Управление двумя сервоприводами arduino: Arduino + 2 серводвигателя + джойстик для управления||Arduino-diy.com

Содержание

Сервопривод с обратной связью

Сервопривод – это привод, предназначенный для осуществления контроля (угол поворота вала, скорость вращения/движения и так далее) над различными объектами, находящимися в постоянном движении. Контроль производится в зависимости от заданных ему параметров извне.


Рисунок 1. Сервопривод

Данный механизм получил достаточно широкое применение в различных промышленных сферах. Например, чаще всего его можно увидеть в конструкциях станков/машин для создания таких материалов/предметов и их обработки как:

  • Упаковки и бумага;
  • Листовой металл;
  • Обработка материалов;
  • Транспортное оборудование;
  • Стройматериалы.

Также они могут использоваться в управляющих элементах механических систем (заслонка/задвижка, багажник автомобиля и тому подобные механизмы). Сервопривод очень полезен, так как позволяет поддерживать необходимый вам параметр.

Устройство


Рисунок 2. Устройство сервопривода

Сервопривод включает в свой состав такие элементы как:

  • Приводной механизм – к примеру, это может быть электромотор. Благодаря ему становится возможным управление скоростью нужного диапазона в определённый временной момент;
  • Датчики – осуществляют контроль над необходимыми параметрами. Могут быть предназначены для отслеживания положения, усилия, поворота угла или скорости вращения объекта;
  • Блок управления – немало важный элемент, так как именно благодаря ему происходит поддержание требуемых параметров в автоматическом режиме;
  • Блок питания – питает данный механизм.

Интересно, что самый простой управляющий блок чаще всего создаётся с использованием схемы сравнений значений на датчике и необходимых значений при подаче напряжения определённой полярности на привод.

Сервоприводы могут быть произведены в самых различных комплектациях. Эти устройства разделяют по принципу движения:

Вращательное

Представлено двумя вариациями:

синхронной и асинхронной. Синхронный вариант помогает задать высокоточные параметры скорости вращения, углов поворота и ускорения. По сравнению с асинхронным скорость набирают быстрее, поэтому и стоят больше;

Асинхронный привод отличается способностью поддержания с большой точностью необходимой скорости даже в условиях низких оборотов.

Линейное

Также делится на два варианта: плоские и круглые. Двигатели данного типа развивают достаточно высокое ускорение (70 метров в секунду).

Ещё их выделяют по способу действия:

  • Электромеханические механизмы – формирование движений происходит за счёт электродвигателя с редуктором;
  • Электрогидромеханические – у них любое движение создаётся с участием системы поршня-цилиндра. В сравнении с электромеханическим приводом они обладают отличительно высоким быстродействием.

Параметры

Абсолютно любой сервопривод классифицируется по следующим параметрам:

Поворотная скорость представляет собой конкретный временной промежуток, необходимый для изменения позиции вала и зависима от определённого напряжения.

Поворотный угол выходного вала. Обычно этот параметр равен 180, 360.

Крутящий момент является самым важным параметром работы механизма и регулируется в зависимости от напряжения.

Управление сервопривода зависит от его типа – цифровой он или аналоговый.

Питание. Чаще всего в моделях используют напряжение, варьирующееся от 4.8 до 7.2 вольт.

Материал. Для изготовления редуктора могут использовать различные материалы. Для шестерней используют металл, карбон, пластик. Металл отличается большой устойчивостью в условиях динамических нагрузок, но не долговечен. Пластик долговечен, но не устойчив в динамических нагрузках.

Размер. По этому параметру приводы делят на микро-, стандартные и большие (существуют и другие размеры, но эти самые распространенные).

Принцип работы сервопривода


Рисунок 3. Принцип работы сервопривода

Движение редукторного выходного вала, который связан сервоприводом с шестернями, происходит за счёт работы электродвигателя. Для регулирования оборотов предназначен редуктор. Для управления необходимыми механизмами вал соединяется непосредственно с ними.

Его положение контролирует специальный датчик (на них основано всё устройство), который преобразует угол поворота в электро-сигналы. Такой датчик носит название энкодера. Во время поворота бегунка сопротивление энкодера изменяется. Это изменение пропорционально зависимо от угла поворота датчика. Благодаря этому принципу работы механизм можно зафиксировать в нужной позиции.

Для поддержания отрицательной обратной связи используется электронная плата, которая обрабатывает сигналы, приходящие от энкодера. Она сравнивает параметры и определяет запускать или остановить электродвигатель.

Управление

Для того чтобы серводвигатель мог функционировать в нём используют специальную систему, основанную на G-кодах. Упомянутые коды представлены набором управляющих команд, которые заложены в программе.

Например, в системе ЧПУ сервопривод контактирует с инверторами, способными изменять напряжение, которое соответствует входному, в обмотке электромотора.

Вся система серводвигателя управляется/контролируется блоком управления, из которого поступают различные команды, например, передвижения по оси Х или У. После подачи команды в инверторе создаётся определённое напряжение, питающее привод. Затем серводвигатель начинает своё круговое движение, связанное с главным исполнительным элементом механизма и энкодером.

Энкодер создаёт множество импульсов, которые подсчитываются блоком, осуществляемыми управление устройством. Для каждой позиции исполнительного элемента в программе установлено определённое количество импульсов. Так под их влиянием либо подаётся напряжение на моторчик, либо прекращается.

Преимущества и недостатки

Приятной особенностью сервоприводов является их достаточно малый размер и вес, что позволяет устанавливать их в различные конструкции с лёгкостью. Также они отличаются своей почти полностью бесшумной работой, что очень важно при использовании данных устройств на определённых участках. Любой сервопривод можно настроить персонально под свои конкретные задачи.

Благодаря сервоприводу можно осуществлять управление с отличительной большой точностью и стабильностью.

Из недостатков выделяется только сложность в их настройке и стоимости.

Подключение


Рисунок 4. Подключение сервопривода к системе Arduino

Подключение сервопривода осуществляется за счёт проводников в количестве трёх штук. Два проводника используются для подачи питания на электромотор, а оставшийся необходим для передачи сигналов от блока управления, которые приводят вал в нужную позицию.

Стоит отметить, что для того чтобы снизить вероятность огромных динамических нагрузок, которым может подвергаться электромотор, необходимо осуществлять как плавный разгон мотора, так и его торможение. Для этой цели создаются и используются более высокие по сложности микроконтроллеры, которые обеспечивают высокую точность в контроле и управлении положением рабочей детали.

Шаговый сервопривод


В конструкциях современного оборудования, создаваемого на базе высоких технологий, постоянно развиваются и совершенствуются различные автоматические процессы. Среди них широкое распространение получил сервопривод, устанавливаемый с целью совершения отдельными элементами и деталями постоянных динамических движений. Эти устройства обеспечивают постоянный контроль над углами поворота вала, устанавливают нужную скорость в приборах электромеханического типа.

Составной частью этих систем являются серводвигатели, которые дают возможность управлять скоростями в нужном диапазоне в установленный промежуток времени. Таким образом, все процессы и движения могут периодически повторяться, а частота этих повторов закладывается в системе управления.

Устройство сервопривода

Основные детали, из которых состоит типовой серводвигатель – ротор и статор. Для коммутации применяются специальные комплектующие в виде штекеров и клеммных коробок. Управление, контроль и коррекция процессов осуществляется с помощью отдельного управляющего узла. Для включения и выключения сервопривода используется отдельная система. Все детали, помещаются в общем корпусе.

Практически во всех сервоприводах имеется датчик, работающий и отслеживающий определенные параметры, такие как положение, усилие или скорость вращения. С помощью управляющего блока поддерживается автоматический режим необходимых параметров при работе устройства. Выбор того или иного параметра происходит в зависимости от сигналов, поступающих от датчика в установленные промежутки времени.

Разница между сервоприводом и обычным электродвигателем заключается в возможности установки вала в точно заданное положение, измеряемое в градусах. Установленное положение, так же, как и другие параметры, поддерживаются блоком управления.

Их принцип работы заключается в преобразовании электрической энергии в механическую, с помощью электродвигателя. В качестве привода используется редуктор, позволяющий снизить скорость вращения до требуемого значения. В состав данного устройства входят валы с шестернями, преобразующими и передающими крутящий момент.

Как работает сервопривод

Вращение выходного вала редуктора, связанного шестернями с сервоприводом, осуществляется путем запуска и остановки электродвигателя. Сам редуктор необходим для регулировки числа оборотов. Выходной вал может быть соединен с механизмами или устройствами, которыми необходимо управлять. Положение вала контролируется с помощью датчика обратной связи, способного преобразовывать угол поворота в электрические сигналы и на котором построен принцип работы всего устройства.

Этот датчик известен также, под названием энкодера или потенциометра. При повороте бегунка, его сопротивление будет изменяться. Изменения сопротивления находится в прямой пропорциональной зависимости с углом поворота энкодера. Данный принцип работы позволяет устанавливать и фиксировать механизмы в определенном положении.

Дополнительно каждый серводвигатель имеет электронную плату, обрабатывающую внешние сигналы, поступающие от потенциометра. Далее выполняется сравнение параметров, по результатам которого производится запуск или остановка электродвигателя. Следовательно, с помощью электронной платы поддерживается отрицательная обратная связь.

Подключить серводвигатель можно с помощью трех проводников. По двум из них подается питание к электродвигателю, а третий служит для прохождения сигналов управления, приводящих вал в определенное положение.

Предотвратить чрезмерные динамические нагрузки на электродвигатель возможно с помощью плавного разгона или такого же плавного торможения. Для этого применяются более сложные микроконтроллеры, обеспечивающие более точный контроль и управление позицией рабочего элемента. В качестве примера можно привести жесткий диск компьютера, в котором головки устанавливаются в нужную позицию с помощью точного привода.

Управление серводвигателем

Основное условие, чтобы серводвигатель мог нормально работать, заключается в их функционировании совместно с так называемой системой G-кодов. Эти коды представляют собой набор команд управления, заложенный в специальную программу.

Если в качестве примера взять ЧПУ – числовое программное управление, то в данном случае сервоприводы будут взаимодействовать с преобразователями. В соответствии с уровнем входного напряжения они способны изменить значение напряжения на возбуждающей обмотке или якоре электродвигателя.

Непосредственное управление серводвигателем и всей системой осуществляется из одного места – блока управления. Когда отсюда поступает команда на прохождение определенного расстояния по оси координат Х, в цифровом аналоговом преобразователе возникает напряжение определенной величины, которое и поступает в качестве питания привода этой координаты. В серводвигателе начинается вращательное движение ходового винта, связанного с энкодером и исполнительным органом основного механизма.

В энкодере вырабатываются импульсы, подсчитываемые блоком, выполняющим управление сервоприводом. В программе заложено соответствие определенного количества сигналов с энкодера, установленному расстоянию, которое должен пройти исполняющий механизм. В нужное время аналоговый преобразователь, получив установленное число импульсов, прекращает выдачу выходного напряжения, в результате, серводвигатель останавливается. Точно так же под влиянием импульсов восстанавливается напряжение, и возобновляется работа всей системы.

Виды и характеристики

Серводвигатели выпускаются в самых разных вариантах, позволяющих использовать их во многих областях. Основные конструкции разделяются на коллекторные и бесколлекторные, предназначенные для работы от постоянного и переменного тока.

Кроме того, каждый сервомотор может быть синхронным и асинхронным. Синхронные устройства обладают способностью задавать высокоточную скорость вращения, а также углы поворотов и ускорение. Эти приводы очень быстро набирают номинальную скорость вращения. Сервоприводы в асинхронном исполнении управляются за счет изменения параметров питающего тока, когда его частота меняется с помощью инвертора. Они с высокой точностью выдерживают заданную скорость даже при самых низких оборотах.

