É necessário usar temporizador avançado para servo de unidade PWM? Um temporizador comum é totalmente suficiente

Olá amigos! Você está prestes a usar o sinal PWM (Modulação por Largura de Pulso) para controlar oservo, mas tem problemas para selecionar o cronômetro? Principalmente quando você vê alguém na Internet dizendo “você deve usar um cronômetro avançado”, você sente que está com pressa? Não se preocupe, hoje vamos explicar esse assunto com clareza e garanto que você entenderá o que escolher depois de ouvi-lo.

É realmente impossível virar oservocom um temporizador comum?

Na verdade, este é um grande mal-entendido. O sinal PWM exigido peloservoé, para ser franco, uma onda quadrada com um período de 20ms e um tempo de alto nível variando entre 0,5ms e 2,5ms. Esse requisito parece assustador, mas para a maioria dos temporizadores comuns, é simplesmente moleza.

Se você pensar bem, o que os temporizadores comuns são melhores é a função de comparação de saída e o modo PWM. Contanto que possa gerar uma onda PWM com frequência de 50 Hz (ou seja, um período de 20 ms) e o ciclo de trabalho possa ser ajustado com precisão entre 2,5% e 12,5%, é completamente suficiente. Os temporizadores mais comuns de computadores de chip único no mercado possuem esse recurso.

Qual é o cronômetro avançado?

Neste ponto, você pode querer perguntar: qual é o significado da existência de temporizadores avançados? Suas funções de som impressionante, como saída complementar, controle de zona morta e funções de frenagem, são preparadas principalmente para controlar equipamentos complexos, como motores e inversores.

Por exemplo, se você estiver fazendo um driver de motor sem escova e precisar controlar os interruptores do tubo MOS das pontes superior e inferior ao mesmo tempo, será necessário usar as funções complementares de saída e controle de zona morta do temporizador avançado. E quando controlamos o servo, precisamos apenas de um simples sinal PWM, que é como matar uma galinha com uma faca, o que é completamente desnecessário.

Quais são os parâmetros principais a serem considerados ao selecionar um temporizador?

Já que um cronômetro comum é suficiente, o que devemos observar na hora de escolher? ️ Primeiro observe a resolução do temporizador, que é a precisão mínima de ajuste do ciclo de trabalho que ele pode atingir. Para o servo, uma precisão de controle de 0,5° requer uma resolução de tempo de aproximadamente 20 microssegundos, que pode ser facilmente atendida pela maioria dos temporizadores de 16 bits.

️ Em segundo lugar, observe o número de cronômetros. Às vezes você pode precisar controlar vários servos em um projeto. Você não pode deixar que todos usem canais diferentes do mesmo timer, certo? Você deve contar com antecedência quantos cronômetros comuns estão disponíveis no tabuleiro para evitar que eles fiquem sem eles mais tarde.

Como escolher diferentes tipos de microcontroladores

Os principais no mercado agora incluem STM32, GD32 e ESP32, mas suas situações não são as mesmas. Tomando como exemplo as séries mais comumente usadas, seus temporizadores avançados são TIM1 e TIM8, e seus temporizadores comuns são TIM2, TIM3, TIM4 e TIM5. Não há problema em usar estes últimos para controlar os servos.

Se você usar ESP32, cada um de seus temporizadores pode ser configurado de forma flexível, e há também um módulo LEDC (controle de LED) dedicado, que é essencialmente um poderoso gerador PWM. Portanto, quer você esteja desenvolvendo usando IDE ou ESP-IDF (Internet of Things Development Framework), você pode controlar o servo apenas encontrando um canal de temporizador.

O que você deve prestar atenção na fiação real e na configuração do código?

A conexão do hardware é muito simples. Basta conectar a linha de sinal do servo diretamente ao pino de saída PWM do microcontrolador. Preste atenção no aterramento comum, ou seja, conecte o GND (fio terra) dos dois juntos. Em termos de fonte de alimentação, servos pequenos podem usar diretamente os 5V da placa de desenvolvimento, e servos grandes são melhor alimentados separadamente.

A chave para a configuração do código é definir o período do temporizador para 20 ms e, em seguida, calcular o valor de comparação correspondente com base no ângulo do servo desejado. Por exemplo, 0° corresponde a um nível alto de 0,5 ms e o valor de comparação é 2,5% do valor da contagem do temporizador. Estes possuem funções prontas na biblioteca padrão ou biblioteca HAL (Hardware Abstraction Layer Library), basta seguir as rotinas e modificá-las.

Quais são as armadilhas comuns em projetos reais?

Tenho visto muitos amigos tropeçarem nesse assunto. A armadilha mais comum é esquecer de verificar a frequência do relógio do temporizador, resultando em valores de comparação calculados imprecisos. Por exemplo, o clock do seu temporizador é de 72 MHz e a frequência do contador após a pré-escala é de 1 MHz. Essa contagem é de 1 microssegundo. Se você deseja um nível alto de 1,5ms, defina o valor de comparação para 1500. É fácil de calcular.

Outra armadilha é o conflito de pinos PWM. Os pinos do canal de alguns temporizadores podem estar ocupados por outros periféricos ou podem não estar fixados na placa. Portanto, antes de escolher um cronômetro, é melhor olhar o esquema e certificar-se de que os pinos que você planeja usar estão livres.

Depois de ler isso, você já tem uma ideia? Para a necessidade de acionar o servo, o temporizador comum é definitivamente suficiente. Não há necessidade de ficar de olho no cronômetro avançado. Claro, para decidir qual chip escolher e qual temporizador usar, é melhor baixar a ficha técnica e as notas de aplicação do site oficial da empresa correspondente e dar uma olhada mais de perto. A propósito, que tipo de microcontrolador você está usando agora e quantos servos você planeja controlar? Bem-vindo a deixar uma mensagem na área de comentários para compartilhar seu projeto, e vamos nos comunicar e progredir juntos! Se você achar este artigo útil, não esqueça de curtir e compartilhar com mais amigos que precisam dele.