Джереми Блум - Изучаем Arduino - инструметы и методы технического волшебства

Двигатели постоянного тока прекрасно действуют в качестве моторов, но очень неудобны для точных работ, т. к. не имеют обратной связи. Другими словами, без какого-нибудь внешнего датчика нельзя узнать положение вала двигателя постояого тока. Серводвигатели (или сервоприводы), напротив, отличаются тем, что с помощью команд можно установить их в определенное положение, в котором они будут находиться до поступления новых команд. Это важно, когда необходимо некоторую систему переместить в определенное положение. В этом разделе вы узнаете о серводвигателях и их управлении с помощью Arduino.

Проще всего приобрести стандартные сервоприводы. Они имеют фиксированный диапазон углов поворота ( обычно от 0 до 180 ° ) и содержат соединенный с приводным валом потенциометр, который определяет угол поворота сервопривода.

Управление сервоприводом происходит подачей прямоугольного импульса. Длительность импульса (в случае стандартного сервопривода) определяет угол поворота.

Если удалить потенциометр, получится сервопривод непрерывного вращения, который сможет вращаться постоянно, при этом длительность импульса определяет скорость вращения.

Далее будем использовать стандартные сервоприводы, вал которых поворачивается на определенный угол. При желании вы можете поэкспериментировать с сервоприводами непрерывного вращения либо удалив из стандартного потенциометр, либо купив готовый сервопривод постоянного вращения.

В отличие от двигателей постоянного тока, серводвигатели имеют три контактных провода:

• питание (обычно красного цвета);

• земля (обычно коричневого или черного цвета);

• сигнальный вход ( обычно белый или оранжевый).

Провода имеют цветовую маркировку и обычно расположены в том же порядке, как на рис. 4.9. Некоторые производители меняют порядок расположения проводов,

- 99 -

поэтому перед применением сервопривода желательно ознакомиться с документацией.

Окраска проводов может отличаться, но приведенные цветовые сочетания наиболее распространены (обратитесь к документации конкретного сервопривода, если не уверены).

Белый/оранжевый - сигнал управления

Красный - питание

Черный/коричневый - земля

Рис. 4.9. Сервоприводы

Как и двигатели постоянного тока, серводвигатели требуют для работы ток больше, чем выдает встроенный источник питания Arduino. Хотя иногда удается запустить один-два сервопривода от блока питания платы Arduino. У серводвигателей, в отличие от двигателей постоянного тока, есть дополнительный сигнальный провод для установки угла поворота вала. Питание и земляной провод серводвигателя нужно подсоединить к источнику постоянного напряжения.

Сервоприводы управляются по сигнальной линии с помощью прямоугольных импульсов регулируемой длительности. Для стандартного сервопривода подача импульса длительностью 1 мс приводит к установке сервопривода в положение 0 °, импульс длительностью 2 мс устанавливает сервопривод в положение 180°, импульса 1,5 мс - 90 °. После того как импульс подан, вал сервопривода устанавливается в определенную позицию и остается там до поступления следующей команды.

Тем не менее, чтобы постоянно поддерживать точное положение вала сервопривода, необходимо отправлять сигнальные импульсы каждые 20 мс. Библиотека Arduino Servo, которую мы будем использовать для управления серводвигателями, позаботится об этом.

Чтобы лучше понять, как управлять серводвигателями, изучим графики, приведеые на рис. 4.10.

В примерах, изображенных на рис. 4.1 0, импульс подается каждые 20 мс. Длительность импульса возрастает от 1 до 2 мс, при этом угол поворота серводвигателя (показанный справа от графика импульсов) увеличивается от 0 до 180 °.

- 100 -

Рис. 4.10. Временные диаграммы управления серводвигателем

Как упоминалось ранее, для работы серводвигателя требуется ток, больший, чем выдает встроенный в Arduino блок питания. Однако большинство серводвигателей работает от напряжения 5 В, а не 9 или 12 В как двигатели постоянного тока. Несмотря на это, необходим отдельный блок питания серводвигателя.