Συνήθως, οι σερβοκινητήρες έχουν βραχίονες που μπορούν να ελεγχθούν χρησιμοποιώντας το Arduino. Οι σερβοκινητήρες αποτελούνται από ένα σύστημα ελέγχου το οποίο παρέχει ανατροφοδότηση σχετικά με την τρέχουσα θέση του άξονα του κινητήρα, αυτή η ανάδραση επιτρέπει την κίνηση με μεγάλη ακρίβεια.
Pinout σερβοκινητήρα
Συνήθως, οι περισσότεροι σερβοκινητήρες έχουν τρεις ακίδες:
- Καρφίτσα Vcc (Κανονικά κόκκινο 5V)
- GND Pin (Κανονικά μαύρο 0V)
- Pin Signal Input (Λήψη σήματος PWM από το Arduino)
Λειτουργία σερβοκινητήρα
Μπορούμε να ελέγξουμε τον σερβοκινητήρα συνδέοντας τον ακροδέκτη Vcc στα 5V και τον ακροδέκτη GND στο 0V. Στο τερματικό κίτρινου χρώματος, παρέχουμε α PWM σήμα που ελέγχει τη γωνία περιστροφής του σερβοκινητήρα. Το πλάτος του σήματος PWM μας δίνει τη γωνία με την οποία ο κινητήρας θα περιστρέψει τον βραχίονά του.
Αν κοιτάξουμε στο φύλλο δεδομένων των σερβοκινητήρων, λαμβάνουμε τις ακόλουθες παραμέτρους:
- Χρονική περίοδος σήματος PWM
- Ελάχιστο πλάτος για PWM
- Μέγιστο πλάτος για PWM
Όλες αυτές οι παράμετροι είναι προκαθορισμένες στη βιβλιοθήκη Arduino Servo.
Servo Motors με Arduino
Οι σερβοκινητήρες ελέγχονται εξαιρετικά εύκολα με το Arduino, χάρη στο Servo Library που μας βοηθά να προσαρμόσουμε τον κωδικό μας ανάλογα με τις ανάγκες και μας επιτρέπει να περιστρέψουμε τον σερβοβραχίονα στην επιθυμητή γωνία.
Και οι τρεις παράμετροι που αναφέρονται παραπάνω είναι σταθερές στη βιβλιοθήκη Servo. Χρησιμοποιώντας αυτές τις παραμέτρους, μπορούμε να ελέγξουμε τη γωνία του σερβοκινητήρα με τον ακόλουθο τρόπο:
- Εάν πλάτος σήματος PWM = WIDTH_MAX, ο σερβομηχανισμός θα περιστραφεί σε 180o
- Εάν πλάτος σήματος PWM = WIDTH_MIIN, ο σερβομηχανισμός θα περιστραφεί σε 0o
- Εάν το πλάτος του σήματος PWM βρίσκεται ανάμεσα WIDTH_MAX και WIDTH_MIN , ο σερβοκινητήρας θα περιστρέφεται μεταξύ 0o και 180o
Μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα επιθυμητό σήμα PWM σε μερικές από τις ακίδες του Arduino. Το σήμα PWM θα δοθεί στον ακροδέκτη σήματος εισόδου του σερβοκινητήρα. Σύνδεση των υπόλοιπων δύο ακίδων του servo σε 5v και GND του Arduino.
