Ревич, Ю.В. Программирование микроконтроллеров AVR: от Arduino к ассемблеру

426 Часть 111. Практическое программирование микроконтроллеров АVR Большое потребление в момент трогания может сбить контроллер, потому вывод питания достаточно мощного серводвигателя лучше подключать к отдельному ис­ точнику. Это в меньшей степени касается маломощных сервомоторов с крутящим моментом 1 ,3-2,0 кГ · см (типа SG90), но для более мощных с усилием до 1 0 кГ · см (FS5 1 06, FS5 1 09М) становится обязательным условием стабильной работы - пи­ ковое потребление у них может составлять до 2-3 А. ПОДРОБНОСТИ В кратких описаниях сервомоторов на сайтах интернет-магазинов величину тока по­ требления вы не найдете. Отсутствие такого важного параметра легко объяснимо - у сервомоторов потребляемый ток зависит от механической нагрузки на валу. Если сервомотор крутит лишь самого себя , то вся потребляемая энергия уходит на преодо­ ление только трения в шестеренках, и ток минимален . А вот если он будет поворачи­ вать какую-то внешнюю нагрузку, то ток возрастает. В установившемся режиме этот ток, очевидно , будет иметь какую-то определенную величину. Рассчитать ток , соответствующий номинальной нагрузке в установившемся режиме, несложно . Он , как правило, определяется максимальным усилием, которое может развить привод, т. е. величиной крутящего момента. Для сервопривода FS51 09M, например, указано, что крутящий момент равен от 9 кГ·см при 4, 8 вольтах питания до 1 0,2 кГ·см при в вольтах, т. е. примерно 1 0 кГ·см при 5-вольтовом питании . Исходя из крутящего момента , можно рассчитать потребляемую мощность - она равна произ­ ведению крутящего момента на угловую скорость вращения. А последняя тоже приво­ дится в характеристиках: в рассматриваемом случае во• за О, 1 8 сек при 4, 8 В или во• за О, 1 в сек при в В. В привычных единицах это составит около 1 оборота в секунду или во оборотов в минуту. Если вместо положенных ньютонов на метр и радианов в се­ кунду в произведение подставлять наши килограммы (точнее, килограммы силы) на сантиметр и обороты в минуту, то формула будет выглядеть так: Р. (ватт) = М (кг· см) х п (об/мин) / 97,37 То есть 10 кГ·см и во об/мин означают мощность около в ватт. Соответственно, по­ требляемый при максимальной нагрузке и питании 5 вольт ток составит около 1 ,2 ам­ пера. В момент трогания , как известно, все электродвигатели потребляют больше, чем в установившемся режиме, так что источник нужно рассчитывать на ток в 2-3 А. Это, кстати , существенно превышает возможности не только USB, но и встроенного стаби­ лизатора Arduiпo, и служит главной причиной неработоспособности Аrdui по-макетов с серводвигателями. Принцип управления серводвигателями весьма заковыристый и неочевидный. Если шаговые двигатели просто сдвигаются на количество шагов, равное числу подан­ ных импульсов, и затем останавливаются, то серводвигатели устанавливаются все­ гда в определенное положение, задаваемое длительностью подаваемых импульсов, и не сдвинутся с места, пока эта длительность не изменится . Импульсы должны подаваться с частотой около 50 Гц. Сделано большинство серводвигателей так, что длительность около 500 мкс соответствует положению, принятому за начало отсче­ та (0°), длительность 1 500 мкс - среднему положению (90°), а длительность 2500 мкс - противоположному крайнему ( 1 80°). У разных двигателей эти величи­ ны могут немного различаться, но не настолько существенно, чтобы привести к неработоспособности. Такой принцип управления называется «модуляцией длительности импульсов» (от англ. Pulse Duration Modulation) и по сути является разновидностью хорошо знако-