¿Cómo dibujar el diagrama esquemático de un servocardán de doble eje? Comprenda el cableado central en 3 minutos

Cuando se trata de innovación de productos, el mayor temor es “tener una idea pero quedarse estancado”. Especialmente al fabricar dispositivos inteligentes que requieren una rotación flexible, debe haber encontrado este problema: desea que la cámara siga a la persona de manera constante o que el brazo robótico agarre con precisión, pero solo tiene un eje único.servoa mano, y siempre sacude la cabeza y es desobediente cuando se mueve. De hecho, la clave para resolver este problema reside en comprenderel diagrama esquemático del doble ejeservocardán de control. Hoy dejaremos de lado las complicadas fórmulas matemáticas y desgranaremos el secreto que esconden como si estuviéramos hablando de cosas cotidianas.

¿Por qué los cardanes utilizan doble eje?servo¿s?

Mucha gente empieza a trabajar en un proyecto y piensa que un servo es suficiente, pero se quedan estupefactos en cuanto el dispositivo empieza a funcionar. Un solo eje solo puede moverse en un plano, al igual que usted solo puede girar la cabeza hacia la izquierda y hacia la derecha, pero no puede levantar ni bajar la cabeza. El servo cardán de doble eje es diferente. Equivale a añadir un "cuello" y una "cintura" a tu equipo. Un servo es responsable de la rotación horizontal (eje de guiñada) y el otro es responsable del paso hacia arriba y hacia abajo (eje de paso). Con los dos juntos, su cámara o sensor puede lograr un seguimiento de 360 ​​grados sin puntos ciegos. La mayor libertad que aporta esta estructura es un paso clave para hacer que el producto pase de ser "tonto" a "flexible e inteligente".

Hablando de esto, quizás quieras preguntar, ¿cómo se pueden apilar dos servos sin pelear? El diseño central en el diagrama esquemático es el apilamiento estructural. Un enfoque común es utilizar un soporte en forma de U para "colgar" el servo responsable del cabeceo en el servo responsable de la rotación horizontal. De esta forma, los dos servos realizan sus respectivas funciones sin interferir entre sí. Esto no es sólo el ingenio de la estructura mecánica, sino también la piedra angular de la lógica de control. Cuando dibujes el diagrama esquemático, recuerda etiquetar las líneas de señal y las líneas de alimentación de los dos servos por separado. No los mezcle, de lo contrario la placa se quemará durante la depuración y la ganancia superará la pérdida.

Cómo elegir un cardán servo de doble eje

No se apresure a realizar un pedido para comprar el servo más caro. Si elige el tipo incorrecto, no importa qué tan bueno sea el esquema, será inútil. Para un cardán de dos ejes, lo primero que hay que mirar esel par, que es lo fuerte que es el servo. Si solo lo usas para una cámara del tamaño de un pulgar, un micro servo de 9 g es más que suficiente; pero si quieres montar una cámara deportiva o incluso un teléfono móvil, necesitarás un servo de alto par con engranajes metálicos de más de 20 kg. Si eliges uno pequeño, el cardán temblará como el Parkinson; si elige uno grande, desperdiciará espacio y energía, y es posible que el módulo de alimentación en el diagrama esquemático ni siquiera pueda transportarlo.

El segundo punto es más crítico, depende de si esun servo analógico o un servo digital. La respuesta del servo analógico es lenta y la precisión es pobre. Está bien para un control de luz simple, pero básicamente inútil para un cardán estable. Se recomienda encarecidamente que elija un servo digital. Aunque es más caro, tiene una velocidad de respuesta rápida, alta precisión y es compatible con las señales de control PWM convencionales. Al dibujar el diagrama esquemático, no olvide conectar un módulo estabilizador de voltaje separado para alimentar el servo. Muchos novatos volcaron sus autos porque conectaron la fuente de alimentación del servo y la fuente de alimentación del controlador. Tan pronto como el servomotor giró, el microcontrolador se reinició directamente. Entiendo muy bien este dolor.

Pasos de cableado del cardán servo de doble eje

Cuando obtengo el diagrama esquemático, el mayor temor es enfrentarme a un montón de cables rojos, negros y amarillos y no saber dónde insertarlos. Analicemos el método de conexión estándar. Normalmente el servo tiene tres cables:El rojo es el polo positivo de la fuente de alimentación, el marrón o negro es el polo negativo y el amarillo o naranja es el cable de señal.. En un cardán de doble eje, es necesario trenzar los cables rojos de los dos servos y conectarlos al terminal positivo de la fuente de alimentación externa; retuerza todos los cables marrones y conéctelos al terminal negativo de la fuente de alimentación y al GND del tablero de control. Este paso se denomina "terreno compartido", que es el requisito previo para garantizar la estabilidad de la señal de control. Sin ella, la señal será como un tren sin vía y no funcionará de manera constante.

Luego está la línea de señal, que es el "alma". Debe conectar la línea de señal del servo responsable de la rotación horizontal a un puerto PWM (como D9) en el tablero de control; conecte la línea de señal del servo responsable del paso a otro puerto PWM (como D10). Si hay un potenciómetro o un joystick en su esquema, es aún más sencillo. Conecte las salidas del eje X y del eje Y del joystick a los puertos de entrada analógica del microcontrolador respectivamente. Al realizar el cableado, recuerde una regla:corrientes fuertes separadas, terreno común para corrientes débiles y señales independientes. Antes de cada conexión, utilice un multímetro para comprobar si la fuente de alimentación está en cortocircuito. Este hábito puede ayudarle a ahorrar mucho dinero en la compra de un servo nuevo.

