Servo Pwm ¿Cómo ajustar la señal del servo PWM? Enseñarle a resolver el problema del servo que tiembla y no gira, y a hacer que el servo sea obediente

Al jugar con elservo, ¿Alguna vez te has encontrado con esta situación: aunque el programa haya sido escrito, elservo¿Simplemente no obedece, ya sea temblando constantemente, o quedándose atascado a mitad de la rotación, o incluso sin moverse en absoluto? Este "giro de Schrödinger" realmente está volviendo loca a la gente. De hecho, nueve de cada diez razones detrás de esto son el "alma" de laservo- la señal PWM no se envía correctamente. Hoy vamos a hablar sobre de qué se trata el servo PWM y cómo hacer que el servo "obedezca tus palabras".

¿Qué es exactamente el servoPWM?

En pocas palabras, PWM es un "código" o "lenguaje" que controla la rotación del mecanismo de dirección. Piénselo, para hacer que el servomotor gire en un ángulo específico, debe decirle cuánto y dónde girar, ¿verdad? Este comando se transmite en forma de onda PWM a través de una línea de señal. En realidad, es una onda cuadrada con niveles altos y bajos que cambian constantemente.

Esta onda cuadrada tiene un parámetro clave llamado "ancho de pulso", que es la duración del nivel alto. Para los servos normales, este ancho de pulso suele estar entre 0,5 ms y 2,5 ms. Puedes pensar en ello como girar un volante. Un ancho de pulso de 0,5 ms corresponde a la posición completamente izquierda, 1,5 ms corresponde al retorno del volante al centro y 2,5 ms corresponde a la posición completa más a la derecha.

Hay un circuito de control dentro del mecanismo de dirección y siempre vigilará este ancho de pulso. Cuando el ancho del pulso cambia, impulsa el motor al ángulo correspondiente. Como puede ver, controlar el servo es esencialmente controlar con precisión la duración de este alto nivel. Esto es lo que hace PWM.

¿Por qué mi servo siempre vibra?

La vibración del servo es un problema de dolor de cabeza muy común, especialmente cuando comienzas. Se siente como si le hubieras pedido al servo que se moviera hacia el este, dudó, luego se balanceó hacia el oeste y finalmente se movió hacia el este. Todo el proceso estuvo lleno de "desganas". Cuando esto sucede, el 99% de las razones son que la señal PWM es inestable.

Si lo piensas bien, si el "código" dado al servo no es claro y fluctúa, el servo corregirá constantemente su posición de acuerdo con instrucciones incorrectas, lo que se manifestará como una fluctuación de alta frecuencia. Es como si alguien siguiera sacudiendo el volante de un lado a otro. ¿Puede el coche dejar de temblar?

Hay muchas razones para la inestabilidad de la señal, como una fuente de alimentación insuficiente y cuando el voltaje fluctúa, la señal se volverá caótica. Además, el temporizador que genera PWM en el código está configurado incorrectamente, o una función comodemora()Se utiliza una señal que bloqueará la ejecución del programa, lo que provocará una sincronización de señal inexacta. Por lo tanto, para resolver el problema de la fluctuación, primero debemos comenzar desde la fuente: la calidad de la señal y la estabilidad del suministro de energía.

Cómo calcular el valor PWM apropiado

Muchos principiantes se quedarán atascados en el paso "¿Qué número debo completar en el código?" En realidad, esto no es difícil. La clave es comprender cómo la placa de desarrollo o la biblioteca de controladores que utiliza convierte el concepto de tiempo de "ancho de pulso" en "dígitos".

Tomemos como ejemplo la biblioteca Servo.h más común. se utilizaescribir (ángulo)función para operar directamente, lo cual es simple pero no lo suficientemente preciso. Un método más avanzado es utilizar(microsegundos)para decirle directamente cuántos microsegundos dura el nivel alto. Por ejemplo.(1500);es devolver el servo al punto medio.

Si opera registros directamente o utiliza otras plataformas sin la biblioteca Servo, debe calcularlo usted mismo. Por ejemplo, si un período de PWM es de 20 ms y desea que el ancho del pulso sea de 1,5 ms, entonces el ciclo de trabajo es 1,5/20 = 7,5 %. Si su resolución PWM es de 8 bits (0-255), el valor correspondiente es 255 * 7,5% ≈ 19. Una vez que encontramos esta correspondencia, de repente todo queda claro.