В зависимости от принципиальной схемы и конструкции, сервоприводы могут быть электромеханическими и электрогидромеханическими. Первый вариант, включающий редуктор и двигатель, отличается низким быстродействием. Во втором случае действие происходит очень быстро за счет движения поршня в цилиндре.

Каждый сервопривод характеризуется определенными параметрами:

  • Крутящий момент или усилие, создаваемое на валу. Считается наиболее важным показателем работы сервопривода. Для каждой величины напряжения существует собственный крутящий момент, отражаемый в паспорте изделия.
  • Скорость поворота. Данный параметр представляет собой определенный период времени, который требуется, чтобы изменить позицию выходного вала на 600. Эта характеристика также зависит от конкретного значения напряжения.
  • Максимальный угол поворота, на который может развернуться выходной вал. Чаще всего эта величина составляет 180 или 3600.
  • Все сервоприводы разделяются на цифровые и аналоговые. В зависимости от этого и осуществляется управление сервоприводом.
  • Питание серводвигателей. В большинстве моделей используется напряжение от 4,8 до 7,2В. Питание и управление осуществляется с помощью трех проводников.
  • Возможность модернизации в сервопривод постоянного вращения.
  • Материалы для редуктора могут использоваться самые разные. Шестерни изготавливаются из металла, карбона, пластика или комбинированных составов. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. Например, пластиковые детали плохо выдерживают ударные нагрузки, но устойчивы к износу в процессе длительной эксплуатации. Металлические шестерни, наоборот, быстро изнашиваются, зато они обладают высокой устойчивостью к динамическим нагрузкам.

Плюсы и минусы сервомоторов

Благодаря унифицированным размерам, эти устройства легко и просто устанавливаются в любые конструкции. Они безотказны и надежны, каждый из них работает практически бесшумно, что имеет большое значение при их эксплуатации на сложных и ответственных участках. Даже на невысоких скоростях можно добиться точности и плавных перемещений. Каждый сервопривод может быть настроен персоналом, в зависимости решения тех или иных задач.

В качестве недостатков отмечаются определенные сложности при настройках и сравнительно высокая стоимость.

В данной статье рассматриваются сервоприводы: их устройство, предназначение, подсказки по подключению и управлению, разновидности сервоприводов и их сравнение. Давайте приступим и начнём с того, что же такое сервопривод.

Понятие сервопривода

Под сервоприводом чаще всего понимают механизм с электромотором, который можно попросить повернуться в заданный угол и удерживать это положение. Однако, это не совсем полное определение.

Если сказать полнее, сервопривод — это привод с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения. Сервоприводом является любой тип механического привода, имеющий в составе датчик (положения, скорости, усилия и т.п.) и блок управления приводом, автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике и устройстве согласно заданному внешнему значению.

Наиболее распространены сервоприводы, которые удерживают заданный угол, и сервоприводы, поддерживающие заданную скорость вращения.

Типичный хобби-сервопривод изображён ниже.

Каким же образом устроены сервоприводы?

Устройство сервопривода

Сервоприводы имеют несколько составных частей.

Привод — электромотор с редуктором. Чтобы преобразовать электричество в механический поворот, необходим электромотор. Однако зачастую скорость вращения мотора бывает слишком большой для практического использования. Для понижения скорости используется редуктор: механизм из шестерней, передающий и преобразующий крутящий момент.

Включая и выключая электромотор, можно вращать выходной вал — конечную шестерню сервопривода, к которой можно прикрепить нечто, чем мы хотим управлять. Однако, для того чтобы положение контролировалось устройством, необходим датчик обратной связиэнкодер, который будет преобразовывать угол поворота обратно в электрический сигнал. Для этого часто используется потенциометр. При повороте бегунка потенциометра происходит изменение его сопротивления, пропорциональное углу поворота. Таким образом, с его помощью можно установить текущее положение механизма.

Кроме электромотора, редуктора и потенциометра в сервоприводе имеется электронная начинка, которая отвечает за приём внешнего параметра, считывание значений с потенциометра, их сравнение и включение/выключение мотора. Она-то и отвечает за поддержание отрицательной обратной связи.

К сервоприводу тянется три провода. Два из них отвечают за питание мотора, третий доставляет управляющий сигнал, который используется для выставления положения устройства.

Теперь давайте посмотрим, как управлять сервоприводом извне.

Управление сервоприводом. Интерфейс управляющих сигналов

Чтобы указать сервоприводу желаемое положение, по предназначенному для этого проводу необходимо посылать управляющий сигнал. Управляющий сигнал — импульсы постоянной частоты и переменной ширины.

То, какое положение должен занять сервопривод, зависит от длины импульсов. Когда сигнал поступает в управляющую схему, имеющийся в ней генератор импульсов производит свой импульс, длительность которого определяется через потенциометр. Другая часть схемы сравнивает длительность двух импульсов. Если длительность разная, включается электромотор. Направление вращения определяется тем, какой из импульсов короче. Если длины импульсов равны, электромотор останавливается.

Чаще всего в хобби-сервах импульсы производятся с частотой 50 Гц. Это значит, что импульс испускается и принимается раз в 20 мс. Обычно при этом длительность импульса в 1520 мкс означает, что сервопривод должен занять среднее положение. Увеличение или уменьшение длины импульса заставит сервопривод повернуться по часовой или против часовой стрелки соответственно. При этом существуют верхняя и нижняя границы длительности импульса. В библиотеке Servo для Arduino по умолчанию выставлены следующие значения длин импульса: 544 мкс — для 0° и 2400 мкс — для 180°.

Обратите внимание, что на вашем конкретном устройстве заводские настройки могут оказаться отличными от стандартных. Некоторые сервоприводы используют ширину импульса 760 мкс. Среднее положение при этом соответствует 760 мкс, аналогично тому, как в обычных сервоприводах среднему положению соответствует 1520 мкс.

Также стоит отметить, что это всего лишь общепринятые длины. Даже в рамках одной и той же модели сервопривода может существовать погрешность, допускаемая при производстве, которая приводит к тому, что рабочий диапазон длин импульсов немного отличается. Для точной работы каждый конкретный сервопривод должен быть откалиброван: путём экспериментов необходимо подобрать корректный диапазон, характерный именно для него.

На что ещё стоит обратить внимание, так это на путаницу в терминологии. Часто способ управления сервоприводами называют PWM/ШИМ (Pulse Width Modulation) или PPM (Pulse Position Modulation). Это не так, и использование этих способов может даже повредить привод. Корректный термин — PDM (Pulse Duration Modulation). В нём крайне важна длина импульсов и не так важна частота их появления. 50 Гц — это норма, но сервопривод будет работать корректно и при 40, и при 60 Гц. Единственное, что нужно при этом иметь в виду — это то, что при сильном уменьшении частоты он может работать рывками и на пониженной мощности, а при сильном завышении частоты (например, 100 Гц) может перегреться и выйти из строя.

Характеристики сервоприводов

Теперь давайте разберёмся, какие бывают сервоприводы и какими характеристиками они обладают.

Крутящий момент и скорость поворота

Сначала поговорим о двух очень важных характеристиках сервопривода: о крутящем моменте и о скорости поворота.

Момент силы, или крутящий момент — векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.

Проще говоря, эта характеристика показывает, насколько тяжёлый груз сервопривод способен удержать в покое на рычаге заданной длины. Если крутящий момент сервопривода равен 5 кг×см, то это значит, что сервопривод удержит на весу в горизонтальном положении рычаг длины 1 см, на свободный конец которого подвесили 5 кг. Или, что эквивалентно, рычаг длины 5 см, к которому подвесили 1 кг.

Скорость сервопривода измеряется интервалом времени, который требуется рычагу сервопривода, чтобы повернуться на 60°. Характеристика 0,1 с/60° означает, что сервопривод поворачивается на 60° за 0,1 с. Из неё несложно вычислить скорость в более привычной величине, оборотах в минуту, но так сложилось, что при описании сервоприводов чаще всего используют такую единицу.

Стоит отметить, что иногда приходится искать компромисс между этими двумя характеристиками, так как если мы хотим надёжный, выдерживающий большой вес сервопривод, то мы должны быть готовы, что эта могучая установка будет медленно поворачиваться. А если мы хотим очень быстрый привод, то его будет относительно легко вывести из положения равновесия. При использовании одного и того же мотора баланс определяет конфигурация шестерней в редукторе.

Конечно, мы всегда можем взять установку, потребляющую большую мощность, главное, чтобы её характеристики удовлетворяли нашим потребностям.

Форм-фактор

Сервоприводы различаются по размерам. И хотя официальной классификации не существует, производители давно придерживаются нескольких размеров с общепринятым расположением крепёжных элементов. Их можно разделить на:

Обладают они при этом следующими характерными габаритами:

Вес Линейные размеры
маленькие 8-25 г 22×15×25 мм
стандартные 40-80 г 40×20×37 мм
большие 50-90 г 49×25×40 мм

Бывают ещё так называемые сервоприводы «специального вида» с габаритами, не попадающими в данную классификацию, однако процент таких сервоприводов весьма мал.

Внутренний интерфейс

Сервоприводы бывают аналоговые и цифровые. Так в чём же их отличия, достоинства и недостатки?

Внешне они ничем не отличаются: электромоторы, редукторы, потенциометры у них одинаковые, различаются они лишь внутренней управляющей электроникой. Вместо специальной микросхемы аналогового сервопривода у цифрового собрата можно заметить на плате микропроцессор, который принимает импульсы, анализирует их и управляет мотором. Таким образом, в физическом исполнении отличие лишь в способе обработки импульсов и управлении мотором.

Оба типа сервопривода принимают одинаковые управляющие импульсы. После этого аналоговый сервопривод принимает решение, надо ли изменять положение, и в случае необходимости посылает сигнал на мотор. Происходит это обычно с частотой 50 Гц. Таким образом получаем 20 мс — минимальное время реакции. В это время любое внешнее воздействие способно изменить положение сервопривода. Но это не единственная проблема. В состоянии покоя на электромотор не подаётся напряжение, в случае небольшого отклонения от равновесия на электромотор подаётся короткий сигнал малой мощности. Чем больше отклонение, тем мощнее сигнал. Таким образом, при малых отклонениях сервопривод не сможет быстро вращать мотор или развивать большой момент. Образуются «мёртвые зоны» по времени и расстоянию.

Эти проблемы можно решать за счёт увеличения частоты приёма, обработки сигнала и управления электромотором. Цифровые сервприводы используют специальный процессор, который получает управляющие импульсы, обрабатывает их и посылает сигналы на мотор с частотой 200 Гц и более. Получается, что цифровой сервопривод способен быстрее реагировать на внешние воздействия, быстрее развивать необходимые скорость и крутящий момент, а значит, лучше удерживать заданную позицию, что хорошо. Конечно, при этом он потребляет больше электроэнергии. Также цифровые сервоприводы сложнее в производстве, а потому стоят заметно дороже. Собственно, эти два недостатка — все минусы, которые есть у цифровых сервоприводов. В техническом плане они безоговорочно побеждают аналоговые сервоприводы.

Материалы шестерней

Шестерни для сервоприводов бывают из разных материалов: пластиковые, карбоновые, металлические. Все они широко используются, выбор зависит от конкретной задачи и от того, какие характеристики требуются в установке.

Пластиковые, чаще всего нейлоновые, шестерни очень лёгкие, не подвержены износу, более всего распространены в сервоприводах. Они не выдерживают больших нагрузок, однако если нагрузки предполагаются небольшие, то нейлоновые шестерни — лучший выбор.

Карбоновые шестерни более долговечны, практически не изнашиваются, в несколько раз прочнее нейлоновых. Основной недостатой — дороговизна.

