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

REFERENCE CLOCK OUTPUT MODULE29/10/2017
REFERENCE CLOCK OUTPUT MODULE Модуль формирования опорного тактового сигнала Модуль опорного тактового сигнала обеспечивает возможность посылать сигнал синхронизации на тактовый опорный выходной контакт или контакты (CLKR) в зависимости от конфигурации выводов …
Универсальный терморегулятор ch-c300012/04/2013
Терморегулятор ch-c3000 предназначен для управления системами регулирования температуры в пределах от – (минус) 55 до + 125 С. Регулятор может использоваться как в системах отопления, так и в системах охлаждения …
ESP8266 применение в проектах21/09/2018
(Актуально только для версий прошивки 1.хх) ESP8266 показала себя как надежное и безотказное устройство для обмена данными с применением WIFI. Я использую ESP8266 исключительно через UART, с применением AT команд. Все …
MPLAB® Harmony – или как это просто! Часть 1.17/12/2018
Часть первая – Установка Гармонии. Музыкальная тема к статье, слушаем: В начале запуска нового проекта и выбора микроконтроллера стоит задача правильно его сконфигурировать, прежде чем перейти к реализации самой задачи. …
Униполярный шаговый двигатель – часть 217/11/2017
В этой части только итог и версия 2.0 универсальной, которая позволяет управлять шаговым двигателем во всех трех режимах и 3.0 специальной библиотеки только для одного полушагового режима. В этих библиотеках …
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 …
I2C MODULE – PIC18F25K42 Device ID Revision = A00115/03/2018
I2C MODULE Обход ошибок в версии I2C MODULE – PIC18F25K42 Device ID Revision = A001 В Серии K42 применен совершенно новый модуль шины I2C, который позволяет поддерживать все режимы этой …
MAX7219/21 и 8х8 LED дисплеи23/01/2014
MAX7219, MAX7221 предназначены для вывода информации на 8 разрядов семисегментного индикатора, но на нем легко организовать вывод на светодиодные индикаторы 8х8. продолжение следует…. Это может быть интересно Метки:MAX7219, MAX7221
CCP – модуль в режиме Compare на примере PIC1828/03/2018
CCP – модуль можно использовать в трех режимах: Capture – позволяет захватывать входной сигнал и определять его параметры (длительность или частоту). Дополнительно управлять внутренними модулями. Compare – позволяет формировать импульсы …
HVLD модуль на примере PIC24FJ128GA20424/09/2018
HVLD модуль представляет собой простое устройство, для контроля напряжения питания микроконтроллера или внешнего напряжения (через делитель). Его задача при “выходе” напряжения за заданные пределы сформировать сообщение микроконтроллеру, что необходимо выполнить …