Arduino舵機控制實驗詳解含源程序

ID:375942 · 發表于 2018-9-11 11:12

舵機控制實驗

舵機是一種位置伺服的驅動器，主要是由外殼、電路板、無核心馬達、齒輪與位置檢測器所構成。其工作原理是由接收機或者單片機發出信號給舵機，其內部有一個基準電路，產生周期為20ms，寬度為1.5ms 的基準信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。經由電路板上的IC 判斷轉動方向，再驅動無核心馬達開始轉動，透過減速齒輪將動力傳至擺臂，同時由位置檢測器送回信號，判斷是否已經到達定位。適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統。當電機轉速一定時，通過級聯減速齒輪帶動電位器旋轉，使得電壓差為0，電機停止轉動。一般舵機旋轉的角度范圍是0 度到180 度。

舵機有很多規格，但所有的舵機都有外接三根線，分別用棕、紅、橙三種顏色進行區分，由于舵機品牌不同，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。

舵機的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PWM（脈沖寬度調制）信號的周期固定為20ms（50Hz），理論上脈寬分布應在1ms到2ms 之間，但是，事實上脈寬可由0.5ms 到2.5ms 之間，脈寬和舵機的轉角0°～180°相對應。有一點值得注意的地方，由于舵機牌子不同，對于同一信號，不同牌子的舵機旋轉的角度也會有所不同。

了解了基礎知識以后我們就可以來學習控制一個舵機了，本實驗所需要的元器件很少只需要舵機一個、跳線一扎就可以了。

SG90 舵機*1

面包板跳線*1 扎

用Arduino 控制舵機的方法有兩種，一種是通過Arduino 的普通數字傳感器接口產生占空比不同的方波，模擬產生PWM 信號進行舵機定位，第二種是直接利用Arduino 自帶的Servo 函數進行舵機的控制，這種控制方法的優點在于程序編寫，缺點是只能控制2 路舵機，因為Arduino 自帶函數只能利用數字9、10 接口。Arduino 的驅動能力有限，所以當需要控制1 個以上的舵機時需要外接電源。