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Arduino篇—舵機的控制

冬至子 ? 來源:X的創客課堂 ? 作者:MRXY ? 2023-11-02 10:12 ? 次閱讀
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課程目標

  • 舵機的組成與工作原理
  • 舵機的控制方式與應用

相關知識

**舵機:**是一種位置(角度)伺服的驅動器,適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統

**舵機的結構組成:**一般來講舵機主要由以下幾個部分組成,舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計、直流電機控制電路等。

圖片

**舵機工作原理:**舵機安裝了一個電位器(或其它角度傳感器)檢測輸出軸轉動角度,控制板根據電位器的信息能比較精確的控制和保持輸出軸的角度。這樣的直流電機控制方式叫閉環控制,所以舵機更準確的說是伺服馬達。

圖片

舵機角度控制: 舵機轉動的角度是通過調節PWM(脈沖寬度調制)信號的占空比來實現的。標準的PWM信號的周期固定為20ms,理論上脈寬分布應該在1ms到2ms之間,實際上可由0.5ms到2.5ms之間,脈寬與轉角0°—180°相對應。不同廠家不同型號的舵機也會有所差異。

圖片

電路搭建

所需材料:

ArduinoUNO * 1
SG90舵機 *1
杜邦線若干

電路連接:

舵機一般都外接三根線,分別用棕、紅、橙三種顏色進行區分,由于品牌不同,顏色也會有所差異,棕色為接地線,紅色為電源正極線,橙色為信號線。Arduino如果需要控制多個舵機,需要外接電源以及使用專用的舵機控制板。
圖片

程序編寫

練習一:舵機往返運動

編寫控制程序,實現舵機在0°和180°間不間斷轉動。

圖形化方式:

圖片

代碼方式:

/* 項目名稱:舵機0~180°往返運動
 * 項目時間:2022.03.22
 * 項目作者:MRX
 */
#include < Servo.h >


Servo myservo;  // 定義Servo對象來控制
int pos = 0;    // 角度存儲變量


void setup() {
  myservo.attach(6);  // 控制線連接數字6
}


void loop() {
  for (pos = 0; pos <= 180; pos ++) { // 0°到180°
    myservo.write(pos);              // 舵機角度寫入
    delay(5);                       // 等待轉動到指定角度
  }
  for (pos = 180; pos >= 0; pos --) { // 從180°到0°
    myservo.write(pos);              // 舵機角度寫入
    delay(5);                       // 等待轉動到指定角度
  }
}

練習二:可控的舵機

通過旋轉電位器來控制舵機的轉動角度。

電路連接:

舵機連接到UNO的6號腳,電位器連接UNO的A0。

圖片

圖形化方式:

圖片

代碼方式:

/* 項目名稱:電位器控制舵機運動
 * 項目時間:2022.03.22
 * 項目作者:MRX
 */
#include < Servo.h >


Servo myservo;  // 定義Servo對象來控制
int pos = 0;
void setup() {
  myservo.attach(6);  // 控制線連接數字6
  pinMode(A0,INPUT);
}


void loop() {
  pos = map(analogRead(A0),0,1024,0,180);//將電位器讀取的值映射為舵機選擇角度
  myservo.write(pos);              // 舵機角度寫入
  delay(5);                       // 等待轉動到指定角度
}

程序分析:

用Arduino控制舵機一般有兩種方法:

  • 通過Arduino的普通數字引腳產生占空比不同的方波,模擬產生PWM信號進行舵機控制。
  • 直接利用Arduino自帶的Servo庫進行控制。

Servo庫常用函數:

  • Attach(接口)—設定舵機接口。
  • Write(角度)—用于設定舵機旋轉的角度,可設定范圍0°—180°。
  • Read()—用于讀取舵機角度的語句,可理解為讀取最后一條write()命令中的值。
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