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AN-CM-258柔性传感器控制伺服电机

内容

术语和定义

ADC模拟-数字转换器
OpAmp运算放大器
PGA可编程增益放大器
脉宽调制脉冲宽度调制

参考文献

有关文件及软件,请浏览:

//www.xmece.com/configurable-mixed-signal

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作者:Oleh pokalchuk Horodechnyi

介绍

该设计使用了GreenPAK控制伺服电机的占空比信号,微功率运算放大器提供和调节从伸缩传感器到伺服电机的信号GreenPAK

结构及工作原理

该设计由柔性传感器、双CMOS运算放大器、GreenPAK集成电路,伺服电机。连接图如图所示图1

图1:典型应用电路

本设计使用的柔性传感器是SparkFun SEN-08606。如图所示图2.这个柔性传感器是一个可变电阻。柔性传感器是一种可以根据传感器弯曲的程度改变其电阻的传感器。弯曲传感器将弯曲量转换为电阻-弯曲越多,电阻值越高。像这样的传感器被用于任天堂的Power Glove。

图2:伸缩传感器

双CMOS OpAmp被用作信号放大器和调节电压在GPAK模拟输入(ADC输入检测范围从30 mV到1030 mV)。OpAmps是由一个电压源提供的,因此,在设计中,我们使用了一个虚拟地实现方案的一部分。OpAmp的外部电路连接方案是典型的双电压OpAmp反相放大器。输出电压的计算公式如下:

在VVGND= 2.5 V

GPAK作为一个模拟电压转换器,工作到PWM信号与必要的参数控制伺服电机。

本设计使用的伺服电机是TowerPro SG90 - Micro servo,如图所示图3可以替代具有相同控制类型的其他伺服电机。

图3:TowerPro SG90 - Micro Servo

这个伺服可以旋转大约180度(90在每个方向)和工作就像一个标准的无线电控制(RC)模型伺服。典型的RC伺服,位置是由PWM占空比决定的。中心位置“0”对应的是~1.5 ms脉冲宽度。最右位置“90”- ~2.5 ms,最左位置“-90”- ~0.5 ms。

设计

本设计实现与GreenPAK所示图4

图4:使用GreenPAK的设计实现

本设计主要基于三个部分:

  1. 输入电压到时间宽度变换器;
  2. 50赫兹发生器;
  3. 脉冲宽度的塑造者。

第一部分采用PGA、ADC和CNT3/DLY3/FSM1模块实现。PGA块配置为默认设置,因此PGA输出将等于PIN6 (A_IN)上的输入信号。ADC块也配置了默认设置(参见图5).

图5:ADC块属性

ADC模块将30mv到1030mv的输入电压转换为8位数字码(30mv最小值为0,1030mv最大值为255)。CNT3/DLY3/FSM1块被配置为从ADC获取计数器数据的延迟。这保证了电压到时延的转换。

第二部分采用2位LUT0和CNT0/DLY0块实现。LUT0配置为逆变器。CNT0/DLY0块被配置为19.98 ms (~50 Hz)的延迟。这些块的组合实现了一个信号发生器,其周期等于延迟时间。

第三部分采用CNT1/DLY1、OSC、CNT2/DLY2/FSM0和CNT3/DLY3/FSM1块实现。CNT1/DLY1块产生一个宽度为0.5 ms的恒定脉冲,该脉冲等于伺服电机的一个极端位置。OSC和CNT2/DLY2/FSM0块构成CNT3/DLY3/FSM1块的时钟脉冲。用这些块,我们可以控制脉冲宽度,提供伺服电机的另一个极端位置。CNT3/DLY3/FSM1块最大计数器数据为255,由OSC和CNT2/DLY2/FSM0块组成的频率(时钟)提供2ms的脉冲宽度。设计操作的功能波形如图所示图6图7(通道1为PIN6 (A_IN);通道2是PIN14 (OUT))。

图6:GreenPAK设计操作范围截图
图7:中心伺服位置PWM信号

结论

本应用说明介绍了如何使用伸缩传感器和对话框控制伺服电机GreenPAK这种设计在机器人控制、机器人处理器或其他类似设备中很有帮助。该设计很容易重新配置为任何定制(柔性传感器电阻参数或伺服电机PWM频率和脉宽参数)。与其他解决方案相比,Dialog GreenPAK有几个优势,比如体积小、功耗低、简单易用、成本低。