用单片机制作电控云台

用单片机制作电控云台

电视摄像的基本要领是:"平""稳""匀""准""清"，其中“匀”是指匀速，即运动镜头的运动速度要均匀，画面节奏统一，避免忽快忽慢，大起大落，犹犹豫豫以及痉挛式、刷墙式、拉风箱式的拍摄。在拍摄实践中，当镜头运动速度较快时，不管是手持拍摄还是三角架拍摄，要达到"匀"的要求也不是难事，但若需要缓慢运动镜头时，光靠手工缓慢移动摄像机就很难做到"匀"了。于是我想做个电控云台来实现缓慢遥动摄像机的目标。

首先，我采用了如下方案：

电机与简易调速板

把网购的减速步进电机+简易控制板去掉一只电机，加上一些联接件，接上电源，虽然也能让摄像机缓慢遥动，但由于电机的步进角为7.5度，低转速时有明显的顿挫感，制作因此失败。

其次，我选择了如下方案：

就是将高减速比的电机与电机调速器组合在一起，用调速器来控制电机转速，以此带动摄像机的缓慢遥动。此方案虽然解决了低转速时的顿挫感，但较低的转速无法直接启动，只能在较高转速下往低转速调整，其次就是不能对运行速度、旋转角度作出预设，可玩性稍差。

成品图

调速板

减速电机

第三种，我选择了如下方案：

就是用单片机去控制高精度步进电机，这种方案的优点在于能作出较多的预设，可玩性较高。下面我来重点介绍其制作方法及应用。

各元件的连接如下图：

电路图

实物如下图：

实物图

成品图

应用图

一、材料的选择

由于我的摄像机与三角架都比较小，云台可以做得紧凑些。

步进电机用35*35*27轴径0.5cm步距角0.9度，5元/只。

步进电机套装

壳体

电池

步进电机

电池用-BJ-523450不带保护板聚合物锂电池，5.17元/只。

选购壳体前，我根据电机、电池、控制驱动板等材料的大小，在绘图软件上精心排列，看看要多大的壳体就能比较紧凑地装下所有材料，绘出如下安装草图。

装配图

根据草图中的顶视图，我选用了56*56*100的铅合金壳体（12.5元/只）。根据草图中的侧视图，我把壳体切成长为62mm一段留用。

电池保护板用3串12伏的，3.8元/只。

控制驱动板用林升电子的，37元/套，套件内含控制驱动板、步进电机（步距角1.8度，弃之不用）、供电插头、遥控器等。

快装板用QR-50的，35元/只，快装板选择时要注意底部有完整的平面，以方便安装法兰盘。

电源开关

快装板底部

三极管用9015，约0.5元/只。讯响器用5V有源的，约1元/只。电源开关用带自锁且有电源指示的按钮开关（见上图），4元/只。

二、制作步骤

1、步进电机的安装。步进电机安装在壳体的一块端盖上。为了让钻孔的位置准确无误，可先在电脑上根据电机安装孔的尺寸及壳体端盖的大小绘出各钻孔位置的图纸，打印出纸质稿贴在端盖上，再根据图纸上的标记在端盖上冲出钻孔的定位印记，然后钻孔。安装好后如下图。

