机器谱

U002如何驱动模拟舵机

作者:机器谱

图文展示3264(1)(1)

图文展示3264(1)(1)

副标题

Arduino

      舵机常见的摆动行程有0°~180°,0°~270°,0°~360°(非连续旋转)等。

      舵机由可变宽度的脉冲(PWM)通过舵机的控制电路来进行控制。

      舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲,其中有2.5ms是控制舵机角度的,在这2.5毫秒内分别对应了舵机的不同脉宽(表现的现象就是电压的大小)。该脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围内的角度控制脉冲部分,总间隔为2ms。

舵机的基准信号一般都是周期为20ms,宽度为1.5ms的脉冲信号。这个基准信号定义的位置为舵机摆动行程的中间位置。如果舵机的行程为0°~180°,该信号定义的位置为90°。

      当舵机接收到的脉冲宽度小于1.5ms时,输出轴会以中间位置为基准,逆时针旋转一定角度;当舵机接收到的脉冲宽度大于1.5ms时,输出轴会以中间位置为基准,顺时针旋转一定角度。


以180°摆动舵机为例,脉冲信号和舵机摆动角度的对应关系是这样的:

1.工作原理

      舵机是制作机器人模型的常见部件,一般用来制作机械臂、多足仿生等模型。舵机是一种简化版的伺服电机,最早用于航模的制作,用于船模、机模的尾舵,所以称为“舵”机。舵机一般由直流电机、控制电路板、电位器、减速器(齿轮组)、外壳、紧固件等组成。“模拟舵机”是        相对于“数字舵机”来讲的,二者的区别在于控制电路,一个采用模拟电路,一个采用数字电路。

2.电子硬件

在这个示例中,我们采用了以下硬件来驱动模拟舵机,请大家参考:

将模拟舵机接在舵机接口上,模拟舵机有3根线,分别是黑(GND)、红(VCC)、白(信号线)如下图是接在Bigfish2.1扩展板的D4舵机接口上。

      需要注意的是,舵机线常见的配色方案还有黑(GND)+棕(VCC)+橙(信号线),以及深棕(GND)+橙(VCC)+黄(信号线)等,一般遵循从GND到信号线,颜色越来越浅的搭配。遇到不熟悉的配色,应及时阅读说明书或咨询商家。


3.编程实现


编程环境:Arduino 1.8.19

3.1直接运动(使用舵机库)(点击查看:Servo_Move.ino


第一种方式为舵机直接转到相应的角度。如下所示,舵机先转到90度,之后等待一秒。随后舵机转到120度,等待一秒。

脉宽

舵机摆动角度

0.5ms

0度

1.0ms45度
1.5ms90度
2.0ms135度

2.5ms

180度


主控板Basra(兼容Arduino Uno)
扩展板Bigfish2.1
电池7.4V锂电池


工作电压

电流(空载)

空载转速堵转扭矩堵转电流待机电流

旋转角度

4.8v

280ma0.17sec/60°3.5kg·cm1.3A7ma

180°

6v

360ma0.14sec/60°4.2kg·cm1.5A7ma

180°


资料清单

序号

内容
1
模组3D文件
2
程序代码
点击打包下载


Bigfish2.1扩展板上有6个舵机接口。

本文所用电机的图片及参数如下:

4.特殊情况

4.1 行程不是0°~180°的摆动舵机

       Arduino现有的舵机库函数是按照0°~180°行程的舵机写的,参数90意味着中值,参数0和180意味着两侧行程的极限值。对于其他行程的舵机(如270°舵机),它的中值、两侧极限值,对应的参数依然是写作0、90、180,实际行程如下图所示:













4.2 圆周舵机(连续旋转)

      圆周舵机是在摆动舵机的基础上,去掉了旋转电位器,不再能识别输出轴到达的角度位置,也去掉了限位,因此可以连续旋转。圆周舵机的控制方法与摆动的舵机完全一样,只是参数含义和输出效果有所不同。

      对于圆周舵机来说,参数值不再对应角度值,而是对应转动速度。如:参数中值90=静止;参数0=顺时针最高速度;参数180=逆时针最高速度。












      模拟舵机的中值参数一般是在90附近,实际中不同的舵机中值参数都会有些微的差异,需要以使用时的具体情况为准。在某些舵机上,中值参数甚至还会时常发生变化,这种影响在圆周舵机上尤其明显,因为如果没办法找到准确的中值位置,就无法让圆周舵机静止。这也算是圆周舵机的缺点之一。

5.资料下载

3.2 缓慢运动(使用舵机库)(点击查看:Servo_Move_Slowly.ino


第二种方式为舵机缓慢转动到相应的角度。如下程序所示,舵机从60度缓慢运动到120度,再从120度缓慢运动回60度。

3.3直接运动(使用自定义函数)(点击查看:Servo_Move_Other.ino


      如果我们的arduino IDE软件中没有<Servo.h>库函数,我们还需要驱动舵机,我们可以自己编写舵机驱动函数。

如下程序所示:

Arduino
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