Prosty elektroniczny regulator prędkości (ESC) dla serwomechanizmu o nieskończonej rotacji: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Jeśli próbujesz dziś zaprezentować elektroniczny regulator prędkości (ESC), musisz być bezczelny lub odważny. Świat taniej produkcji elektroniki jest pełen regulatorów różnej jakości o szerokim spektrum funkcji. Mimo to mój przyjaciel poprosił mnie o zaprojektowanie dla niego jednego regulatora. Wejście było dość proste - co mogę zrobić, aby móc używać serwa zmodyfikowanego na nieskończoną rotację do koparki napędowej?

(można je również znaleźć na mojej stronie)

Krok 1: Wprowadzenie

Zakładam, że większość modelarzy rozumie, że tanie serwo modelowe można z powodzeniem przekształcić w nieskończoną rotację. W praktyce oznacza to jedynie usunięcie mechanicznego korka i elektronicznego trymera w celu uzyskania sprzężenia zwrotnego. Gdy zachowasz domyślną elektronikę, możesz sterować serwomechanizmem w sensie obrotu w jednym lub przeciwnym kierunku, ale w praktyce bez możliwości regulacji prędkości obrotu. Ale kiedy usuniesz domyślną elektronikę, otrzymamy silnik prądu stałego z niezłą skrzynią biegów. Silnik ten pracuje z napięciem około 4V - 5V a pobór prądu to około setek miliamperów (powiedzmy mniej niż 500mA). Parametry te są istotne zwłaszcza, że możemy zastosować wspólne napięcie dla odbiornika i dla napędu. A jako bonus widać, że jego parametry są bardzo zbliżone do silników dziecięcych zabawek. Wtedy regulator będzie odpowiedni również do skrzynek, chcielibyśmy ulepszyć zabawkę z oryginalnego sterowania bang-bang do nowocześniejszego sterowania proporcjonalnego.

Krok 2: Schemat

Ponieważ kilka razy używaliśmy świata "taniego"; plan jest taki, aby wszystkie urządzenia były jak najbardziej tanie i proste. Pracujemy pod warunkiem, że silnik i regulator zasilane są z tego samego źródła napięcia, w tym odbiornika. Zakładamy, że napięcie to będzie w zakresie akceptowalnym dla zwykłych procesorów (ok. 4V - 5V). Wtedy nie możemy rozwiązywać żadnych skomplikowanych obwodów zasilających. Do oceny sygnału użyjemy wspólnego procesora PIC12F629. Zgadzam się, że w dzisiejszych czasach jest to staromodny procesor, ale nadal jest tani i łatwy w zakupie i ma wystarczająco dużo urządzeń peryferyjnych. Podstawową częścią naszego projektu jest zintegrowany mostek H (sterownik silnika). Postanowiłem użyć naprawdę taniego L9110. Ten mostek H można znaleźć w różnych wersjach, w tym przelotowym DIL 8, a także SMD SO-08. Cena tego mostka jest dodatkowo pozytywna. Kupując pojedyncze sztuki w Chinach, kosztuje to mniej niż 1 USD, wliczając opłatę pocztową. Na schemacie znajdziemy tylko nagłówek do podłączenia programatora (PICkit i jego klony działają bez zarzutu i są tanie). Obok nagłówka mamy nietypowe rezystory R1 i R2. Nie są tak ważne, dopóki nie zaczniemy używać wyłączników krańcowych. W przypadku, gdy będziemy mieć te przełączniki w zaszumionych miejscach, możemy ograniczyć wpływ tego szumu elektronicznego, dodając te rezystory. Przechodzimy wtedy do "funkcji rozszerzonych". Zostałem poinformowany, że działa dobrze, ale nie pasuje do żurawia portalowego, ponieważ dzieci opuszczające ramę wózka uderzają do końca, aż się oderwą. Następnie ponownie wykorzystałem wolne wejścia na nagłówku programowania do podłączenia wyłączników końcowych. Ich połączenie jest również obecne na schematach. Tak, można dokonać wielu ulepszeń na schematach, ale zostawię to na fantazji każdego budowniczego.

