Сколько сервоприводов можно подключить к arduino

Управление сервоприводом Ардуино

Сегодня мы поговорим про серводвигатели или сервоприводы, можно сказать и так и так.
Рассмотрим 2 модели двигателей.

  1. С фиксированным углом 180° градусов
  2. Сервопривод непрерывного вращения на 360° градусов.

Напишем простой скетч для управления движением одной и двумя сервами.

Если вы посмотрите видео, то там показано как я подключил лазер и управлял им двумя сервоприводами. И даже нарисовал квадрат. Правда на камеру снялось не очень хорошо, но движения были ровными и прямые и углы были чётко выражены.

Так что же такое сервопривод?
Сервопривод — это механизм с электромотором и с управлением обратной связи, который может вращать механический привод на заданный угол с заданной скоростью.

Отличия сервопривода от шагового мотора.

  • Шаговый двигатель просто считает «шаги», сколько он должен прошагать в секунду, чтобы оказаться в месте назначения.

Его недостатки — это возможность потери шагов при больших нагрузках.

  • В сервоприводах используется механизм обратной связи, поэтому он может обрабатывать ошибки и исправлять их.

Такая система называется следящей. Про шаговый двигатель я уже делал видео, посмотреть можно на моём канале.
Наиболее популярны типы сервоприводов:

  • сервоприводы которые удерживают заданный угол
  • сервоприводы поддерживающие заданную скорость вращения.

Устройство сервопривода

Управлять сервоприводом можно вручную, т.е. написав код самому или с помощью библиотеки Servo.h входящей в состав ARDUINO IDE, или библиотеки Servo2.h, если вам необходимо работать с приёмниками/ передатчиками работающими на частоте 433 МГц.
Библиотека VirtualWire.h используют одно и то же прерывание, что и Servo.h. Это означает, что их нельзя использовать в одном проекте одновременно.

Мы рассмотри вариант с библиотекой, так как он намного проще.

Подключение сервопривода к Ардуино.
Сервопривод обладает тремя контактами, провода которые идут к ним окрашены в разные цвета.

  • Коричневый провод ведет к земле,
  • красный – к питанию +5В,
  • провод оранжевого или желтого цвета – сигнальный.

Схема подключения сервомотора к Ардуино

Не рекомендуется подключать мощные сервоприводы напрямую к плате , т.к. они потребляют большой ток, что может вывести из строя вашу Ардуино или вызовут другие симптому, например перегрузку платы или постоянном “дергании” сервопривода.
Для питания лучше использовать внешние источники, обязательно объединяя земли двух контуров.

Ограничение по количеству подключаемых сервоприводов
На большинстве плат Arduino библиотека Servo.h поддерживает управление не более 12 сервоприводами, на Arduino Mega это число вырастает до значения 48.
При этом есть небольшой побочный эффект использования этой библиотеки: если вы работаете не с Arduino Mega, то становится невозможным использовать функцию analogWrite() на 9 и 10 контактах независимо от того, подключены сервоприводы к этим контактам или нет.

Управление движением сервопривода
Управление движением сервопривода зависит от длинны импульсов.
Частота импульсов 50Гц. — это значит, что импульс срабатывает каждые 20мс.
Длительность импульса.

  • 1520мкс = 90 градусов среднее положение
  • 544мкс = 0 градусов
  • 2400мкс = 180 градусов

положение вала сервомотроа

В библиотеке Servo.h для Arduino по умолчанию выставлены следующие значения длин импульса: 544 мкс — для 0° и 2400 мкс — для 180°.
Плата управления анализирует сигнал на управляющем проводе, и если информация об угле поворота содержащаяся в сигнале отличается от фактического положения вала, то он поворачивается до тех пор, пока его положение не сравняется с заданным.
Скорость перемещения можно изменять либо путем изменения задержки между шагами функцией delay(), либо путем изменения шага, а именно правкой последнего значения в аргументах цикла — for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1)

Сервопривод SG90.

сервопривод SG90
Характеристики и подключение SG-90
Если вы собрались купить самый дешевый и простой сервопривод, то SG 90 будет лучшим вариантом. Этот сервопривод чаще всего используется в управлении небольшими легкими механизмами с углом поворота от 0° до 180°.

