Широкоимпульсная модуляция
Шаговые сервоприводы
Всеми любимый электромеханический привод - это шаговый сервопривод, также известный как радиоуправляемый сервопривод или просто RC-серво. Не такой скучный, как двигатель постоянного тока, шаговый сервопривод имеет множество применений благодаря вращательному и (как бы) линейному механическому эффекту, который он может производить в окружающей среде.
Существует множество типов сервомеханизмов. Нас интересуют аналоговые, ограниченного вращения и сервоприводы с угловым управлением. Более того, мы будем использовать наиболее часто применяемые параметры для радиоуправляемых авиамоделей. На следующем рисунке представлен ассортимент таких сервоприводов.
Рис. 4.15. Ассортимент шаговых сервоприводов (Взято из SparkFun Electronics, предоставлено по CC BY-SA 4.0)
Шаговые сервоприводы - это не простые приводы, как соленоиды или шаговые двигатели, и не электромеханические машины, как реле. Сервоприводы - это полноценные встраиваемые устройства. Они содержат плату микроконтроллера, драйвер силового двигателя, двигатель постоянного тока, редуктор, выходной вал и потенциометр. Редуктор прикреплен к двигателю, снижая его скорость, чтобы выходной вал вращался в механически ограниченном диапазоне вращения. Этот диапазон может составлять от 90 до 270 градусов. Этот вал обычно прикреплен к потенциометру, который действует как прибор обратной связи, посылающий напряжение на микроконтроллер. Микроконтроллер реализует систему управления с замкнутым контуром, перемещая двигатель, чтобы выходной вал достиг желаемого угла.
Попробуйте определить эти части на следующем рисунке:
Рис. 4.16. Разобранный шаговый сервопривод (Взято с сайта SparkFun Electronics, предоставлено под CC BY-SA 4.0)
Желаемый угол задается пользователем через линию ввода. Мы сообщаем сервоприводу желаемый угол с помощью прямоугольного сигнала частотой 50 Гц (период 20 мс). Ширина импульса этого сигнала кодирует желаемый угол. Обычно длительность импульса 1 мс кодирует один конец вращения, а 2 мс - другой конец. Середина обычно кодируется как 1,5 мс.
Рис. 4.17. Ширина импульсов для обоих концов и центра вращения шагового сервопривода (Получено из SparkFun Electronics, предоставлено под CC BY-SA 4.0)
Чтобы узнать больше о сервоприводах, вы можете ознакомиться с этим учебником от SparkFun Electronics.
Приложение для контроля сервопривода
Теперь мы будем управлять шаговым сервоприводом!
В этой демонстрации будет использоваться почти то же оборудование, что и в приложении яркости светодиодов, но вместо светодиода мы будем использовать сервопривод.
Вот принципиальная схема:
Кнопка 0 повернет вал сервопривода против часовой стрелки на шаг, а кнопка 1 - по часовой стрелке на шаг.
Это те же самые контакты ввода/вывода, которые мы использовали для подключения кнопок и внешнего светодиода. Просто подключите линию светодиода к линии входного сигнала сервопривода.
Рис. 4.19. Виды сверху и снизу Red-V Thing Plus, показывающие контакты, которые мы будем использовать в демонстрационном приложении для сервопривода (взято из SparkFun Electronics, предоставлено по лицензии CC BY 2.0)
Здесь представлены две фотографии фактических аппаратных соединений. Пожалуйста, изучите документацию на ваш собственный сервопривод и НЕ следуйте схеме подключения сервопривода, которую вы видите на следующих фотографиях, поскольку разные сервоприводы имеют разную схему подключения.
