El principio de rotación del mecanismo de dirección: ¡puedes aprenderlo una vez que lo aprendas! Cómo controlar el ángulo con señal PWM para lograr un posicionamiento preciso sin retrasos

hablando deservos, ¿alguna vez te has encontrado con esta situación: compraste unservocon mucha alegría, pero después de mucho jugar con él, ¿siguió temblando o se quedó atascado a mitad de la rotación, negándose por completo a obedecer tus órdenes? No te preocupes, probablemente esto se deba a que no entiendes cómo gira. Sólo comprendiendo el principio de funcionamiento del mecanismo de dirección podrá controlarlo realmente y hacer que obedezca sus palabras.

¿Por qué el mecanismo de dirección puede detenerse con precisión en un ángulo determinado?

Quizás tengas curiosidad, ¿por qué elservo¿Detenerse constantemente en el ángulo especificado si le da una señal, en lugar de girar como un motor de CC normal? Esto es gracias a su "sistema de control de circuito cerrado" interno. En pocas palabras, el mecanismo de dirección integra un motor, un engranaje reductor y un sensor de posición (generalmente un potenciómetro).

Cuando envía un comando de posición objetivo al servo a través de la línea de señal, el circuito de control comparará inmediatamente la posición actual con la posición objetivo deseada. Si hay una desviación, hará que el motor gire hasta que la posición enviada por el sensor sea consistente con la posición objetivo que usted proporcionó, y el motor no se detendrá. Este proceso se puede realizar decenas o cientos de veces por segundo, por lo que el movimiento del servo que ves es preciso y suave.

¿Cómo hace girar la señal de control el mecanismo de dirección?

Esta es probablemente la parte más confusa. Generalmente usamos el puerto GPIO de un microcontrolador (como un microcontrolador) para enviar una onda PWM al servo. ¿Cómo puede convertirse en una fuerza de giro? De hecho, el chip de control dentro del servo es como un traductor, que se especializa en interpretar esta señal PWM.

Esta señal PWM tiene un parámetro clave llamado "ancho de pulso", que es la duración del nivel alto. Para la mayoría de los servos estándar, este tiempo varía entre 0,5 ms y 2,5 ms. Después de que el chip de control interprete este período de tiempo, sabrá a qué ángulo desea que gire. Por ejemplo, un ancho de pulso de 1,5 ms normalmente corresponde a la posición media (90 grados), mientras que 0,5 ms y 2,5 ms corresponden a dos ángulos extremos (0 grados y 180 grados) respectivamente.

Cómo funciona en conjunto la estructura interna del mecanismo de dirección

Si desmontas el mecanismo de dirección y lo miras, encontrarás que en su interior hay un microsistema delicadamente diseñado. El cerebro central es la pequeña placa de circuito de control que recibe sus instrucciones y emite juicios. La parte de ejecución es un potente motor de CC, que puede girar a alta velocidad pero con un par pequeño.

Para permitir que la potencia de salida del motor impulse realmente el pesado volante, el conjunto de engranajes reductores resulta útil. Reducen la rotación a alta velocidad del motor y al mismo tiempo amplifican el par decenas o incluso cientos de veces. La última parte clave es el potenciómetro de posición de retroalimentación, que está conectado al eje de salida e informa al cerebro en tiempo real: "¡Señor, ahora nos estamos moviendo a esta posición!". Estas cuatro partes trabajan en estrecha colaboración para formar un mecanismo de dirección completo que controla dónde golpear.

¿Cuál es la diferencia entre un servo giratorio continuo y un servo estándar?

Muchos amigos utilizarán el servo giratorio continuo como un servo normal, sólo para descubrir que está completamente fuera de control y piensan que está roto. Estos dos tipos de servos son esencialmente diferentes en principio. Para un servo estándar lo que controlamos es su posición absoluta y dejamos que se detenga en un ángulo determinado.

Cuando el servo gira continuamente, la retroalimentación del potenciómetro interno se desconecta y el circuito de control se cambia a un controlador de velocidad y dirección. En este momento, la señal PWM que envía ya no representa el ángulo objetivo, sino que representa la velocidad de rotación y la dirección que desea. Un ancho de pulso de 1,5 ms significa parada, si es menor, girará en una dirección, si es mayor, girará en la dirección opuesta. Si necesita ruedas motrices, elija la adecuada, no las mezcle.

Cómo elegir el mecanismo de dirección adecuado según el escenario de aplicación

Después de comprender el principio, el siguiente paso es cómo elegir un mecanismo de dirección. No se puede esperar que un microservo de 9 g empuje el brazo grande del brazo robótico, definitivamente echará humo. La clave es observar tres parámetros básicos: par, velocidad y rango de ángulo.

️Par: Generalmente expresado en kg·cm, significa cuántos kilogramos de peso puede tirar el brazo de momento cuando mide 1 cm de largo. Cuanto más pesado estés arrastrando algo, más torsión necesitarás.

️Velocidad: se refiere a cuántos segundos le toma al servo girar 60 grados, como 0,12 segundos/60 grados. Cuanto más rápida sea la velocidad, mejor será la respuesta, pero el consumo de energía y la fluctuación correspondientes también pueden ser mayores.

️Ángulorango: La mayoría son de 180 grados, pero también hay servos de 360 ​​grados y de ángulo especial. Si su proyecto requiere múltiples rotaciones, como para un cardán, entonces los servos estándar no funcionarán. Debes utilizar los servos de rotación continua o servos multivuelta mencionados anteriormente.

¿Por qué una fuente de alimentación insuficiente hace que el mecanismo de dirección gire aleatoriamente?

Este es el problema más común y problemático cuando se juega con servos. Escribes el programa y enciendes la alimentación con total expectación, pero el servo tiembla como una convulsión, se debilita o gira a una posición extraña. Nueve de cada diez veces el problema es el suministro eléctrico.

La demanda actual cuando el servo se inicia y se bloquea es muy grande. La corriente instantánea de un servo estándar puede alcanzar 1-2 amperios. Si usa directamente el pin de 5V para alimentarlo, se bajará instantáneamente, lo que provocará que el voltaje caiga y el sistema de control se reinicie. Es como si el voltaje en la comunidad fuera inestable, la computadora se reiniciaría. La solución es simple: encienda el servo por separado y conecte sus cables de alimentación y de tierra al cable de tierra del circuito de control para garantizar que el "cerebro" y los "músculos" coman sus propios alimentos.

Después de hablar tanto, desde la interpretación de la señal hasta la estructura interna, pasando por la selección del modelo y la fuente de alimentación, creo que ya tienes una comprensión más clara de los servos. No sé qué función interesante le gustaría lograr con el servo en su proyecto real. Bienvenido a dejar un mensaje en el área de comentarios para compartir su creatividad, ¡discutámoslo juntos! Si crees que este artículo te resulta útil, no olvides darle me gusta y compartirlo con tus amigos que también juegan a la electrónica ~