Технические характеристики SG90:

  • Скорость отработки команды 0,12с/60 градусов;
  • Питание 4,8В; Питание 5 вольт допустимо.
  • Рабочие температуры от -30°С до 60°С;
  • Размеры 3,2 х 1,2 х 3 см;
  • Вес 9 г.

Описание SG90.

Скорость поворота — это время поворота на угол 60°;
Крутящий момент (кг/см) — эта величина говорит о том, какой вес в килограммах выдерживает двигатель, при длине рычага в 1 см от вала;
Напряжение питания и потребляемый ток;

Такой сервопривод стоит недорого, поэтому он не обеспечивает точных настроек начальных и конечных позициях.
Для того, чтобы избежать лишних перегрузок и характерного треска, в положении 0° и 180° градусов лучше выставлять крайние точки в 10° и 170°.
При работе устройства важно следить за напряжением питания.
При сильной нагрузке могут повредиться механические элементы зубчатых механизмов, т.к. они пластмассовые.

Сервопривод непрерывного вращения на 360 градусов.

Сервопривод MG995

сервопривод MG995
Сервопривод MG995 является второй по популярности моделью сервоприводов, чаще всего подключаемых к проектам Arduino. Это относительно недорогие сервоприводы, обладающие гораздо лучшими характеристиками по сравнению с SG90. Они выпускаются в двух модификациях, как обычные сервопривода, так и сервоприводы непрерывного вращения. В таком варианте управлять поворотом на определённый угол очень затруднительно, а управлять можно только скоростью и направлением вращения.
При этом важно отметить, что такой сервопривод не может поворачиваться на определенный угол и делать строго заданное количество оборотов.

#include <Servo.h>
Servo myservo;
void setup() <
myservo.attach(9);
myservo.write(90);
>
void loop() <
>

Отличие сервоприводов непрерывного вращения отличается в том, что функция Servo.write(angle) задаёт не угол, а скорость вращения привода:

Функция Arduino

Сервопривод 180°

Сервопривод 360°

Крайне левое положение

Полный ход в обратном направлении

Крайне правое положение

Полный ход в прямом направлении

Например.
Функция Servo.write(0) заставит сервопривод вращаться против часовой стрелки на полной скорости.
Функция Servo.write(90) остановит двигатель, а
Servo.write(180) будет вращать вал по часовой стрелке на полной скорости.

Описание работы скетчей показанных в видео, которые можно скачать в описании к видео.

Servo1
Подключаем сервомотор к пину 9 и программируем его на движение
Устанавливаем в нулевое положение
Затем двигаем на 90° градусов
Потом ещё на 90° и оказываемся в положении 180° градусов. Это максимально значение для этого сервомотора.
Потом возвращаемся в 90°, а затем снова в начальное положение.
В ноль.

Servo2
Подключаем два сервомотора.
Первый к пину 9 , второй к пину 10
Первую серву устанавливаем в начальное положение 0°, а вторую 180°.
Теперь если поставить их рядом то они будут двигаться в противоположных направлениях.

Servo3
Подключаем два сервомотора.
Первый к пину 9 , второй к пину 10
И подключаем два потенциометра по 10 кОм каждый.
Два крайних вывода подключаем к питанию.
Один к плюсу. Другой к земле.
А средний контакт к Аналоговому входу А 1, другой к А 2
Первую и вторую серву устанавливаем в начальное положение 0°.
Теперь можно управлять движением обоих сервомоторов просто вращая потенциометры.

Теперь посмотрим другой тип сервоприводов, а именно сервоприводы с непрерывным вращением.
Они могут вращаться на 360 градусов, но у них есть недостаток, они не могут повернуться на определённый угол.
У них можно управлять только скоростью вращения.

Servo4
Для Сервомоторов с непрерывным вращением также используется библиотека Servo.h
Только управление происходит не по градусам, а управляется скоростью.
90° это полная остановка,
А 0° и 180° это максимальные значения в одну и другую сторону.
В примере показано, что сначала мотор двигается с максимально скоростью против часовой стрелки 4 секунды.
Затем останавливается и ждёт 2 секунды.
Затем плавно ускоряется по часовой стрелке до максимума.
Потом остановка, и всё сначала.

