你有沒有想過到底是什么在移動(dòng)RC飛機(jī)的副翼或3d打印的機(jī)械手?你在YouTube上看到的許多很酷的移動(dòng)項(xiàng)目都是由廉價(jià)的業(yè)余伺服電機(jī)秘密驅(qū)動(dòng)的。

在這個(gè)protip中，我們將使用PSOC?6 Wi-Fi BT原型工具包和幾行MicroPython制作兩個(gè)常見的伺服器旋轉(zhuǎn)和掃描。

順便說一下：

PSOC?6 Wi-Fi BT原型工具包是一款開發(fā)板，具有PSOC?6(可編程片上系統(tǒng))微控制器，這是一種功能強(qiáng)大且靈活的芯片，可用于廣泛的應(yīng)用。以下是我們用這種芯片完成的一些項(xiàng)目：鱷魚肱二頭肌訓(xùn)練器、慕尼黑啤酒節(jié)智能啤酒斯坦或自平衡機(jī)器人。

引出線

第一步是將您的板連接到伺服電機(jī)和PC。rc -伺服電機(jī)一般有三種輸出：

?最暗的電線連接到GND。

?中間的一個(gè)連接到VCC(檢查您的數(shù)據(jù)表所需的電壓)。

?最輕的連接到任何支持PWM通信的引腳(我們將在稍后討論)。在這種情況下，我們選擇了pin 9.7，但是你可以使用任何一個(gè)你喜歡的，你只需要相應(yīng)地改變代碼。

要連接到PC，請(qǐng)將micro-USB插入左上方的連接器(KitProg3 USB連接器)。

設(shè)置MicroPython

如果這是您第一次在PSOC?6原型工具包上使用MicroPython，您需要首先將軟件閃存到微控制器上。我們已經(jīng)準(zhǔn)備了一個(gè)protip和一篇文章來解釋如何在PSOC?6上使用MicroPython。

伺服電機(jī)與PWM通信

什么是PWM， PWM通信是如何工作的?

PWM代表“脈沖寬度調(diào)制”，是微控制器與伺服電機(jī)和其他組件通信的一種方式。每個(gè)電機(jī)都有一個(gè)頻率作為設(shè)定參數(shù)(檢查相應(yīng)電機(jī)的數(shù)據(jù)表)，微控制器向電機(jī)發(fā)送一個(gè)脈沖，因此每周期T = 1/f一次。

輸入是由信號(hào)在T期間被設(shè)置為高(脈沖寬度)的時(shí)間長(zhǎng)短來接收的，通常在電機(jī)特定范圍內(nèi)。調(diào)制(改變)脈沖寬度將改變你的電機(jī)輸出。

不同的伺服器有不同的方式來解釋這些數(shù)據(jù)，今天我們將看兩個(gè)使用SG90(位置伺服)和MG995(連續(xù)伺服)的例子。

與PSOC?6的一般通信

連接板和使用thony IDE

我們將使用ony IDE來運(yùn)行代碼。要連接到微控制器并使用MicroPython，請(qǐng)創(chuàng)建一個(gè)新文件，并按Tools > Options > Interpreter。在那里，將解釋器設(shè)置為MicroPython(通用)，端口設(shè)置為KitProg3 USB-UART @您的COM端口(在本例中為COM4)。

設(shè)置引腳和PWM

首先，您需要從機(jī)器庫(kù)中導(dǎo)入PWM庫(kù)。然后，通過聲明引腳(本例中為引腳9.7)、設(shè)置PWM頻率并初始化脈沖寬度，將引腳設(shè)置為PWM引腳。starting_pw將在后面根據(jù)我們使用的電機(jī)來定義。

提示：設(shè)置脈沖寬度

有許多不同的方法來設(shè)置脈沖寬度，例如：使用PWM庫(kù)中定義的兩個(gè)函數(shù)。如上所示，第一個(gè)使用duty_ns()函數(shù)以納秒為單位設(shè)置脈沖寬度。第二個(gè)是通過使用duty_u16()函數(shù)發(fā)送一個(gè)無(wú)符號(hào)16位整數(shù)來設(shè)置它。這表示占空比(電流脈沖寬度與周期的比率)，其值范圍從周期的0%(0位)到周期T的100%(2^16 = 65,536位)。

查看更多關(guān)于PWM控制與PSOC?6 Wi-Fi BT原型工具包在這里!