Πώς να ελέγξετε τον σερβοκινητήρα χρησιμοποιώντας το Arduino
Εδώ θα εξηγήσω πώς μπορούμε να συνδέσουμε και να προγραμματίσουμε τον σερβοκινητήρα μας χρησιμοποιώντας το Arduino. Το μόνο που χρειάζεσαι είναι:
- Arduino UNO
- Καλώδιο USB B
- Βοηθητικό μοτέρ
- Καλώδια βραχυκυκλωτήρα
Πώς να προγραμματίσετε το Servo με το Arduino
Ακολουθούν μερικά απλά βήματα:
Βήμα 1: Συμπεριλάβετε προκαθορισμένη βιβλιοθήκη σερβομηχανισμού:
# περιλαμβάνω < Servo.h >Βήμα 2: Δημιουργία αντικειμένου Servo:
Servo myservo;Συμβουλή: Σε περίπτωση που ελέγχετε περισσότερους από έναν σερβοκινητήρες, πρέπει να δημιουργήσετε περισσότερα αντικείμενα σερβομηχανισμού:
Servo myservo1;Servo myservo2;
Βήμα 3: Ρυθμίστε τον ακροδέκτη ελέγχου (9) στο Arduino Uno που στέλνει σήμα PWM στη θύρα σήματος εισόδου του σερβομηχανισμού:
myservo.attach ( 9 ) ;Βήμα 4: Περιστρέψτε τη γωνία του σερβοκινητήρα στην επιθυμητή τιμή για παράδειγμα 90o:
myservo.γράψτε ( pos ) ;Κωδικός Arduino
Ανοίξτε παράδειγμα προγράμματος σερβοκινητήρα από File>Example>Servo>Sweep , θα ανοίξει ένα νέο παράθυρο που μας δείχνει το σερβοσκίτσο μας:
#includeServo myservo; // δημιουργείται το σερβο αντικείμενο Για έλεγχος σερβοκινητήρα
int pos = 0 ; // για την αποθήκευση της θέσης του σερβομηχανισμού δημιουργείται μια νέα μεταβλητή
ρύθμιση κενού ( ) {
myservo.attach ( 9 ) ; // αυτό θα σειρά Καρφίτσα Arduino 9 Για Έξοδος PWM
}
κενό βρόχο ( ) {
Για ( pos = 0 ; pos = 0 ; pos -= 1 ) { // πηγαίνει από 180 προς την 0 βαθμούς
myservo.γράψτε ( pos ) ; // πείτε στον σέρβο να πάει στη θέση «pos».
καθυστέρηση ( 5 ) ; // περιμένει Για 5 ms ώστε ο σερβομηχανισμός να φτάσει στη θέση του
}
}
Μόλις μεταγλωττιστεί και ανέβει το πρόγραμμα, ο σερβοκινητήρας θα αρχίσει να περιστρέφεται αργά από τη θέση εκκίνησης 0 μοίρες έως 180 μοίρες, μία μοίρα τη φορά όπως ακριβώς τα βήματα. Όταν ο κινητήρας ολοκληρώσει την περιστροφή 180 μοιρών, θα ξεκινήσει την περιστροφή του προς την αντίθετη κατεύθυνση προς το σημείο εκκίνησης του, δηλαδή 0 μοίρες.
Σχήματα
Πώς να ελέγξετε τον σερβοκινητήρα χρησιμοποιώντας ποτενσιόμετρο
Μπορούμε επίσης να ελέγξουμε τη θέση του σερβοκινητήρα με το χέρι. Για να γίνει αυτό χρειαζόμαστε ένα Ποτενσιόμετρο . Το ποτενσιόμετρο έχει τρεις ακίδες. Συνδέστε τις δύο εξωτερικές ακίδες σε 5V Vcc και GND του Arduino και τη μεσαία στην ακίδα A0 στην πλακέτα Arduino.
Πώς να προγραμματίσετε το Servo με ποτενσιόμετρο
Το μεγαλύτερο μέρος του σκίτσου για το ποτενσιόμετρο είναι το ίδιο με το προηγούμενο παράδειγμα. Η μόνη διαφορά είναι μια νέα μεταβλητή val και υποκαρφίτσα ορίζεται πριν από την ενότητα εγκατάστασης και βρόχου του κώδικα.
int potpin = A0;int val;
Στο τμήμα βρόχου, η αναλογική ακίδα A0 χρησιμοποιείται για την ανάγνωση τιμών για ποτενσιόμετρο με συνάρτηση analogRead() . Οι πλακέτες Arduino περιέχουν 10-bit ADC (Αναλογικός σε ψηφιακός μετατροπέας) δίνοντάς μας τιμές μεταξύ 0 και 1023 ανάλογα με τη θέση του ποτενσιόμετρου:
val = αναλογικήΑνάγνωση ( υποκαρφίτσα ) ;Τέλος, χρησιμοποιήσαμε χάρτης() λειτουργία για να χαρτογραφήσει εκ νέου αριθμούς από το 0 έως το 1023 σύμφωνα με τη γωνία του Servo, όπως γνωρίζουμε, οι Servo κινητήρες μπορούν να περιστρέφονται μόνο μεταξύ 00 και 1800.
