Сервоуправление
Сервоуправление — это метод управления многими типами радиоуправляемых/любительских сервоприводов путем отправки сервоприводу сигнала ШИМ ( широтно-импульсной модуляции ), серии повторяющихся импульсов переменной ширины, где либо ширина импульса (наиболее распространенные современные сервоприводы для хобби) или рабочий цикл последовательности импульсов (сегодня менее распространенный) определяет положение, которого должен достичь сервопривод. Сигнал ШИМ может поступать от приемника радиоуправления к сервоприводу или от обычных микроконтроллеров , таких как Arduino .
Небольшие любительские сервоприводы (часто называемые радиоуправляемыми или RC-сервоприводами) подключаются через стандартное трехпроводное соединение: два провода для источника питания постоянного тока и один для управления, по которому передаются управляющие импульсы.
Параметрами импульсов являются минимальная ширина импульса, максимальная ширина импульса и частота повторения. Учитывая ограничения вращения сервопривода, нейтральная точка определяется как центр вращения. Различные сервоприводы будут иметь разные ограничения на их вращение, но нейтральное положение всегда имеет длительность импульса около 1,5 миллисекунд (мс).
Длительность импульса
[ редактировать ]В современных RC-сервоприводах угол механического поворота определяется шириной электрического импульса, подаваемого на управляющий провод. Это форма широтно-импульсной модуляции . Типичный RC-сервопривод ожидает импульс каждые 20 мс, однако это может варьироваться в широком диапазоне, который отличается от сервопривода к сервоприводу. Ширина импульса будет определять, насколько далеко вращается двигатель. Например, во многих RC-сервоприводах импульс длительностью 1,5 мс заставит двигатель повернуться на 90° (нейтральное положение). Время низкого уровня (и общий период) может варьироваться в широком диапазоне и варьироваться от одного импульса к другому, без какого-либо влияния на положение серводвигателя.
Положение современного RC-сервопривода не определяется рабочим циклом ШИМ (т. е. временем включения и выключения), а только шириной импульса. (Это отличается от ШИМ, используемого, например, в некоторых системах управления скоростью двигателей постоянного тока). Большинство RC-сервоприводов перемещаются в одно и то же положение, когда они получают импульс 1,5 мс каждые 6 мс (скважность 25%), и когда они получают импульс 1,5 мс каждые 25 мс (скважность 6%) – в обоих случаях они поворачиваются в центральное положение (нейтральное положение). Для многих RC-сервоприводов, пока частота обновления (сколько раз в секунду отправляется импульс, т. е. частота повторения импульсов) находится в диапазоне от 40 до 200 Гц, точное значение частоты обновления не имеет значения. [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]
Период 20 мс (50 Гц) происходит от тех дней, когда сигнал кодировался в формате PPM ( импульсно-позиционная модуляция ) для отправки по эфиру. [10] Период PPM составлял около 22,5 мс, а преобразование в PWM было тривиальным: время высокого состояния PWM было временным положением импульса PPM для этого сервопривода.
Большинство RC-приемников посылают импульсы на RC-сервопривод с некоторой постоянной частотой кадров, изменяя только высокое время. Однако можно дать команду RC-сервоприводу двигаться во всем диапазоне с помощью функционального генератора, установленного на постоянный рабочий цикл 10%, изменяя только частоту (частоту кадров). [11]
Сила
[ редактировать ]Когда этим сервоприводам будет дана команда двигаться, они перейдут в нужное положение и удержат его. Если внешняя сила будет давить на сервопривод, пока сервопривод удерживает определенное положение, сервопривод будет сопротивляться выходу из этого положения. Максимальное усилие, которое может оказать сервопривод, соответствует номинальному крутящему моменту сервопривода. Однако сервоприводы будут удерживать свою позицию только в течение тайм-аута; Импульс положения должен повторяться, обычно в течение 20 мс, чтобы дать команду сервоприводу оставаться на месте.
Вариации
[ редактировать ]Когда на сервопривод посылается импульс длительностью менее 1,5 мс, сервопривод поворачивается в положение и удерживает выходной вал на несколько градусов против часовой стрелки от нейтральной точки. Когда импульс шире 1,5 мс, происходит обратное. Минимальная и максимальная ширина импульса, который заставит сервопривод повернуться в правильное положение, являются функциями каждого сервопривода. Разные марки и даже разные сервоприводы одной марки будут иметь разные максимумы и минимумы. Как правило, ширина минимального импульса составляет около 1 мс, а ширина максимального импульса — 2 мс.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рон Лунд. «Информация о частоте сервопривода и центральной ширине импульса». Архивировано 19 января 2013 г. в Wayback Machine .
- ^ Боб Блик. «Преобразователь сервоимпульсов в ШИМ» «Скорость, с которой импульсы подаются на сервопривод, относительно неважна».
- ^ Общество роботов: Сервоприводы .
- ^ Полулу. «Подробно об интерфейсе сервоуправления» «Сигналы сервоуправления... частота последовательности импульсов не влияет на положение сервопривода, если ширина импульса остается неизменной».
- ^ « Введение в программирование серводвигателей» ( PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 19 августа 2017 г. Проверено 23 октября 2012 г.
- ^ «Понимание ШИМ» .
- ^ "сервоприводы" .
- ^ 4QD-TEC. «Сервопривод положения ширины импульса» .
- ^ «Сервоуправление» .
- ^ serge.laforest.free.fr .
- ^ «Управление серводвигателем» .