总结一些自制舵机测试仪期间的经验。

回路师 · 发表于 2019-11-28 09:59:23

本帖最后由回路师于 2019-11-28 10:45 编辑

现成的舵机测试仪要么太贵，要么功能不满足，就用STM8单片机自制了一个舵机测试仪。
除了生成一般的舵机测试信号外，还可以调整供电电压（适配3V的低压舵机）和测量转速。
这2个功能开始想的挺简单，但实际做的时候还是遇到了些问题，这里分享下解决方法。

调压电路用的是淘宝常见的DCDC模块mini360，最大电流可以3A，芯片是MP2307，反馈电阻可变用来输出5V或3.7V给舵机供电。
但被测对象是电调时，因为电调本身会输出5V供电，这样就会有5V的电倒灌进来。
我测试了一下，不管是工作状态和是上电状态，倒灌MP2307时居然都是直接对地短路。开始怀疑是淘宝货芯片质量不好，换了一片3R33上的MP2307依然这样。

本来这种情况只需要输出串接一个二极管就好，但舵机工作时电流忽大忽小，这会导致二极管的压降也忽大忽小，输出电压不稳。所以我最终的做法是在MP2307芯片反馈前加二极管（低压降肖特基），并联一个10nf电容。
如图：

然后测试 12V输入、5V输出。
不加二极管的时候，0.5A、1A、1.5A效率是98%、95%、93%，加二极管后是92%、88%、86%
效率有损失是必然的，但可以接受，关键是不管负载怎么变化，输出不会变，倒灌也不会损坏任何器件。实际中，我并联了3个RB060M二极管，压降更小效率还略略提高一些

除了效率，还有纹波。开始测试纹波是这样的（网上别人的图，我的情况一样）：

尖峰频率和开关频率一致，怎么滤波也消除不掉。好在上网寻找解决方法的时候没花多少时间，就看到了一篇TI的手册《如何正确测试电源的纹波》。
立刻按照上面的说法去测，果然尖峰纹波不见了。只剩下小幅、缓和起伏的一般纹波，且幅度可以接受。下面我会将手册附件上，大家看看。
到此，电源问题基本解决。

然后是测转速。
我主要是测电机带动的螺旋桨的转速，原理是红外发射管发出的红外光照射到螺旋桨后，螺旋桨反射红外光使得光敏三极管3DU5C导通，形成一个脉冲信号，之后用LM393比较器把脉冲信号转为方波，单片机测试单位时间内的方波数量，继而得到转速。

开始我用的淘宝上光敏检测模块改造后的如下的电路，红外接收管用的是3DU5C。不知道是不是模块上的LM393质量不好，输出的信号边沿斜率不大，边沿变化时间有10多us，后来我加了一个电容形成正反馈，下降沿才变的稍微陡峭，大概是3us。但3DU5C受环境光照、反射的红外的强弱，输出的信号幅值、直流分量都是变化的，并不能简单的用一个固定的电压值做比较。
比如比较值是1V，信号却可能是以2V为基准，峰峰值只有0.8V

本来这种情况应该对信号进行放大、转换，但我已经把这个模块焊到板子上了。而且LM393还有一个运放是闲置的，所以我就琢磨怎么样重复利用现有的资源，实现要求。
最后，我把LM393吹下，换成了另一个手头上的轨轨运放TLV272。并改造电路如下图：

改造前用软件模拟验证了一下，-V就是地，C1可以接地，也可以接5V（我是因为要利用模块上元件布局和走线的原因这么接的）。原理就是对信号进行滤波，得到信号的直流平均值，然后用这个平均值和信号本身比较等到方波，实现了比较值的动态跟踪。

aacyxjz · 发表于 2019-11-28 10:32:39

很好很好，要是我就偷懒直接用电压切换开关了

回路师 · 发表于 2019-11-28 10:36:30

aacyxjz 发表于 2019-11-28 10:32
很好很好，要是我就偷懒直接用电压切换开关了

你回复的时候，我还在编辑帖子，有个测转速的没说呢。再看看

回路师 · 发表于 2019-11-28 11:00:23

本帖最后由回路师于 2019-11-28 11:36 编辑

上几个成品图。可以测量舵机工作的电压、电流，电流可以选择显示实时值或保持峰值，最下面的小开关用来切换反馈电阻，选择5V或3.7V，里面留了电位器，电压可调。

这是最开始方案时的照片，测试距离很近。但程序已经没有问题了。这个电机KV标称值3100，测试时供电7.1V，转速22366（每周1次脉冲），计算得3150，说明转速测得没错。
后来改进了电路，只要3DU5C上有信号波动，后面就有方波输出，离开10cm都可以测到转速。