolato da 5 V. La potenza viene calcolata in base al numero di servi (ad esempio, un servo viene calcolato come 1 A e 10 servi richiedono 10 A). Collegare i poli positivo e negativo dell'alimentatore all'estremità dell'alimentatore della scheda. Allo stesso tempo, per garantire una massa comune (il riferimento del segnale è coerente), collegare il polo negativo dell'alimentatore al GND. In questo modo il tuo sistema energetico è considerato stabile.

Quali sono le tecniche nella programmazione software per rendere i movimenti più fluidi?

L'hardware è configurato e ci sono alcuni suggerimenti sul software. Ad esempio, se usi ancora la libreria Servo per controllare un piccolo numero di servi, cerca di non lasciare che tutti i servi inizino a girare contemporaneamente. Puoi aggiungere un piccolo ritardo nel codice per farli iniziare in sequenza. Ciò può effettivamente evitare il riavvio a causa di un'eccessiva corrente di avviamento. Se utilizzato, è possibile sfruttare i suoi benefici per ottenere una traiettoria di movimento più morbida. Ad esempio, non far saltare direttamente il servo da 0 gradi a 180 gradi. Invece, aumenta gradualmente l'angolo nel ciclo e, con un po' di ritardo, puoi creare un effetto morbido come un robot che alza lentamente la mano e gira lentamente la testa, rendendo il lavoro più spirituale.

Spero che queste condivisioni possano aiutarti a risolvere il problema del controllo di più servi. Mi chiedo qual è lo scenario di applicazione servo più difficile che incontri quando lavori su un progetto? Vuoi dare al robot un'andatura complessa o vuoi che un mucchio di piccole cose ballino allo stesso tempo? Benvenuto per condividere le tue idee e problemi nell'area commenti, discutiamone insieme! Se trovi utile il contenuto, non dimenticare di mettere mi piace e condividerlo con più amici che ne hanno bisogno.