Arduino篇—舵機的控制

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。

**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。

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。

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。

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：

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。

圖形化方式：

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。