Insegnarti passo dopo passo come selezionare ed eseguire il debug del controller del servosterzo. Leggi questo articolo.

Qual è l’aspetto più problematico dell’innovazione di prodotto? L'idea è ovviamente molto buona, ma il risultato è che ilservoil controllo è bloccato, il movimento trema come "Parkinson" o, indipendentemente dalla quantità di regolazioni apportate, non è possibile ottenere l'angolo desiderato. Oggi parleremo del "comandante dietro le quinte" diILservoregolatore dello sterzoper aiutarti a comprendere a fondo questa piccola cosa dall'inizio alla fine.

## Perché usarloservocomando dello sterzo?

Molti amici che hanno appena iniziato a lavorare su progetti amano utilizzare direttamente il PWM della scheda di sviluppo per pilotare il servo. Questo metodo va bene per i piccoli servi. Una volta che la coppia e il numero sono grandi, la scheda di sviluppo verrà "stressata" immediatamente. Non solo la risposta sarà lenta, ma la scheda verrà bruciata a causa della corrente insufficiente.Il servocontrolloreè come un "cervello plug-in" professionale. È responsabile dell'elaborazione dei segnali e della potenza del servo. Si occupa di complessi calcoli temporali e problemi di alimentazione, consentendo al chip di controllo principale di gestire facilmente la logica più complessa.

Ad esempio, se vuoi realizzare un robot a sei zampe, avrà 18 servi. Se ti affidi alla scheda di sviluppo per controllarlo direttamente, il programma è così complicato che ti viene da piangere. Inoltre, se ci sono troppi servi, l'alimentatore andrà in sciopero se la potenza è leggermente instabile. Con il controller è facile. Devi solo dirgli "ruota il servo n. 3 di 90 gradi" e farà il resto da solo. Questo è il fascino degli strumenti professionali, che standardizzano le cose complesse e permettono di concentrarsi sulla creatività.

##Come scegliereregolatore del servosterzo

Esistono tutti i tipi di controller sul mercato, che vanno da decine di dollari a migliaia di dollari. Come scegliere senza cadere nella trappola? ️ Per prima cosa guarda il numero di canali, cioè quanti servi possono essere controllati contemporaneamente. Per i bracci robotici potrebbero bastarne 4-6, ma per i robot bionici o le piattaforme multiasse si consiglia di scegliere 16 o anche 32 canali. Non aggrapparti all’idea di “acquistarne prima uno piccolo e poi aggiornarlo in seguito se non ne hai abbastanza”. La sostituzione del controller a metà del progetto, il cablaggio e il debug ti faranno dubitare della tua vita.

️ In secondo luogo, guarda l'interfaccia di comunicazione, che è direttamente correlata al modo in cui la "gestisci". Quelle più comunemente utilizzate sono la porta seriale (UART) e I2C. Per progetti semplici è sufficiente la porta seriale. Una riga può inviare istruzioni e puoi apprenderle e utilizzarle immediatamente. Se l'interfaccia della scheda di controllo principale è stretta o è necessario posizionare il controller più lontano, sceglierne uno con RS485 o bus CAN, che ha una forte capacità anti-interferenza e una lunga distanza di trasmissione. Ricorda un principio: prima determina come comunicherà la scheda di controllo principale, quindi trova un controller corrispondente.

##Come cablareil servo-regolatore

L'area di cablaggio è un'area ad alto rischio di ribaltamento per i principianti. Smontiamolo e vediamo chiaramente. 1. Cavo di alimentazione, questa è la cosa più importante! La corrente istantanea della scatola dello sterzo è molto elevata, soprattutto quando più motori funzionano contemporaneamente. Non prendere l'alimentazione direttamente dai 5 V della scheda di controllo principale per evitare problemi, poiché molto probabilmente si riavvierà direttamente. Il modo corretto è fornire alimentazione al controller separatamente, ad esempio utilizzando un pacco batteria da 6 V-7,4 V, e quindi condividere la terra, ovvero la GND del controller deve essere collegata alla GND della scheda di controllo principale, in modo da garantire la stabilità del segnale.

2. Linea del segnale, è semplice. Il pin di ingresso del segnale (TX/RX o SCL/SDA) del controller è collegato al pin corrispondente della scheda di controllo principale e la presa del servo è direttamente collegata alla porta di uscita del controller. Ecco un piccolo suggerimento: spegnere tutte le apparecchiature prima del cablaggio, quindi riaccenderle dopo il cablaggio. Sviluppare questa abitudine può farti risparmiare diverse "vite" di controllori. Non affrettarti a scrivere il codice dopo aver collegato i fili. Dopo l'accensione, verificare manualmente se ciascun servo può tornare alla sua posizione normale. Questo passaggio può eliminare il 90% dei problemi hardware.

