إتقان التحكم في سرعة السيرفو باستخدام أردوينو: دليل شامل
كيف يتحكم الاردوينو بمحرك السيرفو؟
أ أردوينو يمكن للوحة التحكم محرك سيرفو عن طريق توليد إشارة PWM (تعديل عرض النبضة). أردوينو يتضمن IDE برنامجًا مدمجًا مكتبة السيرفو (سيرفو.ح) مما يبسط عملية التحكم سيرفو. يمكنك إنشاء كائن مؤازر واستخدم أوامر بسيطة لتعيين موضع سيرفو.
لاستخدام مكتبة السيرفو، يجب عليك أولاً تضمينه في بداية الكود الخاص بك مع #include. ثم يمكنك إنشاء كائن مؤازر، على سبيل المثال، سيرفو سيرفو؛. في إعداد فارغ () الوظيفة، يمكنك إرفاقها سيرفو إلى دبوس محدد باستخدام myservo.attach(دبوس)؛يجب أن يكون الدبوس واحدًا من أردوينو دبابيس قادرة على PWM.
بمجرد سيرفو مرفق، يمكنك استخدام myservo.write(زاوية); وظيفة لتعيين موضع سيرفو، أين زاوية هي قيمة بين 0 و180 درجة. مكتبة السيرفو يقوم تلقائيًا بإنشاء إشارة PWM المناسبة لتحريك سيرفو إلى الموضع المطلوب.
ما هو PWM وكيف يرتبط بسرعة المؤازرة؟
PWM، أو تعديل عرض النبضة، هي تقنية تستخدم للتحكم في كمية الطاقة التي يتم توصيلها إلى جهاز ما عن طريق تشغيل الطاقة وإيقافها بسرعة. عرض "التشغيل" نبض يحدد متوسط القدرة المقدمة. في سياق سيرفويتم استخدام إشارات PWM لتعيين موضع سيرفو ذراع.
في حين أن PWM يتحكم بشكل مباشر في موضع سيرفو، يمكن أن يؤثر بشكل غير مباشر على سرعة محرك السيرفو. عن طريق تغيير موقع الهدف بزيادات صغيرة وإدخال تأخيرات، يمكنك إنشاء تأثير تغيير سرعة السيرفوكلما كانت الزيادات أصغر وكلما كانت التأخيرات أقصر، كلما كانت العملية أسرع. سيرفو سوف يبدو وكأنه يتحرك. سرعة السيرفو سيتم تحديد ذلك من خلال مدى سرعة تغييرك نبض عرض.
ومع ذلك، من المهم أن نلاحظ أن الواقع سرعة محرك السيرفو محدودة بآليتها الداخلية و مزود الطاقة. لا يمكنك صنع سيرفو التحرك بسرعة أكبر من سرعته القصوى المقدرة، ولكن يمكنك التحكم في مدى سرعة وصوله إلى سرعته القصوى. موقع الهدف ضمن هذا الحد. مع PWM، يمكنك التحكم بالسرعة ضمن حدود سيرفو المحرك. سرعة محرك السيرفو يتأثر بإشارة PWM، لذا من المهم اعرف كيفية التحكم هو - هي.
كيفية التحكم في سرعة محرك السيرفو باستخدام كود أردوينو
السيطرة على سرعة السيرفو مع أردوينو يتضمن التلاعب موضع السيرفو بمرور الوقت، يمكنك تحقيق ذلك التحكم بالسرعة عن طريق تحريك سيرفو بزيادات صغيرة وضبط التأخير بين كل حركة. فيما يلي مثال أساسي لـ كود اردوينو للسيطرة على سيرفوسرعة:
#include سيرفو myservo; int pos = 0; // متغير لتخزين موضع السيرفو void setup() { myservo.attach(9); // يربط السيرفو على الدبوس 9 بكائن السيرفو } void loop() { // ينتقل من 0 درجة إلى 180 درجة // بخطوات مقدارها 1 درجة for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) { myservo.write(pos); // أخبر السيرفو بالانتقال إلى الموضع في المتغير 'pos' delay(15); // ينتظر 15 مللي ثانية حتى يصل السيرفو إلى الموضع } // ينتقل من 180 درجة إلى 0 درجة for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) { myservo.write(pos); // أخبر السيرفو بالانتقال إلى الموضع في المتغير 'pos' delay(15); // ينتظر 15 مللي ثانية حتى يصل السيرفو إلى الموضع } }في هذا الكود، سيرفو تتحرك من 0 إلى 180 درجة والعكس، درجة واحدة في كل مرة، مع تأخير 15 مللي ثانية بين كل خطوة. من خلال تقليل التأخير، يمكنك جعل سيرفو التحرك بشكل أسرع، وبزيادته، يمكنك جعله يتحرك بشكل أبطأ.
