帶PWM控制的伺服電機控制卡

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資料介紹

電路板如下圖：

組件

PCA9685PW,112	x 1
RC0603FR-0710KL 10k	× 9
SG73P1JTTD2203F KOA Speer 電子公司	× 17
156125YS75000 伍爾特電子	x 1
IRLML6401 UMW(廣東友臺半導體)	x 1
593D106X9016A2TE3 威世斯普拉格	x 1

描述

帶PWM控制的伺服電機控制卡

您能想象通過互聯網控制任何設備嗎？燈、灌溉水泵、門驅動器和許多其他東西。

該板結合了多項功能，可讓您自動化和控制連接到互聯網的設備。

該項目是與印刷電路板制造商 PCBWay 共同開發的。您可以訪問該站點，下載所有電子板文件并免費獲得 10 個 PCBWay 單元。

閱讀全文并逐步了解接收電子板的步驟。

市場上有多種解決方案可用于通過互聯網控制設備。但是，有一個很大的問題：你不能修改控制代碼。這會阻止您創建自己的想法并根據您或客戶的需要創建一些東西。

PCA8695 PWM 伺服控制器 PCBWay 板的電子原理圖

伺服控制電路及編程

編程

連接到 Arduino

PWM/伺服驅動器使用 I2C，因此只需 4 根線即可連接到您的 Arduino：

“經典”Arduino 接線：

+5v -> VCC（這只是 BREAKOUT 的電源，不是伺服電源！）

接地 -> 接地

模擬 4 -> SDA

模擬 5 -> SCL

較舊的 Mega 接線：

+5v -> VCC（這只是 BREAKOUT 的電源，不是伺服電源！）

接地 -> 接地

數字 20 -> SDA

數字 21 -> SCL

R3 及之后的 Arduino 布線（Uno、Mega 和 Leonardo）：

（這些板在最靠近 USB 連接器的接頭上有專用的 SDA 和 SCL 引腳）

+5v -> VCC（這只是 BREAKOUT 的電源，不是伺服電源！）

接地 -> 接地

SDA -> SDA

SCL -> SCL

舵機電源

大多數伺服系統設計為在大約 5 或 6v 的電壓下運行。請記住，許多伺服系統同時移動（特別是大而強大的伺服系統）將需要大量電流。即使是微型伺服系統在移動時也會消耗數百毫安。一些高扭矩伺服系統在負載下會消耗超過 1A 的電流。

好的電源選擇是：

5v 2A開關電源

5v 10A開關電源

4xAA 電池座 - 6v 堿性電池。4.8v 鎳氫充電電池。

來自愛好商店的 4.8 或 6v 可充電 RC 電池組。

將電容器添加到通孔電容器插槽

我們在 PCB 上有一個用于焊接電解電容器的點。根據您的使用情況，您可能需要也可能不需要電容器。如果您從電源驅動大量伺服電機，當伺服電機移動時電源電壓下降很多，n * 100uF（其中 n 是伺服電機的數量）是一個很好的起點 - 例如 470uF 或更多用于 5 個伺服電機。由于它如此依賴于伺服電流消耗、每個電機的扭矩和電源，因此我們無法建議“一個神奇的電容器值”，這就是我們不在套件中包含電容器的原因。將電容器添加到通孔電容槽

連接舵機

大多數伺服系統都帶有一個標準的 3 針母連接器，可直接插入伺服驅動器的接頭中。務必將插頭與地線（通常為黑色或棕色）與最下面一行和頂部的信號線（通常為黃色或白色）對齊。連接舵機

添加更多伺服系統

一塊板上最多可以連接 16 個舵機。如果您需要控制 16 個以上的舵機，可以按照下一頁所述鏈接其他板。

鏈接驅動程序

可以鏈接多個驅動器（最多 62 個）以控制更多的伺服系統。電路板兩端都有接頭，接線就像將 6 針并行電纜從一個電路板連接到另一個電路板一樣簡單。

向董事會致辭

鏈中的每個板都必須分配一個唯一的地址。這是通過板右上邊緣的地址跳線完成的。每個板的 I2C 基地址是 0x40。您使用地址跳線編程的二進制地址被添加到 I2C 基址。

要對地址偏移量進行編程，請使用一滴焊料橋接地址中每個二進制“1”的相應地址跳線。

板 0：地址 = 0x40 偏移量 = 二進制 00000（無需跳線）

Board 1: Address = 0x41 Offset = binary 00001 (bridge A0 as in the photo above)

