Arduino με Servo Motor
Χρησιμοποιώντας το Arduino με σερβοκινητήρες μπορούμε να ελέγξουμε με ακρίβεια τη θέση του άξονα, επειδή οι σερβοκινητήρες λειτουργούν σε έναν μηχανισμό ανάδρασης για τον προσδιορισμό της θέσης του άξονα. Η θέση του άξονα μετριέται συνεχώς με ένα ενσωματωμένο ποτενσιόμετρο μέσα στον σερβοκινητήρα που τον συγκρίνει με τη θέση στόχου που έχει οριστεί από τον μικροελεγκτή (π.χ. το Arduino). Υπολογίζοντας το σφάλμα μεταξύ της θέσης στόχου και της πραγματικής θέσης, ο μικροελεγκτής προσαρμόζει τον άξονα εξόδου του ώστε να ταιριάζει με τη θέση στόχου. Όλο αυτό το σύστημα μπορεί να περιγραφεί ως α σύστημα κλειστού βρόχου .
Σερβοκινητήρες ελέγχου Arduino με χρήση σήματος PWM. Αυτό το σήμα ελέγχου δίνεται στον ακροδέκτη ελέγχου του σερβοκινητήρα. Το πλάτος του σήματος PWM καθορίζει τη θέση του άξονα. Ο παρακάτω πίνακας δίνει μια απεικόνιση του ελέγχου θέσης σερβοκινητήρα με χρήση σήματος PWM
| Πλάτος PWM (ms) | Θέση άξονα (γωνία) |
|---|---|
| 1 ms | 0˚ βαθμός Ελάχ |
| 1,5 ms | 90˚ μοίρες ουδέτερο |
| 2 ms | 180˚ μοίρες Μέγ |
Οι σερβοκινητήρες χρειάζονται γενικά έναν παλμό PWM κάθε 20ms ή 50Hz. Οι περισσότεροι σερβοκινητήρες RC μπορούν να λειτουργήσουν καλά σε μια περιοχή από 40 έως 200 Hz.
Καρφίτσες σερβοκινητήρα
Οι περισσότεροι σερβοκινητήρες που χρησιμοποιούνται με το Arduino έχουν τρεις ακίδες.
- Εδαφος Οι σερβοκινητήρες έχουν μια ακίδα GND που συνήθως βγαίνει σε μαύρο χρώμα.
- Πείρο τροφοδοσίας Απαιτείται ένας ακροδέκτης 5v για να δώσει ισχύ στον σερβοκινητήρα. Η ακίδα ισχύος είναι συνήθως σε κόκκινο χρώμα.
- Πείρο ελέγχου Η κίνηση του άξονα του σερβοκινητήρα ελέγχεται χρησιμοποιώντας τον πείρο ελέγχου. Αυτή η ακίδα συνδέεται με μια ψηφιακή ακίδα Arduino.
Οι σερβοκινητήρες διαθέτουν διαφορετικούς συνδυασμούς χρωμάτων, αλλά τα καλά νέα είναι ότι όλοι οι σερβοκινητήρες έχουν καρφίτσες συνήθως με την ίδια σειρά, απλώς η χρωματική κωδικοποίηση είναι διαφορετική.
Wire Servo με Arduino
Οι περισσότεροι από τους σερβοκινητήρες λειτουργούν με 5V. Για να τροφοδοτήσουμε τον σερβομηχανισμό με το Arduino, πρέπει να συνδέσουμε έναν ακροδέκτη 5V του Arduino στον ακροδέκτη τροφοδοσίας του σερβομηχανισμού. Το Arduino έχει περιορισμένο εύρος για την άντληση ρεύματος. Συνήθως, ένας ή δύο κινητήρες μπορούν να συνδεθούν στο Arduino. Για να ελέγξουμε πολλούς σερβοκινητήρες χρησιμοποιώντας το Arduino, πρέπει να τους τροφοδοτήσουμε χρησιμοποιώντας εξωτερική τροφοδοσία.