Servo5
Теперь попробуем нарисовать лазером прямоугольник.
Для этого подключим лазер, Он подключается как обычный светодиод.
Если вы не знаете как подключить светодиод, то можете посмотреть моё видео, я там подробно описал как это сделать.
Если вы смотрели предыдущие примеры, то для вас это не составит труда.
В вкратце. Здесь в циклах for() мы даём команду сервомотору двигаться по определённому пути.

УПРАВЛЕНИЕ ЛАЗЕРОВ СЕРВОДВИГАТЕЛЕМ

Servo6
Просто движение сервомоторов от минимальной до максимальной скорости.
В этом примере я изменил скорость вращения в цикле for().
Теперь он будет делать по 3 шага вместо 1.

Servo7
Управление через COM
Здесь я передаю градусы поворота.
Первые — это для первого сервопривода, вторые для второго.

Смотрите в видео.

Не забываем подписываться на канал, если вам интересно что я делаю.
Ставим лайк и оставляем комментарии – этим вы покажете мне, что я не просто так делаю обучающие уроки.
До встречи.

Arduino для начинающих. Урок 4. Управление сервоприводом

Конструкторы для обучения детей робототехнике

Продолжаем серию уроков “Arduino для начинающих”. Сегодня собираем модель с сервоприводом &#8212; это также одна из базовых схем. Сервоприводы используются в робототехнике для управления движениями робота. В посте помимо видео-инструкции листинг программы и схема подключения.

Сервопривод &#8212; это мотор, положением вала которого мы можем управлять. От обычного мотора он отличается тем, что ему можно точно в градусах задать положение, в которое встанет вал. Сервоприводы используются для моделирования различных механических движений роботов.

Видео-инструкция сборки модели:

Для сборки модели с сервоприводом нам потребуется:

  • плата Arduino
  • 3 провода “папа-папа”
  • программа Arduino IDE, которую можно скачать с сайта Arduino.

Arduino с сервоприводом сборка. детали

Компоненты для сборки модели Arduino с сервоприводом

Схема подключения модели Arduino с сервоприводом:

схема_bb

Схема подключения сервопривода на Arduino

Для работы этой модели подойдет следующая программа (программу вы можете просто скопировать в Arduino IDE):

#include <Servo.h> //используем библиотеку для работы с сервоприводом
Servo servo; //объявляем переменную servo типа Servo
void setup() //процедура setup
<
servo.attach(10); //привязываем привод к порту 10
>
void loop() //процедура loop
<
servo.write(0); //ставим вал под 0
delay(2000); //ждем 2 секунды
servo.write(180); //ставим вал под 180
delay(2000); //ждем 2 секунды
>

Последние четыре команды программы задают угол поворота вала сервопривода и время ожидания (в миллисекундах) до следующего поворота. Эти цифры можно поменять &#8212; в видео во втором варианте мы поставили 0-1000-90-1000, что означает поворот на 90 градусов с ожиданием в 1 секунду (1000 миллисекунд), возврат обратно и т.д. (процедура loop повторяется циклично).

Кроме того, в этом уроке мы впервые используем библиотеки.

Библиотека &#8212; это набор дополнительных команд, который позволяет вводить программу в упрощенном формате. Здесь мы используем библиотеку для работы с сервоприводами Servo.h.

Так выглядит собранная модель Arduino с сервоприводом:

Arduino сервопривод подключение

Собранная модель Arduino с сервоприводом

Смотрите также:

Посты по урокам:

  1. Первый урок: Светодиод
  2. Второй урок: Кнопка
  3. Третий урок: Потенциометр
  4. Четвертый урок: Сервопривод
  5. Пятый урок: Трехцветный светодиод
  6. Шестой урок: Пьезоэлемент
  7. Седьмой урок: Фоторезистор
  8. Восьмой урок: Датчика движения (PIR) и E-mail
  9. Девятый урок: Подключение датчика температуры и влажности DHT11 или DHT22

Все посты сайта &#171;Занимательная робототехника&#187; по тегу Arduino.

Наш YouTube канал, где публикуются видео-уроки.

Не знаете, где купить Arduino? Все используемые в уроке комплектующие входят в большинство готовых комплектов Arduino, их также можно приобрести по отдельности. Подробная инструкция по выбору здесь. Низкие цены, спецпредложения и бесплатная доставка на сайтах AliExpress и DealExtreme. Если нет времени ждать посылку из Китая &#8212; рекомендуем интернет-магазины Амперка и DESSY. Низкие цены и быструю доставку предлагает интернет-магазин ROBstore. Смотри также список магазинов.

