伺服电机控制器或伺服电机驱动器

一个伺服电机控制器是用于控制伺服电机的位置的电路​​。它也被称为a伺服电机驱动器。一个伺服电机控制器由控制器、伺服电机和电源单元组成。

伺服电机驱动器可用于控制单个伺服甚至一组伺服伺服电机。在许多以伺服电机控制为主要任务的项目中,控制器必须驱动多个伺服系统。一个例子是钢筋混凝土飞机,它使用许多伺服系统。

必要的组件

  1. 微控制器
  2. 一种电源单元制造技术

各种各样的组件

  1. 一个电位计
  2. 连接器、电线等。

微控制器

一个伺服电机是由应用电压通知它定期间隔。伺服对定时变化很敏感。必须以特定时间间隔应用特定宽度的脉冲。通常,脉冲持续时间从0ms变化到2.2ms,重复率为50Hz至60Hz。对于精确的位置控制,所选的控制器必须具有具有所需分辨率的定时器。此外,如果必须同时控制多个电机,则处理器时钟必须足够快。对于单个电机控制,8051可以像AT89S51或P89V51RD2一样使用。但对于多个电机来说,我们必须使用PIC,如PIC18F或ATMEGA,因此可以使用它的内部PWM。但是,微控制器的选择完全取决于设计者和项目要求。

电力供应

伺服电机控制器电源单元的设计取决于连接到板上的伺服电机的数量。伺服电机的工作电压从4.8V到6V。典型值为5V。不建议施加大于电源电压的电压,因为这会使电机永久失效。电机的电流是可变的,取决于它产生的转矩。此外,它将在空闲模式时引出较少的电流,并在运行时更多的电流。给出了伺服电机的最大吸电流为失速电流。这是它在超载停止前以最大转矩运行时所产生的最大电流。对于某些电机,这个电流值可以高达1a。

用于单个电机控制,a电压调整器就像一个LM317可以使用一个合适的散热器。但当多个电机需要接口,高质量的电源与较高的额定电流必须使用。SMPS(开关模式电源)是一个很好的选择。
框图下图 - 在伺服电机驱动器中显示互连
伺服电机控制器

控制伺服电机

伺服电机有三个端子。

  1. 位置信号(PWM脉冲)
  2. Vcc(电源)
  3. 地面

伺服电机连接器
通过施加特定宽度的PWM脉冲来控制伺服电机的角度位置。脉冲的持续时间从0度旋转时约0.5 ms到180度旋转时2.2 ms。脉冲的频率为50Hz至60Hz。

为了产生如下图所示的PWM (Pulse Width Modulation)波形,既可以使用微控制器内部的PWM模块,也可以使用定时器。对于大多数微控制器家族的设计来说,PWM模块的使用更加灵活,这种PWM模块更适合a伺服电机。对于不同宽度的PWM脉冲,我们需要对内部寄存器进行相应的编程。
现在,我们还需要告诉微控制器它要旋转多少。为此,我们可以使用一个简单的电位器和ADC来获得旋转角度,或者对于更复杂的应用,可以使用加速计。
伺服电机的PWM脉冲

程序算法

让我们设计程序来控制一个单一的伺服和位置输入是通过电位器连接到控制器的一个引脚。

  1. 初始化输入/输出的端口引脚。
  2. 读取ADC以获得所需的伺服位置。
  3. 为所需值编写PWM寄存器程序。
    一旦触发PWM模块,所选的PWM通道引脚将高(逻辑1),并且达到所需的宽度后,它将再次低至(逻辑0)。因此,在触发PWM后,必须启动一个延迟约19毫秒的计时器,并等到计时器溢出
  4. 转到步骤2

您可以使用各种PWM模式,您可以根据您选择的微控制器使用。在代码中应在某种程度上进行一定程度的优化来控制伺服。
如果您计划使用多个伺服,那么您将需要许多PWM通道。每个伺服系统都可以按顺序给出PWM信号。但是必须注意保持每个伺服系统的脉冲重复率。否则伺服系统会失去同步。
注意 :
如果你计划制作自己的董事会伺服电机控制器,给予适当厚度的轨道携带电流到伺服。必须进行正确的ERC和DRC规则检查。连续旋转伺服系统的PWM信号与180度伺服系统的PWM信号是不同的。这类电机应参考伺服数据表。
伺服电机对电压波动是至关重要的,过高的电压可能会损坏内部反馈控制电路。因此,电源必须完全设计为伺服规范,并在部署前检查。必要时必须使用散热器。

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