АРДУИНО

Welcome to Питерский Танковод.
Вход
Регистрация

05:21:44

Новости:

22.12.2024 г. в 11:00

Состоится встреча Клуба.
Ждём всех.
https://tankspb.com/index.php/topic,1882.new.html#new

Меню навигации для мобильных

от Boggart79

от Boggart79

от temish

от SPA

от Boggart79

от Сева Блинов

от Сева Блинов

от Boggart79

от CANON

от Boggart79

от Boggart79

от temish

от Boggart79

от Доктор Верховцев

от SPA

от Boggart79

от SPA

от Deny

от Ilgar Ismailov

от CANON

Места для МАСТЕР БЕЗДОРОЖЬЯ (ПИТЕРСКИЙ ЗАМЕС)

от CANON

МАСТЕР БЕЗДОРОЖЬЯ 2019 (ПИТЕРСКИЙ ЗАМЕС)

от Deny

от SPA

от SPA

Куда пропали танки Сталина в 1941? Отвечает эксперт-историк танковых войск (2019)

от Deny

от SPA

от Доктор Верховцев

от SPA

от aak177

от Доктор Верховцев

от Доктор Верховцев

от Доктор Верховцев

от Deny

от Ilgar Ismailov

Страницы: [1]

irbattle-7.6_connection

Рейтинг:

(Оценки 2)

Wiki
Clone wiki

irbattle / irbattle-7.6_connection

View History

На главную

Подключение платы irbattle 7.6 к различным системам управления танка

Внешний вид

Описание элементов

TCB1

3-х контактный разъем для подключения к плате управления танком.

1: Приема выстрела (ик): контакт для определения выстрела по ик-протоколу от платы управления танком
2: Передача попадания: контакт для передачи попадания в плату управления танком
3: Передача выстрела: контакт для передачи сигнала выстрела в плату управления танком (для отката и т.д.)

Выстрел, вспышка

5-ти контактный разъем для подключения вспышки и сигнала выстрела от механизма отката

1-3: подключение вспышки,
4-5: подключение сигнала выстрела, контакты который расположены на механизме отката.

Кнопка конфигурации

Кнопка для конфигурации базовых элементов в модуле irbattle

ИК-протокол платы управления танком (в разработке)

Отключение ИК

2-х контактный разъем для подключения кнопки, отключающей / включающей ИК-бой

Светодиоды

2-х контактные разъемы для подключения сетодиодов:

Статус: индикация что плата irbattle подключена и работает
Попадание: индикация попадания по ИКподдерживаемым ИК протоколам
Перезарядка: индикация процесса перезарядки орудия (невозможности стрельбы)

Сброс

Разъем для подключения кнопки Reset для принудительного сброса Arduino (если расположено в труднодоступном месте)

Питание

Разъем для подключения питания (рекомендуется подключение питание напрямую от аккумулятора)

Светодиодная лента

Разъем для подключения светодиодной ленты WS2812B для индикации различных режимов работы модудя irBattle

Серво

Серво отката: срабатывает автоматически вместе с выстрелом
Серво подъема / опкускания ствола; необходимо подключения соответствующих контактов в TCB2

Выбор типа боевой единицы

3-х позиционный переключатель для выбора класса танка / типа боевой единицы.

ИК

5-ти контакный разъем для подключения ИК-приемника и ИК-передатчика по стандарту Taigen, Heng-Long

1-2: ИК-диод
3-5: ИК-приемник

TCB2

4-х контактный разъем для подключения к плате управления танком.

1: Контакт для определения нажатия стика 'вверх' для подъема ствола (для серво подъема / опускания)
2: Контакт для определения нажатия стика 'вниз' для опускания ствола (для серво подъема / опускания)
3: Передний свет: контакт для определения статуса фар для включения / отключения приема ик-сигнала
4: Пулемет: контакт подключения к пулемету для переопределения кнопки выстрела (Taigen в случае использования серво подъема / опускания ствола)

Конденсатор

Разъем / конденсатор для компенсации падения напряжения на модуле irBattle в случае использования Ni-MH аккумуляторов или подключения модуля не напрямую от аккумулятора

