Принцип построения управления аналоговым сервоприводом от PIC-контроллера.
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
1 2 3 4 5 6 |
// 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.
1 2 3 4 |
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
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:
1 2 |
char koef; //коэффициент преобразования char polog; // положение в процентах от 0-100% |
вычисление коэффициента сделаем при инициализации программы один раз
1 2 3 |
koef=max_p; // koef=koef - min_p; // koef=(koef*10)/100; // |
а для загрузки значения в ШИМ для формирования управляющих импульсов
1 2 3 4 5 6 7 |
//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
Это может быть интересно
Проект с использованием MCC часть 09
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 мощности
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 PIC18
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)
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 тока
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)
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)
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 светомузыки
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 Arbitration
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 TM1639
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 …