La solución a la vibración de múltiples servos controlados por Arduino: agregue una placa de control de servo

¿Alguna vez te has encontrado con tales problemas? quiero agregar unservoRecurro a un producto innovador para hacerlo funcionar, pero me siento abrumado cuando veo las complicadas conexiones de los circuitos y los códigos densos. Si conduce directamente variosservos, el resultado será una respuesta lenta, una sacudida aleatoria delservos, o incluso quemar directamente la placa base. De hecho, no estás solo. Muchos amigos que fabrican productos están estancados en este paso. No se preocupe, separe la parte de servocontrol y utilice un "tablero de servocontrol" especial para resolver el problema. Descubrirás que de repente las cosas se vuelven más sencillas.

¿Por qué no puedo manejarlo si tengo demasiados servos?

Muchas personas usarán directamente el pin de 5 V para alimentar el servo al principio y, por cierto, enviarán una señal PWM, pensando que esto es suficiente. Pero aquí hay una limitación física: la corriente que el chip regulador de voltaje en el controlador puede proporcionar es en realidad muy limitada, y cuando se bloquea o arranca un servo, la demanda de corriente puede ser tan alta como de varios cientos de miliamperios a 1 amperio. Cuando manejas más de dos o tres servos al mismo tiempo, la demanda actual total excede con creces la capacidad de suministro. Esto es como pedirle a un niño que tire de un carrito de mercancías. El único resultado es una caída repentina de voltaje. Si "choca" y reinicia, el mecanismo de dirección naturalmente perderá el control.

Además, los recursos del temporizador también son limitados. El control de los servos se basa en pulsos periódicos precisos de 20 ms. El uso de simulación de software para controlar más de una docena de servos al mismo tiempo consumirá mucho tiempo de cálculo de la CPU. Su chip de control principal se quedará sin aliento, lo que provocará que otras lecturas de sensores o juicios lógicos en el programa se bloqueen. Usar el panel de control del mecanismo de dirección equivale a contratar a un "mayordomo" profesional para que se encargue de estas arduas tareas. Sólo necesita dar instrucciones simples, como "girar 90 grados", y el resto del trabajo pesado se deja en manos del panel de control.

¿Qué puntos débiles resuelve el panel de control del mecanismo de dirección?

El mayor problema es "quemar la placa base". Los servos son piezas mecánicas que ocasionalmente se atascan y, cuando se atascan, la corriente aumenta. Si esta corriente pasa directamente, es probable que se queme el circuito débil de la placa base. El tablero de servocontrol generalmente viene con un capacitor de gran capacidad y un potente circuito estabilizador de voltaje, que puede absorber estos choques de corriente y proteger su tablero de control principal. Es como usar una capa de armadura, aislando corrientes peligrosas, lo que le permite depurar la estructura mecánica sin preocuparse de que las partes electrónicas emitan humo repentinamente.

El segundo problema es el "cableado confuso". Al fabricar prototipos de productos, los cables de señal, de alimentación y de tierra de más de una docena de servos se enredan. Una vez que un cable está suelto, resulta muy doloroso comprobarlo. Un buen panel de control dejará los terminales del cableado muy claros, generalmente utilizando cableado enchufable, y el cable de tierra y el cable de alimentación estarán claramente marcados. Incluso puede usar solo una línea I2C o serie para comunicarse y controlar docenas de servos. Esto hará que su banco de trabajo esté mucho más ordenado y reducirá en gran medida la tasa de fallas causadas por errores de cableado.

Cómo elegir un tablero de control confiable del mecanismo de dirección

Hay muchos tableros de control en el mercado. En primer lugar, hay que fijarse en el número de canales. Primero, cuente cuántos servos necesita en su producto. ¿Son 6, 16 o 32? Sería mejor tener uno o dos canales libres. En segundo lugar, depende del método de suministro de energía. Un buen tablero de control tendrá una toma de corriente separada, como un enchufe de CC, que le permitirá enchufarlo directamente a una batería o adaptador de 6 V-12 V en lugar de consumir energía de él. Esto significa que puede utilizar una fuente de energía más potente para fortalecer la salida del servo y responder más rápido.

Otro punto que fácilmente se pasa por alto es si el "protocolo de comunicación" es conveniente. Para principiantes, lo más amigable es una placa de control que admita puerto serie o comunicación I2C. Si llamas a una función comoservo.movimiento(1, 90)en la biblioteca, el servo se moverá. Intente elegir aquellas placas que proporcionen oficialmente bibliotecas y rutinas completas, de modo que pueda descargar las rutinas, cambiar algunos parámetros y ejecutarlas, ahorrándose la molestia de estudiar usted mismo el protocolo de comunicación subyacente. Por ejemplo, la placa de servocontrolador común de 16 canales es una buena opción de entrada.

