556 Servo Sürücü: 5 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Servolar (ayrıca RC servolar), radyo kontrolü ve küçük ölçekli robotik için kullanılan küçük, ucuz, seri üretilen servo motorlardır. Kolayca kontrol edilecek şekilde tasarlanmıştır: dahili potansiyometrenin konumu, kontrol cihazından (yani radyo kontrolü) komut verilen konumla sürekli olarak karşılaştırılır. Herhangi bir fark, elektrik motorunu ileri veya geri hareket ettiren ve şaftı komut verilen konuma hareket ettiren uygun yönde bir hata sinyaline yol açar. Servo bu konuma ulaştığında, hata sinyali azalır ve ardından servonun hareket etmeyi bıraktığı noktada sıfır olur.

Radyo kontrol servoları standart bir üç kablolu bağlantı ile bağlanır: bir DC güç kaynağı için iki kablo ve bir darbe genişliği modülasyonu (PWM) sinyali taşıyan bir kontrol için kablo. Standart voltaj 4,8 V DC'dir, ancak birkaç servoda 6 V ve 12 V da kullanılır. Kontrol sinyali, 50 Hz kare hızına sahip dijital bir PWM sinyalidir. Her 20 ms'lik zaman diliminde, aktif-yüksek bir dijital darbe konumu kontrol eder. Darbe nominal olarak 1,0 ms ila 2,0 ms arasında değişir ve 1,5 ms her zaman aralığın merkezidir.

Bir servoyu kontrol etmek için bir mikrodenetleyiciye veya bilgisayara ihtiyacınız yoktur. Bir servoya gerekli darbeleri sağlamak için saygıdeğer 555 zamanlayıcı IC'yi kullanabilirsiniz.

İnternette birçok mikrodenetleyici tabanlı devre mevcuttur. Tek 555'lere dayalı olarak servo test etmek için birkaç devre de mevcut, ancak frekans hiç değişmeden kesin zamanlama istedim. Yine de ucuz ve inşa edilmesi kolay olmalıydı.

Adım 1: PWM Ne?

Adından da anlaşılacağı gibi, darbe genişlik modülasyon hız kontrolü, motoru bir dizi “AÇMA-KAPAMA” darbesi ile çalıştırarak ve görev döngüsünü değiştirerek çalışır, çıkış voltajının “AÇIK” olduğu zaman, “KAPALI” olduğu zamana kıyasla.”, frekansı sabit tutarken darbelerin.

Bu devrenin arkasındaki konsept, servoyu sürmek için çıkış PWM (Darbe Genişliği Modülasyonu) sinyalini üretmek için iki zamanlayıcı kullanmasıdır.

İlk zamanlayıcı, kararsız bir multivibratör olarak çalışır ve "taşıyıcı frekansı" veya darbelerin frekansını üretir. Kafa karıştırıcı geliyor mu? Çıkışın darbe genişliği değişebilirken, ilk darbenin başlangıcından ikinci darbenin başlangıcına kadar geçen sürenin aynı olmasını istiyoruz. Bu, darbe oluşumlarının frekansıdır. Ve bu devrenin çoğu tekli 555 devresinin değişen frekansını aştığı yer burasıdır.

İkinci zamanlayıcı, tek kararlı bir multivibratör görevi görür. Bu, kendi darbesini oluşturmak için tetiklenmesi gerektiği anlamına gelir. Yukarıda belirtildiği gibi, ilk zamanlayıcı ikinciyi sabit, kullanıcı tanımlı bir aralıkta tetikleyecektir. Ancak ikinci zamanlayıcı, çıkış darbe genişliğini ayarlamak veya aslında görev döngüsünü ve dolayısıyla servonun dönüşünü belirlemek için kullanılan harici bir pota sahiptir. Gelelim şemaya…

Adım 2: Biraz Matematik… Sıklık

Devre, iki 555 ile değiştirilebilen bir LM556 veya NE556 kullanır. 556'yı kullanmaya karar verdim çünkü tek pakette çift 555. Sol zamanlayıcı devresi veya frekans üreteci, kararsız bir multivibratör olarak kurulur. Buradaki fikir, sağ taraftaki zamanlayıcı veya darbe genişliği üreteci tarafından bir görev döngüsünün ekleneceği yaklaşık 50 Hz'lik bir taşıyıcı frekansı üretmesini sağlamaktır.

C1, R1, R4 (frekansı ayarlamak için kullanılır) ve R2 üzerinden şarj olur. Bu süre zarfında, çıktı yüksektir. Daha sonra C1, R1 üzerinden boşalır ve çıkış düşüktür.