Heng-Long 5.3

Clark-TK22

Under construction

Taigen

Under construction

1 Comment

Сервоприводы: подключение, управление, скетчи Ардуино

23:19:08

Автор Test

Рейтинг: 0 (Оценки 0)

http://wiki.amperka.ru, как на первоисточник

Сервоприводы: подключение, управление, скетчи Ардуино
В данной статье рассматриваются сервоприводы: их устройство, предназначение, подсказки по подключению и управлению, разновидности сервоприводов и их сравнение. Давайте приступим и начнём с того, что же такое сервопривод.
Понятие сервопривода
Под сервоприводом чаще всего понимают механизм с электромотором, который можно попросить повернуться в заданный угол и удерживать это положение. Однако, это не совсем полное определение.
Если сказать полнее, сервопривод — это привод с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения. Сервоприводом является любой тип механического привода, имеющий в составе датчик (положения, скорости, усилия и т.п.) и блок управления приводом, автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике и устройстве согласно заданному внешнему значению.
Иными словами:

Сервопривод получает на вход значение управляющего параметра. Например, угол поворота.
Блок управления сравнивает это значение со значением на своём датчике.
На основе результата сравнения привод производит некоторое действие: например, поворот, ускорение или замедление так, чтобы значение с внутреннего датчика стало как можно ближе к значению внешнего управляющего параметра.

Наиболее распространены сервоприводы, которые удерживают заданный угол, и сервоприводы, поддерживающие заданную скорость вращения.
Типичный хобби-сервопривод изображён ниже.

Каким же образом устроены сервоприводы?
Устройство сервопривода
Сервоприводы имеют несколько составных частей.

Привод — электромотор с редуктором. Чтобы преобразовать электричество в механический поворот, необходим электромотор. Однако зачастую скорость вращения мотора бывает слишком большой для практического использования. Для понижения скорости используется редуктор: механизм из шестерней, передающий и преобразующий крутящий момент.
Включая и выключая электромотор, можно вращать выходной вал — конечную шестерню сервопривода, к которой можно прикрепить нечто, чем мы хотим управлять. Однако, для того чтобы положение контролировалось устройством, необходим датчик обратной связи — энкодер, который будет преобразовывать угол поворота обратно в электрический сигнал. Для этого часто используется потенциометр. При повороте бегунка потенциометра происходит изменение его сопротивления, пропорциональное углу поворота. Таким образом, с его помощью можно установить текущее положение механизма.
Кроме электромотора, редуктора и потенциометра в сервоприводе имеется электронная начинка, которая отвечает за приём внешнего параметра, считывание значений с потенциометра, их сравнение и включение/выключение мотора. Она-то и отвечает за поддержание отрицательной обратной связи.
К сервоприводу тянется три провода. Два из них отвечают за питание мотора, третий доставляет управляющий сигнал, который используется для выставления положения устройства.
Теперь давайте посмотрим, как управлять сервоприводом извне.
Управление сервоприводом. Интерфейс управляющих сигналов
Чтобы указать сервоприводу желаемое положение, по предназначенному для этого проводу необходимо посылать управляющий сигнал. Управляющий сигнал — импульсы постоянной частоты и переменной ширины.

То, какое положение должен занять сервопривод, зависит от длины импульсов. Когда сигнал поступает в управляющую схему, имеющийся в ней генератор импульсов производит свой импульс, длительность которого определяется через потенциометр. Другая часть схемы сравнивает длительность двух импульсов. Если длительность разная, включается электромотор. Направление вращения определяется тем, какой из импульсов короче. Если длины импульсов равны, электромотор останавливается.
Чаще всего в хобби-сервах импульсы производятся с частотой 50 Гц. Это значит, что импульс испускается и принимается раз в 20 мс. Обычно при этом длительность импульса в 1520 мкс означает, что сервопривод должен занять среднее положение. Увеличение или уменьшение длины импульса заставит сервопривод повернуться по часовой или против часовой стрелки соответственно. При этом существуют верхняя и нижняя границы длительности импульса. В библиотеке

