O princípio de funcionamento do circuito principal do mecanismo de direção: a ponte H aciona a rotação do motor. Somente compreendendo isso você poderá brincar com o mecanismo de direção.

Muitos amigos usamservofazer projetos, mas quando se deparam com situações em que oservos não giram, vibram ou não têm energia, muitas vezes ficam confusos e não sabem por onde começar a solução de problemas. Na verdade, para realmente brincar com oservo, você deve primeiro entender seu "coração" - como funciona o circuito principal do servo. Para ser franco, o circuito principal é a parte do hardware responsável por converter energia elétrica em energia mecânica e fazer o motor girar. Depois de entendê-lo, você poderá prever o desempenho do servo e encontrar rapidamente a causa se algo der errado.

Quais peças o circuito principal da caixa de direção inclui?

Você pode pensar no circuito principal da caixa de direção como o motor e o sistema de transmissão de um carro. Sua principal tarefa é receber instruções do controlador e, em seguida, fazer o motor girar honestamente. Um circuito principal típico da caixa de direção consiste principalmente em um dispositivo de comutação de energia (o mais comum), um corpo de motor CC e um circuito de proteção essencial. São como várias torneiras superresponsivas, especificamente responsáveis ​​por controlar o tamanho e a direção do fluxo de água para o motor.

Desmontando-o especificamente, o núcleo do circuito principal é uma estrutura chamada “ponte H”, que consiste em quatro partes interligadas. Além disso, geralmente há um pequeno resistor para monitorar a corrente em tempo real (como um medidor de água) e alguns capacitores grandes para estabilizar a tensão (como um pequeno reservatório). São esses componentes que trabalham juntos para permitir que o eixo de saída do servo gire com precisão no ângulo desejado.

Como o circuito principal da caixa de direção faz o motor girar?

Quando o circuito de controle (ou seja, o cérebro do servo) analisar seu sinal de comando, ele dirá ao circuito principal: “Agora você precisa virar nesta direção!” Neste momento, o chip driver no circuito principal atuará como um condutor de banda, enviando com precisão sinais de ativação ou desativação para aqueles. Este processo é extremamente rápido e pode ser repetido milhares de vezes por segundo.

Por exemplo, se você quiser que o motor gire para frente, o circuito principal conduzirá os cantos superior esquerdo e inferior direito da ponte H. Neste momento, a corrente começará no pólo positivo da fonte de alimentação, passará pelo canto superior esquerdo, passará pelo motor e depois fluirá de volta para o pólo negativo através do canto inferior direito, e o motor girará continuamente. Quer reverter isso? Depois é só conectar os superiores direito e inferior esquerdo e deixar a corrente fluir pelo motor no sentido oposto.

Por que o circuito principal da caixa de direção precisa de uma ponte H?

Você pode perguntar: por que é tão complicado controlar a rotação direta e reversa do motor? Porque o motor precisa girar em ambas as direções para atingir a posição servo. Um interruptor simples só pode ligar e desligar o motor, mas não pode revertê-lo. A engenhosidade da ponte H é que ela utiliza a cooperação alternada de quatro interruptores, como uma ponte, para permitir que a corrente flua através do motor da esquerda para a direita ou da direita para a esquerda, conseguindo assim facilmente rotação para frente e para trás.

E os benefícios das pontes H vão muito além disso. Combinado com a tecnologia PWM (modulação por largura de pulso), também pode controlar com precisão a velocidade do motor. Ao mudar de forma extremamente rápida e ajustar a tensão efetiva em ambas as extremidades do motor, a velocidade pode mudar de acordo. What's even more powerful is that the H-bridge can also brake the motor instantly (for example, directly short-circuiting both ends of the motor), which greatly improves the response speed and control accuracy of the servo.

Como o sinal PWM no circuito principal da caixa de direção controla a velocidade?

A palavra PWM parece muito profissional, mas na verdade o princípio é muito simples. Você pode pensar nisso como abrir e fechar uma torneira rapidamente, ajustando a quantidade de água controlando a proporção de tempo que ela flui. O sinal PWM é uma série de pulsos de tensão que mudam para alto e baixo. Ele controla a proporção de tempo do switch. Chamamos essa relação de “ciclo de trabalho”. Quanto maior o ciclo de trabalho, mais tempo o motor fica ligado e mais rápido ele gira.

Supondo que a frequência do PWM seja fixa, quando o ciclo de trabalho é de 50%, significa que ele fica ligado na metade do tempo e desligado na metade do tempo. A tensão média obtida pelo motor é metade da tensão da fonte de alimentação e a velocidade é quase metade. Quando o ciclo de trabalho é ajustado para 100%, ele fica sempre ligado e o motor funciona em velocidade máxima. O servo ajusta com precisão a velocidade do motor alterando o ciclo de trabalho PWM e, em seguida, coopera com o feedback do sensor de posição para finalmente fazer o eixo de saída parar de forma estável no ângulo alvo.

Como avaliar se o circuito principal da caixa de direção está funcionando normalmente

O que acontece se o servo perder a paciência e parar de girar? Não se preocupe, podemos ser detetives e começar a investigar a partir do circuito principal. ️O primeiro passo é ouvir o som. Quando a caixa de direção está funcionando normalmente, o motor emite um som sutil e até "crepitante" ao girar. Se não houver nenhum som, pode ser que o circuito principal não esteja ligado; se o som for áspero ou intermitente, ele pode estar queimado.

‼️O segundo passo é mexer na temperatura. Depois que o servo estiver funcionando por um tempo, toque suavemente a parte externa com a mão (preste atenção à segurança). Em circunstâncias normais, haverá um aumento de temperatura, mas não será quente. Se ele aquecer instantaneamente ou até mesmo fumegar assim que a energia for ligada, provavelmente é porque as partes superior e inferior da ponte H estão conectadas ao mesmo tempo, o que é um "curto-circuito direto". Esta é a falha mais tabu do circuito principal. Se possível, você pode usar um osciloscópio para ver as formas de onda PWM em ambas as extremidades do motor, que podem ser vistas claramente de relance.

Como observar os principais parâmetros do circuito ao selecionar uma caixa de direção

Ao escolher um servo, não olhe apenas para o torque e a velocidade. Os parâmetros ocultos do circuito principal são a chave. Você tem que aprender a ler a ficha técnica e focar neles: a faixa de tensão operacional, que determina se sua fonte de alimentação pode alimentá-la; a corrente contínua máxima, que está diretamente relacionada à quantidade de carga que o servo pode suportar sem queimar; e a faixa de frequência PWM suportada, certifique-se de que seu controlador possa acompanhá-la.

Gostaria de lhe dar duas sugestões práticas: Primeiro, estime a corrente máxima de carga que o servo suportará em seu projeto, e depois escolha um servo com capacidade de corrente superior a 30%, para que possa ser utilizado com segurança. ️Em segundo lugar, determine a frequência do sinal PWM enviado pelo seu controlador e encontre a faixa de frequência que ele pode aceitar nas especificações do servo. Somente combinando os dois você poderá se divertir jogando. Se você quiser saber mais sobre os parâmetros detalhados de um determinado servo, a melhor forma é pesquisar diretamente no site oficial da marca, baixar as especificações técnicas mais recentes ou consultar diretamente seus engenheiros de aplicação, que são as fontes de informação mais confiáveis.

Que “dificuldades” você encontrou ao usar a caixa de direção? Bem-vindo a compartilhar sua experiência na área de comentários, vamos discutir e resolver juntos!