電路板 2：地址 = 0x42 偏移量 = 二進制 00010（橋 A1）

電路板 3：地址 = 0x43 偏移量 = 二進制 00011（橋 A0 和 A1）

電路板 4：地址 = 0x44 偏移量 = 二進制 00100（橋 A2）

等等

在您的草圖中，您需要為每個板聲明一個單獨的 pobject。在每個對象上調用 begin，并通過它所附加的對象控制每個伺服。例如：

#include

Adafruit_PWMServoDriver pwm1 = Adafruit_PWMServoDriver(0x40);

Adafruit_PWMServoDriver pwm2 = Adafruit_PWMServoDriver(0x41);

無效設置（）{

序列號.begin(9600);

Serial.println("16通道PWM測試！");

pwm1.開始（）；

pwm1.setPWMFreq(1600); // 這是最大 PWM 頻率

pwm2.開始（）；

pwm2.setPWMFreq(1600); // 這是最大 PWM 頻率

}

使用 Adafruit 庫

由于 PWM 伺服驅動器是通過 I2C 控制的，因此它非常容易與任何微控制器或微型計算機一起使用。在這個演示中，我們將展示如何將它與 Arduino IDE 一起使用，但 C++ 代碼可以輕松移植

安裝 Adafruit PCA9685 庫

要開始讀取傳感器數據，您需要安裝 Adafruit_PWMServo 庫（我們的 github 存儲庫中的代碼）。它可從 Arduino 庫管理器獲得，因此我們建議使用它。

從 IDE 打開庫管理器...并輸入 adafruit pwm 以找到庫。點擊安裝

我們還有一個關于 Arduino 庫安裝的很棒的教程：

http://learn.adafruit.com/adafruit-all-about-arduino-libraries-install-use

使用示例代碼進行測試：

首先確保關閉 Arduino IDE 的所有副本。

接下來打開 Arduino IDE 并選擇 File->Examples->Adafruit_PWMServoDriver->Servo。這將在 IDE 窗口中打開示例文件。

如果使用突破：

如上一頁所示連接驅動板和舵機。不要忘記為 Vin（3-5V 邏輯電平）和 V+（5V 伺服電源）供電。檢查綠色 LED 是否亮起！

如果使用盾牌：

將擴展板插入您的 Arduino。不要忘記，您還必須為 V+ 接線端子提供 5V 電壓。紅色和綠色 LED 都必須點亮。

如果使用 FeatherWing：

將 FeatherWing 插入您的 Feather。不要忘記，您還必須為 V+ 接線端子提供 5V 電壓。檢查綠色 LED 是否亮起！

連接伺服

單個伺服應插入 PWM #0 端口，第一個端口。您應該看到舵機在大約 180 度范圍內來回掃過。

校準你的舵機

伺服脈沖時序因品牌和型號而異。由于是模擬控制電路，同品牌同型號樣品之間往往存在一定差異。對于精確的位置控制，您需要校準代碼中的最小和最大脈沖寬度以匹配伺服的已知位置。

找到最小值：

使用示例代碼，編輯 SERVOMIN，直到掃描的低點達到最小行程范圍。最好逐漸接近并在達到行程的物理極限之前停止。

找到最大值：

再次使用示例代碼，編輯 SERVOMAX，直到掃描的高點達到最大行程范圍。同樣，最好逐漸接近并在達到行程的物理極限之前停止。

從度數轉換為脈沖長度

Arduino“map()”函數是一種在旋轉度數與校準的 SERVOMIN 和 SERVOMAX 脈沖長度之間進行轉換的簡單方法。假設一個典型的舵機旋轉 180 度；將 SERVOMIN 校準到 0 度位置并將 SERVOMAX 校準到 180 度位置后，您可以使用以下代碼行將 0 到 180 度之間的任何角度轉換為相應的脈沖長度：

pulselength = map(度, 0, 180, SERVOMIN, SERVOMAX);

圖書館參考

setPWMFreq(頻率)

描述

此功能可用于調整 PWM 頻率，它決定了 IC 每秒產生多少完整“脈沖”。換句話說，考慮到脈沖的高段和低段，頻率決定了每個脈沖從開始到結束的持續時間“有多長”。

頻率在 PWM 中很重要，因為將頻率設置得太高且占空比非常小會導致問題，因為信號的“上升時間”（從 0V 到 VCC 所需的時間）可能長于時間信號有效，PWM 輸出將顯得平滑，甚至可能達不到 VCC，這可能會導致許多問題。

