本文將繼續圍繞舵機的控制進行,我們將以Tower Pro (輝盛)SG90舵機的控制為例,因為SG90是市面上價格較便宜,也是實驗中用得最多的產品之一。
舵機
舵機(servo motor),常用于遙控模型飛機,所以又常稱為RC伺服電機(RC Servo,Radio Control Servo,Remote Control Servo)。詳見:什么是舵機?
舵機里含有直流馬達、齒輪箱、軸柄、以及控制電路,我們可透過信號控制軸柄的轉動角度,大概都是0到180度,但不同廠牌型號會有不同的范圍;經由齒輪箱降速后,變成適當可用的轉速,并且提供更高的轉矩(扭力)。詳見:舵機的工作原理
不過每個廠牌型號的舵機可允許旋轉的角度各不相同,也就是說可接受的信號脈沖范圍也不相同,必須查閱產品資料規格書,若超出范圍可能會損害舵機。下面是Tower Pro SG90的規格:
重量:9g
尺寸:23*12.2*29mm
工作電壓:4.8V轉矩:1.8kg-cm,當工作電壓為4.8V時
運轉速度:0.1秒 ∕ 60度 ,當工作電壓為4.8V時
脈沖寬度范圍:500~2400µs
死頻帶寬度(dead band width):10µs
從中我們可知,可允許的脈沖范圍是500~2400µs,也就是0.5~2.4ms,比剛剛說的一般范圍還要寬,也就代表這個舵機能旋轉的角度更大。另外有項值得一提的數據是死頻帶寬度,意思是說,因為信號可能不穩定而上下起伏,當這一次脈沖寬度與上一次相差不超過死頻帶寬度時,舵機便不會動作。
servo.h控制舵機
本次試驗,我們直接用Arduino的5V腳為舵機供電。若使用超過兩個舵機,則應該使用獨立的電源為舵機供電,記得共地。信號腳使用Arduino的D9。 Arduino內建操控舵機的標準庫,使用方法非常簡單。在如何使用Arduino舵機庫servo.h一文中,我們也進行了相關函數的介紹。下面以操控舵機的旋轉角度為例,來看看servo.h如何控制舵機。本實驗使用此servo.h代碼庫時,D9與D10無法輸出PWM信號,于是我們將舵機的信號線接在數位腳位9或10。 代碼如下:
#include <Servo.h> Servo myservo; // 建立Servo實例,控制舵機 void setup() { myservo.attach(9); // 連接D9,舵機的信號線 } void loop() { for(int i = 0; i <= 180; i+=1){ myservo.write(i); // 使用write,傳入角度值,從0度轉到180度 delay(20); } for(int i = 180; i >= 0; i-=1){ myservo.write(i);// 使用write,傳入角度值,從180度轉到0度 delay(20); } }
不過Servo.h預設的脈沖寬度范圍是544到2400µs,跟SG90舵機的500到2400差了一些些,我們可修正此點。
#include <Servo.h> Servo myservo; void setup() { myservo.attach(9, 500, 2400); // 修正脈沖寬度范圍 myservo.write(90); // 開始先置中90度 delay(3000); } void loop() { for(int i = 500; i <= 2400; i+=100){ myservo.writeMicroseconds(i); // 直接以脈沖寬度控制 delay(300); } for(int i = 2400; i >= 500; i-=100){ myservo.writeMicroseconds(i); delay(300); } }
這里需要注意的,使用舵機前必須查詢舵機的規格參數表,查到正確的脈沖寬度范圍,如果與servo.h的預設范圍有偏差,需要采用“myservo.attach(9, 500, 2400)”的方式進行修正。使用writeMicroseconds函數時也要注意,不能傳入超出范圍的值,否則可能會損壞舵機。