Металлические шестерни являются самыми тяжёлыми, однако они выдерживают максимальные нагрузки. Достаточно быстро изнашиваются, так что придётся менять шестерни практически каждый сезон. Шестерни из титана — фавориты среди металлических шестерней, причём как по техническим характеристикам, так и по цене. К сожалению, они обойдутся вам достаточно дорого.

Коллекторные и бесколлекторные моторы

Существует три типа моторов сервоприводов: обычный мотор с сердечником, мотор без сердечника и бесколлекторный мотор.

Обычный мотор с сердечником (справа) обладает плотным железным ротором с проволочной обмоткой и магнитами вокруг него. Ротор имеет несколько секций, поэтому когда мотор вращается, ротор вызывает небольшие колебания мотора при прохождении секций мимо магнитов, а в результате получается сервопривод, который вибрирует и является менее точным, чем сервопривод с мотором без сердечника. Мотор с полым ротором (слева) обладает единым магнитным сердечником с обмоткой в форме цилиндра или колокола вокруг магнита. Конструкция без сердечника легче по весу и не имеет секций, что приводит к более быстрому отклику и ровной работе без вибраций. Такие моторы дороже, но они обеспечивают более высокий уровень контроля, вращающего момента и скорости по сравнения со стандартными.

Сервоприводы с бесколлекторным мотором появились сравнительно недавно. Преимущества те же что и у остальных бесколлекторных моторов: нет щёток, а значит они не создают сопротивление вращению и не изнашиваются, скорость и момент выше при токопотреблении равном коллекторным моторам. Сервоприводы с бесколлекторным мотором — самые дорогие сервоприводы, однако при этом они обладают лучшими характеристиками по сравнению с сервоприводами с другими типами моторов.

Подключение к Arduino

Многие сервоприводы могут быть подключены к Arduino непосредственно. Для этого от них идёт шлейф из трёх проводов:

Для подключения к Arduino будет удобно воспользоваться платой-расширителем портов, такой как Troyka Shield. Хотя с несколькими дополнительными проводами можно подключить серву и через breadboard или непосредственно к контактам Arduino.

Можно генерировать управляющие импульсы самостоятельно, но это настолько распространённая задача, что для её упрощения существует стандартная библиотека Servo .

Ограничение по питанию

Обычный хобби-сервопривод во время работы потребляет более 100 мА. При этом Arduino способно выдавать до 500 мА. Поэтому, если вам в проекте необходимо использовать мощный сервопривод, есть смысл задуматься о выделении его в контур с дополнительным питанием.

Рассмотрим на примере подключения 12V сервопривода:

Ограничение по количеству подключаемых сервоприводов

На большинстве плат Arduino библиотека Servo поддерживает управление не более 12 сервоприводами, на Arduino Mega это число вырастает до значения 48. При этом есть небольшой побочный эффект использования этой библиотеки: если вы работаете не с Arduino Mega, то становится невозможным использовать функцию analogWrite() на 9 и 10 контактах независимо от того, подключены сервоприводы к этим контактам или нет. На Arduino Mega можно подключить до 12 сервоприводов без нарушения функционирования ШИМ/PWM, при использовании большего количества сервоприводов мы не сможем использовать analogWrite() на 11 и 12 контактах.

Функционал библиотеки Servo

Библиотека Servo позволяет осуществлять программное управление сервоприводами. Для этого заводится переменная типа Servo . Управление осуществляется следующими функциями:

Пример использования библиотеки Servo

По аналогии подключим 2 сервопривода

Библиотека Servo не совместима с библиотекой VirtualWire для работы с приёмником и передатчиком на 433 МГц.

Альтернативная библиотека Servo2

Библиотеки для управления сервоприводами (Servo) и для работы с приёмниками/ передатчиками на 433 МГц VirtualWire используют одно и то же прерывание. Это означает, что их нельзя использовать в одном проекте одновременно. Существует альтернативная библиотека для управления сервомоторами — Servo2.

Все методы библиотеки Servo2 совпадают с методами Servo.

Пример использования библиотеки Servo

Сервопривод постоянного вращения

Сервоприводы обычно имеют ограниченный угол вращения 180 градусов, их так и называют «сервопривод 180°».

Но существуют сервоприводы с неограниченным углом поворота оси. Это сервоприводы постоянного вращения или «сервоприводы 360°».

Сервопривод постоянного вращения можно управлять с помощью библиотек Servo или Servo2 . Отличие заключается в том, что функция Servo.write(angle) задаёт не угол, а скорость вращения привода:

Функция Arduino Сервопривод 180° Сервопривод 360°
Servo.write(0) Крайне левое положение Полный ход в одном направлении
Servo.write(90) Середнее положение Остановка сервопривода
Servo.write(180) Крайне правое положение Полный ход в обратном направлении

Для иллюстрации работы с сервами постоянного вращения мы собрали двух мобильных ботов — на Arduino Uno и Iskra JS. Инструкции по сборке и примеры скетчей смотрите в статье собираем ИК-бота.

Вместо заключения

Сервоприводы бывают разные, одни получше — другие подешевле, одни надёжнее — другие точнее. И перед тем, как купить сервопривод, стоит иметь в виду, что он может не обладать лучшими характеристиками, главное, чтобы подходил для вашего проекта. Удачи в ваших начинаниях!

Motor Drive Shield L293D [База знаний «УмныеЭлементы»]

Описание

Motor Drive Shield L293D — плата расширения для контроллеров линейки UNO, предназначенная для питания и управления моторами и сервоприводами. Плата будет очень удобна в проектах создания движущихся объектов: роботов, машин, управления открыванием/закрыванием и прочие проекты, где используются моторы и сервоприводы. Плата позволяет управлять четырьмя моторами или двумя сервоприводами. Имеет разъём для подключения внешнего питания.

Технические характеристики

  • Напряжение питания двигателей: 5-36 В

  • Напряжение питания платы: 5 В

  • Допустимый ток нагрузки: 600 мА на канал

  • Максимальный (пиковый) ток нагрузки: 1,2А на канал

Особенности платы

  • 4-ёх канальное управление

  • Имеются отдельные выводы для подключения сервоприводов

  • Контакты для дополнительного питания платы

  • Защита от перегрева

Физические размеры

Плюсы использования

  • Заменяет использование нескольких модулей для управления моторами

  • Позволяет упростить конечное устройство

Минусы использования

Скачать

Внимание! При использовании данного шилда, цифровые выводы 2 и 13 контроллера не используйте в своих проектах! Также могут быть заняты и другие пины, в зависимости от использования моторов. Занятые выводы приведены в таблице ниже

Вывод шилда Занятные выводы контроллера
SER1(сервопривод 1) цифровой пин 9
SER2(сервопривод 2) цифровой пин 10
M1(мотор 1) цифровой пин 11
M2(мотор 2) цифровой пин 3
M3(мотор 3) цифровой пин 5
M4(мотор 4) цифровой пин 6
Шаговый мотор цифровые пины 4, 7, 8, 12

Примеры подключения и использования

Пример 1: В примере демонстрируется подключение двух сервоприводов к шилду и управление ими.

Обратите внимание! Вывод SER1 (Сервопривод1) — на плате расширения соединен с цифровым пином 9 , а вывод SERVO_2 (Сервопривод2) с пином 10 контроллеров UNO.

Схема подключения

Скетч для загрузки

#include <Servo.h> //подключение библиотеки для работы с сервоприводами
 
Servo myservo1;  // создание объекта для работы с сервоприводом №1
Servo myservo2;  // создание объекта для работы с сервоприводом №2
 
 
int val1 = 0;       // переменная градуса поворота первого сервопривода
int val2 = 180;     // переменная градуса поворота второго сервопривода
int stepVal = 30;   // переменная шага поворота сервопривода
 
void setup() {
  myservo1.attach(10);   // подключение первого сервопривода к пину 10
  myservo2.attach(9);    // подключение второго сервопривода к пину 9
 
}
 
void loop() {
 
  val1 += 30;               // увеличить переменную поворота первого сервопривода
  val2 -= 30;               // увеличить переменную поворота второго сервопривода
 
  myservo1.write(val1);     // установить позицию первого сервопривода
  delay(15);                // подождать пока сервопривод примет нужное положение
  myservo2.write(val2);     // установить позицию второго сервопривода
  delay(15);                // подождать пока сервопривод примет нужное положение
 
  delay(500);               // задержка для раздумий
 
  if (val1 > 180) val1 = 0; // проверки граничных значений угла поворота
  if (val2 < 0) val2 = 180; // проверки граничных значений угла поворота
 
}

Пример 2: В примере демонстрируется подключение четырех коллекторных моторов к шилду и демонстрация работы с ними. Для корректной работы требуется обеспечить внешнее питание для шилда (моторов).

Обратите внимание! Вывод М1 (Мотор1) — на плате расширения соединен с цифровым пином 11 , вывод М2 (Мотор2) с пином 3, вывод М3 (Мотор3) с пином 5, а вывод М4 (Мотор4) с пином 6 контроллеров UNO.

Схема подключения

Скетч для загрузки

#include <AFMotor.h>  // Подключение библиотеки для работы с шилдом 
 
//Создание объектов мотора и подключение 
AF_DCMotor motor1(1); // Подключение мотора к клеммнику M1
AF_DCMotor motor2(2); // Подключение мотора к клеммнику M2
AF_DCMotor motor3(3); // Подключение мотора к клеммнику M3
AF_DCMotor motor4(4); // Подключение мотора к клеммнику M4
 
void setup() {
 
  //Демонстрация работы
 
  motor1.run(FORWARD);  // Установка направления движения вперед (FORWARD = вперед)
  motor1.setSpeed(255); // Установка максимальной скорости движения
  motor2.run(FORWARD);  // Установка направления движения вперед (FORWARD = вперед)
  motor2.setSpeed(255); // Установка максимальной скорости движения
  motor3.run(FORWARD);  // Установка направления движения вперед (FORWARD = вперед)
  motor3.setSpeed(255); // Установка максимальной скорости движения
  motor4.run(FORWARD);  // Установка направления движения вперед (FORWARD = вперед)
  motor4.setSpeed(255); // Установка максимальной скорости движения
  delay(3000);          // Время задержки (3 секунды моторы двигаются вперед)
 
  motor1.run(RELEASE); // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  motor2.run(RELEASE); // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  motor3.run(RELEASE); // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  motor4.run(RELEASE); // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  delay(500);          // Время задержки (0,5 секунды моторы остановлены)
 
  motor1.run(BACKWARD);  // Установка направления движения назад (BACKWARD = назад)
  motor1.setSpeed(255);  // Установка максимальной скорости движения 
  motor2.run(BACKWARD);  // Установка направления движения назад (BACKWARD = назад)
  motor2.setSpeed(255);  // Установка максимальной скорости движения
  motor3.run(BACKWARD);  // Установка направления движения назад (BACKWARD = назад)
  motor3.setSpeed(255);  // Установка максимальной скорости движения
  motor4.run(BACKWARD);  // Установка направления движения назад (BACKWARD = назад)
  motor4.setSpeed(255);  // Установка максимальной скорости движения
  delay(3000);           // Время задержки (3 секунды моторы двигаются назад)
 
  motor1.run(RELEASE);   // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  motor2.run(RELEASE);   // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  motor3.run(RELEASE);   // Остановка двигателей (RELEASE - остановка) 
  motor4.run(RELEASE);   // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  delay(500);            // Время задержки (0,5 секунды моторы остановлены) 
 
