Стандартные аналоговые сервоприводы, которые можно приобрести в широком ассортименте в магазинах для хобби и моделирования, имеют в своем большинстве универсальное управление.
Базовая информация о сервоприводах*
Стандартные аналоговые сервоприводы, которые можно приобрести в широком ассортименте в магазинах для хобби и моделирования, имеют в своем большинстве универсальное управление.
Приведенные ниже параметры являются наиболее типовыми, но не обязательно соответствуют Вашему экземпляру. Для определения параметров обратитесь к инструкции к конкретному экземпляру сервопривода.
Сервоприводы питаются от постоянного напряжения в пределах от 4.8 В до 6 В. Обычно используется универсальный разъем, содержащий три контакта: черный - общий провод или земля (GND), красный - напряжение питания (+Vcc), желтый (или другого цвета) - управляющий сигнал.
Управляющий сигнал - это импульсный сигнал с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией),
представляющий собой последовательность прямоугольных импульсов с амплитудой 3-5 В и длительностью от 0.9 до 2.1 мс.
Номинальная периодичность следования импульсов обычно 50 Гц (интервал - 20 мс), но сервоприводы сохраняют работоспособность и при достаточно сильном отклонении этого параметра
(15-20%). Таким образом скважность управляющего сигнала очень маленькая - от 5% до 10%.
Собственно длительность импульса и определяет положение исполнительного механизма. Минимальное значение (1 мс) - означает разворот в крайнее левое (или против часовой стрелки
-40o...-80o в зависимости от модели) положение, среднее значение (1.5 мс) - центральное положение
штока, а максимальное значение (2 мс) - крайнее правое (по часовой стрелке
+40o...+80o в зависимости от модели) положение
(см. рис 1).
Рис. 1 Сигнал управления сервоприводом.
Одна из наиболее полных сравнительных таблиц по сервоприводам разных производителей находится тут: http://www.fatlion.com/sailplanes/servochart.html
________________
* - по материалам компаний Hitec и Futaba
Устройство управления сервоприводом на базе таймера 555/556
Микросхема NE555 (отечественный аналог КР1006ВИ1) представляет собой универсальный таймер, который может использоваться и как мультивибратор сигналов заданной скважности, и как ждущий мультивибратор (или одновибратор), и как модулятор сигналов ШИМ, и даже, как генератор пилообразного напряжения. Микросхема NE556 представляет собой те же таймеры, но сдвоенные (два в одном корпусе).
Почти все примеры схем, формирующих управляющий сигнал для сервопривода, которые я сумел найти в интернете, содержали два таймера 555 (или сдвоенный 556). Первый таймер задавал интервал следования импульсов, т.е. частоту 50 Гц, а второй работал в моностабильном режиме (пример такой схемы приведен на рисунке 2 ниже) или в режиме модулятора ШИМ.
Рис.2 Схема тестера сервоприводов на двух таймерах 555.
Я попытался разобраться, почему не удается сделать сигнал переменной скважности на одном таймере. Рассмотрим типовую схему включения таймера в режиме колебаний (Рис. 3).
Рис. 3. Схема включения таймера в режиме колебаний.
При такой схеме включения время заряда конденсатора C1 определяется формулой
(1) t1 = 0.693 (R1+R2) C1
Именно такое время на выходе (Output) остается напряжение высокого уровня.
Время же разряда конденсатора определяется выражением
(2) t2 = 0.693 R2 C1
Именно такое время на выходе (Output) остается напряжение низкого уровня.
Соответственно период колебаний является суммой t2 + t1, частота соответственно определяется по формуле
(3) f = 1.44 / ((R1 + 2 R2) C1),
а скважность выходного определяется выражением
(4) D = R2 / (R1 + 2 R2)
Отсюда видно, что в колебательном режиме скважность не может быть меньше 50% (а реально колебания прекращаются раньше при уменьшении R1). Для формирования меандра существует специальная схема, где R2 отсутствует вообще, а в цепь разряда (вывод 7) включен дополнительный резистор.
Вывод очевиден - управляющий сигнал для сервопривода со скважностью в 5-10% получить в такой схеме не удается. А вот скважности порядка 90-95% получить легко. Отсюда напрашивается разумный вывод - выходной сигнал нужно проинвертировать, прежде чем подавать на сервопривод. В схеме управления всегда найдется "лишний" логический инвертор или незадействованный элемент И-НЕ. При этом схема тестера существенно упрощается - рис.4
Частота колебаний достаточно стабильна за счет того, что R1 (= R1 на схеме) на порядок больше, чем R2 (=R2+R3 на схеме) в (3).
Рис. 4. Схема включения таймера для управления сервоприводом.
Здесь можно скачать полную документацию на таймеры NE555 и NE556 (pdf, 650 кБ каждый). Информация по КР1006ВИ1