Изучаем Arduino: инструметы и методы технического волшебства - [23]
Проще всего приобрести стандартные сервоприводы. Они имеют фиксированный диапазон углов поворота ( обычно от 0 до 180 ° ) и содержат соединенный с приводным валом потенциометр, который определяет угол поворота сервопривода.
Управление сервоприводом происходит подачей прямоугольного импульса. Длительность импульса (в случае стандартного сервопривода) определяет угол поворота.
Если удалить потенциометр, получится сервопривод непрерывного вращения, который сможет вращаться постоянно, при этом длительность импульса определяет скорость вращения.
Далее будем использовать стандартные сервоприводы, вал которых поворачивается на определенный угол. При желании вы можете поэкспериментировать с сервоприводами непрерывного вращения либо удалив из стандартного потенциометр, либо купив готовый сервопривод постоянного вращения.
В отличие от двигателей постоянного тока, серводвигатели имеют три контактных провода:
• питание (обычно красного цвета);
• земля (обычно коричневого или черного цвета);
• сигнальный вход ( обычно белый или оранжевый).
Провода имеют цветовую маркировку и обычно расположены в том же порядке, как на рис. 4.9. Некоторые производители меняют порядок расположения проводов,
- 99 -
поэтому перед применением сервопривода желательно ознакомиться с документацией.
Окраска проводов может отличаться, но приведенные цветовые сочетания наиболее распространены (обратитесь к документации конкретного сервопривода, если не уверены).
Белый/оранжевый - сигнал управления
Красный - питание
Черный/коричневый - земля
Рис. 4.9. Сервоприводы
Как и двигатели постоянного тока, серводвигатели требуют для работы ток больше, чем выдает встроенный источник питания Arduino. Хотя иногда удается запустить один-два сервопривода от блока питания платы Arduino. У серводвигателей, в отличие от двигателей постоянного тока, есть дополнительный сигнальный провод для установки угла поворота вала. Питание и земляной провод серводвигателя нужно подсоединить к источнику постоянного напряжения.
Сервоприводы управляются по сигнальной линии с помощью прямоугольных импульсов регулируемой длительности. Для стандартного сервопривода подача импульса длительностью 1 мс приводит к установке сервопривода в положение 0 °, импульс длительностью 2 мс устанавливает сервопривод в положение 180°, импульса 1,5 мс - 90 °. После того как импульс подан, вал сервопривода устанавливается в определенную позицию и остается там до поступления следующей команды.
Тем не менее, чтобы постоянно поддерживать точное положение вала сервопривода, необходимо отправлять сигнальные импульсы каждые 20 мс. Библиотека Arduino Servo, которую мы будем использовать для управления серводвигателями, позаботится об этом.
Чтобы лучше понять, как управлять серводвигателями, изучим графики, приведеые на рис. 4.10.
В примерах, изображенных на рис. 4.1 0, импульс подается каждые 20 мс. Длительность импульса возрастает от 1 до 2 мс, при этом угол поворота серводвигателя (показанный справа от графика импульсов) увеличивается от 0 до 180 °.
- 100 -
Рис. 4.10. Временные диаграммы управления серводвигателем
Как упоминалось ранее, для работы серводвигателя требуется ток, больший, чем выдает встроенный в Arduino блок питания. Однако большинство серводвигателей работает от напряжения 5 В, а не 9 или 12 В как двигатели постоянного тока. Несмотря на это, необходим отдельный блок питания серводвигателя.
Мы рассмотрим, как с помощью источника 9 В и стабилизатора напряжения получить напряжение 5 В для питания сервопривода. Интегральный стабилизатор напряжения - чрезвычайно простое устройство, у которого обычно три контакта:
• вход;
• выход;
• заземление.
Заземляющий вывод соединен как с землей входного, так и с землей выходного напряжения. Для работы стабилизатора входное напряжение должно быть выше, чем выходное, причем величина выходного напряжения фиксирована в зависимости от типа стабилизатора.
Падение напряжения приводит к нагреву, поэтому необходимо позаботиться о теплоотводе (например, алюминиевом радиаторе). Для наших экспериментов возьмем 5-вольтовый стабилизатор напряжения L4940V5, который способен выдавать ток до 1,5 А. Схема включения стабилизатора приведена на рис. 4.11.101
Рис. 4.11. Схема включения стабилизатора напряжения
Рис. 4.12. Схема подключения сервопривода
Потенциометр
- 102 -
Обратите внимание на конденсаторы на входе и выходе стабилизатора, они устраняют пульсации напряжения. Схема и номиналы конденсаторов подойдут для большинства типов стабилизаторов. Имейте в виду, что выход стабилизатора не нужно соединять с шиной 5 В платы Arduino. Соединить следует только шины земли стабилизатора и платы Arduino.
Пришло время подсоединить сервопривод. Сверяясь с монтажной схемой, подсоедините потенциометр к аналоговому входу A0, сигнальный вход сервопривода к цифровому входу 9 платы Arduino, убедитесь, что стабилизатор выдает напряжение 5 В. При соединении элементов обратите внимание на правильность подключения контактов стабилизатора и полярность включения конденсаторов (рис. 4.12).