Драйвер для сервопривода это

Содержание
  1. Сервоприводы: устройство, принцип работы и основные виды
  2. Что такое сервопривод
  3. Характеристики сервопривода
  4. Крутящий момент
  5. Скорость поворота
  6. Форм-фактор
  7. Внутренний интерфейс
  8. Материалы шестерней редуктора
  9. Коллекторные и бесколлекторные моторы
  10. Виды сервоприводов
  11. Сервоприводы PDM с удержанием угла
  12. Сервоприводы PDM постоянного вращения
  13. Сервоприводы SCS
  14. Сервоприводы STS
  15. Список сервоприводов
  16. В заключение
  17. Драйвер сервоприводов Multiservo Shield v1
  18. Версии модуля
  19. Вторая ревизия модуля
  20. Примеры работы для Arduino
  21. Подключение и настройка
  22. Аппаратная часть
  23. Программная часть
  24. Управление одним сервоприводом
  25. Схема устройства
  26. Код для Arduino IDE
  27. Управление 18 сервоприводами
  28. Схема устройства
  29. Код для Arduino IDE
  30. Servo и Multiservo
  31. Схема устройства
  32. Код для Arduino IDE
  33. Примеры работы для Espruino
  34. Подключение и настройка
  35. Аппаратная часть
  36. Программная часть
  37. Управление одним сервоприводом
  38. Схема устройства
  39. Код для Iska JS
  40. Элементы платы
  41. Микроконтроллер ATmega48PA
  42. Силовой клеммник питания
  43. Контуры питания
  44. Джаммер объединения питания
  45. Выбор питания
  46. Правила
  47. Светодиодная индикация
  48. Troyka-контакты подключения сервоприводов
  49. Troyka-контакты ввода-вывода общего назначения
  50. ICSP-разъём ATmega48PA
  51. Контакты Arduino Shiled R3

Сервоприводы: устройство, принцип работы и основные виды

Познакомимся поближе с сервоприводами. Что это такое и как они работают? Рассмотрим разновидности сервоприводов и их применение, дадим подсказки по подключению и управлению.

Что такое сервопривод

Сервопривод — это электродвигатель с блоком управления, который за счёт обратной связи может точно поддерживать заданное положение вала или постоянную скорость вращения.

Сервоприводы используются, чтобы аккуратно приводить в действие различные механизмы. К примеру, привод может открывать/закрывать заслонки кормушки для домашнего питомца или активировать тайник в квеструме. А ещё сервомотор даст возможность вашему роботу управлять руками или вращать головой.

Характеристики сервопривода

Крутящий момент

Крутящий момент представляет собой произведение силы на длину рычага. Другими словами, он показывает, насколько тяжёлый груз сервопривод способен удержать в покое на рычаге заданной длины.

Например, если крутящий момент равен 5 кг·см, это означает, что сервопривод удержит в горизонтальном положении рычаг длиной 1 см с подвешенным грузом 5 кг на свободном конце. Или, что равносильно, удержать рычаг длиной 5 см с подвешенным грузом 1 кг.

Скорость поворота

Скорость сервопривода выражается через время, за которое выходной вал успеет повернуться на 60°. Характеристика 0,1 с/60° означает, что сервопривод поворачивается на 60° за 0,1 с. Из неё можно вычислить скорость в оборотах в минуту, но так сложилось, что для сервоприводов чаще всего используют именно интервал времени поворота на 60°.

Форм-фактор

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

Форм-фактор Вес Размеры
Микро 9–25 г 22×15×25 мм
Стандартный 40–80 г 40×20×37 мм
Большой 50–90 г 49×25×40 мм

Внутренний интерфейс

Сервоприводы бывают аналоговые и цифровые. Внешне они ничем не отличаются: электромоторы, редукторы, потенциометры у них одинаковые. Главное отличие между аналоговыми и цифровыми сервоприводами состоит в способе обработки управляющего сигнала и сигнала обратной связи. В остальном их устройство и принципы работы совпадают.

В аналоговом сервоприводе входные данные анализируются логической микросхемой: сравнивается текущее и необходимое положения двигателя, и на основании разницы даётся команда изменить положение. Время реакции составляет порядка 20 мс, поскольку импульс подаётся с частотой 50 Гц. Полученный сигнал определяет, когда и в какую сторону вращать двигатель.

В цифровом сервоприводе входные данные анализируются микроконтроллером. Данное техническое решение позволяет увеличить частоту сигналов до 200 Гц и выше. Каждый импульс короче по длине, но благодаря большому количеству сигналов, двигатель становится более шустрым: быстрее реагирует на внешние воздействия и развивает необходимый крутящий момент, а мёртвые зоны становятся намного короче.

Цифровые сервоприводы решают проблемы, связанные с низкой частотой сигналов, но вместе с тем становятся сложнее в производстве, а потому и дороже. Кроме того, они потребляют чуть больше энергии, чем аналоговые.

Материалы шестерней редуктора

Шестерни редуктора могут быть пластиковые или металлические.