Код Выделить

Servo
для Arduino по умолчанию выставлены следующие значения длин импульса: 544 мкс — для 0° и 2400 мкс — для 180°.
Обратите внимание, что на вашем конкретном устройстве заводские настройки могут оказаться отличными от стандартных. Некоторые сервоприводы используют ширину импульса 760 мкс. Среднее положение при этом соответствует 760 мкс, аналогично тому, как в обычных сервоприводах среднему положению соответствует 1520 мкс.
Также стоит отметить, что это всего лишь общепринятые длины. Даже в рамках одной и той же модели сервопривода может существовать погрешность, допускаемая при производстве, которая приводит к тому, что рабочий диапазон длин импульсов немного отличается. Для точной работы каждый конкретный сервопривод должен быть откалиброван: путём экспериментов необходимо подобрать корректный диапазон, характерный именно для него.
На что ещё стоит обратить внимание, так это на путаницу в терминологии. Часто способ управления сервоприводами называют PWM/ШИМ (Pulse Width Modulation) или PPM (Pulse Position Modulation). Это не так, и использование этих способов может даже повредить привод. Корректный термин — PDM (Pulse Duration Modulation). В нём крайне важна длина импульсов и не так важна частота их появления. 50 Гц — это норма, но сервопривод будет работать корректно и при 40, и при 60 Гц. Единственное, что нужно при этом иметь в виду — это то, что при сильном уменьшении частоты он может работать рывками и на пониженной мощности, а при сильном завышении частоты (например, 100 Гц) может перегреться и выйти из строя.
Характеристики сервоприводов
Теперь давайте разберёмся, какие бывают сервоприводы и какими характеристиками они обладают.
Крутящий момент и скорость поворота
Сначала поговорим о двух очень важных характеристиках сервопривода: о крутящем моменте и о скорости поворота.
Момент силы, или крутящий момент — векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.

Проще говоря, эта характеристика показывает, насколько тяжёлый груз сервопривод способен удержать в покое на рычаге заданной длины. Если крутящий момент сервопривода равен 5 кг×см, то это значит, что сервопривод удержит на весу в горизонтальном положении рычаг длины 1 см, на свободный конец которого подвесили 5 кг. Или, что эквивалентно, рычаг длины 5 см, к которому подвесили 1 кг.
Скорость сервопривода измеряется интервалом времени, который требуется рычагу сервопривода, чтобы повернуться на 60°. Характеристика 0,1 с/60° означает, что сервопривод поворачивается на 60° за 0,1 с. Из неё несложно вычислить скорость в более привычной величине, оборотах в минуту, но так сложилось, что при описании сервоприводов чаще всего используют такую единицу.
Стоит отметить, что иногда приходится искать компромисс между этими двумя характеристиками, так как если мы хотим надёжный, выдерживающий большой вес сервопривод, то мы должны быть готовы, что эта могучая установка будет медленно поворачиваться. А если мы хотим очень быстрый привод, то его будет относительно легко вывести из положения равновесия. При использовании одного и того же мотора баланс определяет конфигурация шестерней в редукторе.
Конечно, мы всегда можем взять установку, потребляющую большую мощность, главное, чтобы её характеристики удовлетворяли нашим потребностям.
Форм-фактор
Сервоприводы различаются по размерам. И хотя официальной классификации не существует, производители давно придерживаются нескольких размеров с общепринятым расположением крепёжных элементов. Их можно разделить на:

маленькие
стандартные
большие

Обладают они при этом следующими характерными габаритами:

[th]

Вес [/th]
[th]Линейные размеры [/th]
[/tr]
[tr][th]маленькие [/th]
[td]8-25 г [/td]
[td]22×15×25 мм [/td]
[/tr]
[tr][th]стандартные [/th]
[td]40-80 г [/td]
[td]40×20×37 мм [/td]
[/tr]
[tr][th]большие [/th]
[td]50-90 г [/td]
[td]49×25×40 мм [/td]
[/tr]
[/table]
Бывают ещё так называемые сервоприводы «специального вида» с габаритами, не попадающими в данную классификацию, однако процент таких сервоприводов весьма мал.
Внутренний интерфейс
Сервоприводы бывают аналоговые и цифровые. Так в чём же их отличия, достоинства и недостатки?
Внешне они ничем не отличаются: электромоторы, редукторы, потенциометры у них одинаковые, различаются они лишь внутренней управляющей электроникой. Вместо специальной микросхемы аналогового сервопривода у цифрового собрата можно заметить на плате микропроцессор, который принимает импульсы, анализирует их и управляет мотором. Таким образом, в физическом исполнении отличие лишь в способе обработки импульсов и управлении мотором.

