Κατεύθυνση Έλεγχου Σέρβο Μοτέρ: Οδηγός Πλήρης

Σύντροφη Ελεγχού Σερβομοτέρας: Οδηγός Πλήρους

Βασικά Μαθήματα:

Ορισμός Ελέγχου Σερβομοτέρας: Ο έλεγχος της σερβομοτέρας επιτρέπει την ακριβή ρύθμιση της θέσης, της ταχύτητας και της επιτάχυνσης της μοτέρας μέσω ηλεκτρονικών σημάτων.

Μηχανισμός Ανατροφοδότησης: Ο μηχανισμός ανατροφοδότησης, συνήθως ένα ποτεντιόμετρο ή εγκωδικός, διασφαλίζει ότι η έξοδος της μοτέρας ταιριάζει ακριβώς στην είσοδο ελέγχου.

Σήμα PWM: Η πλάτος-παλμού μεταβολή (PWM) είναι κρίσιμη για τον καθορισμό της θέσης της σερβομοτέρας, μεταβάλλοντας τη διάρκεια των ηλεκτρικών παλμών.

Arduino και Σερβομοτέρες: Η χρήση μιας πλακέτας Arduino είναι μια δημοφιλής και αποτελεσματική μέθοδος για την προγραμματισμό και έλεγχο σερβομοτέρων με ελάχιστη εγκατάσταση υλικού.

Εφαρμογές Σερβομοτέρων: Οι σερβομοτέρες είναι απαραίτητες για έργα που απαιτούν ακριβή ελεγχό θέσης, όπως οι ρομποτικές και τα αυτοματοποιημένα συστήματα.

Η σερβομότηρα είναι μοτέρες σχεδιασμένες για υψηλή ακρίβεια και ακρίβεια στην περιστροφή. Διαφέρει από μια τυπική DC μοτέρα λόγω της δυνατότητάς της να διατηρεί συγκεκριμένη θέση αντί να στρέφεται συνεχώς. Αυτή η δυνατότητα καθιστά τις σερβομοτέρες ιδανικές για ρομποτικές, αυτοματοποιημένα συστήματα και προσωπικά έργα.

Αυτό το άρθρο εξηγεί πώς λειτουργεί ο έλεγχος της σερβομοτέρας, τους διαφορετικούς τύπους σερβομοτέρων και διάφορες μεθόδους και συσκευές ελέγχου. Παρέχει επίσης παραδείγματα εφαρμογών και έργων σερβομοτέρων.

Τι είναι Σερβομότηρα;

Η σερβομότηρα ορίζεται ως μια μηχανή που επιτρέπει ακριβής έλεγχο θέσης (γωνίας), ταχύτητας και επιτάχυνσης. Μια τυπική σερβομότηρα αποτελείται από τρία βασικά συστατικά: μια DC μοτέρα, έναν κύκλο ελέγχου και ένα συστήμα ανατροφοδότησης.

Η DC μοτέρα ενεργοποιεί τη σερβομότηρα και συνδέεται με τα γρανάζια που μειώνουν την ταχύτητα και αυξάνουν την ροπή στον εξαγωγικό πίνακα.

Ο εξαγωγικός πίνακας είναι η μέρος της σερβομοτέρας που περιστρέφεται και κινεί το φορτίο.

Ο κύκλος ελέγχου είναι υπεύθυνος για τη λήψη και επεξεργασία των σημάτων εισόδου από έναν εξωτερικό ελεγκτή. Αυτά τα σήματα λένε στη σερβομότηρα ποια θέση, ταχύτητα ή κατεύθυνση να κινηθεί. Ο κύκλος ελέγχου στέλνει επίσης ενέργεια στη DC μοτέρα για να την ενεργοποιήσει.

Το σύστημα ανατροφοδότησης είναι συνήθως ένα ποτεντιόμετρο ή εγκωδικός που μετρά την τρέχουσα θέση του εξαγωγικού πίνακα.

Το σύστημα ανατροφοδότησης αναφέρει τα δεδομένα θέσης στον κύκλο ελέγχου, ο οποίος τότε προσαρμόζει την ενέργεια της DC μοτέρας για να συμμετρίσει την πραγματική θέση με την επιθυμητή θέση από το σήμα εισόδου.

Η ανατροφοδότηση μεταξύ του κύκλου ελέγχου και του συστήματος ανατροφοδότησης διασφαλίζει ότι η σερβομότηρα μπορεί να μετακινηθεί ακριβώς και να διατηρήσει οποιαδήποτε θέση μέσα στο εύρος κίνησής της.

Πώς να Ελέγξετε Μια Σερβομότηρα;

Οι σερβομοτέρες ελέγχονται με την αποστολή ενός σήματος PWM (πλάτος-παλμού μεταβολή) στην γραμμή σήματος της σερβομοτέρας. Το PWM είναι μια τεχνική που ανακατεύει ένα σήμα με ταχεία στροφή για να δημιουργήσει παλμούς με διαφορετικά πλάτη. Το πλάτος των παλμών καθορίζει τη θέση του εξαγωγικού πίνακα.

