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伺服電機紅外線遙控接口電路的開發

[日期:2012-07-16] 來源:  作者:伊大成 [字體: ]

 

  LEGOMindstorm系統所缺少的幾種特性之一是精確的驅動定位。這是開發這一接口電路的原因。本電路借助RCX模塊的紅外接口,用在典型的無線電控制模型中,同時控制3臺伺服電機。3種不同類型的LEGOTechnIC伺服電機用在大多數機器人自動控制裝置中是比較適宜的。但在需要精確地控制角位移時,會由于施加在軸上的力過大而失效,所以需要尋找更好的辦法。
  
  要想使無線電控制模型中使用的伺服電機更精密。當然不僅要涉及與其他LEGO模塊之間的機械接口問題,而且必須要在RCX控制下操作。這需要一點小技巧。RCX是LEGO系統中的主要控制元件,它是由裝在較大的明黃色的LEGO模塊中的微控制器所組成的。
  
  這里提供的電路允許使用RCX的標準固件2.0版,同時使用RCX模塊的紅外接口控制多達3臺伺服電機。
  
  一、伺服電機控制
  
  無線控制模塊的伺服器使用脈寬調制形式,控制信號為50Hz矩形脈沖。對于頻率的精度要求不高,僅要求在30—60Hz之間即可??刂菩畔⒂擅}沖寬度來承載,允許寬度在1ms—2ms之間變化。如下圖所示,矩形脈沖寬度決定伺服電機的位置。當脈沖寬度為1.5ms時,伺服電機位于中間位置。在伺服電機中有一個接在電機軸上的電位器,可以以電壓形式提供電機轉角的反饋信號。由于此電位器有轉動終點,伺服電機不能過驅動,否則會永久損壞電位器。這種情況當驅動脈沖寬度超出允許范圍時可能會發生。

 


  
  為了同時驅動3個伺服電機,需要3個能夠相互獨立的可調寬度的脈沖發生器。如右圖所示。在型號為PIC16F628的微控制器(lC3)中產生這些信號。PIC中的程序編制要求是:
  
  以總的頻率為50Hz的方式產生3個控制脈沖,這樣可得到:
  
  Aon+Aoff+Bon+Boff+Con+Coff
  
  =1/50秒=20ms
  
  我們給定Aon、Bon、Con所希望的脈沖寬度。20ms的總的時間周期被分為3個相等部分。得到:
  
  Aoff=20/3ms-Aon
  
  Bdf=20/3ms-Bon
  
  Cdf=20/3ms-Con
  
  這種情況可以在右圖中看到,PIC輸出信號控制三個伺服電機。脈沖發生器的操作如下:(以簡化偽代碼表示)Label_l


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