556 נהג סרוו: 5 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

סרוו (גם סרוו RC) הינם מנוע servomotors קטן, זול, המיוצר עבור בקרת רדיו ורובוטיקה בקנה מידה קטן. הם נועדו לשליטה בקלות: המיקום של הפוטנטיומטר הפנימי מושווה ללא הרף למיקום הפקודה ממכשיר הבקרה (כלומר, בקרת הרדיו). כל הבדל מעורר אות שגיאה בכיוון המתאים, המניע את המנוע החשמלי קדימה או אחורה, ומניע את הפיר למצב הפקודה. כאשר הסרוו מגיע למיקום זה, אות השגיאה פוחת ואז הופך לאפס, ובשלב זה סרוו מפסיק לנוע.

סרווטי בקרת רדיו מחוברים באמצעות חיבור רגיל בעל שלושה חוטים: שני חוטים לאספקת חשמל DC ואחד לשליטה, הנושא אות אפנון רוחב דופק (PWM). המתח הסטנדרטי הוא 4.8 V DC, אולם 6 V ו- 12 V משמשים גם בכמה סרוו. אות הבקרה הוא אות PWM דיגיטלי עם קצב פריימים של 50 הרץ. בתוך כל מסגרת זמן של 20 ms, דופק דיגיטלי פעיל-גבוה שולט במיקום. הדופק נומינלי נע בין 1.0 ms ל 2.0 ms כאשר 1.5 ms תמיד במרכז הטווח.

אינך צריך מיקרו -בקר או מחשב כדי לשלוט בסרוו. אתה יכול להשתמש ב- IC 555 טיימר מכובד כדי לספק את הפולסים הנדרשים לסרוו.

מעגלים רבים המבוססים על מיקרו -בקר זמינים ברשת. יש גם כמה מעגלים לבדיקת סרוו המבוססים על 555 בודדים, אבל רציתי תזמון מדויק מבלי שהתדירות משתנה כלל. עם זאת, זה היה צריך להיות זול וקל לבנות.

שלב 1: PWM מה?

כפי ששמו מרמז, בקרת מהירות אפנון רוחב הדופק פועלת על ידי הפעלת המנוע עם סדרה של פולסים "ON-OFF" ושינוי מחזור הפעולה, חלקיק הזמן שבו מתח המוצא "ON" לעומת כאשר הוא "OFF"”, של הפולסים תוך שמירה על תדר קבוע.

הרעיון מאחורי מעגל זה הוא שהוא משתמש בשני טיימרים כדי ליצור את אות הפלט PWM (Pulse Width Modulation) כדי להניע את הסרוו.

הטיימר הראשון פועל כמולטי -ויברטור אסטבל והוא יוצר את "תדר המוביל", או את תדירות הפולסים. נשמע מבלבל? ובכן, בעוד רוחב הדופק של הפלט יכול להשתנות, אנו רוצים שהזמן מתחילתו של הדופק הראשון ועד תחילת הדופק השני יהיה זהה. זהו תדירות מופעי הדופק. וכאן מעגל זה מתגבר על התדירות המשתנה של רוב 555 מעגלים בודדים.

הטיימר השני פועל כרב -ויברטור חד -יציב. המשמעות היא שצריך להפעיל אותו כדי ליצור דופק משלו. כפי שנאמר לעיל, הטיימר הראשון יפעיל את השני במרווח קבוע שהגדרת המשתמש. הטיימר השני, לעומת זאת, כולל סיר חיצוני המשמש לקביעת רוחב הדופק של הפלט, או למעשה לקבוע את מחזור ההפעלה ובתורו את סיבוב הסרוו. בואו נגיע לסכימה…

שלב 2: קצת מתמטיקה … תדירות

המעגל משתמש ב- LM556 או NE556, שניתן להחליף אותו בשני 555. בדיוק החלטתי להשתמש ב- 556 מכיוון שהוא כפול 555 באריזה אחת. מעגל הטיימר השמאלי, או מחולל התדרים, מוגדר כרב -ויברטור עמיד. הרעיון הוא לגרום לו לייצר תדר נשא של כ -50 הרץ, משם יתווסף מחזור עבודה על ידי הטיימר הימני, או מחולל רוחב הדופק.