## Come rendere più fluido il movimento del servo

Ti capita spesso di sentire "clic" o movimenti a scatti del servo? Ciò è probabilmente dovuto al fatto che la velocità e l'accelerazione non sono impostate correttamente. Molti controller supportano la modalità "controllo temporale", il che significa che gli dici direttamente "vai dalla posizione corrente a 90 gradi e completa il viaggio in 2 secondi". In questo modo, il servo calcolerà automaticamente la traiettoria intermedia e otterrà un movimento uniforme, che apparirà molto fluido. Ad esempio, se esegui un'azione annuendo e dai direttamente una rapida istruzione, l'effetto è come un pollo che becca il riso; ma se concedi una transizione lenta di 1,5 secondi, avrai immediatamente la sensazione avanzata di "annuire con calma".

C'è un altro piccolo dettaglio, ovvero il parametro "mantenimento della coppia dopo aver raggiunto la posizione". Se la struttura meccanica stessa presenta un carico di gravità, come l'articolazione della spalla di un braccio robotico, il servo deve erogare continuamente coppia per mantenere la postura dopo che il servo è in posizione. A questo punto, è possibile impostare la "coppia di mantenimento" di ciascun servo individualmente, il che non solo può prevenire il cedimento dovuto alla gravità, ma anche risparmiare energia rispetto all'emissione sempre della coppia completa. Una volta regolati questi parametri dettagliati, il tuo lavoro sarà solo ad un passo da "dinamico" a "intelligente".

## Cosa fare se riscontri problemi durante il debug

Non farti prendere dal panico se riscontri problemi, li risolveremo in base alla procedura. Per prima cosa controlla l'alimentazione. Utilizzare un multimetro per misurare la tensione all'ingresso del controller. Molti strani tremolii sono causati dalla caduta di tensione dell'alimentatore. Ad esempio, se la batteria è scarica e la tensione scende sotto i 4 V durante il funzionamento, il servo si muoverà sicuramente in modo casuale. La seconda cosa è guardare l'indicatore luminoso. Un controller normale ha una spia di alimentazione dopo l'accensione e la spia del segnale lampeggia quando viene ricevuto un comando. Se le luci non sono accese, controllare prima l'alimentazione e il cablaggio; se l'alimentazione è normale ma non c'è risposta, è molto probabile che il protocollo di comunicazione non sia corretto, ad esempio la velocità di trasmissione è impostata in modo errato.

Cosa devo fare se i movimenti sono normali ma la posizione non è corretta? A questo punto è necessario calibrare la posizione centrale e l'intervallo angolare del servo. La maggior parte dei servi sono di 90 gradi con un impulso di 1,5 ms, ma ci saranno lievi deviazioni tra le diverse marche. È possibile utilizzare la "modalità manuale" fornita con il controller per trovare prima il suo vero valore "mediano" e registrarlo, quindi impostare gli angoli massimo e minimo. Molti controller avanzati supportano la memorizzazione dei parametri di calibrazione direttamente nel chip, quindi non è necessario regolare nuovamente la scheda di controllo principale una volta per tutte.

## Come iniziare rapidamente

È facile da capire sulla carta, ma ti darò il modo più rapido per iniziare: prima spendi decine di dollari per acquistare un servocontrollore a 16 canali con un'interfaccia USB. Questo tipo di scheda può essere controllata direttamente con il software del computer, senza scrivere codice. Per prima cosa colleghi alcuni servi, trascini i cursori nel software e vedi con i tuoi occhi come viene implementato il processo di "invio di comandi - esecuzione di azioni". Ci vuole solo mezz'ora per comprendere la relazione tra i concetti fondamentali di "valore angolare", "velocità" e "ritardo".

Trova un documento del protocollo di comunicazione per il controller e prova a inviare alcuni comandi utilizzando un ambiente di programmazione con cui hai familiarità. Ad esempio, utilizzando la libreria della porta seriale, scrivere un ciclo per far oscillare il servo avanti e indietro. Quando vedrai il codice che fa muovere con successo i macchinari nel mondo fisico, sentirai che ne è valsa la pena. Una volta che avrai padroneggiato queste operazioni di base, che tu stia realizzando un robot, un alimentatore automatico o un dispositivo domestico intelligente, non sentirai più che il controllo dello sterzo è un ostacolo.

Dopo aver parlato così tanto, dalla selezione del modello al cablaggio, dalla regolazione dei parametri al debug, il nocciolo della questione è aiutarti a rendere il "controllo del servo" semplice e affidabile. Il prodotto che stai progettando prevede un giunto che richiede un "movimento preciso"? Potresti anche prendere un controller adesso e conquistare questo collegamento chiave.