Principio di controllo PWM dello sterzo: come utilizzare il segnale PWM per far ruotare l'angolo dello sterzo

Molti amici incontreranno mal di testa giocando con i robot o costruendo auto intelligenti: come controllare lo sterzo? Guardandolo girare, sembra molto semplice, ma una volta che lo prendi tra le mani, non si muove o trema in modo casuale. In effetti, la forza trainante di tutto questo è il segnale PWM (Pulse Wide Modulation). Oggi lo scomporremo e lo spiegheremo chiaramente, assicurandoci che lo capirai dopo averlo letto.

Perché ilservoè necessario il segnale PWM per il controllo?

Lo sterzo è essenzialmente un sofisticato "sistema di conformità della posizione". Puoi considerarlo un soldato particolarmente obbediente. Se gli ordini di girare a 45 gradi, non si fermerà mai a 30 gradi. Come emettere questo ordine? Ciò che viene utilizzato è un "linguaggio" speciale: il segnale PWM. Questo segnale contiene le informazioni sulla posizione desiderate. Dopo il circuito all'interno delservoviene interpretato, guiderà il motore all'angolo corrispondente. Senza questo segnale di controllo standard, ilservonon sa cosa vuoi che faccia e naturalmente non funzionerà.

Quali segreti sono nascosti nel segnale PWM?

Possiamo pensare al segnale PWM come una sorta di "codice Morse". È una serie di onde quadre con livelli alti e bassi. Al servo interessa solo la durata del livello alto, che è la "larghezza dell'impulso". Tipicamente, questa larghezza di impulso è compresa tra 0,5 millisecondi e 2,5 millisecondi. Ad esempio, per un servo standard a 180 gradi, se gli si dà una larghezza di impulso di 1,5 millisecondi, tornerà al centro (90 gradi); se gli dai 0,5 millisecondi, girerà verso un'estremità (0 gradi); se gli dai 2,5 millisecondi, girerà dall'altra parte (180 gradi). Vedete, modificando questa piccola ampiezza dell'impulso, diamo diversi comandi angolari al servo.

Come utilizzare il codice per generare PWM per controllare il servo

I controller tradizionali attualmente sul mercato, come STM32 o ESP32, dispongono di funzioni di generazione PWM molto comode integrate. Prendendo quello più semplice, devi solo utilizzare una funzione semplice come.write(angolo)e il microcontrollore dietro di esso calcolerà automaticamente la larghezza dell'impulso corrispondente e la trasmetterà continuamente al servo. Non è necessario calcolare manualmente i complicati parametri del timer. Ciò ci consente di concentrarci maggiormente sull’implementazione delle funzioni principali piuttosto che sui dettagli sottostanti per l’innovazione del prodotto.

Come guardare i suoi parametri PWM quando si seleziona un servo?

Quando sei pronto a scegliere un servo per il tuo prodotto, oltre a considerare la coppia e la velocità, i requisiti del segnale PWM sono un parametro chiave.️Per prima cosa, guarda la sua frequenza di lavoro.La maggior parte dei servi analogici sono a 50 Hz, il che significa che il ciclo è di 20 millisecondi. I servi digitali possono supportare frequenze più alte.️In secondo luogo, guarda la sua gamma di larghezza di impulso.Alcuni servi sono 0,5 ms-2,5 ms, corrispondenti a 0-180 gradi; alcuni potrebbero essere 0,9 ms-2,1 ms. Se si utilizza la gamma sbagliata, il servo potrebbe non essere in grado di raggiungere l'angolo di rotazione massimo e potrebbe persino "fare clic" e danneggiare gli ingranaggi. Pertanto, prima di acquistare un servo, è necessario recarsi sul sito ufficiale per scaricare la relativa scheda tecnica.

Qual è l'impatto dell'alimentazione instabile sul controllo PWM?

Questo è così facilmente trascurato! Molti amici scoprono che il servo trema violentemente o è debole. La loro prima reazione è spesso che il codice sia scritto in modo errato. In effetti, c'è un'alta probabilità che l'alimentazione non abbia tenuto il passo. La corrente richiesta nel momento in cui il servo ruota è molto elevata. Se l'alimentazione è insufficiente, la tensione verrà ridotta. Una volta che la tensione diventa instabile, la forma d'onda del segnale PWM emessa dal microcontrollore sarà distorta e anche il chip all'interno del servo funzionerà in modo anomalo. È come una persona affamata. Se gli chiedi di scappare, inciamperà sicuramente. Pertanto è fondamentale predisporre un'alimentazione elettrica ad alta corrente indipendente per il servo.

Perché i servi digitali rispondono più velocemente dei servi analogici

Potresti essere curioso, perché i servi digitali sono così popolari? Il segreto sta nel modo in cui gestisce il segnale PWM. Il servo analogico riceve un segnale PWM una volta, si muove una volta e quindi attende il ciclo successivo. C'è un "cervello" più potente all'interno del servo digitale. Dopo aver ricevuto il segnale PWM, guiderà il motore da solo a una frequenza più elevata (come 300 Hz). È proprio come un servo analogico ascolta un comando una volta al secondo, ma un servo digitale ascolta un comando una volta e poi lo corregge continuamente molte volte in quel secondo. Pertanto, la velocità di risposta, la precisione di posizionamento e la forza di tenuta sono di gran lunga superiori ai servi analogici.

Dopo aver letto questo, hai una nuova comprensione del controllo PWM dei servi? Quindi nei progetti a cui stai lavorando ti è mai capitato di riscontrare una situazione in cui la scatola dello sterzo non obbedisce al comando? Come hai indagato in quel momento? Benvenuto per condividere la tua esperienza nell'area commenti e comunichiamo e facciamo progressi insieme! Se ritieni che questo articolo ti sia utile, non dimenticare di mettere mi piace e condividerlo con più amici che ne hanno bisogno.