Qual é o procedimento operacional para conversão da caixa de direção? Entenda isso e diga adeus ao servo tremendo e ficando preso.

Ao brincar comservos, especialmente aqueles com controles de ligação um pouco mais complexos, você já se deparou com esta situação: OservoObviamente, eles funcionam bem quando testados sozinhos, mas uma vez instalados em um projeto, eles tremem sem parar, ou os movimentos não são suaves, ou até mesmo ficam presos diretamente? 80% deles caíram no poço do “procedimento de operação de conversão de servidor”. Simplificando, este programa converte seus sinais de controle em ações precisas que oservopode entender e executar. Se você não entender, o projeto facilmente dará errado.

Qual é o procedimento de operação de conversão da caixa de direção?

Essa coisa é na verdade um pedaço de código escrito em seu chip de controle principal (como STM32). Sua principal função é converter o “valor do ângulo” ou “valor da velocidade” que definimos em um sinal PWM (modulação por largura de pulso) que pode ser reconhecido pelo motor de direção. Você pode pensar nisso como um tradutor, transformando a ideia "Quero que o braço robótico se levante até 30 graus" em uma série de pulsos elétricos precisos para fazer o motor girar na caixa de direção. Sem este programa, as instruções emitidas pelo seu painel de controle são apenas um monte de bobagens e o servo não tem ideia do que fazer.

Por que meu servo continua vibrando?

Quando muitas pessoas encontram a vibração do servo pela primeira vez, sua primeira reação é “o servo está quebrado” ou “a fonte de alimentação não é suficiente”. Na verdade, muitas vezes, o culpado é que a “taxa de atualização” no programa de conversão não está definida corretamente. A maioria dos servos analógicos precisa receber um sinal de pulso estável a cada 20 milissegundos (ou seja, uma frequência de 50 Hz) para manter a posição. Se o seu programa estiver lidando com outras tarefas, fazendo com que o sinal enviado ao servo seja intermitente ou com intervalos de tempo imprecisos, o servo ajustará constantemente sua posição dentro de uma pequena faixa, fazendo parecer que está tremendo. Portanto, garantir que o temporizador para envio de ondas PWM no programa seja suficientemente preciso é o primeiro passo para resolver o problema de jitter.

Como fazer vários servos se moverem ao mesmo tempo

Ao fazer um robô biônico ou um braço robótico multieixo, é uma dor de cabeça ter vários servos movendo-se juntos. Se os programas forem processados ​​um por um, você descobrirá que o servo “termina um movimento e depois o outro se move”, e os movimentos são muito rígidos e não naturais. A abordagem correta é criar um “grupo de ação” ou “fila de ação” no programa. O que isso significa? Isso significa primeiro calcular os ângulos alvo de todos os servos neste momento e, em seguida, atualizar a saída PWM de todos os servos ao mesmo tempo no mesmo intervalo de tempo. Desta forma, todos os servos podem começar a mover-se para a posição alvo ao mesmo tempo, conseguindo movimentos compostos suaves e coerentes, como um cão robô dando um passo suave.

Como resolver o problema da rotação irregular do mecanismo de direção?

Você notou que se você girar o servo diretamente de 0 a 90 graus instantaneamente, o movimento parecerá "atordoado" e a partida e a parada serão muito rápidas, o que pode facilmente fazer o mecanismo tremer. Este é o elo que faltava na "operação de interpolação". Um excelente programa de conversão não fornecerá diretamente a posição final, mas calculará e inserirá automaticamente muitos pontos intermediários entre o ponto inicial e o ponto final. Assim como o quadro intermediário de um desenho animado, deixe o servo dar um passo de cada vez. Você pode programar o servo para realizar movimentos uniformes de aceleração e desaceleração uniformes, para que seus movimentos pareçam muito suaves e suaves, além de proteger a estrutura mecânica.

Como escolher a placa de controle de conversão servo certa

Existe uma grande variedade de placas de servocontrole no mercado e você deve escolher uma de acordo com suas necessidades. Se você apenas se divertir e usar o servo para fazer um gimbal, uma placa driver PWM comum de 16 canais (por exemplo) será suficiente. Ele se comunica através da interface I2C e pode ajudar você a economizar os recursos computacionais do chip de controle principal. Mas se você estiver fazendo um robô de pernas complexo, deverá considerar uma placa de controle de alto desempenho com comunicação serial ou até mesmo barramento CAN. Este tipo de placa não só possui maior precisão de controle, mas também pode realimentar o ângulo atual, a temperatura e a carga do servo, permitindo monitorar o status do servo em tempo real no programa e realizar controles de circuito fechado mais complexos.

Como lidar com zonas mortas e histerese em programas

Qualquer caixa de direção possui folga mecânica, chamada de "folga". Por exemplo, se você pedir para girar 10 graus, ele poderá girar apenas 9,5 graus. Quando você pede para girar de volta para 0 graus, ele pode parar em 0,5 graus. É por isso que as “zonas mortas” precisam ser tratadas nos procedimentos de conversão. Uma abordagem experiente é adicionar um “fator de correção” ao valor alvo do programa. Ao descobrir que o servo não atinge o ângulo esperado, dê um comando levemente “over” no próximo comando; ou ao avaliar se o servo está no lugar, defina uma faixa de erro permitida em vez de olhar para 0 graus absolutos. Isso pode efetivamente impedir que o servo oscile entre uma ou duas unidades de precisão devido à histerese.

A lógica de proteção deve ser adicionada ao programa de conversão?

Deve adicionar! E esta é a chave para levar o projeto de “pode ser executado” para “funcionamento estável”. Seu programa de conversão não pode ser apenas um transmissor de sinal obediente, mas também um "guarda de segurança" inteligente. Por exemplo, adicione "proteção de bloqueio" ao programa. Se o servo não girar no ângulo especificado por vários segundos (ele pode ficar preso), a energia será cortada imediatamente para evitar queima do motor. Outro exemplo é a “proteção contra ultrapassagem”. Se a sua estrutura mecânica só permite que o servo gire 180 graus, então o programa deve filtrar quaisquer instruções ilegais que excedam 180 graus para evitar que o servo atinja o bloco limite e seja danificado.

Dito isso, me pergunto se você já foi incomodado por um fenômeno particularmente estranho na caixa de direção ao trabalhar em um projeto. Por exemplo, o barulho é extremamente alto ou a febre é intensa? Bem-vindo a compartilhar sua experiência com armadilhas na área de comentários, vamos discutir e resolver isso juntos! Se você achar o artigo útil, não esqueça de curtir e compartilhar com mais amigos.