Fórmula de cálculo do ciclo de trabalho da caixa de direção: controle facilmente o sinal PWM em algumas etapas simples

Qual é o problema mais problemático ao brincar comservoé? É isso mesmo, simplesmente não consigo descobrir como calcular o ciclo de trabalho. Vendo oservonão me mover ou virar aleatoriamente me deixa ansioso. Na verdade, depois de entender a fórmula de cálculo, esse assunto fica muito mais simples.

Que sinais são necessários para o controle do aparelho de direção?

A caixa de direção é bastante especial. Ele não gira quando recebe uma tensão como os motores comuns. Ele precisa de um sinal chamado PWM para dizer “para qual posição virar”. Este sinal é como piscar um olho. O ritmo de abertura e fechamento determina o movimento doservo. Simplificando, o que o servo observa é a duração do nível alto neste sinal, que é tecnicamente chamado de largura de pulso.

O período do sinal de largura de pulso é geralmente de 20 milissegundos, ou seja, 50 piscadas por segundo. Neste ciclo, o tempo de ocupação do nível alto corresponde a quantos graus o servo gira. Por exemplo, para servos comuns, uma largura de pulso de 0,5 milissegundos corresponde a 0 graus, 1,5 milissegundos corresponde a 90 graus e 2,5 milissegundos corresponde a 180 graus. Depois de compreender esta correspondência, você terá uma base para calcular o ciclo de trabalho.

Como calcular o ciclo de trabalho do servo com precisão?

A fórmula para calcular o ciclo de trabalho é na verdade muito simples: ciclo de trabalho = tempo de alto nível ÷ tempo de ciclo × 100%. Veja o exemplo agora, se você deseja que o servo gire 90 graus, o tempo de alto nível é 1,5 milissegundos e o período é 20 milissegundos, então o ciclo de trabalho = 1,5 ÷ 20 × 100% = 7,5%. É simples assim, basta fazer as contas.

Mas observe que os parâmetros de alguns servos podem ser diferentes. Por exemplo, em alguns servos, 0 graus corresponde a 0,3 milissegundos e 180 graus corresponde a 2,3 milissegundos. Neste momento, você deve primeiro entender as especificações do servo, encontrar a faixa de largura de pulso correspondente e, em seguida, usar a mesma fórmula para calcular. A fórmula em si não é difícil, o fundamental é que os dados sejam precisos.

Os ciclos de trabalho dos diferentes servos são iguais?

Esta é uma boa pergunta e a resposta é: não necessariamente a mesma. A maioria dos servos comuns no mercado usa um período de 20 milissegundos e uma faixa de largura de pulso de 0,5 a 2,5 milissegundos. Mas há muitas exceções, especialmente aquelas com servos digitais ou servos para fins especiais, cujos parâmetros podem ser diferentes. Por exemplo, alguns micro-servos têm um tempo de ciclo de apenas 10 milissegundos.

️ Portanto, quando você adquirir um novo servo, a primeira coisa que você deve fazer é verificar sua ficha técnica. Veja qual período de sinal é necessário e qual é a faixa de largura de pulso. Não tome os valores padrão como garantidos, caso contrário o servo não se moverá ou emitirá um som estridente quando atingir a posição extrema e queimará facilmente com o tempo. Servos diferentes são como pessoas diferentes, com gostos diferentes, então você tem que tomar o remédio certo.

Como o ângulo da caixa de direção corresponde ao ciclo de trabalho?

Existe uma relação linear entre ângulo e ciclo de trabalho, o que significa que eles mudam proporcionalmente. Por exemplo, um servo de 0 a 180 graus corresponde a 0,5 a 2,5 milissegundos, e 90 graus está exatamente no meio, que é 1,5 milissegundos. O ciclo de trabalho também corresponde linearmente. Se quiser que o servo gire 45 graus, você pode primeiro calcular a largura do pulso correspondente a 45 graus.

O algoritmo específico é: largura de pulso = largura mínima de pulso + (ângulo alvo ÷ ângulo máximo) × (largura máxima de pulso - largura mínima de pulso). Por exemplo, 0,5 + (45 ÷ 180) × (2,5 - 0,5) = 0,5 + 0,25 × 2 = 1,0 milissegundos. Em seguida, use esta largura de pulso para calcular o ciclo de trabalho: 1,0 ÷ 20 × 100% = 5%. Desta forma você pode controlar com precisão o servo para se mover para qualquer posição desejada.

Quais são os erros comuns no cálculo do ciclo de serviço do servo?

O erro mais comum é misturar unidades e valores. Por exemplo, trate milissegundos como microssegundos ou vice-versa. Alguns novatos viram 1.500 μs escritos na folha de dados e pensaram que eram 1,5 milissegundos. O resultado foi que o ciclo de trabalho foi 1000 vezes maior. Claro que o servo não estava normal. Há também um erro no período, pensando que todos os servos têm 20 milissegundos.

Outro erro comum é ignorar a faixa morta do servo. Alguns servos possuem uma zona morta próxima à posição limite. Se você fornecer uma largura de pulso correspondente a 0 graus, ele poderá não se mover. Precisa ser ligeiramente aumentado antes de se mover. Além disso, a posição central do servo pode não ser exatamente 1,5 milissegundos e haverá um ligeiro desvio. Esses detalhes devem ser observados durante a depuração real. Os cálculos teóricos por si só não são suficientes e o ajuste fino deve ser combinado com testes reais.

Como verificar se o ciclo de serviço do servo está correto ou incorreto

Depois de calcular o ciclo de trabalho, é uma boa ideia verificá-lo. O método mais simples é primeiro usar o programa para gerar o sinal PWM calculado e, em seguida, observar se o ângulo de rotação do servo está conforme o esperado. Por exemplo, calcula-se que 90 graus correspondem a 7,5% do ciclo de trabalho. Após a saída, verifique se o servo está na posição intermediária. Se estiver, significa que o cálculo está correto.

️ Para uma verificação mais precisa, você pode usar um osciloscópio para medir o sinal PWM e ver diretamente quantos milissegundos é o tempo de alto nível. Muitos osciloscópios digitais atuais possuem funções de medição automática e podem ler diretamente a largura do pulso e o ciclo de trabalho. Se você costuma brincar com servos, será muito mais conveniente ter um osciloscópio barato. Verifique se não há problemas antes de utilizá-lo oficialmente no produto. Só assim você poderá garantir a estabilidade do seu projeto de inovação.

Você já encontrou um controle de direção impreciso? Como foi resolvido naquela época? Bem-vindo a compartilhar sua experiência na área de comentários. Se você achar útil, não esqueça de curtir e salvar para que mais amigos que jogam servos possam ver este artigo.