Arduino и сервопривод

Описание

Сервопривод, он же сервомашинка, он же просто серво – простейший “модельный” актуатор, использовался в радиоуправляемых моделях ещё до появления Ардуино. Сервопривод поворачивает свой выходной вал в диапазоне ~180 градусов и обладает вполне приличным моментом для перемещения частей механизмов. В маленьком корпусе располагаются:

• Коллекторный моторчик
• Редуктор (пластиковый или металлический)
• Потенциометр обратной связи
• Контроллер (драйвер мотора, обратная связь, управление по интерфейсу PWM)

Серво комплектуется набором “качалок” и винтами для крепления

Характеристики 9-граммового сервопривода:

• Напряжение питания: 3.. 7.2V
• Крутящий момент:
  • 1.2кг/см при 4.8V
  • 1.6кг/см при 6.0V
• Рабочий угол: 160.. 180 градусов
• Скорость (без нагрузки): 180 градусов за 0.3с
• Интерфейс: PWM

Сервопривод управляется ШИМ сигналом, точнее длиной импульса: минимальная (0 градусов) и максимальная (~180 градусов) длина импульса колеблется в зависимости от модели и производителя сервопривода.

Подключение

Провода:

• Коричневый: GND
• Красный: VCC
• Жёлтый: цифровой пин

Примечание: сервопривод потребляет довольно приличный ток (стартовый до 1А), поэтому рекомендуется питать его от внешнего источника. При питании от компьютера напряжение может просесть и МК перезагрузится, при высокой нагрузке (с 2 и больше приводов) может выгореть защитный диод на плате Arduino!

Библиотеки

Для управления сервоприводом можно использовать стандартную библиотеку Servo. Эта библиотека отбирает у микроконтроллера первый таймер, поэтому в некоторых случаях будет удобно использовать библиотеку SoftServo. Стандартная библиотека управляет сервоприводом очень резко, на максимальной скорости, поэтому для реальных применений лучше использовать библиотеку плавного движения серво – ServoSmooth.

Servo.h

Библиотека стандартная и идёт в комплекте с Arduino IDE. Подключаем и создаём объект сервопривода. При создании никакие аргументы не передаются:

#include <Servo.h>
Servo myservo;

Библиотека имеет следующие методы:

uint8_t attach(int pin);           // "подключить" с указанием пина
uint8_t attach(int pin, int min, int max); // "подключить" с указанием пина и мин. макс. сигнала
void detach();                     // отключить
void write(int value);             // повернуть на угол в градусах
void writeMicroseconds(int value); // повернуть на длину импульса

При “подключении” серво через attach(pin) диапазон длины импульса устанавливается стандартный: 544.. 2400 мкс (задан в библиотеке). Если есть желание настроить серво идеально, чтобы она работала на весь диапазон – нужно попробовать покрутить её через writeMicroseconds() в крайних значениях диапазона и найти минимум и максимум, при которых серво “упирается”.

Примеры

#include <Servo.h>
Servo myservo;

void setup() {
  myservo.attach(3);  // подключаем на пин 3
}

void loop() {
  myservo.write(0);   // поворот на 0 градусов
  delay(1000);
  myservo.write(180); // поворот на 180 градусов
  delay(1000);
}

#include <Servo.h>
Servo myservo;

void setup() {
  myservo.attach(3);
}

void loop() {
  for (int i = 0; i <= 180; i++) {    
    myservo.write(i);
    delay(15);
  }
  for (int i = 180; i > 0; i--) {
    myservo.write(i);
    delay(15);
  }
}

#include <Servo.h>
Servo myservo;

void setup() {
  myservo.attach(3);
}

uint32_t tmr;   // переменная таймера
int val = 0;    // переменная яркости
int dir = 2;    // скорость и направление яркости

void loop() {
  // асинхронный таймер на миллис
  if (millis() - tmr >= 20) {
    tmr = millis();
    val += dir;                             // прибавляем скорость
    if (val >= 180|| val <= 0) dir = -dir;  // разворачиваем
    myservo.write(val);                     // применяем
  }
}

Домашнее задание

• Попробовать библиотеку ServoSmooth