Cómo hacer que el mecanismo de dirección gire suavemente

Una vez que haya resuelto el jitter y haya permitido que el servo controle dónde golpear, el siguiente objetivo es hacer que sus movimientos parezcan más naturales y suaves. Si salta directamente de 0 grados a 90 grados en un instante, el servo rebotará con un "pop", que parecerá muy abrupto y tendrá un impacto en la estructura mecánica.

Si quieres suavidad, el secreto es la "interpolación". No arrojes el ángulo objetivo al servo de una sola vez, sino divide el camino en muchos pasos pequeños y agrega un retraso muy corto entre cada paso. Es como reproducir una película, cambiar cuadro por cuadro y el movimiento continuo se vuelve suave.

️Pasos operativos :

1. Establecer el punto inicial y el punto final: por ejemplo, de 0 grados a 90 grados.

2. Determinar la longitud del paso.: por ejemplo, gire 1 grado por paso.

3. movimiento circular: Utilice unparabucle, de 0 a 90, aumentando 1 grado cada vez. En el cuerpo del bucle, primero deje que el servo gire al ángulo actual, luegoretraso(15)milisegundos más o menos antes de pasar al siguiente paso. De esta manera, el servo girará suavemente 90 grados como en una animación. Este tiempo de retardo se puede ajustar según la velocidad que desees que sea la acción.

¿Qué problemas extraños puede causar un suministro de energía insuficiente?

Este problema debe mencionarse porque es demasiado fácil ignorarlo y los fenómenos de falla que causa son muy extraños. El mecanismo de dirección es esencialmente un motor. Cuanto mayor sea la potencia, mayor será la corriente requerida. Si usa directamente el pin de 5V en la placa de desarrollo para alimentar un servo grande, es equivalente a usar una pequeña tubería de agua para suministrar agua a un camión de bomberos.

Reinicio irrazonable: Cuando se gira el servo, la corriente instantánea baja el voltaje de la placa base, lo que hace que el microcontrolador se reinicie.

giro loco: El voltaje es inestable. El servo en sí no sólo no funciona correctamente, sino que incluso puede interferir con el funcionamiento del programa del microcontrolador y provocar que el código se escape.

No hubo respuesta: la corriente no podía transportarlo en absoluto y el servo simplemente zumbaba y no se movía en absoluto.

Por lo tanto, si su servo es un poco potente, como este, se recomienda encarecidamentepara preparar una fuente de alimentación separada para el servo(como una batería o un módulo estabilizador de voltaje), y luego conecte la placa de desarrollo y el cable de tierra de alimentación (GND) del servo a la misma tierra para garantizar que las señales tengan un punto de referencia común. Esta es la operación básica para jugar con servos grandes.

Cómo elegir un mecanismo de dirección adecuado para su proyecto

Hay todo tipo de servos en el mercado, desde unos pocos yuanes hasta cientos de yuanes. ¿Cómo elegir el más adecuado? Mire principalmente algunos indicadores concretos, no solo la apariencia.

1. Mira el par: El par determina qué tan potente es el mecanismo de dirección. La unidad suele ser kg·cm, lo que significa cuánto peso se puede levantar un objeto a 1 cm del centro del eje del volante. ¿Qué peso tiene la estructura de su proyecto, qué tan grande es el rango de movimiento y cuánta fuerza se requiere? Simplemente haz algunas conversiones y deja un pequeño margen, y podrás decidir.

2. mira la velocidad: la unidad es segundos/60 grados, como 0,12 segundos/60°, lo que significa que se necesitan 0,12 segundos para girar 60 grados. Esto depende de sus requisitos de velocidad de movimiento. Si quieres que sea más rápido, elige un número menor.

3. mira el tipo: mecanismo de dirección analógico y mecanismo de dirección digital. En pocas palabras, los servos digitales responden más rápido, controlan con más delicadeza y tienen un mayor poder de retención, pero también son más caros. Para la mayoría de los proyectos básicos, los servos analógicos son suficientes. Una vez que comprenda estos puntos, podrá identificar rápidamente su target entre una gran cantidad de productos.

Después de hablar tanto, me pregunto en qué proyectos estás trabajando actualmente. ¿Has encontrado algún problema extraño con el servo? Bienvenido a compartir su historia en el área de comentarios y discutirla y resolverla juntos. Si encuentra útil este artículo, ¡no olvide darle un me gusta y compartirlo con amigos a su alrededor que también son torturados por el mecanismo de dirección!