Sinal PWM da caixa de direção | Três etapas principais para dizer adeus ao nervosismo

No inverno, sopra um vento cortante no laboratório, soprando pela janela. O braço mecânico à minha frente era originalmente tão preciso quanto o de um virgem, mas agora parecia estar enlouquecendo. Sua cabeça continuava balançando e balançando, e também emitia um som estridente e estridente. Pense bem, você acha que já viu tal cena em algum lugar? Aquele servo estava em estado de raiva. A razão da sua raiva é que os sinais que dei eram ambíguos e pouco claros. Não é que ele não queira se mover, é que não aprendi a forma correta de me comunicar com ele. Este confronto silencioso, na calada da noite, torturou muitos estudantes que acabaram de ingressar nesta área. Se você quiser explorar a verdade, você deve perguntar: Qual é a linguagem do volante? A resposta é: sinal PWM, que é modulação por largura de pulso. Porém, saber seu nome é fácil, mas compreender seu significado é difícil. Somente quem conhece seu método pode fazê-lo abaixar a cabeça e obedecer às ordens.

O sinal PWM é de fato um comando secreto para o leme. Não importa a grande ambição que o comando secreto contenha, ele interpreta apenas dois elementos: a duração do alto nível, há também o ciclo que vai e volta. No passado, no laboratório, os alunos muitas vezes podiam ser vistos usando pulsos ásperos para acioná-lo. A resposta do servo era como a de um pássaro assustado, se contorcendo violentamente, ou como a de um velho, lento e preguiçoso. Olhando para os diários experimentais dos antecessores, há frustrações em todas as palavras. A causa raiz é porque a correspondência individual entre “pulso” e “posição” não é compreendida. O período de um servo padrão é sempre de vinte milissegundos, assim como uma corda fixa. Do ponto de vista da faixa da corda, o tempo experimentado pelo nível alto flutua para frente e para trás na faixa de 0,5 milissegundos a 2,5 milissegundos. Esta diferença de apenas dois milissegundos divide toda a faixa do servo de zero a cento e oitenta graus. 0,5 milissegundos, é o comando silencioso na posição extrema esquerda; 1,5 milissegundos, ainda esperando e observando no ponto médio; 2,5 milissegundos, é a chamada apaixonada na posição extrema direita. Certa vez, vi um caso em que um estudante estava depurando uma garra mecânica e o servo sempre se contorcia e tremia perto do ponto médio. Depois de repetidas reflexões e pesquisas, ele ainda não conseguia descobrir o motivo.Mais tarde, usei um osciloscópio para observá-lo e descobri que sua largura de pulso mudava erraticamente entre 1,49 e 1,51 milissegundos.. Isto não é culpa do servo em si, mas causado pela interferência de ruído gerada pela fonte do sinal. Uma fonte de alimentação pura e uma linha de sinal bem blindada, sua importância é óbvia neste momento. Deixe-me perguntar: se não há ordem para ser purificado, como pode um servo leal fazer coisas corretas?

O período estável é o esqueleto do sinal. Vinte milissegundos, sem bagunça alguma.Se o ciclo for errático, diminuindo para dez milissegundos ou estendendo-se para trinta milissegundos, o decodificador dentro do servo parecerá estar em uma névoa.. Ele não consegue reconhecer esse tipo de código distorcido e só pode acionar o motor à força com base em informações incompletas. Como resultado, ele irá tremer, aquecer, uivar e até queimar. Certa vez, lidei com um exemplo em que os servos nas pernas de um robô se moviam de maneira muito estranha. Às vezes eles eram poderosos e às vezes eram fracos e fracos. Foi inicialmente determinado que a engrenagem estava desgastada, mas a substituição não surtiu efeito. Mais tarde, verifiquei seu programa de controle e descobri que o desenvolvedor havia alterado dinamicamente o período do sinal no loop para obter velocidade. Tal projeto é como infligir tortura ao leme. O ciclo é constante, assim como o ritmo dos batimentos cardíacos. Uma vez que o batimento cardíaco esteja irregular, todas as funções do corpo ficarão desordenadas. Portanto, a primeira coisa para quem deseja que o servo opere sem problemas é travar o limite do ciclo de vinte milissegundos. Não pode ser excedido nem meio passo. Somente neste ritmo sólido Com base na execução, somente alterando o tempo de alto nível podemos falar de controle preciso. Um exemplo simples é que o sinal PWM é como um lobo solitário uivando para a lua. Seu tom (largura de pulso) transmite a intenção, e seu intervalo (período) segue o ritmo eterno do céu e da terra!