  // Разгон двигателей в одном направлении от нулевой скорости, до максимальной
 
  for (int i=0; i<255; i++) {
    motor1.setSpeed(i);   // Установка скорости движения
    motor2.setSpeed(i);   // Установка скорости движения
    motor3.setSpeed(i);   // Установка скорости движения 
    motor4.setSpeed(i);   // Установка скорости движения
    motor1.run(FORWARD);  // Установка направления движения мотора
    motor2.run(FORWARD);  // Установка направления движения мотора
    motor3.run(FORWARD);  // Установка направления движения мотора
    motor4.run(FORWARD);  // Установка направления движения мотора
    delay(100);           // Время задержки
  }
 
  motor1.run(RELEASE);   // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  motor2.run(RELEASE);   // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  motor3.run(RELEASE);   // Остановка двигателей (RELEASE - остановка) 
  motor4.run(RELEASE);   // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  delay(500);            // Время задержки (0,5 секунды моторы остановлены) 
 
  // Снижение скорости двигателей в одном направлении от максимальной к нулевой
 
  for (int i=0; i<255; i++) {
    motor1.setSpeed(i);   // Установка скорости движения
    motor2.setSpeed(i);   // Установка скорости движения
    motor3.setSpeed(i);   // Установка скорости движения 
    motor4.setSpeed(i);   // Установка скорости движения
    motor1.run(FORWARD);  // Установка направления движения мотора
    motor2.run(FORWARD);  // Установка направления движения мотора
    motor3.run(FORWARD);  // Установка направления движения мотора
    motor4.run(FORWARD);  // Установка направления движения мотора
    delay(100);           // Время задержки
  }
 
  motor1.run(RELEASE);   // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  motor2.run(RELEASE);   // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  motor3.run(RELEASE);   // Остановка двигателей (RELEASE - остановка) 
  motor4.run(RELEASE);   // Остановка двигателей (RELEASE - остановка)
  delay(500);            // Время задержки (0,5 секунды моторы остановлены) 
 
 
}
 
void loop() {
 
 
}

Клапан с сервоприводом принцип работы

Сервоприводы и механизмы оснащены датчиком, который отслеживает определенный параметр, например усилие, положение или скорость, а также управляющий блок в виде электронного устройства. Задачей этого устройства является поддержание необходимых параметров в автоматическом режиме во время функционирования устройства, в зависимости от вида поступающего сигнала от датчика в определенные периоды времени.

Устройство и работа

От обычного электродвигателя сервопривод отличается тем, что можно задать точное положение вала в градусах. Сервоприводы – это любые механические приводы, которые включают в себя датчик некоторого параметра и блок управления, который способен автоматически поддерживать требуемые параметры, соответствующие определенным внешним значениям.


1 — Шестерни редуктора
2 — Выходной вал
3 — Подшипник
4 — Нижняя втулка
5 — Потенциометр
6 — Плата управления
7 — Винт корпуса
8 — Электродвигатель постоянного тока
9 — Шестерня электродвигателя

Для преобразования электрической энергии в механическое движение, необходим электродвигатель. Приводом является редуктор с электродвигателем. Редуктор требуется для снижения скорости двигателя, так как скорость слишком большая для применения. Редуктор состоит из корпуса, в котором расположены валы с шестернями, способными преобразовывать и передавать крутящий момент.

Путем запуска и останова электродвигателя можно приводить в движение выходной вал редуктора, который связан с шестерней сервопривода. К валу можно присоединять устройство или механизм, которым требуется управлять. Кроме этого для контроля положения вала требуется наличие датчика обратной связи. Этот датчик может преобразовать угол поворота снова в сигнал электрического тока.

Такой датчик получил название энкодера. В качестве энкодера может применяться потенциометр. Если бегунок потенциометра поворачивать, то будет изменяться его сопротивление. Значение этого сопротивления прямо пропорционально зависит от угла поворота потенциометра. Таким образом, есть возможность добиться установки определенного положения механизма.

Кроме выше названного потенциометра, редуктора и электродвигателя, сервоприводы оснащены электронной платой, которая обрабатывает поступающий сигнал внешнего значения параметра от потенциометра, сравнивает, и в соответствии с результатом сравнения запускает или останавливает электродвигатель. Другими словами эта электронная начинка отвечает за поддержку отрицательной обратной связи.

Подключение сервопривода осуществляется тремя проводниками, два из которых подают питание напряжением электродвигателя, а по третьему проводнику поступает сигнал управления, с помощью которого выполняется установка положения вала двигателя.

Кроме электродвигателя, играть роль привода может и другой механизм, например пневматический цилиндр со штоком. В качестве датчика обратной связи применяют также датчики поворота угла, либо датчик Холла. Управляющий блок является сервоусилителем, частотным преобразователем, индивидуальным инвертором. Он может содержать также и датчик сигнала управления.

При необходимости создания плавного торможения или разгона для предотвращения чрезмерных динамических нагрузок двигателя, выполняют схемы более сложных микроконтроллеров управления, которые могут контролировать позицию рабочего элемента намного точнее. Подобным образом выполнено устройство привода установки позиции головок в компьютерных жестких дисках.

Виды сервоприводов

При необходимости создания управления несколькими группами сервоприводов используют контроллеры с ЧПУ, которые собраны на схемах программируемых логических контроллеров. Такие сервоприводы способны обеспечить крутящий момент 50 Н*м, мощностью до 15 киловатт.

Синхронные способны задать скорость вращения электродвигателя с большой точностью, так же как ускорение и угол поворота. Синхронные виды приводов могут быстро достигать номинальной скорости вращения.

Асинхронные способны точно выдерживать скорость даже на очень низких оборотах.

Сервоприводы принципиально разделяют на электромеханические и электрогидромеханические . Электромеханические приводы состоят из редуктора и электродвигателя. Но их быстродействие оказывается намного меньше. В электрогидромеханических приводах движение создается путем движения поршня в цилиндре, вследствие чего быстродействие оказывается на очень высоком уровне.

Характеристики сервоприводов

Рассмотрим основные параметры, которые характеризуют сервоприводы:

  • Усилие на валу . Этот параметр является крутящим моментом. Это наиболее важный параметр сервопривода. В паспортных данных чаще всего указывается несколько значений момента для разных величин напряжения.
  • Скорость поворота также является важной характеристикой. Она указывается в эквиваленте времени, необходимом для изменения позиции выходного вала привода на 60 градусов. Этот параметр также могут указывать для нескольких значений напряжения.
  • Тип сервоприводов бывает аналоговый или цифровой.
  • Питание . Основная часть сервоприводов функционирует на напряжении 4,8-7,2 вольта. Питание подается чаще всего по трем проводникам: белый – сигнал управления, красный – напряжение работы, черный – общий провод.
  • Угол поворота – это наибольший угол, на который выходной вал способен повернуться. Чаще всего этот параметр равен 180 или 360 градусов.
  • Постоянного вращения . При необходимости обычный сервопривод можно модернизировать для постоянного вращения.
  • Материал изготовления редуктора сервоприводов бывает различным: карбон, металл, пластик, либо комбинированный состав. Шестерни, выполненные из пластика, не выдерживают ударных нагрузок, однако обладают высокой износостойкостью. Карбоновые шестерни намного прочнее пластмассовых, но имеют высокую стоимость. Шестерни из металла способны выдержать значительные нагрузки, падения, но имеют низкую износостойкость. Выходной вал редуктора устанавливают по-разному на разных моделях: на втулках скольжения, либо на шариковых подшипниках.
Преимущества
  • Легкость и простота установки конструкции.
  • Безотказность и надежность, что важно для ответственных устройств.
  • Не создают шума при эксплуатации.
  • Точность и плавность передвижений достигается даже на малых скоростях. В зависимости от поставленной задачи разрешающая способность может настраиваться работником.
Недостатки
  • Сложность в настройке.
  • Повышенная стоимость.
Применение

Сервоприводы в настоящее время используются достаточно широко. Так, например, они применяются в различных точных приборах, промышленных роботах, автоматах по производству печатных плат, станках с программным управлением, различные клапаны и задвижки.

Наиболее популярными стали быстродействующие приводы в авиамодельном деле. Серводвигатели имеют достоинство в эффективности расхода электрической энергии, а также равномерного движения.

В начале появления серводвигателей использовались коллекторные трехполюсные моторы с обмотками на роторе, и с постоянными магнитами на статоре. Кроме этого, в конструкции двигателя был узел с коллектором и щетками. Далее, по мере технического прогресса число обмоток двигателя увеличилось до пяти, а момент вращения возрос, так же как и скорость разгона.

Следующим этапом развития серводвигателей было расположение обмоток снаружи магнитов. Этим снизили массу ротора, уменьшили время разгона. При этом стоимость двигателя увеличилась. В результате дальнейшего проектирования серводвигателей было решено отказаться от наличия коллектора в устройстве двигателя. Стали применяться двигатели с постоянными магнитами ротора. Мотор стал без щеток, эффективность его возросла вследствие увеличения крутящего момента, скорости и ускорения.

В последнее время наиболее популярными стали сервомоторы, работающие от программируемого контроллера (Ардуино). Вследствие этого открылись большие возможности для проектирования точных станков, роботостроения, авиастроения (квадрокоптеры).

Так как приводы с моторами без коллекторов обладают высокими функциональными характеристиками, точным управлением, повышенной эффективностью, они часто применяются в промышленном оборудовании, бытовой технике (мощные пылесосы с фильтрами), и даже в детских игрушках.

Сервопривод отопления

По сравнению с механической регулировкой системы отопления, электрические сервоприводы являются наиболее совершенными и прогрессивными техническими устройствами, обеспечивающими поддержание параметров отопления помещений.


1 — Блок питания
2 — Комнатные термостаты
3 — Коммутационный блок
4 — Серводвигатели
5 — Подающий коллектор
6 — Обход
7 — Водяной теплый пол
8 — Обратный коллектор
9 — Датчик температуры воды
10 — Циркулярный насос
11 — Шаровый клапан
12 — Регулировочный клапан
13 — Двухходовой термостатический клапан

Привод системы отопления функционирует совместно с термостатом, установленным на стену. Кран с электрическим приводом монтируется на трубе подачи теплоносителя, перед коллектором теплого водяного пола. Далее выполняется подключение питания 220 вольт и настройка терморегулятора рабочего режима.

Система управления оснащается двумя датчиками. Один из них расположен в полу, другой в помещении. Датчики передают сигналы на термостат, управляющий сервоприводом, который соединен с краном. Повысить точность регулировки можно путем установки дополнительного прибора снаружи помещения, так как условия климата непрерывно изменяются, и оказывают влияние на температуру в комнате.

Привод механически соединен с клапаном для его управления. Клапаны могут быть двух- и трехходовыми. Двухходовой клапан может изменять температуру воды в системе. Трехходовой клапан способен поддерживать температуру неизменной, однако изменяет потребление горячей воды, которая подается в контуры. В устройстве трехходового клапана имеется два входа для горячей воды (трубы подачи) и выход обратной воды, через который подается смешанная вода с заданной температурой.

Смешивание воды происходит с помощью клапана. При этом осуществляется регулировка подачи теплоносителя в коллекторы. При открывании одного входа, другой начинает закрываться, а расход воды на выходе не изменяется.

Сервоприводы багажника

В настоящее время современные автомобили чаще всего стали производит с функцией автоматического открывания багажника. Для такой цели применяют рассмотренную нами конструкцию сервопривода. Автопроизводители используют два метода для оснащения такой функцией автомобиля.

Конечно, пневмопривод багажника более надежен, однако его стоимость достаточно высока, поэтому в автомобилях такой привод не нашел применения.

Электрический привод выполняется с разными способами управления:

  • Рукояткой на крышке багажника.
  • Кнопкой на панели двери водителя.
  • С пульта сигнализации.

Открывать багажник вручную не всегда бывает удобным. Например, зимой замок имеет свойство замерзать. Сервопривод дополнительно выполняет функцию защиты автомобиля от чужого проникновения, так как совмещен с устройством замка.

Такие приводы багажника используются на некоторых импортных автомобилях, однако, можно установить такой механизм и на отечественных машинах, было бы желание.

