556 Servo Driver: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Servos (juga RC servos) adalah servomotor kecil, murah, diproduksi secara massal yang digunakan untuk kontrol radio dan robotika skala kecil. Dirancang agar mudah dikontrol: posisi potensiometer internal terus dibandingkan dengan posisi yang diperintahkan dari perangkat kontrol (yaitu, kontrol radio). Setiap perbedaan menimbulkan sinyal kesalahan dalam arah yang sesuai, yang menggerakkan motor listrik baik maju atau mundur, dan menggerakkan poros ke posisi yang diperintahkan. Ketika servo mencapai posisi ini, sinyal kesalahan berkurang dan kemudian menjadi nol, di mana servo berhenti bergerak.

Servo kontrol radio terhubung melalui koneksi tiga kabel standar: dua kabel untuk catu daya DC dan satu untuk kontrol, membawa sinyal modulasi lebar-pulsa (PWM). Tegangan standar adalah 4,8 V DC, namun 6 V dan 12 V juga digunakan pada beberapa servos. Sinyal kontrol adalah sinyal PWM digital dengan frame rate 50 Hz. Dalam setiap jangka waktu 20 ms, pulsa digital aktif-tinggi mengontrol posisi. Pulsa secara nominal berkisar dari 1,0 ms hingga 2,0 ms dengan 1,5 ms selalu menjadi pusat jangkauan.

Anda tidak memerlukan mikrokontroler atau komputer untuk mengontrol servo. Anda dapat menggunakan IC timer 555 yang terhormat untuk memberikan pulsa yang diperlukan ke servo.

Banyak sirkuit berbasis mikrokontroler tersedia di internet. Ada juga beberapa sirkuit yang tersedia untuk menguji servo berdasarkan pada 555 tunggal, tetapi saya ingin pengaturan waktu yang tepat tanpa frekuensi yang bervariasi sama sekali. Namun itu harus murah dan mudah dibangun.

Langkah 1: PWM Apa?

Seperti namanya, kontrol kecepatan modulasi lebar pulsa bekerja dengan menggerakkan motor dengan rangkaian pulsa “ON-OFF” dan memvariasikan duty cycle, fraksi waktu tegangan output “ON” dibandingkan saat “OFF””, dari pulsa sambil menjaga frekuensi konstan.

Konsep di balik rangkaian ini adalah menggunakan dua timer untuk menghasilkan sinyal keluaran PWM (Pulse Width Modulation) untuk menggerakkan servo.

Timer pertama beroperasi sebagai multivibrator astabil dan menghasilkan "frekuensi pembawa", atau frekuensi pulsa. Kedengarannya membingungkan? Nah, sementara lebar pulsa output dapat bervariasi, kami ingin waktu dari awal pulsa pertama hingga awal pulsa kedua sama. Ini adalah frekuensi kemunculan pulsa. Dan di sinilah sirkuit ini mengatasi frekuensi yang bervariasi dari sebagian besar sirkuit 555 tunggal.

Timer kedua bertindak sebagai multivibrator monostabil. Ini berarti bahwa ia harus dipicu untuk menghasilkan pulsanya sendiri. Seperti dikatakan di atas, timer pertama akan memicu yang kedua pada interval tetap yang ditentukan pengguna. Namun, timer kedua, memiliki pot eksternal yang digunakan untuk mengatur lebar pulsa keluaran, atau pada dasarnya menentukan siklus kerja dan pada gilirannya rotasi servo. Langsung saja ke skemanya…

Langkah 2: Sedikit Matematika… Frekuensi

Rangkaian ini menggunakan LM556 atau NE556, yang dapat diganti dengan dua 555. Saya baru saja memutuskan untuk menggunakan 556 karena ini adalah 555 ganda dalam satu paket. Rangkaian pengatur waktu kiri, atau generator frekuensi, diatur sebagai multivibrator astabil. Idenya adalah untuk membuatnya menghasilkan frekuensi pembawa sekitar 50Hz, dari mana siklus kerja akan ditambahkan oleh timer tangan kanan, atau generator lebar pulsa.

C1 mengisi melalui R1, R4 (digunakan untuk mengatur frekuensi) dan R2. Selama waktu ini, outputnya tinggi. Kemudian C1 dibuang melalui R1, dan outputnya rendah.

