Аналоговый сервопривод

Принцип построения управления аналоговым сервоприводом от PIC-контроллера.

s3030 Подключение 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.

При 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:

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)

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 генератора 4мГц 
 OSCCON=0b01101000;
       // ||||||||
       // ||||| ++-- SCS<1:0> основной генератор (работа через PLL) 
       // |++++----- IRCF<3:0> 1101 = 4 MHz HF
       // +--------- SPLLEN умножитель 0-отключен, 1-включен

// настройка генератора 4мГц

OSCCON=0b01101000;

// ||||||||

// ||||| ++-- SCS<1:0> основной генератор (работа через PLL)

// |++++----- IRCF<3:0> 1101 = 4 MHz HF

// +--------- SPLLEN умножитель 0-отключен, 1-включен

Настройка модуля CCP и таймера TMP2 в режиме ШИМ.

CCP1CON=0b00001100; // настройка модуля в режиме шим
T2CON=0b00000111; // настройка таймера
PR2=255; // задание периода ШИМ
CCPR1L=0; // очистка регистра длительности =0

CCP1CON=0b00001100; // настройка модуля в режиме шим

T2CON=0b00000111; // настройка таймера

PR2=255; // задание периода ШИМ

CCPR1L=0; // очистка регистра длительности =0

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.

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

#define max_p 140; // масимальный параметр в шим соответствующий 2 мС
#define min_p 40; // минимаотный параметр соответствующий 1 мС

1 2	#define max_p 140; // масимальный параметр в шим соответствующий 2 мС #define min_p 40; // минимаотный параметр соответствующий 1 мС

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

char koef; //коэффициент преобразования
char polog; // положение в процентах от 0-100%

1 2	char koef; //коэффициент преобразования char polog; // положение в процентах от 0-100%

вычисление коэффициента сделаем при инициализации программы один раз

koef=max_p; // 
koef=koef - min_p; // 
koef=(koef*10)/100; //

koef=max_p; //

koef=koef - min_p; //

koef=(koef*10)/100; //

а для загрузки значения в ШИМ для формирования управляющих импульсов

//преобразование процентов в значение для загрузки в ШИМ 
 pwm_reg=((koef*polog)/10)+min_p;
 pwm_reg2=pwm_reg<<6; // 
 pwm_reg2=pwm_reg2>>2; // 
 CCP1CON &= 0b11001111; // 
 CCP1CON |= pwm_reg2; // 
 CCPR1L=pwm_reg>>2; //

//преобразование процентов в значение для загрузки в ШИМ

pwm_reg=((koef*polog)/10)+min_p;

pwm_reg2=pwm_reg<<6; //

pwm_reg2=pwm_reg2>>2; //

CCP1CON &= 0b11001111; //

CCP1CON |= pwm_reg2; //

CCPR1L=pwm_reg>>2; //

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

Фото демопроекта

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.

Аналоговый сервопривод

1 файл(ы) 22.54 KB

Download

[/box]

Это может быть интересно

Проект с использованием MCC часть 0914/01/2017
Эта часть будет посвящена созданию практического проекта управления освещение. Тех задание: Два выхода управления ШИМ – светодиодным освещением. Две кнопки управления, каждая кнопка управляет, своим каналом, логика самая простая, нажимаем …
Простой цифровой регулятор мощности01/04/2013
Простой регулятор мощности с цифровой индикацией. Этот проект создан как обучающий, для ознакомления с основами построения сетевых регуляторов мощности. Устройства подобного типа можно использовать для управления освещением, скоростью работы вентиляторов …
Модуль CAN в микроконтроллерах PIC1814/06/2014
Введение CAN последовательный интерфейс связи, который эффективно поддерживает распределенное управление в реальном масштабе времени с высокой помехозащищенностью. Протокол связи полностью определен Robert Bosch GmbH, в спецификации требований CAN 2.0B …
WiFi ESP8266 ESP-202 (ESP-12F)23/04/2016
Первое знакомство, сначала надо его купить… http://voron.ua/catalog/024404 Схема для подключения и тестирования По схеме ставим две кнопки, сброс и кнопку BT2, для перевода в режим обновления прошивки. Если надо сделать аппаратный сброс …
Простой цифровой милливольтметр постоянного тока19/04/2013
Простой цифровой вольтметр постоянного тока. Три диапазона измерений с автоматическим переключением 1 – 0,001 – 0,999 V, 2 – 0,01-9,99 V, 3 – 0,1-99,9. Четыре управляемых выхода с возможностью задания функции контроля и времени реакции на …
MTouch® Модуль Емкостной Библиотеки для MPLAB®X Code Configurator (MCC)12/01/2020
Введение MTouch ® Модуль Емкостной Библиотеки для MPLAB ® X Code Configurator (MCC) позволяет быстро и легко генерировать решение кода на Cи для емкостной сенсорной кнопки, датчика приближения и слайдера. В записи нет …
Система отопления на солнечных коллекторах от Дмитрия (rv3dpi)03/09/2017
Солнечные коллекторы для отопления в Европе используют в более 50% от общего количества установленных гелиосистем. Однако следует понимать, что гелиосистемы предназначены лишь для поддержки отопления и экономии затрат на основную систему отопления. …
Проблемы классической светомузыки04/10/2013
Светомузыка – что это такое? Определение: Светомузыка (жаргонное: цветомузыка) — вид искусства, основанный на способности человека ассоциировать звуковые ощущения со световыми восприятиями. Такое явление в неврологии получило название – синестезии. …
PIC18 – System Arbitration05/04/2018
Системный арбитр. Разрешает доступ к памяти между выборами уровнями системы (т.е. Main, Interrupt Service Routine) и выбором периферийных устройств (т.е. DMA и Scanner) на основе назначенных пользователем приоритетов. Каждый из уровней …
LED драйвер TM163925/03/2018
TМ1639 позволяет работать на матрицу 8*8 или 8 семисегметных индикаторов. Может работать как на индикаторы с общим катодом, но и есть возможность подключать общим анодом. Для управления драйвером используется трех …