¿Es demasiado alta la frecuencia del zumbido del servo? Enseñarte 3 consejos para eliminar el ruido

Es realmente un dolor de cabeza ver tuservo"chisporroteando" allí. Muchos amigos que acaban de empezar a jugar con robots o a hacer proyectos de bricolaje, la primera reacción es "¿Ajusté la velocidad demasiado rápida?" o "¿La frecuencia PWM no está configurada correctamente?" De hecho, puede haber más razones para el sonido inusual emitido por elservode lo que piensas, y no necesariamente todo es causado por la frecuencia. Hoy vamos a hablar de qué causa este molesto “silbido” y cómo solucionarlo.

¿Por qué el timón hace un chirrido?

El núcleo dentro del mecanismo de dirección es un motor de CC más un conjunto de engranajes reductores y una placa de circuito de control. La señal PWM que le damos básicamente le dice "a qué posición desea ir". cuando elservorecibe el comando, el motor interno comenzará a girar y accionar el engranaje. El motor no se detendrá hasta que el dispositivo de retroalimentación de posición le indique a la placa de circuito que está "en su lugar".

Si este proceso "en el lugar" no es perfecto, o si hay alguna interferencia externa, el motor se ajustará repetida y ligeramente cerca de una posición objetivo, como cuando caminamos y queremos detenernos en un punto pero seguimos balanceándonos en pequeños pasos. Esta pequeña vibración de alta frecuencia se transmitirá a través de los engranajes y se convertirá en el sonido "chisporroteante" que escuchamos. Por tanto, se trata esencialmente de un estado inestable del sistema de control.

¿Una frecuencia demasiado alta afectará al mecanismo de dirección?

La respuesta es: sí, pero normalmente no es una cuestión de "frecuencia" que se configura manualmente. La frecuencia PWM de la que hablamos a menudo para controlar el servo es generalmente de 50 Hz, lo que significa enviar un pulso cada 20 milisegundos. Esta frecuencia es el "lenguaje estándar" de los servos, y la mayoría de los servos analógicos y digitales la reconocen.

Si ajusta esta frecuencia demasiado alta, por ejemplo, por encima de 200 Hz, es posible que el circuito de servocontrol no pueda responder. Continuará recibiendo nuevas instrucciones y, antes de que tenga tiempo de ejecutarlas, volverá a recibir la siguiente instrucción. Esto hará que el servo esté siempre en un estado de "alcanzándose", provocando silbidos continuos de alta frecuencia, calentamiento e incluso daños. Por lo tanto, a menos que el manual de su servo admita claramente una frecuencia de actualización más alta, bloquéelo firmemente a 50 Hz.

¿Qué causa la vibración y el ruido del mecanismo de dirección?

Además de los problemas de frecuencia, la fuente más común de sonidos "chisporroteantes" es en realidad la fuente de alimentación. Cuando el servo se inicia o se bloquea (por ejemplo, cuando se atasca por una fuerza externa), la corriente instantánea será muy grande. Si su fuente de alimentación no tiene capacidad suficiente o el cable de alimentación es demasiado delgado, el voltaje disminuirá momentáneamente. Una vez que el circuito de control del mecanismo de dirección detecta inestabilidad de voltaje, fácilmente funcionará de manera desordenada, causando inquietud y ruido.

Otra causa común es mecánica. ¿La carga sobre la correa del servo es demasiado pesada? ¿Hay algún atasco en el mecanismo de vinculación? Si el servo necesita mucho esfuerzo para mantener una posición, el motor interno continuará generando un par alto, produciendo un sonido de sobrecarga "chisporroteante". Además, para mejorar la velocidad de respuesta, el propio servo digital tendrá una débil "jitter de alta frecuencia" para mantener el par. Este es un fenómeno normal, pero si el ruido de repente se vuelve más fuerte, significa que hay un problema.

Cómo juzgar la interferencia de la señal del mecanismo de dirección

La señal PWM emitida por nuestro tablero de control, como STM32, es una onda cuadrada perfecta en condiciones ideales. Sin embargo, en el circuito real, si el cableado no es razonable o el bucle de alta corriente impulsado por el motor interfiere con la línea de señal, los bordes ascendentes y descendentes de la onda PWM pueden volverse desordenados o incluso superpuestos con ruido.

El chip de control del mecanismo de dirección es muy sensible a esta señal "sucia". Puede malinterpretar un fragmento de ruido como pulsos múltiples, lo que resulta en un juicio incorrecto de la posición del servo, lo que resulta en temblores irregulares y sonidos "chisporroteantes". El método de juicio también es muy sencillo. Puede intentar conectar el servo solo a una fuente de alimentación estable y solo conducir la línea de señal desde el controlador. Si el ruido desaparece, es prácticamente seguro que se ha producido una interferencia en la línea de señal.

Pasos sencillos para solucionar el ruido del mecanismo de dirección

️Paso uno: Verifique la fuente de alimentación.Asegúrese de que su fuente de alimentación pueda proporcionar suficiente corriente. Si es posible, utilice un multímetro para comprobar si el voltaje de la fuente de alimentación fluctúa significativamente cuando el servo está funcionando. Se recomienda encarecidamente utilizar una fuente de alimentación independiente para el servo o conectar un condensador grande (como 470 uF-) en paralelo al lado del servo de alta potencia, que puede absorber eficazmente el impacto de corriente instantáneo.

️Paso 2: Enderezar las líneas.Separe los cables de señal y los cables de alimentación del servo y no los ate con los cables del motor. Si las condiciones lo permiten, utilice pares trenzados o cables blindados para transmitir señales PWM y el efecto antiinterferencias será mucho mejor.

️Paso 3: Filtrado de software.En el código, no envíe con frecuencia pequeñas instrucciones de cambio al servo. Por ejemplo, el valor de PWM se actualiza solo cuando el ángulo objetivo difiere del ángulo actual en más de 1 grado. Esto puede evitar ajustes innecesarios del servo debido a una pequeña fluctuación numérica.

¿En qué circunstancias es necesario reemplazar el mecanismo de dirección?

Si su fuente de alimentación es estable, la línea de señal ha sido procesada y se confirma que la frecuencia es el estándar de 50 Hz, pero el servo todavía hace un ruido fuerte y va acompañado de calor intenso, respuesta lenta o movimiento no lineal, entonces es probable que el servo en sí haya "finalizado su vida útil". Lo más común es que el potenciómetro dentro del servo (la parte que detecta la posición) esté desgastado, lo que resulta en una retroalimentación de posición inexacta. Esto formará un círculo vicioso: retroalimentación inexacta -> chip de control ajustándose desesperadamente -> mayor desgaste del motor y los engranajes -> mayor ruido. En este momento, reemplazar un servo nuevo es la opción más sencilla.

Dicho todo esto, también puedes consultar el proyecto que tienes entre manos. ¿El suministro de energía no se mantiene o hay interferencias en la señal? Durante el proceso de depuración del servo, ¿ha encontrado algún ruido extraño y anormal? Bienvenido a compartir su experiencia en el área de comentarios, comunicarnos y evitar obstáculos juntos. Si este artículo te resulta útil, ¡no olvides darle me gusta y compartirlo con más amigos que jueguen con hardware!