例1：位置馬達(dá)

一般

定位電機(jī)以脈沖寬度作為輸入，并將其映射到一定角度，如下圖所示：

參數(shù)

我們的電機(jī)有這些參數(shù)：

?Angle_max = 180°

?Angle_min = 0°

?頻率= 50hz;周期= 20ms

?Pw_min = 0.5 ms：我們的最小脈沖寬度為0.5 ms或500000 ns，這將使我們的電機(jī)設(shè)置為最小角度。

?Pw_max = 2.5 ms：我們的最大脈沖寬度為2.5 ms或2500000 ns，這將設(shè)置我們的電機(jī)到我們的最大角度。

代碼

我們的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)名為set_motor_to_angle()的函數(shù)，該函數(shù)將所需的角度作為輸入，將其轉(zhuǎn)換為脈沖寬度，并將其發(fā)送給電機(jī)。為了做到這一點(diǎn)，我們將定義一個(gè)輔助函數(shù)angle_to_ns()來完成所有的脈沖寬度計(jì)算。

例2：連續(xù)電機(jī)

一般

連續(xù)電機(jī)將脈沖寬度映射到電機(jī)的速度，如下圖所示：

參數(shù)

這里使用的電機(jī)有以下參數(shù)：

?Pw_min = 1ms：順時(shí)針方向全速旋轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn)速)。

?Pw_max = 2ms：表示逆時(shí)針全速旋轉(zhuǎn)(負(fù)速度)。

?gradient = -777846 ns/Hz：表示脈沖寬度/轉(zhuǎn)速的比值。我們將在函數(shù)中使用它來映射旋轉(zhuǎn)速度到脈沖寬度。你可以從數(shù)據(jù)表中得到這個(gè)數(shù)字，也可以自己計(jì)算出來。

?pw_stationary = (pw_max-pw_min)/2 + pw_min = 1.5 ms：這是電機(jī)速度為0 Hz時(shí)的脈沖寬度值(當(dāng)它靜止時(shí))。我們需要這個(gè)(或圖上的任何其他點(diǎn))，因?yàn)橐粋€(gè)線性函數(shù)需要一個(gè)梯度和一個(gè)點(diǎn)來完全定義。

計(jì)算梯度

我們的第一個(gè)假設(shè)是我們的速度脈寬比近似線性，這大大簡(jiǎn)化了我們的計(jì)算。為了重建圖形，我們需要測(cè)量一些數(shù)據(jù)點(diǎn)并使用它們計(jì)算梯度。實(shí)際的函數(shù)將以a*x + b的格式使用梯度(a)和圖上的一個(gè)點(diǎn)(b)。

提示：測(cè)量轉(zhuǎn)速

這可以通過將電機(jī)設(shè)置為一定的脈沖寬度并用手機(jī)相機(jī)拍攝來完成。把它放在某個(gè)東西旁邊，幫助跟蹤它的運(yùn)動(dòng)，讓它旋轉(zhuǎn)10-20次，以盡量減少錯(cuò)誤，提高精度。然后一幀一幀地回放鏡頭，看看所有這些回合花了多長(zhǎng)時(shí)間，并計(jì)算：(回合數(shù))/(時(shí)間)來獲得每秒的旋轉(zhuǎn)。

代碼

我們的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)名為set_motor_to_speed()的函數(shù)，它將我們期望的速度作為輸入，將其轉(zhuǎn)換為脈沖寬度，并將其發(fā)送給電機(jī)。為了做到這一點(diǎn)，我們將定義一個(gè)輔助函數(shù)speed_to_ns()來完成所有的脈沖寬度計(jì)算。

本文編譯自hackster.io