Digitrode

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) используется для управления амплитудой цифровых сигналов с целью управления устройствами и приложениями. В этом уроке мы узнаем, как генерировать переменный сигнал ШИМ с помощью микроконтроллера серии STM32 (STM32F103C). Переменный сигнал ШИМ используется для управления скоростью двигателей или вентиляторов постоянного тока. Этот подход также используется в устройствах диммирования. Солнечные зарядные устройства также работают с переменным сигналом ШИМ. Угол и направление серводвигателей также контролируются с помощью сигнала ШИМ.

В данном примере мы разберем принцип работы ШИМ в STM32 с использованием серводвигателя. Мы также узнаем, как соединить сервопривод с платой STM32F103C8. В нашем случае будет использоваться потенциометр для изменения положения вала серводвигателя и ЖК-дисплей для отображения значения угла.

Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) являются очень полезными в промышленности и в хозяйстве инструментами. Сегодня многочисленные энтузиасты даже собирают своими руками станки ЧПУ, и хотя такие доморощенные устройства не обладают большой мощностью, они все же могут выполнять какую-либо полезную работу и их легко собирать и ремонтировать, поскольку основные детали для них легкодоступны и стоят довольно недорого.

Другое дело – промышленные станки ЧПУ, обладающие довольно мощными моторами. Здесь используются высоковольтные сервоприводы с гораздо большим моментом на валу. Но то что может управлять маленькими двигателями, не обязательно сможет справиться с большими промышленными моторами. Здесь требуется более продуманная и эффективная электроника, которая, как правило, дорого стоит. Впрочем, модуль управления довольно мощными электродвигателями промышленных ЧПУ можно сделать самому, благодаря выложенному в открытый доступ проекту STMBL.

Сервомоторы сегодня достаточно широко распространены среди радиолюбителей и энтузиастов. Эти двигатели широко применяются в робототехнике, моделях с радиоуправлением и различных механических устройствах. Их преимуществом является то, что они довольно недорогие, и ими можно управлять без особых проблем, не применяя модули драйверов и прочие вспомогательные компоненты.

Но у дешевых серводвигателей есть один неприятный момент, который ограничивает сферу их применения. Заключается он в ограниченности вращения, что не позволяет вращать вал непрерывно. Зачастую можно только сделать один оборот, и то не до конца. Но это можно исправить с помощью простого приема, позволяющего удалить один лишний элемент в механической структуре серводвигателя.

Плата Arduino, очень популярная среди радиолюбителей и энтузиастов в области электроники, имеет достаточно широкие возможности в плане управления различными исполнительными механизмами и контроля их состояния. Arduino довольно часто применяют в проектах, связанных с робототехникой, где этой плате помимо контроля состояния датчиков и обработки логики действия объекта поручается управление различными электроприводами, сервомоторами, коллекторными двигателями и т.п. Но у большинства вариаций Arduino (Arduino UNO, Arduino Nano, Arduino Micro, Arduino Pro Mini) имеется одна небольшая проблемка. Они не располагают большим числом линий ввода/вывода, например, как у Arduino Mega, поэтому количество подключаемых к ним управляемых устройств весьма ограничено. Но если необходимо подключить к Arduino больше устройств, чем это позволяют линии ввода/вывода, то можно воспользоваться специальной микросхемой TLC5940, расширяющей возможности управления широтно-модулируемым сигналом (ШИМ).

Микросхема TLC5940 представляет собой 16-канальный драйвер ШИМ, предназначенный главным образом для работы с большим количеством светодиодов, светодиодными лентами и светодиодными матрицами.

Но, поскольку Tlc5940 просто ШИМ-драйвер, то без проблем можно задействовать эту микросхему для управления серводвигателями в количестве до 16 штук. Это может быть полезно, например, при создании робота-гексапода или любого другого механизма, где требуется большое количество приводов, управляемых от одной платы.