Оба типа сервопривода принимают одинаковые управляющие импульсы. После этого аналоговый сервопривод принимает решение, надо ли изменять положение, и в случае необходимости посылает сигнал на мотор. Происходит это обычно с частотой 50 Гц. Таким образом получаем 20 мс — минимальное время реакции. В это время любое внешнее воздействие способно изменить положение сервопривода. Но это не единственная проблема. В состоянии покоя на электромотор не подаётся напряжение, в случае небольшого отклонения от равновесия на электромотор подаётся короткий сигнал малой мощности. Чем больше отклонение, тем мощнее сигнал. Таким образом, при малых отклонениях сервопривод не сможет быстро вращать мотор или развивать большой момент. Образуются «мёртвые зоны» по времени и расстоянию.
Эти проблемы можно решать за счёт увеличения частоты приёма, обработки сигнала и управления электромотором. Цифровые сервприводы используют специальный процессор, который получает управляющие импульсы, обрабатывает их и посылает сигналы на мотор с частотой 200 Гц и более. Получается, что цифровой сервопривод способен быстрее реагировать на внешние воздействия, быстрее развивать необходимые скорость и крутящий момент, а значит, лучше удерживать заданную позицию, что хорошо. Конечно, при этом он потребляет больше электроэнергии. Также цифровые сервоприводы сложнее в производстве, а потому стоят заметно дороже. Собственно, эти два недостатка — все минусы, которые есть у цифровых сервоприводов. В техническом плане они безоговорочно побеждают аналоговые сервоприводы.
Материалы шестерней
Шестерни для сервоприводов бывают из разных материалов: пластиковые, карбоновые, металлические. Все они широко используются, выбор зависит от конкретной задачи и от того, какие характеристики требуются в установке.

Пластиковые, чаще всего нейлоновые, шестерни очень лёгкие, не подвержены износу, более всего распространены в сервоприводах. Они не выдерживают больших нагрузок, однако если нагрузки предполагаются небольшие, то нейлоновые шестерни — лучший выбор.
Карбоновые шестерни более долговечны, практически не изнашиваются, в несколько раз прочнее нейлоновых. Основной недостатой — дороговизна.
Металлические шестерни являются самыми тяжёлыми, однако они выдерживают максимальные нагрузки. Достаточно быстро изнашиваются, так что придётся менять шестерни практически каждый сезон. Шестерни из титана — фавориты среди металлических шестерней, причём как по техническим характеристикам, так и по цене. К сожалению, они обойдутся вам достаточно дорого.
Коллекторные и бесколлекторные моторы
Существует три типа моторов сервоприводов: обычный мотор с сердечником, мотор без сердечника и бесколлекторный мотор.

Обычный мотор с сердечником (справа) обладает плотным железным ротором с проволочной обмоткой и магнитами вокруг него. Ротор имеет несколько секций, поэтому когда мотор вращается, ротор вызывает небольшие колебания мотора при прохождении секций мимо магнитов, а в результате получается сервопривод, который вибрирует и является менее точным, чем сервопривод с мотором без сердечника. Мотор с полым ротором (слева) обладает единым магнитным сердечником с обмоткой в форме цилиндра или колокола вокруг магнита. Конструкция без сердечника легче по весу и не имеет секций, что приводит к более быстрому отклику и ровной работе без вибраций. Такие моторы дороже, но они обеспечивают более высокий уровень контроля, вращающего момента и скорости по сравнения со стандартными.

Сервоприводы с бесколлекторным мотором появились сравнительно недавно. Преимущества те же что и у остальных бесколлекторных моторов: нет щёток, а значит они не создают сопротивление вращению и не изнашиваются, скорость и момент выше при токопотреблении равном коллекторным моторам. Сервоприводы с бесколлекторным мотором — самые дорогие сервоприводы, однако при этом они обладают лучшими характеристиками по сравнению с сервоприводами с другими типами моторов.
Подключение к Arduino
Многие сервоприводы могут быть подключены к Arduino непосредственно. Для этого от них идёт шлейф из трёх проводов:

красный — питание; подключается к контакту

Код Выделить Развернуть
5V
или напрямую к источнику питания
коричневый или чёрный — земля
жёлтый или белый — сигнал; подключается к цифровому выходу Arduino.

