Como usar o mecanismo de direção para virar o carro? Análise do esquema de controle de direção preciso

Quer tornar a direção do seu carro flexível e precisa? Usando umservoé provavelmente a solução mais simples e direta. Quando muitas pessoas estão trabalhando em projetos de automóveis, muitas vezes ficam preocupadas com o controle de direção, que é complicado em estrutura ou instável em controle. Na verdade, uma pequena caixa de direção pode fazer seu carro dar um salto de “só capaz de andar em linha reta” para “livre para viajar”. Hoje vamos falar sobre os principais aspectos dodirigindo um carro .

Por que a direção dos carros comuns é inflexível?

As soluções de direção da maioria dos carros DIY, como a direção diferencial, exigem controle preciso da diferença na velocidade de rotação das duas rodas, o que exige altos requisitos de motor e programa. Se não for ajustado corretamente, o carro girará facilmente no lugar ou não conseguirá traçar o arco desejado. O outro tipo de estrutura de direção Ackerman é mais complexo, envolvendo bielas e cálculos de ângulos, o que representa um grande desafio à habilidade manual.

Você pode descobrir que, depois de lutar por muito tempo, o carro ainda se recusa a obedecer, o raio de viragem é grande e o caminho é tortuoso. O problema por trás disso geralmente é que o atuador de direção não é “obediente” o suficiente e não consegue converter com rapidez e precisão suas instruções de controle no ângulo de deflexão do volante. O surgimento da caixa de direção é justamente para resolver esse tipo de demanda de “controle de posição preciso”.

Como obter controle de direção preciso com caixa de direção

A caixa de direção integra um motor, um conjunto de engrenagens de redução e um circuito de feedback de posição. Você envia um sinal de ângulo alvo e oservofará com que o motor gire sozinho e detecte o ângulo atual em tempo real através do potenciômetro interno, e não irá parar até atingir a posição especificada. Este processo é completamente em circuito fechado, portanto a precisão é muito alta.

É como instalar um “volante” automatizado em um carro. Basta dizer "girar 30 graus para a esquerda" e ele faz o resto. Você não precisa se preocupar com detalhes como velocidade do motor e taxa de redução, o que simplifica muito a complexidade de controle e programação. Para projetos inovadores, isso significa que você pode gastar mais energia nas funcionalidades principais.

Quais parâmetros devem ser considerados na escolha de uma caixa de direção?

Primeiro observe o torque, a unidade é kg·cm. Determina a "força" da caixa de direção. Se o seu carro for mais pesado ou os pneus estiverem rodando em terreno acidentado, você precisará de umservocom maior torque, caso contrário pode não conseguir girar. De modo geral, basta utilizar uma caixa de direção de 1,5kg·cm a 3kg·cm para um projeto de carro.

A segunda é a velocidade de resposta e a precisão do ângulo. A velocidade determina o quão rápida é a direção e a precisão afeta se a direção final é precisa. Esses dois parâmetros são importantes para carros que precisam evitar obstáculos rapidamente ou seguir rotas precisas. Além disso, não se esqueça do tipo de interface. O mais comumente usado é o controle de sinal PWM. Certifique-se de que sua placa de controle principal (como STM32) possa gerar o sinal correspondente.

Como instalar o servo no carro

O método de montagem mais comum é uma conexão de "balancim". Fixe a caixa de direção no meio da frente do chassi do carro e, em seguida, conecte o balancim da caixa de direção ao bogie da roda dianteira através da biela. Desta forma, o servo oscila para a esquerda e para a direita para puxar a roda dianteira para virar à esquerda e à direita. Ao instalar, certifique-se de que quando o servo estiver na posição neutra, a roda dianteira esteja apontando para frente.

Outra forma é o acionamento direto. O eixo de saída do servo é fixado diretamente coaxialmente com o eixo de direção da roda dianteira, de modo que a rotação do servo aciona diretamente a direção da roda. Este método possui uma estrutura mais simples e não possui a posição virtual causada pela biela, mas requer torque suficiente da caixa de direção e alta coaxialidade de instalação. Você pode escolher o método apropriado com base nos materiais e ferramentas disponíveis.

Como programar a direção da caixa de direção

Tomando como exemplo o mais popular, controlar o servo é muito simples. Usando oServobiblioteca, são necessárias apenas algumas linhas de código. Primeiro defina os pinos conectados à linha de sinal do servo e depois use oescrever()função para escrever um valor de ângulo entre 0 e 180. Por exemplo.escrever(90)retornará o servo para a posição neutra.

Para tornar a direção mais suave, você também pode usar oescrever()mudança grau a grau da função ou usarmapa()função para mapear suas grandezas de controle (como leituras do joystick) para a faixa de ângulo do servo. Através da programação, você pode facilmente obter direção em ângulo fixo, direção proporcional e até mesmo fazer o carro percorrer caminhos complexos, como o formato de "S", aumentando muito a jogabilidade.

Quais são os benefícios práticos de usaruma caixa de direção para dirigir um carro ?

O maior benefício é a confiabilidade e a previsibilidade. Você define um ângulo e o carro manterá esse estado de direção de maneira estável, o que facilita o planejamento e o rastreamento do caminho. Em contraste, a direção diferencial requer ajuste contínuo e é facilmente perturbada por fatores como o atrito com o solo. Para educação, competições ou desenvolvimento de protótipos de produtos, esta estabilidade é crítica.

Reduz muito a dificuldade de projetar estruturas mecânicas. Você não precisa de um diferencial complicado ou de uma articulação sofisticada, apenas uma caixa de direção e uma fixação simples para construir um sistema de direção utilizável. Isso significa que os projetos podem passar das ideias à realidade com mais rapidez e os custos de tentativa e erro são menores. É especialmente adequado para amigos que precisam de inovação de produtos para verificar rapidamente suas ideias.

Espero que esses compartilhamentos possam ajudar a abrir sua mente. Você já ficou preso devido a problemas de direção em seu carro? Ou que projetos interessantes você realizou usando servos? Bem-vindo a compartilhar suas experiências e dúvidas na área de comentários, e não se esqueça de curtir e apoiar para que mais amigos necessitados possam ver este artigo!