Relatório de experiência de servo controle e depuração: Guia de jitter, interferência e fiação

Ao depurar oservo, você já se deparou com esta situação: A conexão está correta e o código não informa um erro, mas oservosimplesmente não obedece ao comando, tremendo sem parar ou ficando preso no meio da rotação? Não se preocupe, esta é uma armadilha que quase todo mundo que jogaservos entrará em cena. O servo parece simples, mas na verdade existem muitos truques dentro dele. Da seleção à fonte de alimentação e à interferência do sinal, um pequeno erro em qualquer link pode fazer você lutar por muito tempo. Este relatório experimental resolverá as armadilhas que encontramos e as soluções para ajudá-lo a controlar com sucesso a caixa de direção.

Por que o volante continua tremendo?

O servo treme, o que costumamos chamar de "tremer" ou "balançar para frente e para trás". Isso geralmente é causado por sinais instáveis ​​ou flutuações de tensão. Especialmente ao usar o controle de onda PWM, se a frequência do sinal de controle não corresponder ao circuito interno do servo, ele ficará "perdido" e parecerá girar para frente e para trás. Descobrimos no experimento que o jitter é particularmente óbvio ao usar fonte de alimentação direta, porque a corrente de saída de 5V na placa é limitada. Uma vez que o servo requer uma grande corrente por um instante, a tensão será reduzida, fazendo com que o chip de controle seja reiniciado e o sinal fique confuso. A maneira mais direta de resolver este problema é preparar uma fonte de alimentação externa separada para o servo, como várias baterias ou um módulo estabilizador de tensão, e separar completamente as fontes de alimentação da placa de controle e do servo.

Como conectar corretamente o mecanismo de direção

A fiação parece simples, mas é a área mais atingida por experimentos fracassados. Os servos geralmente têm três fios: fio de alimentação (geralmente vermelho), fio terra (marrom ou preto) e fio de sinal (laranja ou amarelo). Muitas pessoas ignoram o ponto-chave de que a linha de energia e a linha de aterramento devem ser "terrenos compartilhados". O que isso significa? É a fonte de alimentação da sua placa de controle (como um microcontrolador) e do servo. Seus terminais negativos devem estar conectados entre si. Se eles não estiverem aterrados juntos, a tensão do sinal enviada pela placa de controle e a tensão de referência recebida pelo servo não serão precisas e os sinais ficarão naturalmente confusos. ️ O método de conexão correto é: a linha de alimentação e o fio terra do servo são conectados à fonte de alimentação externa, e o pólo negativo (terra) da fonte de alimentação externa é conectado ao terra da placa de controle. Finalmente, o fio de sinal é conectado à porta IO da placa de controle.

Como escolher uma fonte de alimentação servo adequada

Ao escolher uma fonte de alimentação para o servo, você não pode apenas verificar se a tensão está correta, mas se a corrente é suficiente é a chave. A caixa de direção metálica que usamos em nosso experimento tem uma corrente nominal de bloqueio de um ou dois amperes. Se você usar uma fonte de alimentação com capacidade de saída de apenas 500mA, uma vez que o servo gira com carga, a corrente é insuficiente e a tensão cai imediatamente. Na pior das hipóteses, o torque é insuficiente e não consegue girar ou, na pior das hipóteses, o painel de controle reinicia. Portanto, ao escolher uma fonte de alimentação, é melhor escolher uma com tensão estável e capacidade de saída de corrente maior que a corrente máxima de operação do servo. Por exemplo, para um único servo pequeno, é recomendado usar uma fonte de alimentação superior a 1A; se for um servo de alto torque ou acionar vários ao mesmo tempo, é necessária uma fonte de alimentação chaveada de 2A ou mesmo 5A. Não pense em evitar problemas e obter energia diretamente do pino de 5V da placa de desenvolvimento.

Por que o programa de controle da caixa de direção não responde?

Às vezes, o código e a fiação foram verificados várias vezes, mas o servo simplesmente não se move. Neste momento, não se apresse em suspeitar que o servo está quebrado. Primeiro verifique se o fio de sinal está solto. Também é possível que a inicialização e configuração do PWM não sejam feitas corretamente. Os pinos PWM de muitos microcontroladores não emitem formas de onda por padrão. Você deve primeiro definir a frequência e o ciclo de trabalho no programa. Em termos de frequência, a frequência PWM exigida pela maioria dos servos analógicos é de 50 Hz, que corresponde a um período de 20 ms. Se a frequência estiver configurada incorretamente, por exemplo, para 200 Hz, o circuito dentro do servo não será capaz de analisar corretamente o sinal e, naturalmente, não haverá resposta. Lembre-se de inicializar o PWM primeiro e, em seguida, dar um pulso para retornar o servo à posição neutra (como tempo de alto nível de 1,5 ms) para ver se o servo se move ligeiramente.

Como usar o código para fazer o servo girar

Se você deseja que o servo gire suavemente, a lógica do código não é complicada. O núcleo deve alterar continuamente a duração do nível alto no sinal PWM, que é a largura do pulso. Geralmente, a largura do pulso de controle do servo varia de 0,5 ms a 2,5 ms, correspondendo a 0 graus a 180 graus. Quando escrevemos código, podemos primeiro usar um loop for simples para aumentar lentamente a largura do pulso de 0,5 ms para 2,5 ms, atrasando cada etapa por um curto período de tempo (como 15 ms), para que o servo gire suavemente de uma extremidade para a outra. A chave é controlar a quantidade de alteração e o tempo de atraso de cada etapa. Se a mudança for muito grande, o servo irá saltar um após o outro; se o atraso for muito curto, o servo irá girar e ultrapassar facilmente. Recomendamos escrever primeiro uma função básica, inserir o ângulo, calcular automaticamente a largura de pulso correspondente e, em seguida, enviá-la ao servo.

O que devo fazer se a posição do servo de depuração estiver incorreta?

Depois que o servo é girado para a posição designada, ele sempre difere alguns graus, o que é bastante irritante. A posição é imprecisa. Por um lado, é um erro mecânico, como o volante não está bem fixado ou a biela está em posição falsa; por outro lado, a faixa de largura de pulso e o ângulo real no software não são calibrados. A relação correspondente entre a largura do pulso e o ângulo de cada servo é ligeiramente diferente e o manual de dados não pode ser copiado completamente. A solução é simples, faça um procedimento de calibração. Primeiro escreva um código para deixar o servo ir para a posição que você acha que é 0 graus, depois use uma régua ou transferidor para medir o ângulo real e registre o valor da largura do pulso neste momento. Em seguida, use o mesmo método para medir a largura do pulso correspondente a 180 graus. Use esses dois valores medidos como limites superior e inferior do seu programa, para que a precisão do controle possa ser muito melhorada. Juntamente com o algoritmo de controle de circuito fechado, o efeito será ainda melhor.

Qual foi o problema mais estranho que você já encontrou ao depurar um servo? A unidade está queimada ou o programa não pode ser baixado? Bem-vindo a compartilhar sua experiência de “rollover” na área de comentários, ou encaminhar o artigo para um amigo que também é torturado pelo leme, e trocar experiências juntos!