val = χάρτης ( val, 0 , 1023 , 0 , 180 ) ;Κωδικός Arduino
Ανοίξτε το σκίτσο του κουμπιού διαθέσιμο στο Arduino IDE, μεταβείτε στο Αρχεία>Παραδείγματα>Σερβο>Πομπ . Θα ανοίξει ένα νέο παράθυρο που μας δείχνει το σκίτσο του πόμολο μας για τον σερβο:
#includeServo myservo; // Δημιουργία ονόματος αντικειμένου servo myservo
int potpin = A0; // καθορισμός αναλογικής ακίδας Για ποτενσιόμετρο
int val; // μεταβλητός οι οποίες θα ανάγνωση αναλογικές τιμές ακίδων Για ποτενσιόμετρο
ρύθμιση κενού ( ) {
myservo.attach ( 9 ) ; // καθορισμένη καρφίτσα 9 Για Σήμα εισόδου PWM του servo στο Arduino
}
κενό βρόχο ( ) {
val = αναλογικήΑνάγνωση ( υποκαρφίτσα ) ; // διαβάζει την τιμή από το ποτενσιόμετρο ( τιμή μεταξύ 0 και 1023 )
val = χάρτης ( val, 0 , 1023 , 0 , 180 ) ; // κλιμακώστε την τιμή που θα χρησιμοποιήσετε με τον σερβομηχανισμό ( αξία μεταξύ 0 και 180 )
myservo.γράψτε ( val ) ; // ρυθμίζει τη θέση του σερβομηχανισμού με κλιμακούμενη τιμή
καθυστέρηση ( δεκαπέντε ) ; // περιμένει Για ο σερβομηχανισμός για να φτάσει στη θέση
}
Ο παραπάνω κωδικός θα μας βοηθήσει να ελέγξουμε τον άξονα του σερβοκινητήρα χρησιμοποιώντας ποτενσιόμετρο, ο άξονας θα περιστρέφεται μεταξύ 0 και 180 μοιρών. Μπορούμε επίσης να διατηρήσουμε την ταχύτητα μαζί με την κατεύθυνση του σερβο χρησιμοποιώντας το.
Διάγραμμα κυκλώματος
Πόσους σερβοκινητήρες μπορώ να συνδέσω με το Arduino;
Ο μέγιστος αριθμός σερβοκινητήρων που μπορεί να χειριστεί το Arduino UNO είναι έως και 12 με τη βιβλιοθήκη Arduino για σερβομηχανή και το μέγιστο 48 σερβ μπορεί να συνδεθεί με πλακέτες όπως το Mega.
Υπόδειξη: Μπορούμε να τρέξουμε απευθείας σερβο χρησιμοποιώντας ρεύμα Arduino, αλλά να θυμάστε εάν οι σερβοκινητήρες αντλούν περισσότερα από 500 mA τότε η πλακέτα Arduino μπορεί να επαναφέρει αυτόματα και να χάσει την τροφοδοσία. Συνιστάται να χρησιμοποιείτε πάντα ένα αποκλειστικό τροφοδοτικό για σερβοκινητήρες.
συμπέρασμα
Σε αυτό το σεμινάριο, καλύψαμε τον μηχανισμό ελέγχου των σερβοκινητήρων με το Arduino. Καλύψαμε τα βασικά για τον έλεγχο της θέσης και της ταχύτητας του σερβομηχανισμού χρησιμοποιώντας ποτενσιόμετρο. Τώρα έχετε μια ιδέα για τον σερβομηχανισμό και οι δυνατότητες για τη ρομποτική σας, τα έργα RC και ο αυτοματισμός με χρήση του σερβομηχανισμού είναι ατελείωτες.