Пластиковые шестерни редуктора изготавливаются из силикона или нейлона, они слабо подвержены износу, мало весят и недорого стоят. Это делает их довольно популярными в любительских проектах, где не предполагаются большие нагрузки на механизм.

Металлические шестерни редуктора тяжелее и дороже, но зато способны выручить там, где предполагаются нагрузки, непосильные для пластика. Поэтому более мощные двигатели обычно оснащаются именно металлическим редуктором. Шестерни из титана — фавориты среди металлических шестерней, причём как по техническим характеристикам, так и, к сожалению, по цене.

Однако металлические шестерни быстро изнашиваются, так что придётся менять их практически каждый сезон.

Коллекторные и бесколлекторные моторы

Существует три типа моторов для сервоприводов:

Коллекторный мотор с сердечником 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. В результате получается, что сервопривод вибрирует и не отличается точностью, зато это самый доступный по цене тип двигателей.

Коллекторный мотор с полым ротором обладает единым магнитным сердечником с обмоткой в форме цилиндра или колокола вокруг магнита. Конструкция без сердечника легче по весу и не разделена на секции, что приводит к более быстрому отклику и ровной работе без вибраций. Такие моторы дороже, но они обеспечивают более высокий уровень контроля, крутящего момента и скорости по сравнения с мотором с сердечником.

Бесколлекторный мотор обладает всеми положительными качествами моторов без сердечников, но к тому же способен развивать в тех же условиях более высокую скорость и крутящий момент. Такой тип двигателей самый дорогой.

Виды сервоприводов

Сервоприводы отличаются по сигналу управления и способу преобразования электрической энергии в механическую.

Сервоприводы PDM с удержанием угла

Сервоприводы с интерфейсом PDM (PWM), которые преобразуют управляющие сигналы в установку и удержание заданного угла.

Сервоприводы PDM постоянного вращения

Сервоприводы с интерфейсом PDM (PWM), которые преобразуют управляющие сигналы, чтобы поддерживать заданную скорость вращения вала в любом направлении без ограничений по углу поворота.

Сервоприводы SCS

Сервоприводы с интерфейсом SCS, которые преобразуют управляющие сигналы в установку и удержание заданного угла.

Сервоприводы STS

Сервоприводы с интерфейсом STS, которые преобразуют управляющие сигналы, чтобы поддерживать заданную скорость вращения вала в любом направлении без ограничений по углу поворота.

Список сервоприводов

Модель Форм-фактор Сигнал управления Обратная связь Назначение Внутренний интерфейс Диапазон вращения
Feetech FS90 / Документация Микро PDM Нет Удержание угла Аналоговый 0–180°
Feetech FS90R / Документация Микро PDM Нет Постоянное вращение Аналоговый 360°
Feetech FT90B / Документация Микро PDM Нет Удержание угла Цифровой 0–180°
Feetech FT90R / Документация Микро PDM Нет Постоянное вращение Цифровой 360°
Feetech FS0403-FB / Документация Микро PDM Да Удержание угла Аналоговый 0–180°
Feetech FS90-FB / Документация Микро PDM Да Удержание угла Аналоговый 0–180°
Feetech FS5103R Стандарт PDM Нет Постоянное вращение Аналоговый 360°
Feetech FS5106B Стандарт PDM Нет Удержание угла Аналоговый 0–180°
Feetech FS5109M Стандарт PDM Нет Удержание угла Аналоговый 0–180°
Feetech FS5113R Стандарт PDM Нет Постоянное вращение Аналоговый 360°
Feetech FB5317M-360 / Документация Стандарт PDM Да Постоянное вращение Цифровой 360°
Feetech FB5118M / Документация Стандарт PDM Да Удержание угла Цифровой 0–300°
Feetech FT6335M / Документация Стандарт PDM Нет Удержание угла Цифровой 0–360°

В заключение

Сервоприводы бывают разные: получше или подешевле, надёжнее или точнее. И перед тем, как купить сервопривод, стоит учесть, что он может не обладать лучшими характеристиками, но главное, чтобы он подходил именно для вашего проекта. Удачи в ваших начинаниях!

Источник

Драйвер сервоприводов Multiservo Shield v1

Используйте драйвер сервомоторов Multiservo Shield v1 для управления до 18 сервомашинками одновременно, на базе которых вы можете создавать гексаподов, роботов манипуляторов и других моторизованных устройств.

Версии модуля

Вторая ревизия модуля

Multiservo Shield v2. Отличие v1 и v2:

Примеры работы для Arduino

В качестве мозга для работы с Multiservo Shield v1 рассмотрим платформы из семейства Arduino, например Uno.

Подключение и настройка

Аппаратная часть

На низком уровне драйвер сервоприводов общается с управляющей электроникой по интерфейсу I²C.

Подробнее про I²C в Arduino

Программная часть

На этом установка закончена, теперь смело переходите к экспериментам.

Управление одним сервоприводом

Рассмотрим базовый пример — подключим один сервопривод к 7 пину Multiservo Shield и заставим его плавно вращаться от 0 до 180 градусов.

