Pololu Maestro Servo Controller

Оригинальное руководство пользователя
(на английском, но читается достаточно лего даже с минимальным уровнем знания языка)
SDK тут
Windows driver & Maestro Control Center тут
Купить можно тут

Обзор

Maestro являются вторым поколением семейства USB-контроллеров сервоприводов Pololu. Семейство Maestro включает в себя четыре контроллера, каждый из которых можно преобрести как полностью собранный или в виде набора деталей:

• Micro Maestro 6
• Mini Maestro 12
• Mini Maestro 18
• Mini Maestro 24

Maestro является очень универсальным контроллером сервоприводов и общей платой ввода/вывода с очень компактными размерами. Он обладает тремя методами управления:

• USB для прямой связи с компьютером;
• TTL последовательный порт для использования в виде компонента роботизированных систем;
• внутренние сценарии для автономного использования без хост-контроллеров

и каналами, которые могут быть сконфигурированы как управляющие выводы для использования с сервоприводами радиоуправления (RC) или регуляторов скорости электромоторов (ESCs), цифровые выходы или аналоговые/цифровые входы. Чрезвычайно точные, импульсы сервомотора с высокой разрешающей способностью имеют дрожание меньше чем 200 нс, делают Maestro лучшим решением. Встроенные контроллеры скорости и ускорения позволяют достигнуть ровных перемещений без рывков, не требуя, чтобы источник управления постоянно вычислял и передавал в потоковом режиме промежуточные позиции. Частота дискретизации является программируемой функцией Maestro (до 333 Гц для MiniMaestro), и может генерировать широкий диапазон импульсов для получения максимальной скорости отклика и диапазона работы современных сервомоторов. Для увеличения производительности модули могут быть объединены в гирляндную цепь по одному последовательному порту.

Свободно распространяемое программное обеспечение под Windows & Linux позволяет легко конфигурировать и тестировать плату через USB, создавать последовательности перемещений сервоприводов, писать, сохранять и выполнять сохраненные в контроллере скрипты. Для осуществления этого контроллеры оснащены памятью и позволяют записывать позиции сервоприводов, чтобы потом воспроизвести их в автономном режиме.

Каналы Maestro могут также использоваться в качестве цифровых выходов общего назначения и аналоговых или цифровых входов, обеспечивая простой способ для чтения показаний датчиков и управления периферийными устройствами непосредственно с компьютера по USB. Эти входы могут использоваться с системой скриптов создания автономных устройств, отвечающих на внешние воздействия.Для соединения с компьютером требуется кабель USB-A to mini-B (в комплект не входит).

Функции

• Три метода управления: USB, TTL (5-вольтовые) последовательные, и внутренние сценарии
• дискретизация ширины импульса 0.25?s (соответствует приблизительно 0.025 ° для типичного сервомотора, при условии, что последний может это воспроизвести)
• Конфигурируемая частота и широкий импульсный диапазон (см. таблицу сравнения Maestro ниже)
• Индивидуальная скорость и ускорение для каждого канала управления
• Каналы могут быть дополнительно сконфигурированы, чтобы перейти к указанной позиции или выключены при запуске или ошибке
• Альтернативные функции позволяют использовать каналы как:
  • цифровые выходы Общего назначения (0 или 5 В)
  • Аналоговые или цифровые входы (каналы 0 - 11 могут быть аналоговыми входами; каналы 12 + могут быть цифровыми входами)
  • Один канал может быть сконфигурирован для вывода PWM с частотой от 2.93 кГц до 12 МГц и до 10 битов разрешения
• Простой язык сценариев позволяет Вам программировать контроллер для выполнения сложных действий даже после разрыва USB соединения и/или отключения последовательного порта
• Свободно распространяемое ПО для конфигурирования и управления под Windows и Linux позволяет:
  • Конфигурировать и тестировать Ваш контроллер
  • Создавать, выполнять и сохранять последовательности перемещений сервомоторов
  • Запись и выполнение пошаговых сценариев с сохранением в контроллере
• Два способа записи программ управления Maestro с PC:
  • Виртуальный COM-порт позволяет посылать команды из различных сред разработки, которые поддерживают такой метод связи
  • Pololu USB Software Development Kit позволяет использовать более совершенные собственные команды USB и включает примеры кода в C#, Visual Basic .NET и Visual C++
• Функции последовательного порта:
  • Поддержка 300 - 200,000 бит/с в режиме с фиксированным бод и 300 - 115,200 бит/с в режиме автоматического определения скорости
  • Одновременная поддержка протокола Pololu, который дает доступ к усовершенствованной функциональности и более простого протокола Scott Edwards MiniSSC II (конфигурирование используемого протокола не требуется)
  • Может быть объединен в гирляндную цепь с другим сервоконтроллером Pololu для увеличения количества используемых сервоприводов и регуляторов скорости моторов с помощью одного последовательного порта передачи
  • Цепочечный ввод позволяет прием данных от нескольких Мини-Maestro, использующих единственный последовательный порт (не применимо к Микро Maestro)
  • Может функционировать как USB to TTL последовательный порт адаптер для проектов, которыми управляют с ПК
• Плата может получать питание от USB или 5 - 16-вольтовой батареи, и предоставлять 5В для периферийных устройств
• Модернизируемое встроенное микропрограммное обеспечение