Για παράδειγμα, όταν στέλνετε ένα σήμα PWM με πλάτος παλμού 1.5 χιλιοσεκόντα (ms), η σερβομότηρα θα μετακινηθεί στην ουδέτερη θέση (90 βαθμοί).

Όταν στέλνετε ένα σήμα PWM με πλάτος παλμού 1 ms, η σερβομότηρα θα μετακινηθεί στην ελάχιστη θέση (0 βαθμοί). Όταν στέλνετε ένα σήμα PWM με πλάτος παλμού 2 ms, η σερβομότηρα θα μετακινηθεί στη μέγιστη θέση (180 βαθμοί).

Το σήμα PWM έχει συχνότητα 50 Hz, που σημαίνει ότι επαναλαμβάνεται κάθε 20 ms. Το πλάτος παλμού μπορεί να μεταβάλλεται από 1 ms έως 2 ms μέσα σε αυτό το διάστημα.

Υπάρχουν πολλοί τρόποι για την παραγωγή και αποστολή σημάτων PWM σε σερβομοτέρες. Νέα από τα πιο κοινά μέθοδα είναι:

Χρήση μιας πλακέτας Arduino ή άλλου μικροελεγκτή

Χρήση ενός ποτεντιόμετρου ή άλλου αναλογικού αισθητήρα

Χρήση ενός joystick ή άλλου ψηφιακού εισαγωγικού συστήματος

Χρήση ενός ειδικού ελεγκτή ή οδηγού σερβομοτέρας

Στα επόμενα επιμέρους τμήματα, θα εξερευνήσουμε καθένα από αυτά τα μέθοδα με περισσότερες λεπτομέρειες και θα δούμε κάποια παραδείγματα του πώς λειτουργούν.

Έλεγχος Σερβομοτέρας με Arduino

Ο Arduino είναι ένα από τα πιο δημοφιλή πλατφόρμες για τον έλεγχο σερβομοτέρων. Οι πλακέτες Arduino έχουν ενσωματωμένες εξόδους PWM που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποστολή σημάτων σε σερβομοτέρες. Ο Arduino έχει επίσης μια βιβλιοθήκη Servo που καθιστά εύκολη την εγγραφή κώδικα για τον έλεγχο σερβομοτέρων.

Για τον έλεγχο μιας σερβομοτέρας με Arduino, θα χρειαστείτε:

Μια πλακέτα Arduino (όπως η Arduino UNO)

Μια τυπική σερβομότηρα (όπως SG90)

Καλώδια jumper

Μια πίνακας ζάχαρης (προαιρετικά)

Ο κόκκινος καλώδιος από τη σερβομότηρα συνδέεται στο 5V στην πλακέτα Arduino. Ο μαύρος καλώδιος από τη σερβομότηρα συνδέεται στο GND στην πλακέτα Arduino. Ο λευκός καλώδιος από τη σερβομότηρα συνδέεται στο pin 9 στην πλακέτα Arduino.

Για το προγραμματισμό της πλακέτας Arduino, θα χρειαστείτε να χρησιμοποιήσετε το Arduino IDE (online ή offline). Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα από τα παραδείγματα από τη βιβλιοθήκη Servo ή να γράψετε το δικό σας κώδικα.

Ο παρακάτω κώδικας δείχνει πώς να προσαρμόσετε μια σερβομότηρα πίσω και μπροστά σε 180 βαθμούς χρησιμοποιώντας μια for loop:

#include <Servo.h> // Περιλαμβάνει τη βιβλιοθήκη Servo

Servo myservo; // Δημιουργεί αντικείμενο Servo

int pos = 0; // Μεταβλητή για θέση

void setup() {

  myservo.attach(9); // Συνδέει το αντικείμενο Servo στο pin 9

}

void loop() {

  for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) { // Loop από 0 έως 180 βαθμούς

    myservo.write(pos); // Γράφει τη θέση στο αντικείμενο Servo

    delay(15); // Περιμένει 15 ms

  }

  for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) { // Loop από 180 έως 0 βαθμούς

    myservo.write(pos); // Γράφει τη θέση στο αντικείμενο Servo

    delay(15); // Περιμένει 15 ms

  }

}

Αυτός ο κώδικας χρησιμοποιεί δύο loops για να αυξήσει και να μειώσει τη μεταβλητή θέσης από 0 έως 180 βαθμούς και αντίστροφα. Στη συνέχεια, γράφει αυτή την τιμή στο αντικείμενο Servo χρησιμοποιώντας myservo.write(pos). Προσθέτει επίσης μια καθυστέρηση 15 ms μεταξύ κάθε βήματος για να επιβραδύνει την κίνηση.

Ανεβάστε αυτόν τον κώδικα στην πλακέτα Arduino σας χρησιμοποιώντας το κουμπί Upload του IDE, και παρατηρήστε πώς η σερβομότηρα σας κινείται πίσω και μπροστά ομαλά.

Έλεγχος Σερβομοτέρας με Ποτεντιόμετρο

Το ποτεντιόμετρο είναι ένας αναλογικός αισθητήρας που μπορεί να μεταβάλει την αντίστασή του ανάλογα με το πόσο περιστρέφετε τον κουμπί. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα ποτεντιόμετρο ως εισαγωγικό σύστημα για τον έλεγχο μι