Принцип построения управления аналоговым сервоприводом от PIC-контроллера.

s3030Подключение аналогового сервопривода выполняется по трем проводам:

  • черный (коричневый) — общий.
  • красный — питание (4,8-6,0 Вольт).
  • белый (желтый) — управление.

Сервопривод позволяет поворачивать вал до 180 градусов. Для управления необходимо на белом проводе сформировать управляющие импульсы длительностью от 1 до 2 миллисекунд с периодом 20 миллисекунд. Длительность импульса управления от 1 до 2 мс — это стандартные параметры и реально могут отличаться для выполнения полного вращения вала (на 180º), но на практике для управления исполнительными механизмами применяется меньшие углы. Период тоже понятие относительное и от может быть как меньше так и больше, все зависит от параметров системы управления и самого выбранного привода.

Удобно для управления использовать CCP модули микроконтроллера. В новых современных моделях (например, PIC16F1936) их количество достигает 6. Это количество модулей достаточно для создания полноценных устройств управления моделями, роботами…

CCP-модуль позволяет создавать независимые ШИМ которые могут с успехом управлять аналоговыми (и цифровыми) приводами.

servo_02aПри настройке CCP модуля в режиме ШИМ нам доступно 10 бит управления длительностью. Для управления длительностью необходимо загружать числовое значение в регистр CCPRxL (8 бит) и младшие биты (0-1) в регистр CCPxCON. В режиме ШИМ CCP модуль работает совместно с таймерами TMP2/4/6. Эти таймеры формируют период ШИМ. Формируемая длительность тесно завязана с тактовой частотой микроконтроллера и для аналогового привода придется задавать более низкую тактовую частоту что не всегда приемлемо для быстродействия системы управления.

 Таймер имеет следующую структуру:

servo_01

На вход поступает тактовая частота деленная на 4, после этого идет предделитель и сам таймер, с регистром периода. Нам необходимо сформировать период с длительностью близко к 20 мс. 20 мс — это частота на 50 Гц. Высчитаем приемлемую тактовую частоту: как это сделать? Необходимо

  • требуемую частоту  (50 Гц) умножить на величину делителя таймера (256, значение берем максимальные, для получения максимальность тактовой часты).
  • далее умножаем на максимальное значение предделителя 64.
  • потом на 4 (входная тактовая от частоты задающего генератора контроллера)

50*256*64*4=3276800

Мы получили тактовую больше трех мегагерц, выберем 4 (из стандартного ряда внутреннего генератора)

servo_02

Проверим при заданной тактовой какая у нас будет длительность периода

Период = 1/(4000000/4/64/256) = 1/60 = 16 мс.

Получаем 60 герц на выходе это где то 16 мс. Для нашего привода S3003 это в приемлемом допуске.

Настройка тактового генератора в программе

Настройка модуля CCP и таймера TMP2 в режиме ШИМ.

Теперь для управления сервоприводом необходимо определиться со значениями загружаемыми в CCP модуль для формирования длительности импульса в пределах 1-2 мс.

Дискретность длительности формируемого ШИМ рассчитать просто. Если период 16 мс, то 16/1024 (10 разрядный ШИМ) получаем 0,016 мс. Для формирования длительности импульса в 1 мс необходимо загрузить число 1/0,016=62, а для формирования длительности 2 мс = 125. Но это все теоретические выкладки (но они конечно тоже будут работать и формировать вращение вала на угол в 90%). Но если необходимо будет подобрать больший угол поворота, то необходим экспериментальный подход. В моем приводе максимальный угол поворота близкий к 180 градусам формируется при подаче длительностей в диапазоне от 0,63 мс до 2,23 мс.

servo_03

servo_04

При этом максимальное и минимально значение записываемое в ШИМ составляет 40 — 140.

Для удобство управления, проще вводить (как мне кажется) данные в процентах. Т.е. привод в крайнем «левом» положении 0%, посредине — 50%, кране «правое» — 100%.

В программе введем константы

они нам дадут возможность более гибко подходить к настройке привода. а также две переменные коэффициент для пересчета и управляющий параметр в процентах:

вычисление коэффициента сделаем при инициализации программы один раз

а для загрузки значения в ШИМ для формирования управляющих импульсов

Для тестирования возьмем плату ILLISSI-B4-03-primum с контроллером PIC16F1936. А для управления и индикации плату ILLISSI-4С-01-secundo.


Подключение сервопривода к плате ИЛЛИССИ-4В

Servo_0014


Фото демопроекта

  • Servo_007 Servo_007
  • Servo_009 Servo_009
  • Servo_006 Servo_006

 


Видео работы демонстрации работы сервопривода.


Файлы проекта

[box title=»Файлы для загрузки» color=»#521BDE»]Компилятор HI-TECH C Compiler for PIC10/12/16 MCUs (PRO Mode)  V9.83, MPLAB 8.88.

[/box]


 

Translate »

Copyright © Catcatcat 2013-2017. Все права защищены.
Копирование разрешается только с указанием активной ссылки на правообладателя.

e-mail: catcatcat.electronics@gmail.com