參數

freq：表示頻率的數字，單位為 Hz，介于 40 和 1600 之間

例子

以下代碼將 PWM 頻率設置為 1000Hz：

脈寬調制.setPWMFreq(1000)

setPWM（通道，開，關）

描述

此函數設置特定通道上 PWM 脈沖高段的開始（開）和結束（關）。當信號打開和??關閉時，您指定 0..4095 之間的“刻度”值。通道指示 16 個 PWM 輸出中的哪一個應該更新為新值。

參數

channel：應使用新值 (0..15) 更新的通道

on：信號應從低電平轉換為高電平時的刻度（在 0..4095 之間）

off:信號應該從高到低轉換時的刻度（0..4095 之間）

例子

以下示例將導致通道 15 從低開始，進入脈沖約 25% 的高電平（勾選 4096 中的 1024），轉換回低 75% 進入脈沖（勾選 3072），并在最后 25% 的時間內保持低電平脈搏：

pwm.setPWM(15, 1024, 3072)

用作 GPIO

還有一些特殊設置可以完全打開或完全關閉引腳

您可以將引腳設置為完全開啟

pwm.setPWM(pin, 4096, 0);

您可以將引腳設置為完全關閉

pwm.setPWM(pin, 0, 4096);

例子

pwm.setPWM(15, 1024, 3072)

用作 GPIO

還有一些特殊設置可以完全打開或完全關閉引腳

您可以將引腳設置為完全開啟

pwm.setPWM(pin, 4096, 0);

您可以將引腳設置為完全關閉

pwm.setPWM(pin, 0, 4096);

bef

代碼

PCA9685

C/C++

?	/***************************************************
?	This is an example for our Adafruit 16-channel PWM & Servo driver
?	Servo test - this will drive 8 servos, one after the other on the
?	first 8 pins of the PCA9685
?	?
?	Pick one up today in the adafruit shop!
?	------> http://www.adafruit.com/products/815
?	?
?	These drivers use I2C to communicate, 2 pins are required to
?	interface.
?	?
?	Adafruit invests time and resources providing this open source code,
?	please support Adafruit and open-source hardware by purchasing
?	products from Adafruit!
?	?
?	Written by Limor Fried/Ladyada for Adafruit Industries.
?	BSD license, all text above must be included in any redistribution
?	****************************************************/
?	?
?	#include
?	#include
?	?
?	// called this way, it uses the default address 0x40
?	Adafruit_PWMServoDriver pwm = Adafruit_PWMServoDriver();
?	// you can also call it with a different address you want
?	//Adafruit_PWMServoDriver pwm = Adafruit_PWMServoDriver(0x41);
?	// you can also call it with a different address and I2C interface
?	//Adafruit_PWMServoDriver pwm = Adafruit_PWMServoDriver(0x40, Wire);
?	?
?	// Depending on your servo make, the pulse width min and max may vary, you
?	// want these to be as small/large as possible without hitting the hard stop
?	// for max range. You'll have to tweak them as necessary to match the servos you
?	// have!
?	#define SERVOMIN120 // This is the 'minimum' pulse length count (out of 4096)(use135)
?	#define SERVOMAX630 // This is the 'maximum' pulse length count (out of 4096)(use615)
?	?
?	?
?	// our servo # counter
?	uint8_t servonum = 0;
?	?
?	void setup() {
?	Serial.begin(9600);
?	Serial.println("16 channel Servo test!");
?	?
?	pwm.begin();
?	?
?	pwm.setPWMFreq(60);// Analog servos run at ~60 Hz updates
?	}
?	?
?	void loop() {
?	?
?	pwm.setPWM(0, 0, 135);
?	delay(500);
?	pwm.setPWM(1, 0, 135);
?	delay(500);
?	pwm.setPWM(2, 0, 135);
?	delay(500);
?	pwm.setPWM(3, 0, 135);
?	delay(500);
?	?
?	pwm.setPWM(0, 0, 615);
?	delay(500);
?	pwm.setPWM(1, 0, 615);
?	delay(500);
?	pwm.setPWM(2, 0, 615);
?	delay(500);
?	pwm.setPWM(3, 0, 615);
?	delay(500);
?	?
?	pwm.setPWM(0, 0, 135);
?	pwm.setPWM(1, 0, 135);
?	pwm.setPWM(2, 0, 135);
?	pwm.setPWM(3, 0, 135);
?	delay(1500);
?	?
?	pwm.setPWM(0, 0, 615);
?	pwm.setPWM(1, 0, 615);
?	pwm.setPWM(2, 0, 615);
?	pwm.setPWM(3, 0, 615);
?	delay(1500);
?	?
?	}