تقنيات متقدمة للتحكم في سرعة السيرفو
لمزيد من التطور التحكم في سرعة السيرفويمكنك تنفيذ حلقة تحكم تعمل على ضبط سيرفوحركة الجسم بناءً على موقعه الحالي والسرعة المطلوبة. يمكن أن يتضمن هذا استخدام معرف المنتج (المتناسب - التكاملي - المشتق) أو خوارزميات التحكم الأخرى لتحقيق سلاسة ودقة سيرفو حركة.
تقنية أخرى هي استخدام سرعة متغيرة الملف الشخصي، حيث سرعة السيرفو تتغير بمرور الوقت. على سبيل المثال، قد ترغب في سيرفو البدء ببطء، والتسريع إلى أقصى سرعة، ثم التباطؤ مع اقترابه من موقع الهدفيمكن تحقيق ذلك من خلال ضبط حجم الزيادة والتأخير بشكل ديناميكي داخل حلقة التحكم. سرعة محرك السيرفو يمكن التحكم بها باستخدام سرعة متغيرة.
يمكنك أيضًا استخدام أجهزة استشعار خارجية، مثل أجهزة الترميز أو مقاييس الجهد، لتوفير ردود الفعل على سيرفوالموضع الفعلي والسرعة. يمكن استخدام هذه المعلومات لضبط حلقة التحكم وتحقيق تحكم أكثر دقة في سيرفوحركة .
العوامل المؤثرة على سرعة السيرفو
يمكن أن تؤثر العديد من العوامل على سرعة محرك السيرفو:
- حمولة: حمل أثقل على سيرفو سيؤدي تحريك الذراع بشكل عام إلى إبطاء الحركة.
- مزود الطاقة: غير كاف مزود الطاقة يمكن أن تحد من سيرفوالسرعة وعزم الدوران. تأكد من أن مصدر الطاقة يمكن أن توفر تيارًا كافيًا لـ سيرفوتوقف التيار.
- علبة التروس: الداخلية علبة التروس التابع سيرفو يحدد خصائص السرعة وعزم الدوران. سيرفو مع نسب تروس أقل، ستكون عادةً أسرع ولكن سيكون عزم الدوران أقل.
- إشارة التحكم: جودة ودقة إشارة PWM من أردوينو يمكن أن تؤثر على سيرفوأداء .
- درجة حرارة: يمكن أن تؤدي درجات الحرارة التشغيلية العالية إلى تقليل كفاءة سيرفو المحرك وتؤثر على سرعته.
مخطط الأسلاك لتوصيل محرك سيرفو بأردوينو
هنا مثال بسيط مخطط الأسلاك لتوصيل سيرفو الى أردوينو سبورة:
- سيرفو السلك الأحمر (VCC): الاتصال بـ أردوينو دبوس 5 فولت
- سيرفو السلك البني أو الأسود (GND): قم بالتوصيل بـ أردوينو دبوس أرضي
- سيرفو السلك الأصفر أو البرتقالي (الإشارة): قم بالاتصال بـ أردوينو الدبوس الرقمي 9 (أو أي دبوس قادر على PWM)
وسوف تفعل أيضا بحاجة للاتصال خارجي مزود الطاقة مناسب لك سيرفو. تأكد من أن أرضية الجزء الخارجي مزود الطاقة متصل بـ أردوينوأرض .
اختيار المؤازرة المناسبة للتحكم في السرعة
عند اختيار سيرفو للتطبيقات التي تتطلب التحكم بالسرعة، ضع في اعتبارك العوامل التالية:
- تصنيف السرعة: التحقق من سيرفوتتوفر بيانات المنتج الخاصة بتصنيف السرعة، والتي يتم تحديدها عادةً بالثواني لكل 60 درجة من الدوران.
- عزم الدوران: تأكد من أن سيرفو لديه عزم دوران كافٍ لتحريك الحمل المقصود بالسرعة المطلوبة.
- مادة التروس: تعتبر التروس المعدنية أكثر متانة بشكل عام ويمكنها التعامل مع سرعات وأحمال أعلى من التروس البلاستيكية.
- الرقمي مقابل التناظري: رقمي سيرفو تقدم عادةً دقة وقوة إمساك أفضل من التناظرية سيرفو.
- جهد التشغيل: معظم سيرفو تعمل على جهد يتراوح من 4.8 فولت إلى 6 فولت، ولكن بعضها يمكن أن يتعامل مع جهد أعلى، مما قد يؤدي إلى سرعات أسرع.
الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها في التحكم في سرعة السيرفو
فيما يلي بعض الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها عند التحكم في سرعة محرك السيرفو:
- تجاوز حد سرعة المؤازرة: محاولة صنع سيرفو التحرك بسرعة أكبر من سرعته القصوى المقدرة يمكن أن يؤدي إلى حدوث ضرر أو سلوك غير منتظم.
- إمداد الطاقة غير كافي: استخدام مزود الطاقة التي لا يمكنها توفير تيار كافٍ يمكن أن تسبب سيرفو التوقف أو التحرك ببطء.
- تجاهل الحمل: عدم مراعاة الحمل على سيرفو يمكن أن يؤدي إلى تباطؤ الحركة أو حتى تلف سيرفو.
- تغيرات مفاجئة في الاتجاه: تغيير سريع سيرفويمكن أن يؤدي اتجاه "السيارة" إلى تآكل مفرط.
- استخدام عرض النبضة غير الصحيح: استخدام غير صحيح نبض يمكن أن تتسبب العرضات في حدوث سيرفو للاهتزاز أو التحرك إلى الوضع الخاطئ. قد بحاجة لضبط النبض العرض الخاص بك سيرفو.
الأسئلة الشائعة
1. هل يمكنني التحكم في سرعة أي محرك سيرفو باستخدام Arduino؟
نعم يمكنك التحكم في سرعة من معظم المعايير محركات المؤازرة مع أردوينو عن طريق تعديل عرض النبضة من إشارة PWM. ومع ذلك، قد تختلف درجة التحكم وفقًا للنوع المحدد سيرفو نموذج.
2. كيف يمكنني زيادة سرعة محرك المؤازرة الخاص بي؟
لا يمكنك زيادة سرعة ما وراء سيرفوالسرعة القصوى المقدرة. ومع ذلك، يمكنك التأكد من تشغيله بكامل إمكاناته باستخدام مزود الطاقة، تقليل الحمل، واستخدام سيرفو مع تصنيف سرعة أعلى. قد تحتاج أيضًا إلى ضبط عرض النبضة.
3. ما هو الفرق بين المؤازرة القياسية والمؤازرة الدورانية المستمرة؟
معيار سيرفو يمكن أن تدور إلى موضع محدد ضمن نطاق محدود (عادة 180 درجة)، في حين أن الدوران المستمر سيرفو يمكن أن تدور بشكل مستمر في أي اتجاه. سيرفو الدوران المستمر تُستخدم غالبًا لقيادة العجلات في روبوتي التطبيقات.
4. هل يمكنني استخدام محرك التشغيل للتحكم في سرعة المؤازرة؟
لا، سائقي السيارات تُستخدم عادةً للتحكم في محركات التيار المستمر، وليس سيرفو. سيرفو تحتوي على دوائر تحكم مدمجة خاصة بها ويتم التحكم فيها باستخدام إشارات PWM مباشرة من أردوينو.
5. كيف يمكنني جعل المؤازرة الخاصة بي تتحرك بسلاسة أكبر؟
يمكنك تحقيق سلاسة أكبر سيرفو الحركة باستخدام زيادات أصغر وضبط التأخير بين كل حركة. يمكن أن يساعد تنفيذ حلقة تحكم، مثل وحدة تحكم PID، أيضًا في تحقيق سلاسة ودقة أكبر سيرفو حركة.
6. لماذا يتذبذب المؤازر الخاص بي أو لا يصل إلى الموضع المطلوب؟
يمكن أن يكون سبب الاهتزاز أو عدم دقة الوضع عدة عوامل، بما في ذلك عدم كفاية مزود الطاقة، غير صحيح نبض العرض، خلل سيرفوأو ضوضاء كهربائية. تأكد من أن سيرفو يتم تشغيله بشكل صحيح وأنك تستخدم الجهاز الصحيح نبض العرض المناسب للطراز الخاص بك.
خاتمة
السيطرة على سرعة محرك السيرفو مع أردوينو يفتح مجموعة واسعة من الاحتمالات ل الروبوتات المشاريع وأنظمة التشغيل الآلي. من خلال فهم مبادئ PWM، فإن قدرات مكتبة السيرفو، والعوامل المؤثرة سيرفو الأداء، يمكنك تحقيق التحكم الدقيق والديناميكي في سيرفوحركات. تذكر أن تختار الحركات الصحيحة سيرفو بالنسبة لتطبيقك، قم بتوفير معلومات كافية مزود الطاقة، وقم بتصميم كود التحكم الخاص بك بعناية لتحقيق الهدف المطلوب سرعة والدقة. بفضل المعرفة التي اكتسبتها من هذا الدليل، ستكون مجهزًا جيدًا للتعامل مع مهمتك التالية سيرفو- مشروع مدعوم بثقة.
النقاط الرئيسية
- محركات المؤازرة هي محركات مسننة يمكنها الدوران إلى موضع زاوية محدد، ويتم التحكم فيها عن طريق إشارات تعديل عرض النبضة (PWM).
- أردوينو يمكن التحكم سيرفو السرعة عن طريق تعديل الوضع بزيادات صغيرة وتغيير التأخير بين الحركات.
- ال مكتبة السيرفو في أردوينو يبسط عملية التحكم سيرفو، مما يسمح لك بتعيين الموضع باستخدام
سيرفو.كتابة(). - يتحكم PWM في متوسط الطاقة المقدمة إلى سيرفو عن طريق تغيير عرض "on" نبض.
- العوامل المؤثرة سرعة السيرفو تشمل الحمل، مزود الطاقة, علبة التروس نسبة التحكم في جودة الإشارة ودرجة الحرارة.
- سليم مادة اختيار ل سيرفو تعتبر المكونات ضرورية لمقاومة التآكل وتقليل الاحتكاك ومقاومة درجات الحرارة.
- يمكن للتقنيات المتقدمة مثل حلقات التحكم وملفات تعريف السرعة المتغيرة تحقيق نتائج أكثر تطوراً التحكم في سرعة السيرفو.
- تتضمن الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها تجاوز سيرفوالحد الأقصى للسرعة، باستخدام سرعة غير كافية مزود الطاقة، متجاهلاً الحمل، واستخدام غير صحيح نبض العرض.
- اختيار الصحيح سيرفو يتضمن ذلك مراعاة تصنيف السرعة، وعزم الدوران، ومادة التروس، وجهد التشغيل.
- الصيانة المنتظمة، مثل التحقق من التآكل وضمان التزييت المناسب، ضرورية لتحقيق الأداء الأمثل سيرفو أداء.
فيما يلي بعض الروابط الداخلية ذات الصلة التي تستخدم نصًا غنيًا ذي صلة دلالية.
