556 Servodriver: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Servoer (også RC-servoer) er små, billige, masseproduserte servomotorer som brukes til radiostyring og småskala robotikk. De er designet for å enkelt kunne kontrolleres: posisjonen til det interne potensiometeret blir kontinuerlig sammenlignet med den kommanderte posisjonen fra kontrollenheten (dvs. radiokontrollen). Enhver forskjell gir opphav til et feilsignal i riktig retning, som driver elmotoren enten fremover eller bakover, og beveger akselen til den befalte posisjonen. Når servoen når denne posisjonen, reduseres feilsignalet og blir deretter null, da slutter servoen å bevege seg.

Radiostyringsserver er koblet til via en standard tretrådstilkobling: to ledninger for likestrømforsyning og en for kontroll, som bærer et PWM-signal (pulsbreddemodulasjon). Standard spenning er 4,8 V DC, men 6 V og 12 V brukes også på noen få servoer. Kontrollsignalet er et digitalt PWM -signal med en bildefrekvens på 50 Hz. Innenfor hver 20 ms tidsramme styrer en aktiv høy digital puls posisjonen. Pulsen varierer nominelt fra 1,0 ms til 2,0 ms, og 1,5 ms er alltid midtpunktet.

Du trenger ikke en mikrokontroller eller datamaskin for å kontrollere en servo. Du kan bruke den ærverdige 555 timer IC for å gi de nødvendige pulser til en servo.

Mange mikrokontrollerbaserte kretser er tilgjengelige på nettet. Det er også noen få kretser tilgjengelig for å teste servo med basert på enkle 555 -er, men jeg ønsket presis timing uten at frekvensen var i det hele tatt. Likevel måtte den være billig og enkel å bygge.

Trinn 1: PWM Hva?

Som navnet antyder, fungerer pulsbreddemodulasjonshastighetskontrollen ved å kjøre motoren med en serie "PÅ-AV" -pulser og variere driftssyklusen, brøkdelen av tiden utgangsspenningen er "PÅ" i forhold til når den er "AV"”, Av pulser mens du holder frekvensen konstant.

Konseptet bak denne kretsen er at den bruker to tidtakere til å generere utgående PWM (Pulse Width Modulation) signal til å kjøre servoen med.

Den første timeren fungerer som en astabel multivibrator og den genererer "bærefrekvensen", eller frekvensen av pulser. Høres forvirrende ut? Selv om pulsbredden på utgangen kan variere, vil vi at tiden fra starten av den første pulsen til starten av den andre pulsen skal være den samme. Dette er frekvensen av pulsforekomstene. Og det er her denne kretsen overvinner den varierende frekvensen for de fleste enkelt 555 kretser.

Den andre timeren fungerer som en monostabil multivibrator. Dette betyr at det må utløses for å generere en egen puls. Som sagt ovenfor vil den første timeren utløse den andre med et fast, brukerdefinerbart intervall. Den andre timeren har imidlertid en ekstern gryte som brukes til å angi utgangspulsbredden, eller faktisk bestemme driftssyklusen og i sin tur rotasjonen av servoen. La oss komme til skjematisk …

Trinn 2: Litt matematikk … Frekvens

Kretsen bruker en LM556 eller NE556, som kan erstattes med to 555 -er. Jeg bestemte meg for å bruke 556 fordi den er en dobbel 555 i en pakke. Den venstre tidskretsen, eller frekvensgeneratoren, er konfigurert som en astabel multivibrator. Tanken er å få den til å produsere en bærefrekvens på omtrent 50Hz, hvorfra en driftssyklus vil bli lagt til av den høyre timeren eller pulsbreddegeneratoren.

C1 lader gjennom R1, R4 (brukes til å stille frekvensen) og R2. I løpet av denne tiden er produksjonen høy. Da tømmes C1 gjennom R1, og utgangen er lav.

F = 1,44 / ((R2 + R4 + 2 * R1) * C1)

F = 64Hz for R1 = 0

F = 33Hz for R1 = 47k

På den forenklede simulerte kretsen er imidlertid R1 utelatt, og frekvensen er fast 64 Hz.

Veldig viktig! Vi vil at tiden som utgangen er lav skal være kortere enn minimumspulsbredden til pulsbreddegeneratoren.

Trinn 3: Litt matematikk … Puls

Pulsbreddegeneratoren, eller høyre timer, er satt opp i monostabil modus. Dette betyr at hver gang timeren utløses, gir den en utgangspuls. Pulstiden bestemmes av R3, R5, R6 og C3. Et eksternt potensiometer (100k LIN POT) er koblet til for å bestemme pulsbredden, som vil bestemme rotasjonen og forlengelsen av rotasjonen på servoen. R5 og R6 brukes til å finjustere de ytterste posisjonene for servoen, slik at den ikke snakker. Formelen som brukes er som følger:

t = 1,1 * (R3 + R5 + (R6 * POT)/(R6 + POT)) * C4

Så minimum puls tid når alle de variable motstandene er satt til null er:

t = 1,1 * R3 * C4

t = 0,36 ms

Vær oppmerksom på at denne minimale pulsbreddetiden er lengre enn triggerpulsen for å sikre at pulsbreddegeneratoren ikke konstant genererer 0,36 ms pulser etter hverandre, men med en jevn +- 64Hz frekvens.

Når potensiometrene er satt til maksimum, er tiden

t = 1,1 * (R3 + R5 + (R6 * POT)/(R6 + POT)) * C4

t = 13 ms

Driftssyklus = Pulsbredde / intervall.

Så med en frekvens på 64Hz er pulsintervallet 15,6ms. Så Duty Cycle varierer fra 2% til 20%, med senteret 10% (husk at 1,5ms puls er senterposisjon).

For klarhetens skyld har potensiometre R5 og R6 blitt fjernet fra simuleringen og erstattet med en enkelt motstand og et enkelt potensiometer.

Trinn 4: Nok med matematikken! Nå skal vi spille

Du kan spille simuleringen HER: Bare klikk på "Simuler" -knappen, vent mens simuleringen lastes og klikk deretter på "Start simulering" -knappen: vent på at spenningen stabiliserer seg, klikk deretter og hold venstre museknapp på potensiometeret. Dra musen og flytt potensiometeret for å kontrollere servoen.

Du kan merke at pulsbredden endres på det øvre oscilloskopet, mens frekvensen til pulsen forblir den samme på det andre oscilloskopet.

Trinn 5: Sist men ikke minst … den virkelige tingen

Hvis du vil gå videre og bygge selve kretsen her, kan du finne skjematisk PCB -layout (det er en enkeltside PCB som du enkelt kan lage hjemme), komponentoppsett, kobberoppsett og deleliste.

Et lite notat om trimmerne:

• den blå trimmeren angir frekvensen til signalet
• den sorte midtre trimmeren angir den nedre rotasjonsgrensen
• den resterende sorte trimmeren angir den øvre rotasjonsgrensen

En rask notat nyttig for å kalibrere kretsen for en bestemt servo:

1. sett hovedpotensiometeret til null
2. juster den midterste sorte trimmeren til servoen er stødig satt på den nedre grensen uten å skravle
3. sett nå hovedpotensiometeret til maksimum
4. juster den gjenværende sorte trimmeren til servoen er stødig satt på den øvre grensen uten å skravle

Hvis du likte dette instruerbare, vennligst stem på meg i konkurransen!:)

Dommerpris i utfordringen om elektronikk -tips og -triks