Krok 3: PCB

Płytka drukowana jest dość prosta. Jest zaprojektowany jako trochę większy. Dzieje się tak, ponieważ łatwiej jest lutować elementy, a także zapewnia dobre chłodzenie. PCB została zaprojektowana jako jednostronna, z procesorem SMD i mostkiem H. PCB zawiera dwa połączenia przewodowe. Cała płytka może być lutowana od góry (tak jest zaprojektowana). Wtedy spód pozostaje całkowicie płaski i można go przykleić obustronną taśmą klejącą gdzieś w modelu. Używam kilku sztuczek do tej alternatywy. Połączenia przewodowe są realizowane przez izolowane przewody po stronie komponentów. Złącza i rezystory są również lutowane po stronie podzespołów płytki drukowanej. Pierwsza sztuczka polega na tym, że po lutowaniu "wycinam" wszystkie pozostałe przewody za pomocą wyrzynarki. Następnie spód jest wystarczająco płaski, aby można było zastosować obustronną taśmę klejącą. Ponieważ złącza lutowane od góry tylko nie pasują dobrze, to drugą sztuczką jest "upuszczenie" ich super-klejem. Służy tylko lepszej stabilności mechanicznej. Klej nie może być rozumiany jako izolacja.

Krok 4: Oprogramowanie

Wystąpienie nagłówka PICkit na pokładzie ma bardzo dobry powód. Regulator nie posiada własnych elementów sterujących do konfiguracji. Konfigurację wykonałem w momencie załadowania programu. Krzywa prędkości jest przechowywana w pamięci EEPROM procesora. Zapamiętywany jest pierwszy bajt średniego otwarcia przepustnicy w pozycji 688 µs (maksimum w dół). Wtedy każdy kolejny krok to 16 µs. Następnie środkowa pozycja (1500µs) to bajt o adresie 33(hex). Kiedy mówimy o regulatorze do samochodu, to pozycja środkowa oznacza, że silnik się zatrzymuje. przesunięcie przepustnicy w jednym kierunku oznacza wzrost prędkości obrotowej; przesunięcie przepustnicy w przeciwnym kierunku oznacza, że prędkość obrotowa również rośnie, ale przy przeciwnym obrocie. Każdy bajt oznacza dokładną prędkość dla danej pozycji przepustnicy. Prędkość 00 (szesnastkowa - używana przy programowaniu) oznacza zatrzymanie silnika. speed 01 oznacza bardzo wolny obrót, prędkość 02 trochę szybsza itd. Nie zapominaj, że są to liczby szesnastkowe, następnie wiersz kontynuuj 08, 09, 0A, 0B,.. 0F i kończy na 10. Gdy podany jest krok prędkości 10, to nie ma regulacji, ale silnik jest podłączony bezpośrednio do zasilania. Sytuacja dla kierunku przeciwnego jest podobna, dodaje się tylko wartość 80. Wtedy rząd wygląda tak: 80 (zatrzymanie silnika), 81 (wolno), 82, … 88, 89, 8A, 8B, … 8F, 90 (maksimum). Oczywiście niektóre wartości są zapisywane kilka razy, co określa optymalną krzywą prędkości. domyślna krzywa jest liniowa, ale można ją łatwo zmienić. tak samo łatwo, jak można zmienić pozycję, w której silnik się zatrzymuje, gdy nadajnik nie ma dobrej pozycji środkowej. Opisz jak powinna wyglądać krzywa prędkości dla samolotu nie jest konieczne, ten rodzaj silników jak i regulatora nie jest przeznaczony do samolotów.

Krok 5: Wniosek

Program dla procesora jest bardzo prosty. Jest to jedynie modyfikacja już przedstawionych komponentów, nie ma więc potrzeby spędzania długiego czasu na opisie funkcjonalności.

Jest to bardzo prosty sposób na rozwiązanie regulatora dla małego silnika np. ze zmodyfikowanego modelu serwa. Nadaje się do łatwego animowania modeli maszyn budowlanych, czołgów lub tylko ulepszania sterowania samochodami dla dzieci. Regulator jest bardzo prosty i nie posiada specjalnych funkcji. Jest to bardziej zabawka do ożywiania innych zabawek. Proste rozwiązanie „tatusiu, zrób mi samochód zdalnie sterowany tak jak masz”. Ale robi to dobrze i już nielicznym dzieciom sprawia przyjemność.

Krok 6: Opinia

Mały film.