Существуют приводы багажника с магнитными пластинами, однако они не нашли применения, так как их устройство достаточно сложное.

Наиболее приемлемыми по цене являются сервоприводы багажника, которые выполняют только открывание. Функция закрывания для них недоступна. Также можно выбрать конструкцию модели привода, имеющего инерционный механизм. Он играет роль блокировки при появлении препятствия при движении багажника.

Дорогостоящие модели сервоприводов включают в себя механизм подъема и опускания багажника, доводчика механизма запирания, датчиков и контроллера. Обычно их на автомобилях устанавливают на заводе, однако простые конструкции вполне можно монтировать самостоятельно.

Сервопривод с выдвижным штоком позволяет управлять клапанами нажимного действия и тем самым автоматизировать работу теплого пола или других элементов системы отопления. Включение и выключение контура с сервоприводом будет осуществляться комнатным термостатом в автоматическом режиме и не зависит от действий человека. Как именно может быть реализована схема и какие сервоприводы обычно применяются…

Принцип работы коллектора теплого пола с сервоприводами

Каждый контур (петля трубопровода) теплого пола оборудуется настроечным клапаном. С помощью него можно задать первоначальные настройки расхода теплоносителя в зависимости от его длины, ведь гидравлические сопротивления у контуров разные. Тем же клапаном можно настроить желаемую температуру, — в санузле +32 град, а в спортзале только +18 град, например…. Чем больше расход через контур, тем больше энергии прибудет.

Второй тип клапанов, используемых на коллекторе теплого пола, — нажимные, которые включают и выключают контура в зависимости от температуры, и управляются сервоприводами.

Как устроен сервопривод

Обычный сервопривод для теплого пола по принципу «включил-выключил» чаще сделан на основе емкости с расширяющейся жидкостью, толуола. При подаче напряжения емкость подогревается спиралью, жидкость расширяется и давит на шток. При отключении объем жидкости уменьшается, происходит возврат в первоначальное положение.

Также возможен вариант конструкции с нагревающейся пластиной, но принцип тот же — при нагреве происходит выдвижение штока. Эти конструкции сервоприводов просты, в них отсутствует электромагнитный движитель и вращение штока, их часто называют также «теплоприводами».

Выдвижение штока будет происходить с задержкой на 1 — 3 минуты, после подачи напряжения как и его возврат после отключения. Но нас интересует, что будет происходить в самой системе при включении и выключении сервопривода, т.е. необходимо рассматривать как ведет себя при этом управляемый клапан…

Два основных вида взаимодействия с клапаном

Система сервопривод-клапан подразделяется на следующие виды.

  • Нормально включено.
    При отсутствии напряжения на сервоприводе управляющий клапан открыт — находится в положении «включено». При подаче напряжения клапан закрывается, движение жидкости через него прекращается.
  • Нормально выключено.
    При отсутствии напряжения клапан закрыт. При подаче энергии — клапан открывается.

Какой из них выбрать?

Какой сервопривод выбрать для теплого пола

Чтобы выбрать вид системы сервопривода с клапаном для оборудования теплого пола нужно решить, — в каком положении клапан будет находится большее количество времени.

Для большинства регионов (у нас регионы холодные), теплый пол в основном находится в работе, как вспомогательно-отопительная и комфортообразующая система. Т.е. по контурам циркулирует теплоноситель большее количество времени отопительного сезона. Частые выключения из-за превышения температуры воздуха могут происходить лишь в небольших внутренних комнатах, где теплый пол — единственная система обогрева.

Поэтому у нас в основном устанавливаются нормально включенные автоматизированные клапаны.

Нужна ли плавная регулировка положения клапана на подаче контуров теплого пола

Сервоприводы для теплого пола могут быть не только по типу «включил/выключил», но и с плавной регулировкой выдвижения, — с электронным управлением подаваемого напряжения, с изменением от ноля до максимума.

Но подобные более дорогие системы для теплого пола не имеют большого практического смысла, скорее наоборот — на привод всегда будет подаваться напряжение, чтобы поддерживать регулировку.

Обычная же схема работы коллектора теплого пола состоит в следующем: тонкая настройка ручным клапаном (устанавливается на гребенке обратки), и отключение контура сервоприводом на подаче по команде термостата.

Более экономичный вариант — управление расходом в контуре с помощью только одного клапана, который сначала балансируется на расход в открытом положении, затем на него ставится сервопривод с помощью которого контур может вовсе отключаться…

Как подключается сервопривод к термостату

Схема включения сервопривода с термостатом следующая. При достижении заданной температуры воздуха контакты питания сервопривода 220В замыкаются и он включается, после его нагрева происходит закрытие клапана на коллекторе и движение жидкости по контуру приостанавливается. После снижения температуры в комнате контур теплого пола включается вновь.

На практике часто возникает ситуация, когда одним термостатом управляется сразу несколько отопительных петель теплого пола. Например, в большой комнате, или один термостат устанавливается на весь этаж… Тогда сервоприводы просто подключаются параллельно к данной цепи питания…

Сервопривод – это привод, предназначенный для осуществления контроля (угол поворота вала, скорость вращения/движения и так далее) над различными объектами, находящимися в постоянном движении. Контроль производится в зависимости от заданных ему параметров извне.


Рисунок 1. Сервопривод

Данный механизм получил достаточно широкое применение в различных промышленных сферах. Например, чаще всего его можно увидеть в конструкциях станков/машин для создания таких материалов/предметов и их обработки как:

  • Упаковки и бумага;
  • Листовой металл;
  • Обработка материалов;
  • Транспортное оборудование;
  • Стройматериалы.

Также они могут использоваться в управляющих элементах механических систем (заслонка/задвижка, багажник автомобиля и тому подобные механизмы). Сервопривод очень полезен, так как позволяет поддерживать необходимый вам параметр.

Устройство


Рисунок 2. Устройство сервопривода

Сервопривод включает в свой состав такие элементы как:

  • Приводной механизм – к примеру, это может быть электромотор. Благодаря ему становится возможным управление скоростью нужного диапазона в определённый временной момент;
  • Датчики – осуществляют контроль над необходимыми параметрами. Могут быть предназначены для отслеживания положения, усилия, поворота угла или скорости вращения объекта;
  • Блок управления – немало важный элемент, так как именно благодаря ему происходит поддержание требуемых параметров в автоматическом режиме;
  • Блок питания – питает данный механизм.

Интересно, что самый простой управляющий блок чаще всего создаётся с использованием схемы сравнений значений на датчике и необходимых значений при подаче напряжения определённой полярности на привод.

Сервоприводы могут быть произведены в самых различных комплектациях. Эти устройства разделяют по принципу движения:

Вращательное

Представлено двумя вариациями: синхронной и асинхронной. Синхронный вариант помогает задать высокоточные параметры скорости вращения, углов поворота и ускорения. По сравнению с асинхронным скорость набирают быстрее, поэтому и стоят больше;

Асинхронный привод отличается способностью поддержания с большой точностью необходимой скорости даже в условиях низких оборотов.

Линейное

Также делится на два варианта: плоские и круглые. Двигатели данного типа развивают достаточно высокое ускорение (70 метров в секунду).

Ещё их выделяют по способу действия:

  • Электромеханические механизмы – формирование движений происходит за счёт электродвигателя с редуктором;
  • Электрогидромеханические – у них любое движение создаётся с участием системы поршня-цилиндра. В сравнении с электромеханическим приводом они обладают отличительно высоким быстродействием.

Параметры

Абсолютно любой сервопривод классифицируется по следующим параметрам:

Поворотная скорость представляет собой конкретный временной промежуток, необходимый для изменения позиции вала и зависима от определённого напряжения.

Поворотный угол выходного вала. Обычно этот параметр равен 180, 360.

Крутящий момент является самым важным параметром работы механизма и регулируется в зависимости от напряжения.

Управление сервопривода зависит от его типа – цифровой он или аналоговый.

Питание. Чаще всего в моделях используют напряжение, варьирующееся от 4.8 до 7.2 вольт.

Материал. Для изготовления редуктора могут использовать различные материалы. Для шестерней используют металл, карбон, пластик. Металл отличается большой устойчивостью в условиях динамических нагрузок, но не долговечен. Пластик долговечен, но не устойчив в динамических нагрузках.

Размер. По этому параметру приводы делят на микро-, стандартные и большие (существуют и другие размеры, но эти самые распространенные).

Принцип работы сервопривода


Рисунок 3. Принцип работы сервопривода

Движение редукторного выходного вала, который связан сервоприводом с шестернями, происходит за счёт работы электродвигателя. Для регулирования оборотов предназначен редуктор. Для управления необходимыми механизмами вал соединяется непосредственно с ними.

Его положение контролирует специальный датчик (на них основано всё устройство), который преобразует угол поворота в электро-сигналы. Такой датчик носит название энкодера. Во время поворота бегунка сопротивление энкодера изменяется. Это изменение пропорционально зависимо от угла поворота датчика. Благодаря этому принципу работы механизм можно зафиксировать в нужной позиции.

Для поддержания отрицательной обратной связи используется электронная плата, которая обрабатывает сигналы, приходящие от энкодера. Она сравнивает параметры и определяет запускать или остановить электродвигатель.

Управление

Для того чтобы серводвигатель мог функционировать в нём используют специальную систему, основанную на G-кодах. Упомянутые коды представлены набором управляющих команд, которые заложены в программе.

Например, в системе ЧПУ сервопривод контактирует с инверторами, способными изменять напряжение, которое соответствует входному, в обмотке электромотора.

Вся система серводвигателя управляется/контролируется блоком управления, из которого поступают различные команды, например, передвижения по оси Х или У. После подачи команды в инверторе создаётся определённое напряжение, питающее привод. Затем серводвигатель начинает своё круговое движение, связанное с главным исполнительным элементом механизма и энкодером.

Энкодер создаёт множество импульсов, которые подсчитываются блоком, осуществляемыми управление устройством. Для каждой позиции исполнительного элемента в программе установлено определённое количество импульсов. Так под их влиянием либо подаётся напряжение на моторчик, либо прекращается.

Преимущества и недостатки

Приятной особенностью сервоприводов является их достаточно малый размер и вес, что позволяет устанавливать их в различные конструкции с лёгкостью. Также они отличаются своей почти полностью бесшумной работой, что очень важно при использовании данных устройств на определённых участках. Любой сервопривод можно настроить персонально под свои конкретные задачи.

Благодаря сервоприводу можно осуществлять управление с отличительной большой точностью и стабильностью.

Из недостатков выделяется только сложность в их настройке и стоимости.

Подключение


Рисунок 4. Подключение сервопривода к системе Arduino

Подключение сервопривода осуществляется за счёт проводников в количестве трёх штук. Два проводника используются для подачи питания на электромотор, а оставшийся необходим для передачи сигналов от блока управления, которые приводят вал в нужную позицию.

Стоит отметить, что для того чтобы снизить вероятность огромных динамических нагрузок, которым может подвергаться электромотор, необходимо осуществлять как плавный разгон мотора, так и его торможение. Для этой цели создаются и используются более высокие по сложности микроконтроллеры, которые обеспечивают высокую точность в контроле и управлении положением рабочей детали.

Шаговый сервопривод


Arduino, arduino mega 2560, arduino uno, arduino nano, arduino mega, arduino pro mini, arduino 101

 Вам нужно нарезать бумагу одинакового размера? У нас есть для Вас очень…

Я снова вернулся с другим проектом по автоматизации дома на Arduino. На этот…

 Разве вы не хотите, чтобы ваше зеркало выглядело великолепно и…

Arduino Motor Shield позволяет Вам легко управлять направлением и скоростью…

В этой статье мы расскажем как подключить GPS UBX-G7020-KT к Arduino…

Микросхемы серии ATtiny13 являются чрезвычайно дешевыми и полезными…

Сегодня мы собираемся подключить датчик пульса к Arduino и измерять сердечный…

Модем SIM900A построен с двухмодульным GSM900 / GSM модемом SIM900A от SIMCOM….