Используем сервопривод для Ардуино проектов

Сервопривод Ардуино — устройство с мотором, которое можно повернуть на определенный угол и оставить в этом положении на определенное время.

О сервоприводах

Сервопривод Ардуино (англ. — arduino servo) — устройство с электрическим мотором, которое можно повернуть на определенный угол и оставить в этом положении на определенное время.

Сервомоторы Ардуино по сути своей отличные устройства, которые могут поворачиваться в указанное положение и могут применяться в огромном количестве областей. Особенно сейчас их чаще всего применяют в робототехнике.

Обычно у них есть выходной вал, который может поворачиваться на 180 градусов. Используя Arduino мы можем задать сервомотору определенное положение в которое он перейдет.

Изначально сервоприводы начали использовать еще задолго до появления Ардуино, скажем так, в мире пультов дистанционного управления (RC), как правило, для управления рулевым колесом игрушечных машинок или крыльями самолетов. Со временем они нашли свое применение в робототехнике, автоматизации и, конечно же, в мире Ардуино.

В нашем материале мы увидим как подключить сервопривод Ардуино, а затем как управлять этим полезным механизмом и поворачивать его в определенные положения.

Как это работает

Сервоприводы Arduino — это умные устройства. Используя только один входной пин, они получают значения для позиционирования от микроконтроллера и переходят в это положение. Как можно увидеть на рисунке в самом начале статьи внутри они имеют двигатель и цепь обратной связи, которая гарантирует, что вал/рычаг сервопривода достигнет желаемого положения.

Но какой сигнал сервомоторы получают на входе? Это прямоугольная волна, подобная PWM (англ. — pulse-width modulation, широтно-импульсная модуляция). Каждый цикл в сигнале длится 20 миллисекунд, и большая часть времени в значении LOW. В начале каждого цикла значение сигнала становится HIGH на время от 1 до 2 миллисекунд.

При 1 миллисекунде она составляет 0 градусов, а при 2 миллисекундах — 180 градусов, а в промежутке значение от 0 до 180. Это очень хороший и надежный метод. График выше упрощает понимание.

Комплектующие

Нам понадобятся следующие детали:

  1. Плата Arduino (подключенная к компьютеру через USB), подойдет Arduino Uno;
  2. Сервопривод;
  3. Перемычки.

В мире сервомоторов мало известных брендов. Как пример, можно взять Hitec и Futaba, которые являются ведущими производителями сервоприводов для RC-моделей. Но в целом найти подходящий на АлиЭкспресс и подобных сайтах не сложно.

Подключение сервопривода к Ардуино

Схема подключения ниже:

Сервомотор имеет много встроенных деталей: двигатель, цепь обратной связи и, самое главное, драйвер мотора. Ему просто нужно дополнительно питание, земля и один контрольный пин. Ниже шаги для подключения сервопривода к Arduino, но вы можете всегда свериться с изображением выше.

  1. Подключите Землю к GND Arduino.Сервомотор имеет гнездовой разъем с тремя контактами. Самый темный или даже черный — это обычно земля.
  2. Подключите кабель питания, который по всем стандартам должен быть красным к 5В на Ардуино.
  3. Подключите оставшийся контакт разъема сервопривода к цифровому выходу на Arduino.

Также ниже приводим пример подключения двигателя и Arduino Diecimilia. Фото найдено на официальном сайте производителя микроконтроллеров.

Для этого варианта подключение следующее:

  1. Подключите красный от сервопривода к +5 В на ардуине.
  2. Подключите черный/коричневый от сервопривода к Gnd на ардуино.
  3. Подключите белый/оранжевый от сервопривода к аналоговому 0 на arduino.

Скетч для сервопривода Ардуино

Скетч ниже заставит сервопривод переместиться в позицию 0 градусов, подождать 1 секунду, затем повернуться на 90 градусов, подождать еще одну секунду, после повернуться на 180 градусов и перейти в первоначальное положение.

Также дополнительно мы используем библиотеку servo — скачайте ниже или в нашем разделе Библиотеки.

Содержимое zip-файла размещается в папку arduino-xxxx/hardware/liraries.

