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机器人R/C伺服电机的控制电路
来源:本站整理  作者:佚名  2011-11-25 08:09:12



  3、专用控制器
  
  R/C接收机设计考虑到最大有8个伺服电机。接收机从发射机获得数字脉冲序列信号,从一个长的同步脉冲开始,后面跟随8个伺服脉冲。每一脉冲发给连接到接收机的伺服电机:脉冲1通到伺服1,脉冲2通到伺服2.如此等等。8个脉冲加上同步脉冲约占20ms。

  这意味着每秒钟此脉冲序列重复50次,我们称之为再生速率。再生速率慢伺服电机就不能快速校正,结果,引起震动或迷失了位置。

  除非你所用的控制电子装置同时供给多个伺服电机(多任务),否则控制不能有效地快速传送更新脉冲(脉冲连续序列)。对于这样的应用,可采用专用的伺服电机控制器,这可从一些商场那里买到,包括ScattEdwardsEleCTRonICs和Netmedia等。专用伺服控制器可以独立操控5、8个或更多的伺服电机,从而可以降低你所用微控制器或计算机程序的支出。

  专用伺服控制器的主要好处在于,许多伺服电机可以同时接收到指令,虽然计算机、微控制器或其它电路不是多任务的。例如,假定你的机器人需要24只伺服电机。它是一只8腿支架,每一腿装3只伺服电机;每一伺服电机控制一只腿的不同“自由度”。有一方法将工作划分给三个伺服控制器,即每个能操控8只伺服电机。每一控制器负责一个特定的自由度。一个操纵所有8条腿的转动;另一个负责腿的“柔性”活动;第三个操纵腿的下移转动。

  专用伺服控制器为操纵伺服电机而必须提供实时数据,因此,它必须应用计算机或微控制器。这种数据一般是以串行方式传送的。由计算机和微控制器所发送的字节序列是伺服控制器解码的,每一字节对应一个伺服电机。伺服控制器一般提供应用说明和大众化计算机和微控制器的简单程序,有实用价值,必须具备编程和若干通讯的知识。

  4、电压不高于7.2V
  
  伺服电机设计用充电型R/C于干电池组供电,输出电压从4.8V到7.2V,取决于所用干电池多少。伺服电机容许一个相当宽的输入电压范围,从4节AA电池组输出的6V电压能提供足够电流。随着电池的消耗,电压降落,仍会注意到伺服电机转速达不到使用要求。在大约低于4.ov或4.5V时,伺服电机转速太慢,就丧失了它们的功能。

  确实许多伺服电机以断续方式可工作在高达12V电压,很小或没有坏的影响。然而大多数伺服电机工作在高于9V或10V时就开始过热,它们不适合在没有冷却间隔而长时间的工作。

  除了需要额外增加转距和速度外,伺服电机电源电压应保持在9V以下,最好标定在4.8V到7.2V之间。当然要阅读产品的资料卡及注意其他的特殊电压条件。

  5、借助以及避免“静区”的工作
  
  宁静是令人欢迎的,所有伺服电机都显示出称之为静区(deadband)的特性。伺服电机的静区是进入的控制信号和由电位器位置所产生的内部参考信号之间的最大时间差。若时间差小于静区,比如5或6μs,伺服控制很容易地尽量使电机去校正误差。

  若没有静区,伺服系统总是前后搜索,以求得进入信号和它本身内部参考信号之间的精确配合。静区容许伺服系统将这种搜索减至最小,这样就稳定到一个位置,虽然可能不精确,但它是被认定的。

  静区在伺服电机间是不同的,通常列入伺服电机规格表中,典型的静区是5μs。若伺服电机在高于1000μs(1-2ms)范围内有1800的全行程,那么5us静区等于1/200。如果控制电路的分辨度低于静区,甚至都不必关注静区的影响。

  然而,控制电路分解度高于静区(这种情况有BasicStamp微控制器或Motorola的MC68HC11),那么脉冲宽度值小的变化可能不产生任何作用。例如,控制器有2us的分辨度,伺服电机有5us的静区,那么只有一或二数值的变化相当干脉冲宽度2us或4us的变化)对伺服电机可能没有作用。

  底线:若需要有一定精度,若控制电路或程序设计环境有足够的分辨度,那么就选择有窄狭静区的伺服电机。否则,就可以不考虑静区。这里折衷方案是具有狭窄静区,伺服电机比较容易去搜索它的位置,在获得之后,甚至发出蜂鸣声。

  6、运行超过1~2ms脉冲范围
  
  上面已经介绍了对1-2ms脉冲信号反应的“典型”伺服电机。而这仅是理论上的事,实际上为扩展伺服电机旋转范围,许多伺服电机能够感受比较宽和比较狭窄的脉冲。诚然,在1-2ms范围伺服电机可旋转在两个方向上,但不可能自始至终都旋转在两个方向上。

  可是在对它进行试验之前,不可能知道给定伺服电机的绝对最小和最大脉冲宽度。但是要注意:进行这试验可能有危险性,因为操纵伺服电机到它的极限状态可能引起机构撞击它内部制动部件。如果任一时间经历这种状态,伺服电机的齿轮就可能损坏。

  如果必须从伺服电机供给最大转速,就把它连接到所选用的控制电路上。开始在低于Ims(1000us)改变脉冲宽度一个小增量,例如10Us大小。

  在经过每一增量之后,你的控制程序已经变动,伺服电机返回到它的中间或者中性位置。在试验过程中,你听到伺服电机撞击其内部制动部件的声音(伺服电机发出嗑嗑声,像是齿轮滑动).你就得到那伺服电机的绝对的界限值。

  在较高界限值上重复上述试验。一般地说,伺服电机需要有250μs的低界限值、2200μs的较高界限值。还有另外、一些伺服电机要受到限制,以致它们甚至不能越过“正常”1~2ms范围操作。

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