Линейка контроллеров Maestro

	Micro Maestro	Mini Maestro 12	Mini Maestro 18	Mini Maestro 24
Кол-во каналов	6	12	18	24
Аналоговых входов	6	12	12	12
Цифровых входов	0	0	6	12
Ширина	0.85" (2.16 см)	1.10" (2.79 см)	1.10" (2.79 см)	1.10" (2.79 см)
Длинна	1.20"(3.05 см)	1.42" (3.61 см)	1.80" (4.57 см)	2.30" (5.84 см)
Вес	3.0г	4.2г	4.9г	6.0г
Конфигурируемый диапазон частот	33-100Гц	1-333Гц	1-333Гц	1-333Гц
Диапазон ширины импульса	64–3280 мс	64–4080 мс	64–4080 мс	64–4080 мс
Объем памяти	1Kb	8Kb	8Kb	8Kb

Примеры применения

• Последовательный контроллер сервомоторов для мультисервопроектов (например, манипуляторы) на основе плат микроконтроллера линейки Orangutan, или платформы Arduino
• Компьютерное управление сервомоторами по USB-порту
• Интерфейс к ПК для датчиков и другой электроники:
  • чтение показаний гироскопов или акселерометров через компьютер для новых пользовательских интерфейсов
  • Управление устройствами ShiftBrite с компьютера
• Общее расширение ввода/вывода для проектов на базе микроконтроллеров
• Автономный сервотестер

Micro Maestro распиновка

6-ти канальный контроллер сервоприводов Pololu Micro Maestro может быть соединен с портом USB компьютера через USB A to mini B кабель (в комплект не входит). Соединение USB используется для конфигурирования контроллера. Оно может также использоваться для передачи команд контроллеру сервоприводов и получения информации о его текущем состоянии, отправки и получения TTL последовательностей байт на контактах RX и TX.

Процессор и сервомоторы могут иметь раздельное электропитание.Питание процессора осуществляется или из USB или из внешнего 5-16V источника, подсоединенного к вводам GND и VIN. Допустимо одновременное подключение. В таких случаях процессор будет запитан от внешнего источника. Обратите внимание на то, что, если внешнее питание падает ниже 5 В, корректная работа не гарантируется, даже если USB будет подключен.Питание сервомоторов обеспечивается через контакты в правом верхнем углу платы. Питание к сервомоторам подается непосредственно с внешнего источника в обход регулятора напряжения. Таким образом, единственным ограничением электропитания Ваших сервомоторов является то, что это должно быть в операционном диапазоне. Пожалуйста, обратитесь к инструкции Ваших сервоприводов для определения надлежащего источника питания.Можно подключить процессор Maestro и сервомоторы к одному источнику электропитанияпутем соединения плюсовой линии питания сервомоторов с VIN выводом.

Для этого на Микро Maestro необходимо припаять провод на нижнюю часть платы между VIN и одним из контактов питания сервомотора, как показано на фото. Необходимо только одно заземление потому что все контакты GND на плате соединены между собой.Встроенный регулятор напряжения рассчитан на максимальный ток в 50мА. Сама плата Maestro потребляет около 30мА. Таким образом приблизительно 20 мА доступно для питания других устройств с напряжением 5В непосредственно от USB. Контакты SIG (0, 1, 2, …) используются для передачи управляющих импульсов сервомоторам, как цифровые выходы и для измерения аналоговых напряжений в режиме аналоговых входов. Эти выводы защищены резисторами в 220?. Общий текущий предел (вход/выход) для этих выводов - 60 мА, но при использовании встроенного регулятора ток ограничен 20 мА (см. выше.)Контакт RX используется для получения неинвертированных TTL (0-5-вольт) последовательностей байтов, например от микроконтроллера UART. Эти байты могут быть или последовательными командами для Maestro, или произвольными байтами для пересылки назад к компьютеру через USB соединение. Для получения дополнительной информации о последовательном интерфейсе Maestro, см. Раздел 5.a. Обратите внимание на то, что Maestro вероятно, будет в состоянии принять 3.3-вольтовый TTL сигнал, но нет гарантии, что 3.3 В будет распознано как высокий уровень на контакте RX. Таким образом, если Вы хотите обеспечить надежную работу, необходимо усилить 3.3-вольтовый TTL сигнал до 4 В.Контакт TX служит для передачи неинвертированных TTL (0-5-вольтовые) последовательностей байтов. Эти байты могут или быть ответами на команды, отправленные Maestro или произвольным байтами, переданными с компьютера через соединение USB.Контакт RST может быть замкнут на "0" для "жесткого" сброса микроконтроллера Maestro. Но это должно в случае крайней необходимости. Линия внутренне выставляется в "1". Таким образом, можно оставить этот контакт свободным.

