Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- ru:examples:motor:servo [2010/12/26 19:25] – eduardtlmk
+++ ru:examples:motor:servo [Unknown date] (current) – removed - external edit (Unknown date) 127.0.0.1
@@ Line 1: / Line 1: @@
-====== Серводвигатель ======
-//Необходимые знания: [HW] [[et:hardware:homelab:motor]], [HW] [[et:hardware:homelab:sensor]], [AVR] [[et:avr:io]], [AVR] [[et:avr:timers]], [LIB] [[et:software:homelab:library:module:motor]], [LIB] [[et:software:homelab:library:adc]]//
-===== Теория =====
-[{{  :examples:motor:servo:motor_servomotor.jpg?220|RC серводвигатель}}]
-[{{  :examples:motor:servo:motor_servo_signal_position.png?220|Взаимосвязь между шириной сигнала PWM и положением рычага находящегося на валу.}}]
-RC (сокращение, на английском языке //radio-controlled//) серводвигатель - широко распространенный в моделизме и роботике исполнительный механизм, который состоит из маленького двигателя постоянного тока, зубчатого редуктора и управляющей логики. Ротор серводвигателя, как правило, двигается в какое-то определенное положение и пытается это положение постоянно удерживать. Положение ротора зависит от управляющего сигнала, переданного серводвигателю. В зависимости от типа двигателя, максимальный угол поворота может быть разным. Реже встречаются серводвигатели с постоянным вращением. В таком случае управляющий сигнал определяет не положение ротора, а скорость вращения. Распространена так же практика, когда серводвигатель, который определяет положение, переделывают в постоянно вращающийся. По существу, это означает, что дающий из положения ротора обратную связь потенциометр заменяется на два фиксированных резистора и от зубчатого колеса удаляется ограничивающий полное вращение механизм. Один из важных признаков серводвигателя является хороший вес и мощность.
-Управляющим сигналом серводвигателя является специфический сигнал широтно-импульсной модуляции (PWM), где длительность импульса определяет положение ротора. Период сигнала - 20 мс (частота 50 Hz) и ширина высокого полупериода 1-2 мс. 1 мс обозначает одно крайнее положение ротора и 2 мс другое крайнее положение ротора. 1,5 мс обозначает среднее положение ротора.
-Традиционный RC серводвигатель носит и имя аналогового серводвигателя. Причина в том, что в последнее десятилетие появились так называемые дигитальные серводвигатели. Разница между ними заключается в том, что в аналоговом серводвигателе мотор управляется входным сигналом 50 Hz PWM, а в дигитальном серводвигателе мотором управляет отдельный микроконтроллер с более высокой частотой. Входной сигнал у дигитального серводвигателя такой же, но высокая частота модуляции двигателя позволяет определять положение точнее и быстрее.
-~~CL~~
-~~PB~~
-===== Практика =====
-На плате модуля «Двигатели» Домашней Лаборатории есть два разъема для подключения RC серводвигателя. Концы разъемов PWM сигнала подсоединены к выводам PB5 и PB6 микроконтроллера, альтернативной функцией которых являются выходы А и В единиц сравнения 16 битнога таймера 1. Таймер 1 способен создавать PWM сигнал, в связи с чем управление двигателями в программе происходит очень просто. Сложнее только настройка таймера.
-Таймер 1 нужно настроить на режим создания PWM сигнала, где максимальное значение таймера обозначено ICR регистром. С помощью делителя такта таймера и меняющимся в программе максимального значения можно точно обозначить необходимую для управления  серводвигателя частоту PWM сигнала. Регистром сравнения таймера можно обозначить длину высокого полупериода обоих PWM сигналов. У таймера имеются специальные единицы сравнения, которые отслеживают значение счетчика. Если оно становится таким же, как и значение регистра сравнения, то они меняют значение выхода единицы сравнения. Далее приведен программный код библиотеки Домашней Лаборатории, управляющий серводвигателями, который в целях универсальности использует параметры таймера, определенные макрофункцией. К примеру, для нахождения периода используется постоянная //F_CPU//, которая обозначает тактовую частоту микроконтроллера. Для разных тактовых частот не нужно самому вычислять параметры таймера макросами, и компилятор так и так переводит сравнения макросами в постоянные, так что память программы не увеличивается и не занимает больше время исполнения.
