O princípio do servocontrole PWM explica como fazer o servo girar com precisão através da largura do pulso.

Você deve ter se deparado com esta situação: felizmente instalou umservoem um robô ou produto inteligente e queria que ele girasse em um ângulo preciso. Como resultado, ele continuou tremendo, ou não conseguiu girar no lugar, ou até mesmo não respondeu. Qual é o problema? Nove em cada dez vezes, você realmente não entendeu o princípio de controle do PWM (Modulação por Largura de Pulso)servo. Não se deixe intimidar por essas altas letras inglesas. Se você os compreender claramente, seuservoserá capaz de apontar onde acertar.

O que exatamente é um sinal PWM e por que ele pode comandar o servo?

Para ser franco, o sinal PWM é um “sinal secreto” que usa ondas quadradas para transmitir informações. Você pode pensar nisso como usar uma lanterna para enviar código Morse, exceto que a lanterna liga e desliga em vez da voltagem. A razão pela qual o servo pode entender esse código depende de uma pequena placa de circuito em sua barriga. Esta placa de circuito é como uma sentinela leal, sempre observando o sinal PWM que você envia.

A principal informação oculta neste sinal não é quão alta é a tensão, nem quão rápida é a frequência, mas algo chamado “duração de alto nível”, que é a largura do pulso. A sentinela do servo medirá essa largura e, em seguida, acionará o motor do servo para girar o eixo de saída no ângulo correspondente com base nesse período de tempo. Esta é a sua lógica subjacente mais básica.

Como a duração do nível alto determina o ângulo de rotação da caixa de direção?

Para a maioria dos servos padrão, a “linguagem universal” que eles reconhecem é um sinal PWM com período de 20 milissegundos. Neste ciclo, a duração do nível alto (ou seja, a largura do pulso) muda de 0,5 milissegundos para 2,5 milissegundos, correspondendo à faixa de rotação do eixo de saída do servo de 0 graus a 180 graus.

Dê um exemplo específico e você entenderá:

️ Quando você dá ao servo um sinal de alto nível com duração de 0,5 milissegundos, ele entende que está indo para a posição de 0 grau.

️ Quando esse tempo chega a 1,5 milissegundos, ele gira para a posição intermediária de 90 graus.

️ Se durar 2,5 milissegundos, ele sabe apontar para 180 graus.

Portanto, você só precisa controlar com precisão o tempo desse alto nível e pode comandar o servo para girar em qualquer ângulo que desejar. Todo o processo é como usar uma régua, e o tempo é a escala dele.

Por que meu servo sempre treme ao girar?

Esta é definitivamente a maior dor de cabeça tanto para novatos quanto para veteranos. O servo vibra, assim como você gagueja ao falar. A principal razão é que o sinal enviado a ele "não é claro". Existem duas situações mais comuns: primeiro, a placa de controle (por exemplo) que você usa para gerar o sinal PWM não está estável o suficiente, ou há um problema com o código, fazendo com que o nível alto dure muito e pouco tempo.

Fonte de alimentação insuficiente! O servo requer uma corrente relativamente grande ao iniciar e girar. Se a bateria ou o módulo de estabilização de tensão não conseguirem acompanhar, a tensão será reduzida, causando falha na placa de controle ou distorção do sinal. É como se uma pessoa trabalhando com fome, suas mãos e pés tremessem naturalmente. Portanto, quando o servo tremer, não suspeite imediatamente que o servo está quebrado. Verifique a fonte de alimentação e o código de controle, o que muitas vezes pode resolver o problema.

Como usar um microcontrolador para gerar rapidamente sinais padrão de controle do aparelho de direção

Hoje em dia, os microcontroladores convencionais, por exemplo, tornaram extremamente simples a geração de sinais PWM. Você não precisa calcular manualmente o tempo sutil de cada nível alto, você só precisa chamar algumas funções prontas.

Aqui, bibliotecas como Servo.h são seus bons ajudantes. Tudo que você precisa é:

1. #Diga ao programa que você deseja usar a função servo.

2. .(9) Conecte a linha de sinal do servo ao pino nº 9.

3. .write(90) Olha, é simples assim! Esta linha de comando fará com que o servo gire diretamente 90 graus.

O arquivo de biblioteca faz todo o trabalho complexo de configuração do temporizador e geração de pulso para você nos bastidores. Você só precisa prestar atenção em quantos graus você escreve, e ele fará o resto, o que diminui bastante a barreira de entrada.

Qual é a diferença entre controlar um servo de 180 graus e um servo de rotação contínua de 360 ​​graus?

Isto é particularmente fácil de confundir. Muitas pessoas compram o servo errado e depois ajustam o programa incorretamente. O que normalmente chamamos de servo de 180 graus é um “servo angular”. Possui um potenciômetro de feedback interno, que pode saber para onde está girando. Se você der um pulso, ele irá para uma posição fixa.

O servo rotativo contínuo de 360 ​​graus se parece exatamente com o servo de 180 graus, mas a estrutura interna foi alterada. Ele não se importa mais com o ângulo em que você o gira, mas interpreta a largura do pulso como "velocidade e direção". É também um pulso de 1,5 milissegundos. Para servos de 180 graus, ele para no meio, e para servos de 360 ​​graus, para completamente. Se for inferior a 1,5 milissegundos, ele reverterá a toda velocidade; se for superior a 1,5 milissegundos, ele girará para frente a toda velocidade. Simplificando, uma é a instrução “para onde ir” e a outra é a instrução “como se mover”.

Além do ângulo, quais parâmetros principais devo observar ao escolher um servo?

Somente compreendendo os princípios de controle e escolhendo o mecanismo de direção correto seu projeto poderá ser bem-sucedido. Além de determinar se você precisa de 180 graus ou 360 graus, há dois parâmetros principais que você deve observar: torque e velocidade. O torque determina a potência do servo, e a unidade geralmente é kg·cm, o que significa quantos objetos o servo pode puxar a uma distância de 1 cm do centro do eixo de saída.

Se o braço do seu robô precisar levantar objetos pesados, definitivamente não funcionará se o torque for pequeno. A velocidade determina a rapidez com que o servo gira e a unidade é de segundos/60 graus. Estes dois parâmetros são muitas vezes contraditórios. O servo mais forte geralmente fica mais lento. Você precisa encontrar um equilíbrio entre força e velocidade com base nas necessidades reais do seu projeto. Por exemplo, ao fazer um gimbal de câmera, a velocidade suave é mais importante que a força.

Depois de tanto falar, me pergunto qual foi o problema mais estranho ou mais difícil que você encontrou ao usar a caixa de direção? Compartilhe na área de comentários e vamos ver se conseguimos resolver usando os princípios que falamos hoje! Se você achar este artigo útil para você, não esqueça de curtir e compartilhar com seus amigos que também estão brincando com hardware.