### Progetto 5: Controllo del Servo
#### **(1)Descrizione:**
Un servomotore è un attuatore rotativo per il controllo della posizione. È composto principalmente da un alloggiamento, una scheda elettronica, un motore senza nucleo, un ingranaggio e un sensore di posizione. Il suo principio di funzionamento è che il servo riceve il segnale inviato dal MCU o dal ricevitore e produce un segnale di riferimento con un periodo di 20ms e una larghezza di 1.5ms. Confronta quindi la tensione di polarizzazione DC acquisita con la tensione del potenziometro e ottiene l'uscita della differenza di tensione.
Quando la velocità del motore è costante, il potenziometro viene azionato in rotazione attraverso l'ingranaggio riduttore a cascata, il che porta la differenza di tensione a 0 e il motore si ferma. In generale, l'intervallo di angolo di rotazione del servo è 0° -- 180°
L'angolo di rotazione del servomotore è controllato regolando il ciclo di lavoro del segnale PWM (Pulse-Width Modulation). Il ciclo standard del segnale PWM è 20ms (50Hz). Teoricamente, la larghezza è distribuita tra 1ms-2ms, ma in pratica è tra 0.5ms-2.5ms. La larghezza corrisponde all'angolo di rotazione da 0° a 180°. Nota che per motori di marche diverse, lo stesso segnale può produrre angoli di rotazione differenti.
In generale, il servo ha tre fili: marrone, rosso e arancione. Il filo marrone è la massa, quello rosso è il polo positivo e quello arancione è il filo del segnale.
L'angolo del servo:
#### **(2)Parametri:**
- Tensione di lavoro: DC 4.8V \~ 6V
- Intervallo angolo operativo: circa 180° (a 500 → 2500 μsec)
- Intervallo larghezza impulso: 500 → 2500 μsec
- Velocità a vuoto: 0.12 ± 0.01 sec / 60 (DC 4.8V) 0.1 ± 0.01 sec / 60 (DC 6V)
- Corrente a vuoto: 200 ± 20mA (DC 4.8V) 220 ± 20mA (DC 6V)
- Coppia di stallo: 1.3 ± 0.01kg · cm (DC 4.8V) 1.5 ± 0.1kg · cm (DC 6V)
- Corrente di stallo: ≦ 850mA (DC 4.8V) ≦ 1000mA (DC 6V)
- Corrente in standby: 3 ± 1mA (DC 4.8V) 4 ± 1mA (DC 6V)
#### **(3)Schema di Collegamento:**
Nota: I fili marrone, rosso e arancione del servo sono collegati rispettivamente a Gnd(G), 5v(V) e 10 dello shield. Ricordarsi di collegare un'alimentazione esterna a causa dell'alta corrente del servo. In caso contrario, la scheda di sviluppo potrebbe danneggiarsi.
#### **(4)Codice di Test 1:**
(**Nota:** Non collegare il modulo Bluetooth prima di caricare il codice, poiché il caricamento del codice utilizza anche la comunicazione seriale e potrebbero verificarsi conflitti con la comunicazione seriale Bluetooth, che possono causare il fallimento del caricamento.)
```C
/*
Keyestudio Mini Tank Robot V3 (Popular Edition)
lesson 5.1
Servo
http://www.keyestudio.com
*/
#define servoPin 10 //Il pin del servo
int pos; //La variabile dell'angolo del servo
int pulsewidth; //La variabile della larghezza di impulso del servo
void setup()
{
pinMode(servoPin, OUTPUT); //Imposta il pin del servo come uscita
procedure(0); //Imposta l'angolo del servo a 0°
}
void loop()
{
for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) // Da 1° a 180°
{
// con incrementi di 1 grado
procedure(pos); // Ruota all'angolo 'pos'
delay(15); //Controlla la velocità di rotazione
}
for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) // Da 180° a 1°
{
procedure(pos); // Ruota all'angolo 'pos'
delay(15);
}
}
//La funzione controlla il servo
void procedure(int myangle)
{
pulsewidth = myangle * 11 + 500; //Calcola il valore della larghezza di impulso
digitalWrite(servoPin, HIGH);
delayMicroseconds(pulsewidth); //Il tempo al livello alto rappresenta la larghezza di impulso
digitalWrite(servoPin, LOW);
delay((20 - pulsewidth / 1000)); //Poiché il ciclo è 20ms, il tempo rimanente è al livello basso
}
```
Caricando il codice, vedremo il servo muoversi da 0° a 180°. Nei capitoli successivi, introdurremo come pilotare un servo. Inoltre, possiamo controllare un servo con una libreria servo di Arduino.
Nota: Questo file di libreria servo utilizza il timer 1, e l'uscita PWM delle porte IO 9 e 10 utilizza anch'essa il timer 1, quindi non possiamo utilizzare questa libreria servo quando utilizziamo l'uscita PWM di D9 e D10 in seguito.
#### **(5)Codice di Test 2:**
(Nota: Non collegare il modulo Bluetooth prima di caricare il codice, poiché il caricamento del codice utilizza anche la comunicazione seriale e potrebbero verificarsi conflitti con la comunicazione seriale Bluetooth, che possono causare il fallimento del caricamento del codice.)
```C
/*
Keyestudio Mini Tank Robot V3 (Popular Edition)
lesson 5.2
Servo
*/
#include
Servo myservo; // crea i servo
int pos = 0; // Salva le variabili dell'angolo
void setup()
{
myservo.attach(10); //Collega il servo alla porta digitale 10
}
void loop()
{
for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) //Da 0° a 180°
{
//la lunghezza del passo è 1
myservo.write(pos); // Ruota all'angolo 'pos'
delay(15); // Attendi 15ms per controllare la velocità
}
for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) //Da 180° a 0°
{
myservo.write(pos); // Ruota all'angolo 'pos'
delay(15); // Attendi 15ms per controllare la velocità
}
}
```
#### **(6)Risultati del Test:**
Caricare il codice, collegare l'alimentazione e il servo si muove nell'intervallo tra 0° e 180°.
#### **(7)Spiegazione del Codice:**
Arduino è dotato di **\#include \** (funzione e istruzioni del servo)
Di seguito sono riportate alcune istruzioni comuni della funzione servo:
1\. **attach（interfaccia）**——Imposta l'interfaccia del servo, le porte 9 e 10 sono disponibili
2\. **write（angolo）**——L'istruzione per impostare l'angolo di rotazione del servo, l'intervallo di angolo va da 0° a 180°
3\. **read（）**——L'istruzione per leggere l'angolo del servo, legge il valore del comando di "write()"
4\. **attached（）**——Verifica se il parametro del servo è stato inviato alla sua interfaccia
Nota: Il formato di scrittura sopra indicato è "nome variabile servo, istruzione specifica（）", ad esempio: myservo.attach(10)