-<code c>
-//
-// Значение таймера для достижения полного периода (20 мс) PWM.
-// F_CPU - тактовая частота микроконтроллера, которая делится на 8 и 50 Hz.
-//
-#define PWM_PERIOD      (F_CPU / 8 / 50)
-//
-// Центрально положение серво PWM (1,5 мс / 20 мс)
-// Центральное положение достигается взятием из полного периода 15/200
-//
-#define PWM_MIDDLE_POS  (PWM_PERIOD * 15 / 200)
-//
-// Повторный фактор, чтобы получить необходимый период +1
-// в процентах (-100% до 100%) складывается для того, чтобы полупериод точно достигал
-// границ 1 и 2 мс или немного выще.
-//
-#define PWM_RATIO       (PWM_PERIOD / 20 / 2 / 100 + 1)
-//
-// Настройка выводов
-//
-static pin servo_pins[2] =
-{
-	PIN(B, 5), PIN(B, 6)
-};
-//
-// Подготовка к работе выбранного серводвигателя.
-//
-void servomotor_init(unsigned char index)
-{
-	// Вывод PWM сигнала выходом
-	pin_setup_output(servo_pins[index]);
-	// Настройка таймера 1
-	// Делитель такта 8
-	// Быстрый PWM режим, где TOP = ICR
-	// OUTA и OUTB низким при сравнении
-	timer1_init_fast_pwm(
-		TIMER1_PRESCALE_8,
-		TIMER1_FAST_PWM_TOP_ICR,
-		TIMER1_FAST_PWM_OUTPUT_CLEAR_ON_MATCH,
-		TIMER1_FAST_PWM_OUTPUT_CLEAR_ON_MATCH,
-		TIMER1_FAST_PWM_OUTPUT_DISABLE);
-	// Определение периода с помощью максимального значения
-	timer1_set_input_capture_value(PWM_PERIOD);
-}
-//
-// Обозначение позиции серводвигателя
-// Параметр позиции от -100 до 100 процентов
-//
-void servomotor_position(unsigned char index, signed short position)
-{
-	switch (index)
-	{
-		case 0:
-			timer1_set_compare_match_unitA_value(
-				PWM_MIDDLE_POS + position * PWM_RATIO);
-			break;
-		case 1:
-			timer1_set_compare_match_unitB_value(
-				PWM_MIDDLE_POS + position * PWM_RATIO);
-			break;
-	}
-}
-</code>
-Пример программы использует функции, описанные в библиотеке Домашней Лаборатории. В начале программы заставляют работать таймер первого серводвигателя, генерирующий PWM сигнал, функцией //servomotor_init//. Значение положения серводвигателя получается из канала 3 аналого-дигитального преобразователя, куда на плате модуля «Датчики» подсоединен потенциометр. Для того чтобы получить необходимый для управления серводвигателя интервал от -100 до 100, от значения ADC отнимается половина максимума (т.е. 512) и делится на 5. Результатом является ±102, но небольшая неточность не считается, так как серводвигатели сами отличаются в отношении PWM сигнала и угла поворота. Для точного передвижения придется в приложениях обозначить ширину полупериода PWM методом проб и ошибок. Так же у моделей радиоуправляемых пультов для точной настройки существуют соответствующие возможности (на английском языке //trim//). При запуске программы, изменяется в соответствии с положением потенциометра и положение вала серводвигателя.
-~~PB~~
-<code c>
-//
-// Тест программа серводвигателя
-// модуля «Двигатели» Домашней Лаборатории.
-//
-#include <homelab/adc.h>
-#include <homelab/module/motors.h>
-//
-// Основная программа
-//
-int main(void)
-{
-	short position;
-	// Настройка ADC
-	adc_init(ADC_REF_AVCC, ADC_PRESCALE_8);
-	// Настройка двигателя
-	servomotor_init(0);
-	// Бесконечный цикл
-	while (true)
-	{
-		// Считывание позиции потенциометра и перевод
-		// в область серводвигателя
-		position = ((short)adc_get_value(3) - (short)512) / (short)5;
-		// Обозначение позиции серводвигателя
-		servomotor_position(0, position);
-	}
-}
-</code>

ru/examples/motor/servo.1293384356.txt.gz · Last modified: 2020/07/20 12:00 (external edit)