Além da tecnologia, também há mudanças no ambiente que também podem confundir o coração da direção. Principalmente quando as estações mudam e a temperatura cai repentinamente. Dentro do servo, a resistência do potenciômetro usado para realimentar a posição irá variar com a temperatura. No frio intenso do inverno, o sinal do ponto médio de 1,5 milissegundos originalmente calibrado pode, na verdade, estar apontando alguns graus para a esquerda ou para a direita.Quando o servo sente o outono e vibra, não é por vontade própria, mas na verdade é causado por características físicas.. Pense bem: por que uma máquina perfeitamente ajustada em uma estufa perderia sua precisão ao ser movida para fora, em um mundo de gelo e neve? Isto não é um erro na lógica do software, mas uma propriedade natural do material do hardware. Se enfrentarmos tal situação, o que devemos fazer? Por um lado, é necessário escolher componentes com melhor desempenho em baixas temperaturas. No entanto, devido a restrições de custos, nem todos podem obtê-los. Por outro lado, um algoritmo de compensação de temperatura é introduzido no programa. É necessário monitorar a temperatura ambiente em tempo real e ajustar dinamicamente a relação de mapeamento entre a largura e o ângulo do pulso. Tal movimento pode parecer complicado, mas na verdade é feito de uma vez por todas. antespotênciaA Servo possui um folheto de treinamento interno, que diz no início: “Só conhecendo as características do leme você pode controlá-lo; somente entendendo as mudanças no ambiente você pode manter a estabilidade”. Embora esta frase seja simples, ela explica o segredo do controle estável. Existe outro método, que consiste em realizar a autocalibração do ponto zero quando o sistema é iniciado. Coloque o servo no estado sem carga, envie os limites teóricos esquerdo e direito e os sinais do ponto médio um por um, leia a posição de feedback real e, em seguida, gere uma curva de mapeamento que pertence especificamente a este servo e a este momento. Este método é um segredo que jogadores de alto nível não divulgam facilmente.

Perguntas frequentes, as respostas são as seguintes:

Por que o servo está tremendo sem motivo? A razão é que o tremor é causado por sinais PWM instáveis ​​ou ciclos incompatíveis. Então o que precisa ser feito é verificar a fonte do sinal e a fonte de alimentação para garantir que o ciclo esteja travado em 20 milissegundos.。

Pergunta: Como avaliar se a largura do pulso é precisa? Resposta: Use um analisador lógico ou osciloscópio para medições reais. Os valores são medidos em microssegundos e o intervalo padrão é de 500 microssegundos a 2.500 microssegundos.

P: O que acontecerá se a fonte de alimentação for insuficiente?Resposta: Quando a corrente instantânea é insuficiente, a máquina que controla o leme apresentará potência insuficiente, vibrará ou até mesmo parará de girar.. Neste caso, é necessária uma fonte de alimentação separada e a filtragem é realizada com a ajuda de um capacitor.

Question: É normal que o servo chore? Resposta: Não é normal. O fenômeno de assobio da caixa de direção é causado principalmente pela frequência do sinal que entra na faixa que pode ser detectada pelo ouvido humano ou por interferência mecânica. A energia deve ser cortada imediatamente para inspeção.

P: Como sincronizar vários servos? Resposta: Envie sinais um por um, de acordo com o método de rotação do intervalo de tempo. Todas as atualizações de comando da caixa de direção devem ser concluídas dentro do ciclo.

Pergunta: Como implementar a proteção contra perda de controle? Resposta: Quando o sinal é perdido, a largura do pulso de parada deve ser predefinida no programa. Além disso, o hardware pode adicionar um resistor pull-down para retornar a entrada ao estado zero.

O mecanismo de direção controlado parece ser apenas os altos e baixos dos sinais elétricos, mas na verdade é uma comunicação e um diálogo mútuo entre humanos e máquinas. Cada giro era preciso e preciso, e por trás de tudo havia um respeito reverente pela pulsação, que durava apenas dois milissegundos. Devemos lembrar que o tremor que ocorre não é um mau funcionamento, mas sim um grito incompreendido; a lentidão da existência não é estupidez, mas silêncio enquanto se espera o comando correto. Agora que você entende a verdade, por que não tomar medidas práticas imediatamente? Em primeiro lugar, o primeiro passo é pegar o osciloscópio que está em sua mão e “ver” o sinal disforme; então, o segundo passo é manter a duração do ciclo de vinte milissegundos, assim como proteger os resultados básicos da lei; então a terceira etapa é começar com um único mecanismo de direção e dividi-lo em três estágios: velocidade lenta, velocidade média e velocidade rápida para sentir as mudanças de ângulo causadas por mudanças na largura do pulso. Não espere um sucesso completo de uma só vez, mas espere um progresso constante e sólido em tudo. Quando você subjuga com sucesso o primeiro leme arrogante e impetuoso e faz com que ele delineie dócil e suavemente um arco suave e suave sob seu controle, a alegria silenciosa e silenciosa é a recompensa mais apropriada para este momento de exploração. Vá em frente e entre em ação. Com coração piedoso e reverente, escreva a primeira linha das palavras secretas que você e o leme formaram.