Cómo dibujar el diagrama esquemático de un cardán de servocontrol de doble eje

De hecho, no es difícil dibujar un diagrama esquemático. No lo consideres demasiado sagrado. Puedes pensar en ello como dibujar un "mapa de tráfico de la ciudad".Los componentes centralesSon una microcomputadora de un solo chip (como STM32), un módulo de joystick de doble eje, dos servos y una fuente de alimentación regulada. Primero dibuje el módulo de potencia. Es como la "central eléctrica" ​​de la ciudad, responsable de entregar energía estable de 5V o 6V a todos los componentes. Luego coloque el microcontrolador en el medio como "centro de comando de tráfico".

El siguiente paso es conectar los cables. Conecte el VCC y GND del joystick a la fuente de alimentación y conecte sus salidas del eje X y del eje Y a los pines de entrada analógica del microcontrolador. Luego conecte las líneas de señal de los dos servos a los pines de salida digitales correspondientes del microcontrolador. El punto más crítico es queEl GND (polo negativo) de todos los componentes debe estar conectado entre sí.para formar un punto de referencia común. El diagrama esquemático debe estar estandarizado para que sus ojos no se confundan cuando fabrique placas o suelde cables manualmente. Muchos programas de dibujo en línea ahora tienen bibliotecas de mecanismos de dirección listas para usar. Puedes simplemente arrastrarlos y usarlos, ahorrando tiempo y esfuerzo.

Cómo controlar el servo cardán de doble eje

Ahora que el hardware está conectado, ¿cómo lo haces para moverse? La lógica de control es realmente muy simple, simplemente "Mueve el balancín y sigue el servo.". El microcontrolador lee constantemente los valores analógicos del eje X y del eje Y del joystick (0-1023), y luego convierte este valor en el ángulo requerido por el servo (0-180 grados) a través de un algoritmo llamado "mapeo". Por ejemplo, cuando el joystick se empuja completamente hacia la izquierda y el valor del eje X se vuelve más pequeño, el programa rotará el servo horizontal a 0 grados; cuando el joystick regresa al centro, el valor vuelve a 512, el El servo girará nuevamente a 90 grados. La fórmula de cálculo en el medio es solo una cuestión de.mapa()función.

Si desea que el cardán rastree caras automáticamente, debe introducir un algoritmo visual. En este momento, se debe agregar el módulo de la cámara al diagrama esquemático y el microcontrolador no solo debe leer el joystick, sino también los datos de coordenadas de la cámara. En pocas palabras, es dejar que la cámara encuentre el punto central de la cara, luego calcular el valor de desviación entre este punto y el centro de la imagen, y luego usar este valor de desviación para "ajustar finamente" el ángulo del servo. Este tipo de control de circuito cerrado parece de alta gama, pero de hecho, la lógica subyacente es que "las desviaciones grandes girarán más rápido y las desviaciones pequeñas girarán más lentamente". Si se sigue esta lógica, su giro/inclinación inteligente tomará forma.

Preguntas frecuentes sobre el servo cardán de doble eje

No importa qué tan bien dibujes el diagrama esquemático, inevitablemente encontrarás dificultades durante la depuración. El más común esvibración servo. Si encuentra que el servo se balancea en su lugar como si estuviera convulsionando, probablemente sea un problema de energía. O la carga de la batería es insuficiente o el cable de alimentación es demasiado delgado y no puede suministrar corriente. La solución es muy sencilla. Agregue un condensador grande (como 470 uF) a ambos extremos de la fuente de alimentación del servo. Agregar esto al diagrama esquemático es como agregar un amortiguador al viaducto, que puede estabilizar instantáneamente las fluctuaciones de voltaje.

Otro peligro esno volver al centro. El joystick se soltó, pero el cardán inclinó la cabeza y se negó a volver a la posición recta. Generalmente esto se debe a que olvidó establecer el "punto neutral" del servo. En la parte de inicialización del programa, debes escribir explícitamente un valor PWM de 90 grados (o la posición neutral que establezcas) en los dos servos para que puedan "estar derechos" primero. Si la propia estructura mecánica causa una tensión desigual en el servo debido a un centro de gravedad inestable, entonces es necesario verificar la coordinación mecánica en el diagrama esquemático. En el diseño del soporte en forma de U, intente que el centro de gravedad de la cámara caiga sobre el eje de rotación del servo de paso. De esta forma, el servo ahorrará el mayor esfuerzo y tendrá una vida más larga.

En el camino hacia productos inteligentes de bricolaje, comprender este esquema es solo el primer paso. Al fabricar un cardán servo de doble eje, encontrará muchas habilidades prácticas ocultas en los libros, como cómo hacer que el cableado sea más hermoso y cómo ajustar el PID para que la imagen sea más estable. Al fabricar un cardán servo de doble eje, ¿alguna vez se ha encontrado con una situación en la que el servo se quemó directamente debido a errores de cableado? Bienvenido a compartir su experiencia de "rollover" en el área de comentarios y evitemos trampas juntos. Si encuentra útil el contenido de hoy, recuerde darle me gusta y seguirme, y lo guiaré paso a paso a través de diseños de hardware más inteligentes.