F = 1,44 / ((R2+R4 + 2*R1) * C1)

F= 64Hz untuk R1 = 0

F= 33Hz untuk R1 = 47k

Pada rangkaian simulasi yang disederhanakan namun R1 dihilangkan, dan frekuensinya tetap 64 Hz.

Sangat penting! Kami ingin waktu output rendah lebih pendek dari lebar pulsa minimum generator lebar pulsa.

Langkah 3: Sedikit Matematika… Pulsa

Generator lebar pulsa, atau timer tangan kanan, diatur dalam mode monostabil. Ini berarti bahwa setiap kali timer dipicu, ia memberikan pulsa output. Waktu pulsa ditentukan oleh R3, R5, R6 dan C3. Sebuah potensiometer eksternal (100k LIN POT) dihubungkan untuk menentukan lebar pulsa, yang akan menentukan putaran dan perpanjangan putaran pada servo. R5 dan R6 digunakan untuk menyempurnakan posisi terluar servo, menghindarinya untuk mengobrol. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

t = 1,1 * (R3 + R5 + (R6 * POT)/(R6 + POT)) * C4

Jadi, waktu pulsa minimum ketika semua resistor variabel disetel ke nol adalah:

t = 1,1 * R3 * C4

t = 0,36 ms

Perhatikan bahwa waktu lebar pulsa minimum ini lebih lama dari pulsa pemicu untuk memastikan bahwa generator lebar pulsa tidak terus-menerus menghasilkan pulsa 0,36ms satu demi satu, tetapi pada frekuensi +- 64Hz yang stabil.

Ketika potensiometer diatur ke maksimum, waktunya adalah

t = 1,1 * (R3 + R5 + (R6 * POT)/(R6 + POT)) * C4

t = 13 ms

Siklus Kerja = Lebar / Interval Pulsa.

Jadi pada frekuensi 64Hz, interval pulsa adalah 15.6ms. Jadi Siklus Tugas bervariasi dari 2% hingga 20%, dengan pusat menjadi 10% (ingat bahwa pulsa 1,5 ms adalah posisi tengah).

Demi kejelasan potensiometer R5 dan R6 telah dihapus dari simulasi dan diganti dengan resistor tunggal dan potensiometer tunggal.

Langkah 4: Cukup Dengan Matematika! Sekarang Ayo Main

Anda dapat memainkan simulasi DI SINI: cukup klik tombol "Simulasikan", tunggu sementara simulasi dimuat dan kemudian klik tombol "Mulai simulasi": tunggu voltase stabil, lalu klik dan tahan tombol kiri mouse pada potensiometer. Seret mouse dan gerakkan potensiometer untuk mengontrol servo.

Anda dapat mencatat perubahan lebar pulsa pada osiloskop atas, sedangkan frekuensi pulsa tetap sama pada osiloskop kedua.

Langkah 5: Terakhir Tapi Tidak Sedikit … Hal yang Nyata

Jika Anda ingin melangkah lebih jauh dan membangun sirkuit itu sendiri di sini, Anda dapat menemukan skema, tata letak PCB (ini adalah PCB satu sisi yang dapat Anda buat dengan mudah di rumah), tata letak komponen, tata letak tembaga, dan daftar suku cadang.

Sedikit catatan tentang pemangkas:

• pemangkas biru mengatur frekuensi sinyal
• pemangkas hitam tengah menetapkan batas rotasi bawah
• pemangkas hitam yang tersisa mengatur batas rotasi atas

Catatan singkat yang berguna untuk mengkalibrasi sirkuit untuk servo tertentu:

1. atur potensiometer utama ke nol
2. sesuaikan pemangkas hitam tengah hingga servo diatur dengan mantap pada batas bawah tanpa berceloteh
3. sekarang atur potensiometer utama ke maksimum
4. sesuaikan pemangkas hitam yang tersisa hingga servo diatur dengan mantap pada batas yang lebih tinggi tanpa berceloteh

Jika Anda menikmati instruksi ini, silakan pilih saya dalam kontes!:)

Hadiah Juri dalam Tantangan Tips & Trik Elektronik