Κατά την ενεργοποίηση του σερβομηχανισμού θα πρέπει να έχετε υπόψη σας την ακόλουθη διαμόρφωση ακίδων:
| Καρφίτσα σερβοκινητήρα | Arduino Pin |
|---|---|
| Power (κόκκινο) | 5V Pin ή εξωτερικό τροφοδοτικό |
| Αλεσμένο (μαύρο ή καφέ) | Τροφοδοτικό και Arduino GND |
| Καρφίτσα ελέγχου (Κίτρινη, πορτοκαλί ή λευκή) | Ψηφιακή καρφίτσα του Arduino |
Για να συνδέσετε σερβοκινητήρες με το Arduino είναι δυνατές οι ακόλουθες δύο διαμορφώσεις:
- Καλώδιο χρησιμοποιώντας Arduino 5V Pin
- Καλώδιο με εξωτερική τροφοδοσία με Arduino
Καλώδιο με χρήση Arduino 5V Pin
Ο σερβοκινητήρας μπορεί να τροφοδοτηθεί χρησιμοποιώντας έναν ακροδέκτη Arduino 5V, αλλά ένα πράγμα που πρέπει να προσέχετε είναι ότι το Arduino μπορεί να δώσει μέγιστο ρεύμα 500 mA στον σερβομηχανισμό. Εάν οι κινητήρες τραβήξουν ρεύμα πέρα από αυτό το όριο, θα επαναφέρουν αυτόματα το Arduino και μπορεί επίσης να χάσει την ισχύ του.
Ακολουθεί η εικονογραφική αναπαράσταση της σύνδεσης Arduino με σερβοκινητήρα:
Εδώ ο ψηφιακός ακροδέκτης 9 του Arduino συνδέεται με τον ακροδέκτη ελέγχου σερβοκινητήρα, ενώ ο ακροδέκτης τροφοδοσίας και GND του σερβομηχανισμού συνδέεται με τον ακροδέκτη 5V και GND του Arduino αντίστοιχα.
Καλώδιο με χρήση εξωτερικής παροχής με Arduino
Το Arduino μπορεί να παρέχει περιορισμένο ρεύμα σε σερβοκινητήρες, γι' αυτό πρέπει να συνδέσουμε ένα εξωτερικό τροφοδοτικό. Χρησιμοποιώντας μια ξεχωριστή πηγή τροφοδοσίας για σερβοκινητήρες μπορούμε να συνδέσουμε όσους κινητήρες θέλουμε με το Arduino, αλλά να έχουμε κατά νου τις ψηφιακές ακίδες που είναι διαθέσιμες στις πλακέτες Arduino. Εάν θέλετε να συνδέσετε πολλούς σερβοκινητήρες, τότε συνιστάται να χρησιμοποιήσετε ασπίδες Arduino Mega ή Arduino που μπορούν να παρέχουν περισσότερες ακίδες για να χειρίζονται όλους τους κινητήρες.
Εδώ, η τροφοδοσία του σερβοκινητήρα και ο ακροδέκτης γείωσης συνδέονται μεταξύ των εξωτερικών ακροδεκτών τροφοδοσίας, ενώ ο ακροδέκτης ελέγχου συνδέεται με τον ψηφιακό ακροδέκτη του Arduino όπως στην παραπάνω διαμόρφωση.
συμπέρασμα
Οι σερβοκινητήρες είναι ένας εξαιρετικός τρόπος σχεδιασμού έργων ρομποτικής. Λόγω της ευελιξίας τους όσον αφορά τους μηχανισμούς ελέγχου, οι χρήστες του Arduino έχουν την ευκαιρία να σχεδιάσουν έργα της επιλογής τους. Ένας σερβοκινητήρας μπορεί να συνδεθεί με ένα Arduino χρησιμοποιώντας την ισχύ και τις ψηφιακές ακίδες του. Ενώ πάντα αναζητάτε τις ενεργειακές απαιτήσεις του κινητήρα πριν τον συνδέσετε στο Arduino. Για να συνδέσετε τους πολλαπλούς κινητήρες με το Arduino πρέπει να χρησιμοποιήσετε ένα εξωτερικό τροφοδοτικό.