Для подключения к Arduino будет удобно воспользоваться платой-расширителем портов, такой как Troyka Shield. Хотя с несколькими дополнительными проводами можно подключить серву и через breadboard или непосредственно к контактам Arduino.
Можно генерировать управляющие импульсы самостоятельно, но это настолько распространённая задача, что для её упрощения существует стандартная библиотека

Код Выделить

Servo
.
Ограничение по питанию
Обычный хобби-сервопривод во время работы потребляет более 100 мА. При этом Arduino способно выдавать до 500 мА. Поэтому, если вам в проекте необходимо использовать мощный сервопривод, есть смысл задуматься о выделении его в контур с дополнительным питанием.
Рассмотрим на примере подключения 12V сервопривода:

Ограничение по количеству подключаемых сервоприводов
На большинстве плат Arduino библиотека

Код Выделить

Servo
поддерживает управление не более 12 сервоприводами, на Arduino Mega это число вырастает до значения 48. При этом есть небольшой побочный эффект использования этой библиотеки: если вы работаете не с Arduino Mega, то становится невозможным использовать функцию

Код Выделить

analogWrite()
на 9 и 10 контактах независимо от того, подключены сервоприводы к этим контактам или нет. На Arduino Mega можно подключить до 12 сервоприводов без нарушения функционирования ШИМ/PWM, при использовании большего количества сервоприводов мы не сможем использовать

Код Выделить

analogWrite()
на 11 и 12 контактах.
Функционал библиотеки Servo
Библиотека

Код Выделить

Servo
позволяет осуществлять программное управление сервоприводами. Для этого заводится переменная типа

Код Выделить

Servo
. Управление осуществляется следующими функциями:

Код Выделить Развернуть
attach()
— присоединяет переменную к конкретному пину. Возможны два варианта синтаксиса для этой функции:

Код Выделить Развернуть
servo.attach(pin)
и

Код Выделить Развернуть
servo.attach(pin, min, max)
. При этом

Код Выделить Развернуть
pin
— номер пина, к которому присоединяют сервопривод,

Код Выделить Развернуть
min
и

Код Выделить Развернуть
max
— длины импульсов в микросекундах, отвечающих за углы поворота 0° и 180°. По умолчанию выставляются равными 544 мкс и 2400 мкс соответственно.
Код Выделить Развернуть
write()
— отдаёт команду сервоприводу принять некоторое значение параметра. Синтаксис следующий:

Код Выделить Развернуть
servo.write(angle)
, где

Код Выделить Развернуть
angle
— угол, на который должен повернуться сервопривод.
Код Выделить Развернуть
writeMicroseconds()
— отдаёт команду послать на сервоприводимульс определённой длины, является низкоуровневым аналогом предыдущей команды. Синтаксис следующий:

Код Выделить Развернуть
servo.writeMicroseconds(uS)
, где

Код Выделить Развернуть
uS
— длина импульса в микросекундах.
Код Выделить Развернуть
read()
— читает текущее значение угла, в котором находится сервопривод. Синтаксис следующий:

Код Выделить Развернуть
servo.read()
, возвращается целое значение от 0 до 180.
Код Выделить Развернуть
attached()
— проверка, была ли присоединена переменная к конкретному пину. Синтаксис следующий:

Код Выделить Развернуть
servo.attached()
, возвращается логическая истина, если переменная была присоединена к какому-либо пину, или ложь в обратном случае.
Код Выделить Развернуть
detach()
— производит действие, обратное действию

Код Выделить Развернуть
attach()
, то есть отсоединяет переменную от пина, к которому она была приписана. Синтаксис следующий:

Код Выделить Развернуть
servo.detach()
.