Размерности Micro Maestro PCB 1.200" x 0.850 дюйма. Вертикальное и горизонтальное расстояния между двумя монтажными отверстиями составляют 0.650 дюйма и 0.575 дюйма соответственно. Микро Maestro весит 3.0 г (0.11 унции) без контактов разъемов.

Распиновка Mini Maestro

Контроллеры Pololu Mini Maestro с 12-ю, 18-ю и 24-мя каналами могут быть соединены с USB-портом компьютера c помощью USB-A to mini-B кабеля (в комплект не входит). USB-соединение используется для конфигурирования контроллера. Это соединение может быть использовано также для передачи команд контроллеру, получения информации о его текущем состоянии, и отправки и получения TTL последовательностей байт на контактах RX и TX.

Mini Maestro 12 каналов
Mini Maestro 18 каналов
Mini Maestro 24 каналов

Процессор и сервомоторы могут иметь раздельное электропитание.Питание процессора осуществляется или из USB или из внешнего 5-16V источника, подсоединенного к вводам GND и VIN. Допустимо одновременное подключение. В таких случаях процессор будет запитан от внешнего источника. Обратите внимание на то, что, если внешнее питание падает ниже 5 В, корректная работа не гарантируется, даже если USB будет подключен.Питание сервомоторов обеспечивается через контакты в правом нижнем углу платы Maestro. На Мини-Maestro 18 и 24, можно сделать подключение питания сервомоторов через 2-контактный блок или 2-контактный 0.1 дюйма коннектор; у Мини-Maestro 12 есть только 2-контактный 0.1-дюймовый коннектор для подключения питания сервомоторов. Питание к сервомоторам подается непосредственно с внешнего источника в обход регулятора напряжения. Таким образом, единственным ограничением электропитания Ваших сервомоторов является то, что это должно быть в операционном диапазоне. Пожалуйста, обратитесь к инструкции Ваших сервоприводов для определения надлежащего источника питания.Можно включить процессор Maestro и сервомоторы от одного источника электропитания. Для этого необходимо установить перемычку "VSRV=VIN".Встроенный регулятор напряжения рассчитан на максимальный ток в 100мА. Сама плата Maestro потребляет около 50мА. Таким образом, приблизительно 50 мА доступно для питания других устройств с напряжением 5В непосредственно от USB. Контакты SIG (0, 1, 2, …) используются для передачи управляющих импульсов сервомоторам, как цифровые выходы и для измерения аналоговых напряжений в режиме аналоговых входов. Эти выводы защищены резисторами в 220?. Общий текущий предел (вход/выход) для этих выводов - 150 мА, но при использовании встроенного регулятора ток ограничен 50 мА (см. выше.)Контакт RX используется для получения неинвертированных TTL (0-5-вольт) последовательностей байтов, например от микроконтроллера UART. Эти байты могут быть или последовательными командами для Maestro, или произвольными байтами для пересылки назад к компьютеру через USB соединение. Для получения дополнительной информации о последовательном интерфейсе Maestro, см. Раздел 5.a. Обратите внимание на то, что Maestro вероятно, будет в состоянии принять 3.3-вольтовый TTL сигнал, но нет гарантии, что 3.3 В будет распознано как высокий уровень на контакте RX. Таким образом, если Вы хотите обеспечить надежную работу, необходимо усилить 3.3-вольтовый TTL сигнал до 4 В.Контакт TX служит для передачи неинвертированных TTL (0-5-вольтовые) последовательностей байтов. Эти байты могут или быть ответами на команды, отправленные Maestro, произвольным байтами, переданными с компьютера через соединение USB или пришедшими с контакта TXIN. Контакт RST может быть замкнут на "0" для "жесткого" сброса микроконтроллера Maestro. Но это должно в случае крайней необходимости. Линия внутренне выставляется в "1". Таким образом, можно оставить этот контакт свободным.Контакт ERR является выводом, связанным с красным индикатором ошибки. Высокий уровень сигнала на него поступает синхронно с включением красного светодиода на плате контроллера. Последний, в свою очередь, загорается, когда процессор регистрирует какую-либо ошибку, и гаснет при сбросе флага ошибки. Он может также управляться пользовательским сценарием. Так как контакт ERR никогда не замыкается на "-", допустимо соединить его для всех Мини-Maestro вместе. Обратите внимание на то, что это заставит красные светодиоды всех соединенных Мини-Maestro включаться каждый раз, когда один из Мини-Maestro регистрирует ошибку и включает индикаторКонтакт TXIN является последовательным входом, позволяющим объединять в одну цепочку несколько контроллеров Мини-Maestro. Любые последовательности байтов, полученные по нему будут буферизованы через логический элемент AND и переданы на контакт TX.

Размерности Мини-Maestro приведены в изображении выше, вместе с Микро Maestro для сравнения. Вертикальное и горизонтальное расстояния между двумя монтажными отверстиями составляют:

• 1.20 дюйма и 0.50 дюйма для Мини-Maestro 12
• 1.58 дюйма и 0.50 дюйма для Мини-Maestro 18
• 1.50 дюйма и 0.50 дюйма для Мини-Maestro 24