Скетч № 1

Если сервомотор подключен к другому цифровому контакту, просто измените значение servoPin на значение используемого цифрового вывода.

Наш код просто объявляет объект и затем инициализирует сервопривод с помощью функции servo.attach(). Мы не должны забывать подключать серво библиотеку. В цикле мы устанавливаем сервопривод на 0 градусов, ждем, а затем устанавливаем его на 90, а затем на 180 градусов.

Скетч № 2

Второй скетч для варианта с Arduino Diecimilia ниже.

Нам достаточно будет скачать и подключить библиотеку из архива:

Стандартные методы серво-библиотеки

attach(int)

Соединение пина и сервопривода. Вызывает pinMode. Возвращает 0 при ошибке.

detach()

Отсоединение пина от сервопривода.

write(int)

Установка угла сервопривода в градусах, от 0 до 180.

read()

Возвращает значение, установленное write(int).

attached()

Возвращает 1, если серво в настоящее время подключен.

Дополнительные примеры скетчей

Следующий код позволяет вам контролировать серводвигатель на пине 2 с помощью потенциометра на аналоговом 0.

Следующий код — это поворот (пинг/понг) на выводе A0 с переменной скоростью.

Дополнительные возможности

Управление сервоприводами на Ардуино очень простое и мы можем использовать еще несколько интересных фишек.

Контроль точного времени импульса

Ардуино имеет встроенную функцию servo.write(градусы), которая упрощает управление сервомоторами. Однако не все сервоприводы соблюдают одинаковые тайминги для всех позиций. Обычно 1 миллисекунда означает 0 градусов, 1,5 миллисекунды — 90 градусов, и, конечно, 2 миллисекунды означают 180 градусов. Некоторые сервоприводы имеют меньший или больший диапазон.

Для лучшего контроля мы можем использовать функцию servo.writeMicroseconds(микросекунды), которая в качестве параметра принимает точное количество микросекунд. Помните, 1 миллисекунда равна 1000 мкс.

Несколько сервоприводов

Чтобы использовать более одного сервопривода в Ардуино нам нужно объявить несколько серво-объектов, прикрепить разные контакты к каждому из них и обратиться к каждому индивидуально. Итак, нам нужно объявить объекты — столько сколько нам нужно:

Затем нам нужно прикрепить каждый объект к сервомотору. Помните, что каждый сервопривод использует отдельный пин:

В конце концов, мы должны обращаться к каждому объекту индивидуально:

Подключение. Земля сервоприводов идёт на GND Arduino, питание на 5В или VIN (в зависимости от входа). И, в конце концов, каждый привод должен быть подключен к отдельному цифровому выводу.

Вопреки распространенному мнению, сервоприводами не нужно управлять через пины PWM — любой цифровой пин подойдет и будет работать.

Управление мышью

Чтобы управлять серво с помощью мыши, вот простой код:

Вам не обязательно использовать этот код, вы также можете отправлять команды на плату arduino с серийного монитора Arduino IDE. Позиция сервопривода от 0 до 180 — это команды 0 и 180 сек соответственно.

В основном этот код берет позицию mouseX (от 0 до 720) и делит на 4, чтобы получить угол для сервопривода (0-180). Наконец, значение выводится на последовательный порт с префиксом ‘s’.

Примечание: «s» на самом деле должен быть суффиксом, но поскольку это повторяется, это не имеет значения для результата.

Не забудьте сначала проверить с помощью println(Serial.list ()) COM-порт, который следует использовать.

Сервоприводы с непрерывным вращением

Существует специальные типы сервоприводов, обозначенные как сервоприводы непрерывного вращения. В то время как нормальный сервопривод переходит в определенную позицию в зависимости от входного сигнала, сервопривод непрерывного вращения вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки со скоростью, пропорциональной сигналу.

Например, функция Servo1.write(0) заставит сервомотор вращаться против часовой стрелки на полной скорости. Функция Servo1.write(90) остановит двигатель, а Servo1.write(180) будет вращать вал по часовой стрелке на полной скорости.

Таким сервоприводам нашли несколько применений, но нужно понимать, что они достаточно медленные. Один из вариантов — микроволновая печь, когда есть необходимость в двигателе для вращения продуктов питания. Но будьте осторожны, микроволны — опасное дело!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *