درایور سروو موتور یا کنترل کننده سروو موتور

کنترل‌کننده سروو موتور یا درایور سروو موتور

کنترل‌کننده موتور سروو مداری‌است که برای کنترل موقعیت یک موتور سروو استفاده‌می‌شود.به عنوان درایور سروو موتور نیز شناخته‌می‌شود.

یک کنترلر موتور سروو متشکل از یک کنترلر ، موتور سروو و واحد منبع تغذیه‌است.

ممکن‌است از درایور موتور سروو برای کنترل تک سروو یا حتی گروهی از موتورهای سروو استفاده‌شود.

در بسیاری از پروژه‌هایی که کنترل موتور سروو پایه اصلی انجام کار‌است .

کنترل‌کننده باید‌بیش از یک سروو را درایو کند.

نمونه‌ای از این هواپیما RC‌است که از بسیاری از سرووها استفاده‌می‌کند.

 

اجزای ضروری

1. یک میکرو کنترلر
2. یک منبع تغذیه

اجزای متفرقه

1. پتانسیومتر
2. اتصالات ، سیمها و غیره

 

میکروکنترلر

با اعمال سیگنال ولتاژ به فواصل زمانی منظم ، سروو موتور درایو  می‌شود. سروو نسبت به تغییرات زمان حساس‌است. یک پالس با پنهای خاص در فواصل زمانی مشخص اعمال‌می‌شود. به طور معمول ، مدت زمان پالس از 0ms تا 2.2ms متغیر‌است و میزان تکرار 50Hz تا 60Hz‌است. برای کنترل دقیق موقعیت ، کنترلر انتخاب‌شده باید‌دارای تایمرهایی‌ باشد که وضوح لازم را داشته‌باشند. همچنین اگر بیش از یک موتور به طور همزمان کنترل‌شود باید‌ساعت پردازنده به اندازه کافی سریع‌باشد. برای کنترل تک موتور می‌توان از 8051 مانند AT89s51 یا P89v51RD2 استفاده‌کرد. اما برای بیش از یک موتور ، ما باید از PIC مانند PIC18F یا ATMEGA استفاده‌کنیم تا از PWM داخلی استفاده‌شود. با این حال ، انتخاب میکروکنترلر کاملاً به طراح و شرایط پروژه بستگی‌دارد.

منبع تغذیه

طراحی منبع تغذیه کنترلر سروو موتور به تعداد موتورهای سروو که به تخته وصل می‌شوند بستگی دارد. موتورهای سروو از 4.8 ولت تا 6V کار می‌کنند. مقدار معمول 5V‌است. استفاده‌از ولتاژهای بیشتر از ولتاژ منبع توصیه نمی‌شود زیرا ممکن‌است به موتور به طور دائم آسیب وارد‌کند. مقدار جریان موتور متغیر‌است و به گشتاور تولیدی آن بستگی‌دارد. همچنین در حالت آماده به کار جریان کمتری و جریان بیشتری در هنگام کار دارد. حداکثر جریان سروو موتور به عنوان جریان قفل‌شده  آن داده‌می‌شود. این حداکثر جریان‌است که در هنگام کار با حداکثر گشتاور قبل از اینکه به دلیل اضافه بار متوقف شود ، کشیده‌می‌شود. این مقدار جریان برای برخی از موتورها می‌تواند به اندازه 1 A باشد.

برای یک کنترل موتور واحد ، می‌توان از یک تنظیم‌کننده ولتاژ مانند LM317 به همراه یک هیت سینک مناسب استفاده‌کرد. اما هنگامی که نیاز به چندین موتور به هم متصل‌باشد ، باید‌از یک منبع باکیفیت و دارای توان نامی بالاتر استفاده‌شود. SMPS (منبع تغذیه حالت سوئیچینگ) می‌تواند گزینه خوبی‌باشد.

نمودار زیر رابط‌های درایور سروو موتور را نشان می‌دهد

کنترل سرو موتور

سروو موتور سه ترمینال دارد.

1. سیگنال موقعیت پالس PWM
2. V_cc  از منبع تغذیه 
3. زمین

 

موقعیت زاویه‌ای موتور  سروو با اعمال پالس‌های PWM  با عرض خاص کنترل می‌شود. مدت زمان پالس از حدود 0.5 ms برای چرخش 0 درجه تا  2.2 ms برای چرخش 180 درجه متغیر‌است. پالس‌ها باید‌در فرکانس حدود 50 هرتز تا 60 هرتز داده‌شوند.

برای تولید شکل موج PWM (مودلاسیون عرض پالس) ، همانطور که در شکل زیر نشان داده‌شده‌است ، می‌توان از ماژول PWM داخلی میکروکنترلر یا تایمر استفاده‌کرد. استفاده‌از بلوک PWM همانطور که اکثر خانواده‌های میکروکنترلر بر اساس ان طراحی‌شده‌اند انعطاف پذیر‌تر‌است ، و این بلوک PWM برای کاربرد‌هایی مانند سرو موتور مناسب‌تر‌است. برای عرض‌های مختلف پالس‌های PWM ، باید رجیسترهای داخلی را بر این اساس برنامه‌ریزی کنیم.

حال باید به میکروکنترلر نیز بگوییم که چرخش آن چقدر‌است. برای این منظور می توانیم از پتانسیومتر ساده استفاده‌کنیم و از ADC برای بدست آوردن زاویه چرخش استفاده‌کنیم یا برای کاربردهای پیچیده‌تر می‌توان از شتاب‌سنج استفاده‌کرد.

 

بگذارید برنامه را برای کنترل یک سروو منفرد طراحی‌کنیم و ورودی موقعیت از طریق پتانسیومتر متصل به یک پین کنترلر داده‌شود.

1. پورت‌های ورودی / خروجی را مشخص‌کنید.
2. ADC را برای موقعیت سروو مورد نظر بخوانید.
3. رجیسترهای PWM برای مقدار مورد نظر را پروگرام کنید

به محض اینکه ماژول PWM را راه‌اندازی‌ کنید ، پین کانال انتخاب‌شده PWM ولتاژ دار می‌‌شود (منطق 1) و پس از رسیدن به عرض مورد نیاز ، دوباره کم‌می‌شود (منطق 0). بنابراین پس از شروع PWM ، باید‌یک تایمر را با تاخیر در حدود 19 ms شروع‌کنید و منتظر بمانید تا تایمر تمام‌شود

1. به مرحله 2 بروید

حالت‌های مختلفی برای PWM وجود دارد که بسته به میکروکنترلر مورد نظر خود می‌توانید از آنها استفاده‌کنید.

برای کنترل سروو باید درجه ای از بهینه سازی در کد انجام شود.

اگر قصد استفاده از بیش از یک سروو را دارید به چند کانال های PWM نیاز دارید. به هر سروو می توان سیگنال PWM را به صورت متوالی‌داد. اما‌باید مراقب‌باشید که میزان تکرار پالس برای هر سروو حفظ شود. در غیر این صورت سروو از همگام سازی خارج می‌شود.

توجه داشته‌باشید :

اگر قصد دارید تابلوی خود را برای کنترل موتور سروو تنظیم کنید ، برای اتصالات حامل جریان به سروو ضخامت مناسب بدهید. بررسی مناسب ERC و DRC باید به خوبی انجام شود. سیگنال‌های PWM برای سروو با چرخشی مداوم با سروویی که 180 درجه‌است یکی نیست. برای چنین موتورهایی باید‌دیتاشیت‌های موتور سروو را کامل چک کنید.

یک موتور سروو به نوسانات ولتاژ بسیار حساس و ولتاژ خیلی زیاد ممکن‌است به مدار کنترل بازخورد داخلی آسیب برساند. بنابراین منبع تغذیه باید‌کاملاً مناسب مشخصات سروو طراحی‌شده و قبل از بررسی‌شود. در صورت لزوم باید از هیت سینک گرما استفاده‌شود.

 

مقالات مرتبط :

سروو مکانیسم | تئوری و اصول کار سروو موتور

سروو موتور چیست؟

سرو موتور – انواع ، ساختار ، کارکرد ، کنترل کردن و کاربرد

لینک زبان اصلی مقاله :

Servo Motor Controller or Servo Motor Driver