Пример использования библиотеки Servo
servo_example.ino

// подключаем библиотеку для работы с сервоприводами
#include  
// создаём объект для управления сервоприводом
Servo myservo;
 
void setup() 
{
  // подключаем сервопривод к 9 пину 
  myservo.attach(9);
} 
 
void loop() 
{
  // устанавливаем сервопривод в серединное положение
  myservo.write(90);
  delay(500);
  // устанавливаем сервопривод в крайнее левое положение  
  myservo.write(0);
  delay(500);
  // устанавливаем сервопривод в крайнее правое положение
  myservo.write(180);
  delay(500);
}

По аналогии подключим 2 сервопривода
2servo_example.ino

// подключаем библиотеку для работы с сервоприводами
#include  
// создаём объекты для управления сервоприводами
Servo myservo1;
Servo myservo2;
 
void setup() 
{
  // подключаем сервоприводы к 11 и 12 пину 
  myservo1.attach(11);
  myservo2.attach(12);
} 
 
void loop() 
{
  // устанавливаем сервопривод в серединное положение
  myservo1.write(90);
  myservo2.write(90);
  delay(500);
  // устанавливаем сервопривод в крайнее левое положение  
  myservo1.write(0);
  myservo2.write(0);
  delay(500);
  // устанавливаем сервопривод в крайнее правое положение
  myservo1.write(180);
  myservo2.write(180);
  delay(500);
}

Библиотека Servo не совместима с библиотекой VirtualWire для работы с приёмником и передатчиком на 433 МГц.
Альтернативная библиотека Servo2
Библиотеки для управления сервоприводами (Servo) и для работы с приёмниками/ передатчиками на 433 МГц VirtualWire используют одно и то же прерывание. Это означает, что их нельзя использовать в одном проекте одновременно. Существует альтернативная библиотека для управления сервомоторами — Servo2.
Все методы библиотеки Servo2 совпадают с методами Servo.
Пример использования библиотеки Servo
servo2_example.ino

// подключаем библиотеку для работы с сервоприводами
// данная библиотека совместима с библиотекой «VirtualWire»
// для работы с приёмником и передатчиком на 433 МГц
#include  
// создаём объект для управления сервоприводом
Servo2 myservo;
 
void setup() 
{
  // подключаем сервопривод к 9 пину 
  myservo.attach(9);
} 
 
void loop() 
{
  // устанавливаем сервопривод в серединное положение
  myservo.write(90);
  delay(500);
  // устанавливаем сервопривод в крайнее левое положение  
  myservo.write(0);
  delay(500);
  // устанавливаем сервопривод в крайнее правое положение
  myservo.write(180);
  delay(500);
}

Сервопривод постоянного вращения
Сервоприводы обычно имеют ограниченный угол вращения 180 градусов, их так и называют «сервопривод 180°».
Но существуют сервоприводы с неограниченным углом поворота оси. Это сервоприводы постоянного вращения или «сервоприводы 360°».
Сервопривод постоянного вращения можно управлять с помощью библиотек

Код Выделить

Servo
или

Код Выделить

Servo2
. Отличие заключается в том, что функция

Код Выделить

Servo.write(angle)
задаёт не угол, а скорость вращения привода:

[th]

Функция Arduino [/th]
[th]Сервопривод 180° [/th]
[th]Сервопривод 360° [/th]
[/tr]
[tr][td]Servo.write(0)[/td]
[td]Крайне левое положение [/td]
[td]Полный ход в одном направлении [/td]
[/tr]
[tr][td]Servo.write(90)[/td]
[td]Середнее положение [/td]
[td]Остановка сервопривода [/td]
[/tr]
[tr][td]Servo.write(180)[/td]
[td]Крайне правое положение [/td]
[td]Полный ход в обратном направлении [/td]
[/tr]
[/table]
Для иллюстрации работы с сервами постоянного вращения мы собрали двух мобильных ботов — на Arduino Uno и Iskra JS. Инструкции по сборке и примеры скетчей смотрите в статье собираем ИК-бота.
Вместо заключения
Сервоприводы бывают разные, одни получше — другие подешевле, одни надёжнее — другие точнее. И перед тем, как купить сервопривод, стоит иметь в виду, что он может не обладать лучшими характеристиками, главное, чтобы подходил для вашего проекта. Удачи в ваших начинаниях!

Если не указано иное, содержимое этой вики предоставляется на условиях следующей лицензии: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International
Производные работы должны содержать ссылку на http://wiki.amperka.ru, как на первоисточник, непосредственно перед содержимым работы.

0 Комментарии

Страницы: [1]