C1 נטען דרך R1, R4 (משמש להגדרת התדר) ו- R2. בתקופה זו התפוקה גבוהה. ואז C1 משתחרר דרך R1, והתפוקה נמוכה.

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

F = 64Hz עבור R1 = 0

F = 33Hz עבור R1 = 47k

במעגל המדומה אך R1 מושמט, והתדר הוא 64 הרץ קבוע.

חשוב מאוד! אנו רוצים שהזמן שהפלט נמוך יהיה קצר מרוחב הדופק המינימלי של מחולל רוחב הדופק.

שלב 3: קצת מתמטיקה … דופק

מחולל רוחב הדופק, או טיימר יד ימין, מוגדר במצב חד יציב. המשמעות היא שכל פעם שהטיימר מופעל, הוא נותן דופק פלט. זמן הדופק נקבע על ידי R3, R5, R6 ו- C3. פוטנציומטר חיצוני (100k LIN POT) מחובר לקביעת רוחב הדופק, שיקבע את הסיבוב והארכת הסיבוב בסרוו. R5 ו- R6 משמשים לכוונון עדין של העמדות החיצוניות ביותר עבור הסרוו, תוך הימנעות ממנה לפטפט. הנוסחה בה נעשה שימוש היא כדלקמן:

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

לכן, זמן הדופק המינימלי כאשר כל הנגדים המשתנים מוגדרים לאפס הוא:

t = 1.1 * R3 * C4

t = 0.36 אלפיות השנייה

שים לב שזמן רוחב הדופק המינימלי הזה ארוך יותר מדופק ההדק כדי להבטיח שמחולל רוחב הדופק אינו מייצר כל הזמן פולסים של 0.36ms אחד אחרי השני, אלא בתדר יציב של +- 64Hz.

כאשר הפוטנציומטרים מוגדרים למקסימום, הזמן הוא

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

t = 13 אלפיות השנייה

מחזור עבודה = רוחב דופק / מרווח.

אז בתדר של 64Hz, מרווח הדופק הוא 15.6ms. אז מחזור החובה משתנה בין 2% ל -20%, כשהמרכז הוא 10% (זכור שדופק 1.5ms הוא מיקום המרכז).

לשם הבהירות פוטנציומטרים R5 ו- R6 הוסרו מהסימולציה והוחלפו בנגד יחיד ובפוטנציומטר יחיד.

שלב 4: מספיק עם המתמטיקה! עכשיו בואו לשחק

אתה יכול לשחק את הסימולציה כאן: פשוט לחץ על כפתור "הדמיה", המתן בזמן שהסימולציה נטענת ולאחר מכן לחץ על כפתור "התחל סימולציה": המתן עד שהמתח יתייצב ולאחר מכן לחץ והחזק את לחצן העכבר השמאלי על הפוטנציומטר. גרור את העכבר והזז את הפוטנציומטר לשליטה בסרוו.

ניתן לציין את רוחב הדופק המשתנה באוסילוסקופ העליון, בעוד שתדירות הדופק נשארת זהה באוסילוסקופ השני.

שלב 5: אחרון אבל לא פחות … הדבר האמיתי

אם אתה רוצה ללכת רחוק יותר ולבנות את המעגל עצמו כאן אתה יכול למצוא פריסה סכמטית, PCB (זה לוח צד אחד שאתה יכול להכין בקלות בבית), פריסת רכיבים, פריסת נחושת ורשימת חלקים.

הערה קטנה לגבי הגוזמים:

• הגוזם הכחול קובע את תדירות האות
• הגוזם השחור האמצעי קובע את גבול הסיבוב התחתון
• הגוזם השחור הנותר קבע את מגבלת הסיבוב העליונה

הערה מהירה שימושית לכיול המעגל עבור סרוו מסוים:

1. הגדר את הפוטנציומטר הראשי לאפס
2. כוונן את הגוזם השחור האמצעי עד שהסרוו יציב בהתמדה בגבול התחתון מבלי לפטפט
3. עכשיו הגדר את הפוטנציומטר הראשי למקסימום
4. כוונן את הגוזם השחור הנותר עד שהסרוו יוגדר בהתמדה בגבול העליון מבלי לפטפט

אם נהניתם מהמדריך הזה, אנא הצביעו לי בתחרות!:)

פרס השופטים באתגר הטיפים והטריקים האלקטרוניקה