F = 1.44 / ((R2+R4 + 2*R1) * C1)

R1 = 0 için F= 64Hz

R1 = 47k için F= 33Hz

Basitleştirilmiş simüle edilmiş devrede ancak R1 atlanmıştır ve frekans sabit 64 Hz'dir.

Çok önemli! Çıkışın düşük olduğu sürenin, darbe genişliği üretecinin minimum darbe genişliğinden daha kısa olmasını istiyoruz.

Adım 3: Biraz Matematik… Nabız

Darbe genişliği üreteci veya sağ zamanlayıcı monostable modda kurulur. Bu, zamanlayıcı her tetiklendiğinde bir çıkış darbesi verdiği anlamına gelir. Darbe süresi R3, R5, R6 ve C3 tarafından belirlenir. Servo üzerindeki dönüş ve dönüş uzunluğunu belirleyecek olan darbe genişliğini belirlemek için harici bir potansiyometre (100k LIN POT) bağlanır. R5 ve R6, servonun en dıştaki konumlarını hassas bir şekilde ayarlamak için kullanılır, böylece gevezelikten kaçınılır. Kullanılan formül aşağıdaki gibidir:

t = 1.1 * (R3 + R5 + (R6 * POT)/(R6 + POT)) * C4

Bu nedenle, tüm değişken dirençler sıfıra ayarlandığında minimum darbe süresi:

t = 1.1 * R3 * C4

t = 0,36 ms

Bu minimum darbe genişliği süresinin, darbe genişliği üretecinin sürekli olarak birbiri ardına 0,36 ms darbeler üretmemesini, ancak sabit bir +- 64 Hz frekansında üretmesini sağlamak için tetik darbesinden daha uzun olduğunu unutmayın.

Potansiyometreler maksimuma ayarlandığında, süre

t = 1.1 * (R3 + R5 + (R6 * POT)/(R6 + POT)) * C4

t = 13 ms

Görev Döngüsü = Darbe Genişliği / Aralık.

Yani 64 Hz frekansında darbe aralığı 15.6 ms'dir. Bu nedenle Görev Döngüsü, merkez %10 olmak üzere %2 ila %20 arasında değişir (1.5ms darbenin merkez konumu olduğunu unutmayın).

Anlaşılır olması adına, R5 ve R6 potansiyometreleri simülasyondan çıkarılmış ve tek bir direnç ve tek bir potansiyometre ile değiştirilmiştir.

Adım 4: Matematik Yeter! Şimdi Oynayalım

Simülasyonu BURADA oynayabilirsiniz: sadece "Simülasyon" düğmesine tıklayın, simülasyon yüklenirken bekleyin ve ardından "Simülasyonu başlat" düğmesine tıklayın: voltajın dengelenmesini bekleyin, ardından potansiyometre üzerinde farenin sol düğmesini tıklayın ve basılı tutun. Servoyu kontrol etmek için fareyi sürükleyin ve potansiyometreyi hareket ettirin.

Üst osiloskopta darbe genişliğinin değiştiğini, ikinci osiloskopta darbenin frekansının aynı kaldığını not edebilirsiniz.

Adım 5: Son Ama En Az Değil… Gerçek Şey

Daha ileri gitmek ve devrenin kendisini kurmak istiyorsanız burada şematik, PCB düzeni (evde kolayca üretebileceğiniz tek taraflı bir PCB), bileşen düzeni, bakır düzeni ve parça listesini bulabilirsiniz.

Düzelticiler hakkında küçük bir not:

• mavi düzeltici sinyalin frekansını ayarlar
• orta siyah düzeltici alt dönüş sınırını belirler
• kalan siyah düzeltici üst dönüş sınırını belirler

Belirli bir servo için devreyi kalibre etmek için yararlı olan kısa bir not:

1. ana potansiyometreyi sıfıra ayarlayın
2. orta siyah düzelticiyi, servo titreme olmadan sabit bir şekilde alt sınıra ayarlanana kadar ayarlayın
3. şimdi ana potansiyometreyi maksimuma ayarlayın
4. kalan siyah düzelticiyi, servo titreme olmadan sabit bir şekilde daha yüksek sınıra ayarlanana kadar ayarlayın

Bu talimattan hoşlandıysanız, lütfen yarışmada bana oy verin!:)

Elektronik İpuçları ve Püf Noktaları Yarışmasında Jüri Ödülü