Схема устройства

Код для Arduino IDE

После прошивки устройства вал мотора будет плавно перемещаться от 0 до 180 градусов и так по кругу.

Управление 18 сервоприводами

Выжмем максимум из драйвера — подключим 18 сервоприводов к пинам 0–17 Multiservo Shield и заставим их плавно по очереди вращаться от 0 до 180 градусов.

Схема устройства

Код для Arduino IDE

После прошивки устройства вал каждого мотора будет плавно по очереди перемещаться от 0 до 180 градусов и так по кругу.

Servo и Multiservo

А теперь рассмотрим симбиоз — подключим один сервопривод к 7 пину Multiservo Shield, а второй к 7 пину платформы Aeduino Uno. А затем заставим их плавно вращаться от 0 до 180 градусов.

Если запутались в подключении, смотрите подробности в распиновке платы.

Схема устройства

Код для Arduino IDE

После прошивки устройства сначала вал одного мотора будет плавно перемещаться от 0 до 180 градусов, а затем вал другого мотора от 0 до 180 градусов и так по кругу.

Примеры работы для Espruino

В качестве мозга для работы с Multiservo Shield v1 рассмотрим платформы из семейства Espruino, например Iskra JS.

Подключение и настройка

Аппаратная часть

На низком уровне драйвер сервоприводов общается с управляющей электроникой по интерфейсу I²C.

Подробнее про I²C в Espruino

Программная часть

На этом установка закончена, теперь смело переходите к экспериментам.

Управление одним сервоприводом

Рассмотрим базовый пример — подключим один сервопривод к 7 пину Multiservo Shield и заставим его плавно вращаться от 0 до 180 градусов.

Схема устройства

Код для Iska JS

После прошивки устройства вал мотора будет плавно перемещаться от 0 до 180 градусов и так по кругу.

Элементы платы

Микроконтроллер ATmega48PA

Плата Multiservo Shield выполнена на микроконтроллере ATmega48PA с прошивкой управления сервоприводами от Амперки. Чип принимает команды по I²C интерфейсу от внешней управляющей платы, например Arduino Uno или Iskra JS, и рулит до 18 сервоприводами в одно время.

Силовой клеммник питания

Для питания сервомоторов используйте клеммник под винт PWR IN .

Силовой клеммник Подключение
PWR + Силовое питание
PWR − Земля

Диапазон входного напряжение должен соответствовать рабочему напряжению подключаемых сервоприводов, т.е. сколько приложили на силовой клеммник, столько и поступит на линию питания моторов. Номинальное напряжения большинства хобби сервоприводов не выходит за рамки диапазона от 5 до 12 вольт.

В качестве источника питания рекомендуем взять:

Контуры питания

На плате расширения MultiServo Shield присутствует два контура питания.

Если отсутствует хотя бы один из контуров питания Vs или Vss — Multiservo Shield работать не будет. Для информации о текущем состоянии каждого контура используйте светодиодную индикацию.

Джаммер объединения питания

На плате расширения MultiServo Shield присутствует два контура напряжения, т.е. для работы схемы необходимо два источника напряжения.

При установки джампера в положение PWR JOIN , происходит объединение положительного контакта + силового клеммника PWR IN с пином Vin управляющей платформы. Режим объединённого питания позволяет запитывать всё устройство от одного источника напряжения.

Выбор питания

При объединённом режиме PWR JOIN , напряжение на устройство может быть подано двумя способами:

Правила

При объединённом режиме PWR JOIN , важно знать:

Светодиодная индикация

Имя светодиода Назначение
Vs / PON Индикатор подачи силового питания. Горит — напряжение есть, не горит — напряжение нет.
Vss / ųON Индикатор подачи цифрового питания. Горит — напряжение есть, не горит — напряжение нет.

Troyka-контакты подключения сервоприводов

Сервоприводы подключаются к плата Multiservo Shield через контактные штыри S-V-G , где:

На линии V будет присутствовать не логическое питание платформы 3,3 / 5 В, а напряжение Vs приложенное к силовому клеммнику.

Troyka-контакты ввода-вывода общего назначения

На плате доступны шесть Troyka-контактов ввода-вывода внешнего контролера, которые можно задействовать в дополнение к основным. Контакты пронумерована S-V-G , где:

На линии V будет присутствовать не логическое питание платформы 3,3 / 5 В, а напряжение Vs приложенное к силовому клеммнику.

ICSP-разъём ATmega48PA

На плате расположен ICSP-разъём, который предназначен для загрузки прошивки в микроконтроллер ATmega48PA через внешний программатор. В нашем случае — это мост, который получает команды по I²C и рулит 18 сервоприводами.

Контакты Arduino Shiled R3

Плата Multiservo Shield выполнена в форм-факторе Arduino Shield R3. а это значит расширение просто одевается сверху на управляющую платформу форм-фактора Arduino R3 методом бутерброда без дополнительных проводов и пайки. В итоге вам остаются доступны все физические контакты вашего контроллера для дальнейшего использования.

Источник

READ  Драйвера к lcd sharp