Te enseñamos a conectarlos paso a paso.

Paso uno: cableado. Conecte el cable de señal del servo (generalmente un cable amarillo o blanco) al pin del canal correspondiente en el tablero de control. El cable rojo (fuente de alimentación) y el cable marrón (cable de tierra) del servo están conectados a la fuente de alimentación y al cable de tierra del tablero de control respectivamente. Tenga en cuenta que aquí debe confirmar el voltaje de funcionamiento del servo, generalmente 6 V, y luego usar una batería o un adaptador de corriente que pueda proporcionar suficiente corriente para conectarlo al puerto de entrada de alimentación del tablero de control.

Paso 2: Conexión de comunicación. Utilice cuatro cables DuPont para conectarlo al tablero de control del servo: VCC a 5V, GND a GND, SDA a A4 (si es Uno) y SCL a A5. Es como abrir una autopista de información entre ellos. A continuación, grabe el código de muestra del tablero de servocontrol y abra el monitor en serie. Si ve el mensaje de que la inicialización fue exitosa, significa que el "apretón de manos" entre ellos fue exitoso.

Paso 3: depura el ángulo. Encuentre la parte que controla el servo en el código, comoservo.(0, 0, 300). El 300 aquí corresponde a la posición de 0 grados del servo. Intente cambiar el valor, como 400. Observe si el brazo del servo gira en un ángulo adecuado. Debe anotar los valores de varios puntos de acción clave según su estructura mecánica. Por ejemplo, la posición inicial es 300 y la posición de agarre es 450. Escriba estos valores en la lógica de su programa principal y su producto se moverá de acuerdo con sus ideas.

Cómo escribir código más fácilmente después de usar el panel de control

Después de usar el panel de control, su código quedará muy claro. Ya no es necesario incluir elServo.hbiblioteca o escribir.()declaraciones. Sólo necesita incluir la biblioteca proporcionada por el fabricante del panel de control y luego inicializarla enconfiguración()función. Enbucle()función, puede centrarse en la lógica central del producto, como leer los datos del sensor y determinar el estado actual.

Por ejemplo, digamos que desea construir un sistema de seguimiento de luz solar. En el pasado, era posible que tuvieras que escribir código para ajustar los ángulos de dos servos al mismo tiempo y también considerar conflictos con el temporizador. Ahora, sólo necesitas escribir lógica comoif (光敏电阻值. La legibilidad del código ha mejorado enormemente y la depuración también es más conveniente. Puede entregar el complejo algoritmo de vinculación al panel de control y dejar que mueva el servo sin problemas, y solo tendrá que preocuparse por "cuándo moverse".

Los casos de productos reales aclaran las ideas

Imagina que estás construyendo un robot que puede preparar té automáticamente. Necesitas controlar un servo para sostener la taza de té, un servo para levantar el brazo y un servo para verter agua. Si el variador se usa directamente y los tres servos funcionan al mismo tiempo, el voltaje puede ser ligeramente inestable, la abrazadera puede aflojarse y la copa puede caer. Usando el tablero de control del servo, puede establecer un par de sujeción más alto para el servo que está sujeto para garantizar que siempre esté sujeto mientras los otros dos servos se mueven suavemente.

Para poner otro ejemplo, hacer un robot de seis patas requiere coordinar 18 servos al mismo tiempo. Esto es aún más inseparable del panel de control. Solo es responsable de calcular qué tan alto debe elevarse cada pierna y qué tan adelante debe estar según el algoritmo de postura, y luego empaquetar los datos del ángulo y enviarlos al tablero de control a través de I2C. Después de recibir la instrucción, el tablero de control acciona los 18 servos de forma precisa y simultánea para completar la acción. Verá, a través de esta división del trabajo, incluso el Uno más común puede controlar proyectos de robots complejos, de modo que su creatividad ya no está limitada por el rendimiento del hardware.

Después de leer esto, ¿también quieres probar suerte en el proyecto del mecanismo de dirección? Piense en el prototipo del producto que le duele la cabeza: ¿está atascado debido a una fuente de alimentación insuficiente o el código es demasiado complicado? Utilizando el "complemento" del panel de servocontrol, ¿cuál de los problemas más difíciles cree que se puede resolver para usted? Bienvenido a charlar sobre tus proyectos en el área de comentarios. Si encuentra útil este artículo, no olvide darle me gusta y compartirlo con más amigos creadores.