Привет всем!  Я купил кучу датчиков AD8495 для записи значений температуры…

В этой статье мы будем подключать к Arduino датчик Adafruit BMP280.  Этот…

Целью этой статьи является ознакомление людей с некоторым опытом в области…

 В этой статье Вы узнаете как управлять Arduino со своего смартфона.  …

В настоящее время Arduino является удобным инструментом для любителей…

Используя гигантские руки робота, «XenonJohn» теперь может услышать сладкие…

О чень интересный проект для создания руки робота и управлением от руки…

  В этом уроке вы узнаете, как управлять шаговым двигателем с помощью чипа…

В этом проекте мы будем управлять шаговым двигателем с помощью Arduino и…

Мы обеспечим связь с Arduino через Bluetooth с ранее определенными командами…

В этой статье я расскажу вам, как изменить тему оформления  для IDE…

У правления серводвигателями по Bluetooth с помощью телефона на Android В этой…

Управление несколькими сервоприводами с помощью Arduino и потенциометра В этой…

Световые указатели из акрилайта были сделаны очень давно, но на них всегда…

Познакомтесь с новым членом семейства Arduino! MKRZero -теперь доступен…

Video Machine позволяет воспроизводить видео в качестве музыкальных сэмплов, и…


Arduino Multi Servo Control — Введение | PyroElectro

Информация о проекте
Автор: Крис
Сложность: Легкая
Затраченное время: 1 час

Предпосылки:


Взгляните на вышеупомянутый
статьи до продолжения
прочитать эту статью.
Несколько недель назад мы изучили, как использовать Arduino UNO для управления одним серводвигателем. Библиотека сервопривода, предлагаемая пакетом разработки Arduino, позволила очень легко указать сервоприводу двигаться в определенные места и управлять им. Но что, если мы хотим управлять более чем одним сервоприводом?
В этой статье мы продолжим изучение того, как управлять серводвигателями, управляя двумя одновременно. Мы рассмотрим некоторые теории, лежащие в основе фактического сервосигнала и управления, затем как подключить два сервопривода к плате Arduino UNO и, наконец, напишем некоторое программное обеспечение для управления ими как синхронно, так и асинхронно. Arduino Multi Servo Control — Демонстрация

Arduino Multi Servo Control — настройка проекта

Цель и обзор этого проекта
Цель этой статьи — управлять двумя серводвигателями одновременно с помощью платформы Arduino UNO.Нашей целью будет заставить оба серводвигателя двигаться на определенные углы 0 °, 90 ° и 180 ° одновременно, синхронно друг с другом, а также управлять двумя сервоприводами независимо друг от друга, чтобы доказать, что мы можем делать что-то динамически с помощью асинхронного управления.
В этом проекте мы будем использовать серводвигатели Hi-Tec и Futaba, поскольку они используют общий управляющий сигнал и обычно работают одинаково. Два будут использоваться, и они будут питаться от контактов Arduino + 3,3 В и + 5 В.Библиотека Arduino Servo будет использоваться для реализации управления сервоприводами, и будет добавлен некоторый дополнительный код, чтобы доказать простоту динамического и статического управления серводвигателями.

Управляйте двумя сервомоторами с помощью модуля джойстика, взаимодействующего с Arduino Uno — KT842

Arduino IDE 1.8.5 (программируемая платформа для Arduino)

Нажмите, чтобы загрузить: https://www.arduino.cc/en/Main/Software

СЕРВОДВИГАТЕЛЬ FUTABA S3003
  • Рабочее напряжение: 4.8-6,0 В
  • Рабочий ток: 100 мА
  • Рабочая скорость (4,8 В): 0,23 с / 60 градусов без нагрузки
  • Рабочая скорость (6,0 В): 0,19 с / 60 градусов без нагрузки
  • Крутящий момент при остановке (4,8 V): 44 унции / дюйм. (3,2 кг / см)
  • Крутящий момент при остановке (6,0 В): 56,8 унций / дюйм (4,1 кг. См)
  • Тип двигателя: 3-полюсный ферритовый
  • Рабочий угол: 45 град. односторонний импульс 400 мкс

МОДУЛЬ ДЖОЙСТИКА

Джойстик — это устройство ввода, состоящее из ручки, которая поворачивается на основании и сообщает свой угол или направление устройству, которым он управляет.Модуль джойстика — это крошечный недорогой вариант, позволяющий добавить в ваши проекты игровое управление. Будь то робототехника или любой другой проект, требующий точного человеческого контроля. Модуль имеет два потенциометра для измерения осей X и Y. Также переключатель, который может дать дополнительную возможность управления.

  • Напряжение питания: от 3,3 В до 5 В
  • Интерфейс: Аналоговый x2, цифровой x1
  • Интерфейс Ph3.0
  • Размер: 35×39 мм
  • Вес: 15 г
  • 3 оси: X, Y (потенциометры) и Z (кнопка)
  • Потенциометры (X и Y): 2 x 5 кОм
  • Кнопка: нормально разомкнутый (Z)
  • Соединение полосы: 2.54 мм

МОДУЛЬ ДЖОЙСТИКА

3 оси: X, Y (потенциометры) и Z (кнопка)

  • Внешний аккумулятор VCC / GND подключается к макетной плате.
  • GND Arduino подключается к входу GND макетной платы

В этом проекте мы используем следующие сервоподключения;

  • Оранжевый вход — сигнальный вход
  • Красный вход — вход питания (VCC)
  • Коричневый вход — вход заземления (GND)

  • Servo1 VCC и GND подключаются к входам VCC / GND на макетной плате
  • Сигнал Servo1 подключается к цифровому PWM Arduino 3
  • Servo2 VCC и GND подключаются к входам VCC / GND макетной платы
  • Сигнал Servo2 подключается к цифровому PWM Arduino 5

Соединения джойстика, которые мы используем в этом проект следующие;

  • GND джойстика подключается к Arduino GND
  • Джойстик VCC подключается к Arduino VCC
  • Джойстик ‘X’ (в некоторых модулях ‘H’) подключается к аналогу Arduino 0
  • Джойстик ‘Y ‘(в некоторых модулях’ V ‘) подключается к Arduino Analog 1

Джойстик’ SW ‘(переключатель или кнопка) не подключен

НАЖМИТЕ ДЛЯ ПРОСМОТРА КОДА:

https: // docs.google.com/document/d/e/2PACX-1vTS0AD6Td9aUkh9evfgrwBBbHadR7-vgcUFjmTkmcS-CyncP98nxH96PYBEMhrVTpA-BKekfdZw365-/pub

  • , управляющий двумя сервомоторами.
  • Когда мы перемещаем ручку модуля джойстика в другом направлении, мы видим вращение серводвигателей

Использование нескольких сервоприводов без сервопривода НЛО весна 2016 — Arxterra

Автор: Луис Вальдивиа (менеджер проекта)

Автор: Луис Вальдивия (руководитель проекта)

Содержание

Введение

Метод ШИМ

Пример эскиза с использованием потенциометра

Пример эскиза без

Управляющий сервопривод без ШИМ

Введение

Управление серводвигателями на Arduino Uno может быть легко выполнено с помощью прилагаемых контактов.Однако что происходит, когда у вас заканчиваются контакты ШИМ? На веб-сайте Arduino говорится, что вы можете управлять до 12 серводвигателями на arduino uno, хотя Uno предоставляет только 6 контактов PWM. Для нашего квадрокоптера UFO мы планируем добиться стабильного полета, управляя нашей тягой с помощью сервоприводов. Поскольку у нас есть 4 электрических канальных вентилятора, которым необходимо направлять тягу как в направлении X, так и в направлении Y, нам потребуется 8 серводвигателей. Мы можем управлять 6 сервоприводами с помощью выводов PWM, а оставшиеся 2 будут управляться выводами без PWM.Имейте в виду, это просто демонстрация того, как мы тестируем наши сервоприводы. Для нашего окончательного управления сервоприводами мы будем использовать печатную плату с встроенным сервоприводом.

Метод ШИМ

Используя метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ), мы можем использовать библиотеку сервоприводов, предоставленную arduino, для легкого управления нашим серводвигателем. На веб-сайте arduino есть два полезных примера эскиза, которые помогут вам с сервоуправлением с использованием метода ШИМ.

Пример эскиза с использованием потенциометра

Этот эскиз позволяет пользователю управлять сервоприводом с помощью потенциометра.Вы можете просмотреть приведенный ниже код для объяснения. Если вы хотите увидеть объяснение схемы, щелкните здесь, чтобы получить доступ к Arduino. Этот скетч может быть очень полезен для тестирования сервоприводов. Включив строку Serial.println (val), мы можем отслеживать положение сервопривода и видеть максимальный угол, который может достичь сервопривод. Это пригодится, когда мы кодируем наши сервоприводы, мы можем установить точное значение и предотвратить поворот сервоприводов и повреждение пластиковых шестерен.


Убедитесь, что USB-кабель все еще подключен к Arduino и компьютеру для отображения углов измерения.После этого вы нажимаете на увеличительное стекло в верхней части окна эскиза, затем выбираете скорость передачи (9600)

Пример эскиза без потенциометра

Этот метод работает без использования потенциометра для управления сервоприводами. По сути, цикл будет запускаться и уменьшать положение сервопривода каждый раз, когда цикл повторяется. Подключение в этом примере не слишком сложно, но я рекомендую нажать на эту ссылку, чтобы прочитать, что говорит Arduino.

Управление сервоприводом без вывода ШИМ

Для большинства проектов я настоятельно рекомендую использовать выводы ШИМ или использовать драйвер сервопривода, который поддерживает выводы ШИМ, подобные этому.Хотя этот метод добавляет меньше оборудования, дешевле (БЕСПЛАТНО!) И мгновенно (не требует доставки или обработки). ДЛЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ СБОРКИ КВАДРОКОПТЕРА UFO МЫ ПЛАНИРУЕМ ИСПОЛЬЗОВАТЬ НА НАШЕЙ ПЛАТЕ ДРАЙВЕР СЕРВО, ПОДОБНЫЙ ADAFRUITS. ЭТО ПРОСТО ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ.

Приведенный ниже код позволит нашему сервоприводу запускаться и останавливаться в позиции, установленной пользователем. В моем случае я хочу начать с 0 ° и закончить на 180 ° с шагом 45 °. Если щелкнуть увеличительное стекло, как в предыдущих примерах, можно увидеть положение сервопривода.

Вот скриншот монитора последовательного порта:

Вот объяснение того, как библиотека сервопривода управляет вашим сервоприводом. Библиотека использует отправку периодов (мс) в схему сервопривода. Этот метод можно лучше пояснить на изображении ниже с сайта letmakerobots.com.

Как видите, сервопривод перемещается только от 0 до 180 градусов.

0 ° → 0,5 мс

45 ° → 1 мс

90 ° → 1.5 мс

135 ° → 2 мс

180 ° → 2,5 мс

Поскольку эти результаты линейны, мы можем выполнить некоторые вычисления огибающей, чтобы вычислить степень преобразования за период и наоборот.

После нанесения двух точек в Excel мы можем определить линейную линию тренда, чтобы определить наши преобразования. Ниже приведены формулы преобразования, которые вы захотите использовать для определения положения вашего серводвигателя.

Степень = (90 * Период) -45

Период = (Степень +45) / 90

Сервоуправление кнопочным переключателем arduino

В этом проекте движение вала сервопривода по часовой стрелке и против часовой стрелки контролируется двумя кнопками с помощью Arduino; см .: Как использовать сервопривод с Arduino.