示强磁定位器

示调整垫片

2、电池的安装。

（顶视图）

（45度顶视图）

（底侧图）

3、底部快装螺孔制作

先将约3mm厚的铜片用螺丝固定在底板的反面，在底板的中心点打一个4mm的孔，用1/4-20UNC丝锥攻好1/4的螺孔，以便与快装板连接。

示底部快装螺孔

三、使用

步进电机的所有控制都是在遥控器上实现的，下面简单地介绍下遥控器的使用。

1、遥控器按键说明 （//及后面为注释）

按键CH- 电机连续正转 //遥控器打开设定代码

按键CH 电机强制停止 // ↓↓↓↓

按键CH+ 电机连续反转

按键>>| 点动反转

按键|<< 点动正转

按键>|| 运行预置程控主功能230-250条 //分两组150024 与150025

按键一 速度减慢（每次50微秒）

按键十 速度提高（每次50微秒）

按键EQ 运行预置程控主220-230条 //150023

按键100+ 运行预置程控副200-210 //150021

按键200+ 运行预置程控副210-220 //150022

按键0 速度微调000030-049000之间 单位微秒

按键1 综合设定详见 指令说明 表格

按键2 运行预置程控副190-200条 //150020

按键3 运行预置程控副180-190条 //150019

按键4 运行预置程控副170-180条 //150018

按键5 运行预置程控副160-170条 //150017

按键6 运行预置程控副150-160条 //150016

按键7 运行预置程控副140-150条 //150015

按键8 运行预置程控副130-140条 //150014

按键9 运行预置程控副120-130条 //150013

2、遥控器常用指令

//及后面为注释

130060 //清除遥控器所有按键功能 数字按键0和1除外

130061 //恢复遥控器按键功能

139952 //初始化；输入完从新通电板子指示灯常亮6秒灭初始化成功

180001 //打开停机刹车；高费电高发热

180000 //关闭停机刹车

190007 //驱动板为32细分；这个是默认值一般不用输入

190003 //这个细分对2228等为32细分；190001-190007之间对应不同细分

3、遥控器速度调整说明

一般按遥控器上的+-号按键即可调速每次步进值是50us

也可以直接输入速度，速度调整一个是细调（us）一个是倍率

细调输入直接按遥控器数字键

最快是：000030

最慢是：049000

倍率调整直接输入

最快是：140000

最慢是：140099（串口可以输入到255）

最终速度=细调（us）x(倍率+1)

例如细调输入为000060 粗调输入为140001

最终结果60*（1+1）=120us每步

4、遥控器数字按键功能设定

按键0和1是功能按键不能设定

//范例指定一个速度正转2圈

150020 //打开指令10设定（遥控器按键2）

0800050 //设定速度50微秒

1906400 //转一圈需要6400步

2500002 //正转6400*2（2圈）

3140125 //副控循环25圈等于99无限循环

按ch按键结束设定

按遥控器数字按键2运行

//范例指定速度反转5圈

150019 //打开指令11设定（遥控器按键3）

0800050 //设定速度50微秒

1906400 //转一圈需要6400步

2600005 //反转6400*5（5圈）

按ch按键结束设定

按遥控器数字按键3运行

150024/150025 (这个是2组合并运行需要设定两次) 播放键前10条/ 播放键后10条

150023 是按键EQ

150022 是按键200+

150021 是按键100+

150020 是按键2

150019 是按键3

150018 是按键4

150017 是按键5

150016 是按键6

150015 是按键7

150014 是按键8

150013 是按键9

//范例播放键调用遥控器按键2指令组和按键3指令组

150024 //打开指令04设定 （播放键）

0140020 //调用遥控器按键2指令组

1140019 //调用遥控器按键3指令组

2140225 //循环25次 99为无限循环

手持云台单片机方案参考

云台是安装、固定摄像机的支撑设备，它分为固定和电动云台两种。电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。电动云台高速姿态是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。本篇文章英尚微主要介绍手持云台的电机控制以MM32SPIN422C为主控。 MM32SPIN422C 是一款内核采用Arm®Cortex-M0，最高工作频率可达96MHz，内置128KBFlash和12KBSRAM，包含12位的ADC，采样速度高达1Msps，5个通用定时器、2个针对电机控制的PWM高级定时器，1个I2C接口、2个SPI接口和2个UART接口，针对电机应用内置2个运放、2个比较器，三相Allinone全集成，支持3V-16V供电，最大驱动电流为1.5A，工作温度范围（环境温度）-40℃-85℃。更多方案及技术支持请洽代理商英尚微。 应用特色： -高集成度，三相Allinone全集成 -内嵌除法器，比较器，运放等电机专用控制模块 -六轴传感器实际动态采样环境变化，科学算法动态校准 -PWM电机精准控制，实现拍摄平

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