ArduinoUNO实战-第二十一章-通过调整电位器来改变9克舵机的角度

一、参考

• Arduino基础入门篇28—舵机控制

二、目标

通过调整电位器来改变舵机旋转的角度

有些电脑的USB的驱动能力不足，不能驱动起来舵机，请使用DC9V的电源适配器给arduino供电

三、理论学习

舵机是一种位置「角度」伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具、航模、机器人中已经得到普遍使用。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。本篇通过官方驱动库来实现舵机控制。

• 标配9g舵机引脚，黄色为信号线，红色为电源，棕色为地线
• 舵机是一种位置伺服的驱动器，具有闭环控制系统的机电结构，由小型直流电机、变速齿轮组、可调电位器、控制板等部件组成由于可以方便地控制舵机旋转的角度（舵角，但是舵角一般不超过180°），因此舵机在要求角度不断变化的控制系统中得到了广泛的应用
• 舵机在工作中，控制器发出脉冲宽度调制（PWM）信号给舵机，获得只留偏置电压。舵机内部有一个基准电路，产生周期是20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出到电机驱动芯片，驱动芯片根据电压差的正负控制电机的正反转。
• 小型舵机的工作电压一般为4.8V或6V，转速不是很快，如果加入更改角度控制脉宽太快时，舵机可能反应不过来。

结构组成

舵机实际上是一种位置伺服的驱动器，主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。

工作原理

舵机内部有一个基准电路，产生周期为20ms、宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。经过电路板IC方向判断，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到位。

舵机转动的角度是通过调节PWM「脉冲宽度调制」信号的占空比来实现的。标准的PWM信号的周期固定为20ms，理论上脉宽分布应该在1ms到2ms之间，实际上可由0.5ms到2.5ms之间，脉宽与转角0°—180°相对应。不同厂家不同型号的舵机也会有所差异。

外部接线

舵机一般都外接三根线，分别用棕、红、橙三种颜色进行区分，由于品牌不同，颜色也会有所差异，棕色为接地线，红色为电源正极线，橙色为信号线。

由于Arduino的驱动能力有限，当需要控制多个舵机时，需要外接电源以及使用专用的舵机控制板。

库函数

用Arduino控制舵机一般有两种方法：

• 通过Arduino的普通数字引脚产生占空比不同的方波，模拟产生PWM信号进行舵机控制。
• 直接利用Arduino自带的Servo库进行控制。

Servo库常用函数：

• Attach(接口)—设定舵机接口。
• Write(角度)—用于设定舵机旋转的角度，可设定范围0°—180°。
• Read()—用于读取舵机角度的语句，可理解为读取最后一条write()命令中的值。

四、接线图

旋转电位器，舵机跟着旋转

五、代码

/*
#include 

#define PWM_pin 9

int pulsewidth = 0;\
void setup()
{
  pinMode(PWM_pin,OUTPUT);
}

void loop() 
{
  // 旋转到90°
  pulse(90);
}

void pulse(int angle)
{
  pulsewidth=int ((angle*11)+500);
  digitalWrite(PWM_pin,HIGH);
  delayMicroseconds(pulsewidth);
  digitalWrite(PWM_pin,LOW);
  delay(20-pulsewidth/1000);
}
*/

#include    //引入lib
Servo myservo;       //创建一个伺服电机对象
#define potpin A5    //设定连接可变电阻的模拟引脚
int val;             //创建变，储存从模拟端口读取的（0到102）
void setup()
{
  myservo.attach(9);  //9号引脚输出电机控制信号  注：仅能使用9、10号引脚
 }
 void loop()
 {
   val = analogRead(potpin);
   //读取来自可变电阻的模拟值(0到1023之间)
   val = map(val,0,1023,0,179);  //利用"map"函数缩放该，得到伺服电机需要的角度(0到180之间)
   myservo.write(val);         //设置伺服电机的位置
   delay(15);              //等待电机旋转到目标角度
  }

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舵机在0°和180°间不断转动效果