В схеме положительное питание от выхода + 5V подключено к одной клемме выключателя SPST. Другая сторона клемм подключена к цифровым контактам 2 и 3 платы Arduino с помощью понижающих резисторов 1 кОм (подключенных между входными контактами и клеммой GND). Таким образом, всякий раз, когда нажимаются переключатели, цифровые контакты получают активный вход высокого состояния.

Если первый переключатель нажат, то контакт 2 будет находиться в активном высоком состоянии, тогда положение сервопривода начинает увеличиваться, пока переключатель удерживается в положении ON, пока не достигнет значения 180 градусов.Точно так же сервопривод сохраняет уменьшение до 0 градусов, если нажат второй переключатель.

Скорость сервопривода можно контролировать, регулируя функцию задержки времени; В функции delay () время задержки указывается в миллисекундах. Скорость вращения обратно пропорциональна значению выдержки времени.

Здесь сервопривод перемещается только тогда, когда на входе активный высокий уровень. Как только кнопка отпускается, движение руки останавливается в текущем положении. И при повторном нажатии переключателя движение продолжается с той же позиции.Если сервопривод либо увеличивает, либо уменьшает, нажатую в данный момент кнопку необходимо отпустить, чтобы прочитать состояние другого переключателя.

Код

 #include < Servo  .h>
int pos = 0;

 Сервопривод  Сервопривод ;
void setup () {
 pinMode (2, ВХОД);
 pinMode (3, ВХОД);
 сервопривод (9);
}
void loop () {
 while (digitalRead (2) == HIGH && pos <180) {
 pos ++;
 сервопривод.написать (pos);
 задержка (15);
 }
 while (digitalRead (3) == HIGH && pos> 0) {
 pos--;
 серво. запись (поз.);
 задержка (15);
 }
}
 
Сервоуправление

Arduino — Робо Индия || Учебники || Изучите Arduino |

Это руководство посвящено сервоуправлению на Arduino. В Arduino есть библиотека для сервоуправления. В этом руководстве объясняется, как управлять сервоприводом с помощью встроенной библиотеки Arduino. В нем есть два примера сервоуправления, чтобы лучше понять сервоуправление.
1. Введение:

Пошаговое иллюстрированное базовое руководство по Arduino. В этом руководстве объясняется управление серводвигателем через Arduino. Мы включили два примера в это руководство

1,1 Серводвигатель:

Значение сервопривода — это обратная связь. Итак, сервопривод — это исполнительный механизм, который сам принимает обратную связь и точно перемещается. Пример точности и обратной связи можно понять на примере повседневной жизни: предположим, вы поднимаете / опускаете стекло окна автомобиля, нажимаете вверх / вниз кнопку электрического стеклоподъемника и продолжаете наблюдать за фактическим положением стекла, когда оно достигает желаемого значения. положение, вы отпускаете кнопку.Итак, это обратная связь, мы принимаем отзывы здесь, если бы это была система, основанная на обратной связи, нам пришлось бы сообщать об открытии окна на 10% -20%.

Вернемся к серводвигателю. Серводвигатель вращается от 0 до 180 градусов. Мы отправляем команду сервоприводу, когда он достигает заданного значения, на котором останавливается. На приведенной ниже диаграмме показано, как он вращается, и его проводной интерфейс.

1.2 Сервопривод и Arduino:

Arduino имеет библиотеку для управления сервоприводом.Это — Servo.h.

Эта библиотека может управлять серводвигателями, показанными выше. Эта библиотека поддерживает до 12 сервоприводов на большинстве плат Arduino и 48 сервоприводов на Arduino Mega. Он отключает функцию analogWrite () для контактов 9 и 10, кроме Arduino Mega.

Это руководство выполнено на оригинальной Arduino UNO

2. Необходимое оборудование
S. No. Артикул Кол-во
1 Arduino UNO 1
2 Макетная плата 1
Сервопривод 3.Строительный контур — 1

Это первый пример сервоуправления. Только сервопривод управляется через Arduino. В этом примере сервопривод делает 5 движений —

от 1,0 до 45 градусов

2. От 46 до 90 градусов

3. От 91 до 135 градусов

4. От 136 до 180 градусов

5. От 180 градусов до 0 градусов (обратно в ноль)

После завершения каждого движения он останавливается на одну секунду.

Для запуска этого практического примера составьте следующую схему с помощью вышеупомянутых компонентов.

Схема:

Схема схемы:

4. Программирование —

Как только мы закончили с частью схемы, вот наша программа для этой схемы. Все команды объяснены в разделе комментариев. Выходное видео прилагается в конце этого руководства. Этот пример будет понятен после просмотра видео.

Вы можете загрузить этот код (Arduino Sketch) отсюда.

 // Учебное пособие №1 по сервоуправлению
// Подготовлено Robo India
//  www.roboindia.com 

// Библиотека сервоприводов Arduino может добавить до 12 сервоприводов на большинстве плат Arduino.
#include < Servo  .h> // Включает библиотеку серво.
 
  Servo  servo_1; // Создание объекта серво.
 
int servo_pos = 0; // Сохранение положения сервопривода (от 0 до 180 градусов)
 
установка void ()
{
 servo_1.attach (3); // Присоединение сервопривода к контакту № 3
}
 
 
пустой цикл ()
{

 for (servo_pos = 0; servo_pos <= 45; servo_pos ++) // цикл для перехода на 45 градусов от 0 градусов.{// приращение на 1 градус на каждом шаге
 servo_1.write (servo_pos); // команда сервопривода достигнуть Servo_pos.
 задержка (15); // немного ждем, пока сервопривод достигнет заданной позиции.
 }
 задержка (1000); // Задержка в 1 секунду для наблюдения за остановкой сервопривода.
 for (servo_pos = 46; servo_pos <= 90; servo_pos ++) // цикл для перехода на 90 градусов с 46 градусов.
 {
 серво_1.написать (servo_pos);
 задержка (15);
 }
 задержка (1000);
 for (servo_pos = 91; servo_pos <= 135; servo_pos ++) // цикл для перехода на 135 градусов с 91 градуса.
 {
 servo_1.write (servo_pos);
 задержка (15);
 }
 задержка (1000);
 for (servo_pos = 136; servo_pos <= 180; servo_pos ++) // цикл для перехода на 180 градусов от 136 градусов.
 {
 servo_1.write (servo_pos);
 задержка (15);
 }
 задержка (1000);
 for (servo_pos = 180; servo_pos> = 1; servo_pos--) // Цикл для возврата к 0 градусам.
 {
 servo_1.write (servo_pos);
 задержка (15);
 }
 задержка (1000);
}

 
5. Схема

Это второй пример сервоуправления. В этом примере мы управляем сервоприводом через аналоговый вход. Аналоговый вход взят от потенциометра. И команда движения передается подключенному сервоприводу в соответствии с входом, который мы получаем от потенциометра.

Сделайте следующую схему —

6.Программирование

Вот, например, программирование — 2 (схема выше).

Указывает на понимание.

1. Аналоговый вход осуществляется через потенциометр на контакте A0. Это даст нам значение от 0 до 1023.

2. Библиотеке сервопривода требуется значение от 0 до 180, чтобы отдавать команду серво.

3. Итак, мы преобразуем наши входные значения (0-1023) в значение команды для сервопривода (0-180)

4. Это преобразованное значение отправляется на сервопривод через контакт 3.

Следующая программа объясняет все команды в разделах комментариев.

Вы можете скачать коды (Arduino Sketch) отсюда.

 // Учебное пособие №2 по сервоуправлению
// Подготовлено Robo India
//  www.roboindia.com 

// Библиотека сервоприводов Arduino может добавить до 12 сервоприводов на большинстве плат Arduino.
#include < Servo  .h> // Включает библиотеку серво.
 
  Servo  servo_1; // Создание объекта серво.
 
int input_pin = A0; // Вывод аналогового входа (потенциометр)
int input_val; // для хранения аналогового входного значения (0-1023)
int servo_angle = 0; // Значение угла сервопривода (0-180 градусов)
 
установка void ()
{
 серво_1.прикрепить (3); // Подключение вывода 3 Arduino к сервоприводу.
}
 
пустой цикл ()
{
 input_val = analogRead (input_pin); // Чтобы прочитать значение аналогового входа (0-1023)
 servo_angle = карта (input_val, 0, 1023, 0, 179); // Преобразование входного значения (0-1023) в угол сервопривода (0-180)
 servo_1.write (серво_угол); // Команда сервопривода для достижения угла сервопривода
 задержка (15); // ожидаем, пока сервопривод достигнет заданного угла.
}

 
7. выход:

Вот результат этого руководства.Это видео содержит оба практических занятия, которые мы сделали выше.

8. Пример из жизни

Ниже приведен один из реальных примеров серво движения. 5-осевой роботизированный манипулятор от Robo India. Такие роботизированные манипуляторы очень полезны в промышленности.

Если у вас есть какие-либо вопросы, напишите нам по адресу [email protected]

Спасибо и привет
Команда разработки контента
Robo India
https: // roboindia.ком

Вопрос о двух платах Arduino, управляющих одним сервоприводом

У меня есть ситуация, когда я должен управлять одним сервоприводом с двух разных плат Arduino в разное время. Причина в том, что программное обеспечение слишком велико для одной платы Nano / Mini / Micro, а Mega слишком велика для моего продукта. Поэтому я разделил программное обеспечение между двумя Nanos.

Итак, я хотел бы знать, что произошло бы (на случай, если у кого-то есть идея или он попробовал), если бы у меня были, например, две платы Arduino с одним из выходов PWM каждой платы, подключенным к одному сервоприводу.

Конечно, я бы отсоединил () сервопривод от программного обеспечения на первой плате и сигнализировал бы второй плате (через цифровой вывод, отправив 5 В), чтобы он мог присоединить () сервопривод и управлять им. В конце концов, я хотел бы вернуть управление сервоприводом первой плате, поэтому я бы снизил напряжение на цифровом выводе до 0 В, надеясь, что вторая плата отсоединит () сервопривод, а первая плата снова присоединит () его.

Подойдет? Есть ли риск поджарить вещи? Спасибо.

Я точно знаю, что вы имеете в виду, и сам сталкивался с этим раньше, так как у меня часто заканчиваются контакты на nanos для управления сервоприводами.Если вы посмотрите на некоторые из моих проектов, вы увидите, что я довольно много работал с сервоприводами, так что, возможно, я смогу вам помочь.

Могут быть полезны три вещи:

  1. Вы можете управлять несколькими сервоприводами с помощью одного вывода PWM с одного Arduino, просто подключив все сигнальные провода сервоприводов к этому одному выводу. Конечно, все они будут перемещаться вместе, но в некоторых приложениях это не всегда проблема. Например, при создании маленького четвероногого робота диагональные лодыжки / ступни всегда будут двигаться вместе при ходьбе, поэтому, чтобы сохранить контакты на Arduino, я соединил их провода сигнала вместе и прикрепил их к одному контакту PWM , и он отлично поработал.Может быть, это позволит вам использовать меньше контактов и сэкономить на использовании второго nano ?

  2. Если вариант (1) не является жизнеспособным, тогда вам, естественно, потребуется больше контактов, чем вы используете в настоящее время с одним nano . Прежде чем забегать вперед и разбираться со связью между двумя Arduino, вы можете удивиться, как и я, что библиотека Arduino Servo отлично работает, подключая и управляя сервоприводами на контактах без ШИМ . Это означает на nano ; у вас будет еще 6 контактов, которыми Arduino с радостью управляет.Если вы этого еще не осознали, то, возможно, 6 дополнительных сервоприводов от одного Arduino будет достаточно, чтобы делать то, что вы хотите, особенно если вы объедините несколько, как в (1).

  3. Наконец, если вы уже знали о (2), а (1) не подходит, тогда последним средством будет использование двух нанометров. Я сделал нечто подобное в проекте, где мне нужно было связать UI на Python на PC с Arduino для управления сервоприводами через serial . Метод будет почти идентичным в вашем случае, когда вам нужно будет использовать последовательную связь , соединив контакты Nano TX и RX вместе.Затем вы можете использовать обычные функции Serial для связи с ними. Эффективный способ сделать это - отправить байты, которые могут хранить целое число от 0 до 255 , представляющее сервоприводов позиций, которые варьируются только от 0 до 180 . Это создает изящное решение. Я подробно описал, как это сделать, на моем веб-сайте в этом проекте, если вы хотите узнать больше о том, как можно отправить сервопривод позиций просто поверх серийного .

Я надеюсь, что один из этих вариантов будет вам полезен, и, пожалуйста, расскажите, как у вас дела. 🙂

узнать, как управлять двумя серводвигателями

Всем привет! В этом проекте мы покажем вам, как управлять двумя серводвигателями, руководствуясь распознаванием формы, с помощью VIA Pixetto Vision. датчик, два серводвигателя, плата расширения и плата Arduino.

Хорошо, приступим!

Руководство будет включать четыре простых шага

Шаг 1. Настройка VIA Pixetto

Шаг 2: Сборка всех компонентов для управления двумя серводвигателями

Шаг 3. Программирование VIA Pixetto с блоками

Шаг 4: Загрузка кода на плату Arduino для управления двумя серводвигателями и сохранение проекта

Шаг 1

Вам необходимо настроить VIA Pixetto на распознавание различных форм для управления двумя серводвигателями.

Сначала подключите VIA Pixetto к компьютеру с помощью кабеля Micro USB 2.0.

Когда горят зеленый, синий и красный светодиоды, это означает, что VIA Pixetto успешно подключен.

Откройте утилиту VIA Pixetto и настройте VIA Pixetto на распознавание треугольников, прямоугольников и пятиугольников.

После завершения настройки VIA Pixetto проверьте его, чтобы убедиться, что он распознает формы.

Шаг 2

Соберите все компоненты, чтобы собрать два серводвигателя.К ним относятся VIA Pixetto, кабель Grove, два серводвигателя, плата расширения, и плата Arduino.

Сначала прикрепите плату расширения к плате Arduino через штыревые разъемы.

Затем прикрепите два серводвигателя к разъемам Grove, обозначенным D2 и D6 соответственно на плате расширения, которая, в свою очередь, прикреплена к плата Arduino. Убедитесь, что вы прикрепили рычаг серводвигателя к каждому серводвигателю.

Затем подключите кабель Grove к VIA Pixetto.

Затем подключите VIA Pixetto к разъему Grove с надписью «UART» на плате расширения.

Шаг 3

Вам необходимо запрограммировать VIA Pixetto с блоками, чтобы два серводвигателя активировались и вращали свои рычаги сервомотора до заданной степени. при обнаружении различных форм.

Сначала откройте приложение VIA Pixetto Junior.

A. Первый слой блоков

Выберите первый слой из категории Control, который является блоком «setup».

Добавьте блок «инициализировать датчик технического зрения RX # () TX # ()» из категории «Датчик технического зрения».

Поместите его в блок «setup». Этот блок будет связывать информацию с датчиком зрения VIA Pixetto.

Выберите вывод «0» и «1». Это гарантирует наличие связи между платой Arduino и датчиком технического зрения VIA Pixetto. RX означает получение, а TX означает передачу. Мы рекомендуем использовать контакты «0» и «1», потому что это более надежно.

Затем перейдите в категорию Output Unit.Установите блоки для двух серводвигателей, выбрав два ‘поверните серводвигатель на штифте () на угол. (0 ~ 180 °) блоков () ’.

Установите контакты на контакты 2 и 6 соответственно, потому что первый серводвигатель подключен к разъему Grove D2, а второй серводвигатель — к разъему D2. подключен к разъему Grove D6. Затем установите оба положения на угол 180⁰ в качестве положения по умолчанию.

Б. Второй слой блоков

В категории «Управление» выберите блок «если (), то», чтобы создать событие.

Затем вернитесь в категорию «Датчик зрения» и выберите блок «Обнаружен объект». Вставьте блок «объект обнаружен» внутрь блока «if () then». Это заставляет VIA Pixetto сообщать, что он обнаруживает объект с помощью команды с платы Arduino. Если это условие истинно, блок внутри активирует событие.

Затем запрограммируйте блоки поведения сервоприводов. Вы хотите быть уверены, что когда VIA Pixetto обнаружит форму, серводвигатели будут повернуть на установленную степень.

Чтобы это стало правдой, используйте другой блок «if () then» из категории «Управление» для создания события. Вставьте второй блок «if () then» в первый блок «if () then».

Серводвигатель 1 оборот

Создайте блоки для вращения серводвигателя 1.

Выберите «логический» блок из категории «Логика». Затем выберите блок «тип объекта» и «круглый» блок из категории «Датчик обзора». Потом, измените «круглый» блок на «треугольник».

Вставьте блок «тип объекта» и блок «треугольник» в блок «логика». Затем установите блок «logic» на знак «=».

Поместите блок «logic» во второй блок «if () then». В результате VIA Pixetto сообщает, что обнаруживает форму треугольника. Если это условие истинно, блоки внутри активируют событие, которое вращает первый серводвигатель.

Затем выберите «повернуть серводвигатель на штифте () на угол (0 ~ 180⁰) из ()» из категории «Блок вывода».Установите штифт на «2», а затем установите угол на 5 °. Это делает первый оборот серводвигателя.

Затем выберите блок «delay ()» в категории «Управление» и установите его на 1 секунду.

Затем вставьте их во второй блок «if () then», как показано на диаграмме ниже.

Затем скопируйте блок «поверните серводвигатель на штифте () на угол (0 ~ 180⁰) ()» и блок «delay ()», который вы создали ранее.

На этот раз установите угол поворота серводвигателя на штифте () на угол (0 ~ 180 °) блока () ‘на 180 °.Это заставляет первый серводвигатель повернуться на 180⁰. Оставьте блок «delay ()» равным 1 секунде ..

Затем вставьте два блока во второй блок «if (), то» под блоком «delay ()».

Вы успешно создали блоки для своего первого серводвигателя.

Серводвигатель 2 вращения

Создайте блоки для вращения второго сервомотора.

Щелкните значок шестеренки во втором блоке «if () then», чтобы открыть его меню прокрутки, затем перетащите блок «else if» под блоком «if» для следующего события, которое вращает второй серводвигатель.

Затем выберите «логический» блок из категории «Логика». Затем выберите блок «тип объекта» и «круглый» блок на датчике обзора. категория. Затем измените «круглый» блок на «прямоугольник».

Вставьте блок «тип объекта» и блок «прямоугольник» в блок «логика». Затем установите блок «logic» на знак «=».

Поместите блок «logic» внутрь блока «if () then else if then». В результате VIA Pixetto сообщает, что обнаруживает прямоугольную форму.Если это условие истинно, блоки внутри активируют событие, которое вращает второй серводвигатель.

Затем выберите «повернуть серводвигатель на штифте () на угол (0 ~ 180⁰) из ()» из категории «Блок вывода». Установите штифт на «6», а затем установите угол на 5 °. Это заставляет второй серводвигатель вращаться.

Затем выберите блок «delay ()» из категории «Управление» и установите его на 1 секунду.

Поместите их во второй блок «if () then», как показано на диаграмме ниже.

Затем продублируйте блоки «поверните серводвигатель на штифте () на угол (0 ~ 180⁰) ()» и блок «delay ()», который вы создали ранее.

На этот раз установите угол поворота серводвигателя на штифте () на угол (0 ~ 180 °) блока () ‘на 180 °. Это заставляет второй серводвигатель повернуться на 180⁰. Затем установите блок «delay ()» на 1 секунду.

Вставьте два блока во второй блок «if (), то» под блоком «delay ()».

Вы успешно создали блоки для второго серводвигателя.

Два серводвигателя вращения

Создайте блоки для вращения двух серводвигателей.

Щелкните еще раз значок шестеренки на втором блоке «if () then», чтобы открыть его меню прокрутки, затем перетащите блок «else if» под блок «else if» для следующего события, которое вращает два серводвигателя.

Затем выберите «логический» блок из категории «Логика». Затем выберите блок «тип объекта» и блок «круглый» из категории «Датчик обзора».Затем измените «круглый» блок на «пятиугольник».

Вставьте блок «тип объекта» и блок «пятиугольник» в блок «логика». Затем установите для блока «логика» знак «=».

Поместите блок «logic» внутрь блока «if () then else if then». В результате VIA Pixetto сообщает, что обнаруживает форму пятиугольника. Если это условие истинно, блоки внутри активируют событие, которое является вращением двух серводвигателей.

Затем выберите два ‘поверните серводвигатель на штифте () на угол (0 ~ 180⁰) из ()’ блоков из категории Output Unit и блока «delay ()’ из категории Control.

Установите штифты на 2 и 6, а затем установите угол на 5⁰. Это заставляет два серводвигателя вращаться. Затем установите блок «delay ()» на 1 секунду.

Затем вставьте их во второй блок «if () then else if then».

Затем продублируйте два «поверните серводвигатель на штифте () на угол (0 ~ 180⁰) ()» и блоки «delay ()», которые вы создали ранее. Измените углы с 5⁰ на 180⁰ и оставьте задержку на 1 секунду.

Затем вставьте их в блок «if () then else if then» под блоком «delay ()», как показано на схеме ниже.

Затем перейдите в категорию Control и выберите блок «Repeat while». Затем перейдите в категорию Vision Sensor, чтобы выбрать «объект обнаружен» block и вставьте его в раздел блока «repeat while».

Наконец, поместите блок «repeat while» под вторым блоком «if then ()», как показано на схеме ниже.

Вы успешно создали блоки вращения для управления двумя серводвигателями.

Просмотрите составленные блоки.Дважды проверьте контакты и значения времени задержки, чтобы убедиться, что они верны.

Шаг 4

Загрузите код на плату Arduino для управления двумя серводвигателями и сохраните проект.

A. Как загрузить код

  1. Подключите плату Arduino к компьютеру с помощью кабеля Micro USB 2.0.
  2. Щелкните стрелку раскрывающегося списка «Нет оборудования» в верхнем левом углу приложения VIA Pixetto Junior, а затем выберите «Arduino UNO», чтобы начать установку соединения.
  3. Щелкните стрелку раскрывающегося списка «Не подключен». Появится всплывающий экран. Нажмите кнопку «Подключиться», чтобы установить соединение. Вы можете использовать кнопку «Обновить», если USB-соединение не обнаружено на ПК. Для COM-порта установлено значение COM9 (Примечание: номер COM-порта может отличаться в зависимости от конфигурации вашего ПК).
  4. Нажмите кнопку «Перейти в редактор», чтобы вернуться в приложение VIA Pixetto Junior.
  5. Нажмите кнопку «Загрузить» в правой части приложения VIA Pixetto Junior, чтобы загрузить код на плату Arduino.Прежде чем отсоединять кабель, дождитесь появления сообщения
    «Upload Success».

B. Как сохранить свой проект

  1. Щелкните значок рядом с «Проектом», чтобы открыть его прокручиваемое меню.
  2. Выберите «Сохранить проект как».
    При нажатии на «Сохранить проект как» на экране появится всплывающее окно, в котором вы можете назвать проект «Управление двумя серводвигателями». Не стесняйтесь выбирать любое имя, которое вам нравится.
  3. Создайте или найдите подходящую папку для хранения всех ваших проектов.

Теперь, когда вы подключили датчик технического зрения VIA Pixetto, прикрепили два серводвигателя и загрузили код на плату Arduino, пришло время провести несколько тестов с вашими сервомоторами с базовым управлением формой.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *