舵機控制

  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訊號給舵機，其內部有一個基準電路，產生週期為20ms，寬度為1.5ms的基準訊號，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訊號，判斷是否已經到達定位。適用於那些需要角度不斷變化並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範圍是0度到180 度。具體的旋轉範圍根據舵機型號有所不同。

  大多數規格的舵機都會引出三根線，常見的是紅棕橙三個顏色，也有紅白黑三色的。紅色為5v電源線，黑色或棕色線為接地線，橙色或白色線為訊號線。

  用Arduino控制舵機的方法有兩種，一種是通過Arduino 的普通數字感測器介面產生佔空比不同的方波，模擬產生PWM訊號進行舵機定位，第二種是直接利用Arduino 自帶的Servo函式進行舵機的控制，這種控制方法的優點在於程式編寫，缺點是隻能控制2 路舵機，因為Arduino 自帶函式只能利用數字9、10介面。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。

  以下實驗僅需要一紮跳線和一個舵機。

//UART send 1~9==>20~180 degree
int servopin=9;//設定舵機驅動腳到數字口9
int myangle;//定義角度變數
int pulsewidth;//定義脈寬變數
int val;
void servopulse(int servopin,int myangle)/*定義一個脈衝函式，用來模擬方式產生PWM值*/
{
  pulsewidth=(myangle*11)+500;//將角度轉化為500-2480 的脈寬值
  digitalWrite(servopin,HIGH);//將舵機介面電平置高
  delayMicroseconds(pulsewidth);//延時脈寬值的微秒數
  digitalWrite(servopin,LOW);//將舵機介面電平置低
  delay(20-pulsewidth/1000);//延時週期內剩餘時間
}
void setup()
{
  pinMode(servopin,OUTPUT);//設定舵機介面為輸出介面
  Serial.begin(9600);//設定波特率為9600
  Serial.println("servo=o_seral_simple ready" ) ;
}
void loop()
{
	val=Serial.read();//讀取串列埠收到的資料
	if(val>'0'&&val<='9')//判斷收到資料值是否符合範圍
	{
		val=val-'0';//將ASCII碼轉換成數值，例'9'-'0'=0x39-0x30=9
		val=val*(180/9);//將數字轉化為角度，例9*（180/9）=180
		Serial.print("moving servo to ");
		Serial.print(val,DEC);
		Serial.println();
		for(int i=0;i<=50;i++) //產生PWM個數，等效延時以保證能轉到響應角度
		{
			servopulse(servopin,val);//模擬產生PWM
		}
	}
}
 

以上程式碼的效果為：輸入數字1，舵機角度為20度，輸入2，舵機為40度，以此類推，直到輸入9，舵機輸出180為止。

現將其進行修改

int servopin=9;//設定舵機驅動腳到數字口9
int myangle;//定義角度變數
int pulsewidth;//定義脈寬變數
int val;
void servopulse(int servopin,int myangle)/*定義一個脈衝函式，用來模擬方式產生PWM值*/
{
  pulsewidth=(myangle*11)+500;//將角度轉化為500-2480 的脈寬值
  digitalWrite(servopin,HIGH);//將舵機介面電平置高
  delayMicroseconds(pulsewidth);//延時脈寬值的微秒數
  digitalWrite(servopin,LOW);//將舵機介面電平置低
  delay(20-pulsewidth/1000);//延時週期內剩餘時間
}
void setup()
{
  pinMode(servopin,OUTPUT);//設定舵機介面為輸出介面
  Serial.begin(9600);//設定波特率為9600
}
void loop()
{
val=Serial.read();//讀取串列埠收到的資料
if(val>='0'&&val<='1') //判斷收到資料值是否符合範圍
{
val=val-'0'; //將ASCII碼轉換成數值，例'9'-'0'=0x39-0x30
val=val+1;
val=val*10*val*val;//將數字轉化為角度
Serial.print("moving servo to ");
Serial.print(val,DEC);
Serial.println();
for(int i=0;i<=50;i++) //給予舵機足夠的時間讓它轉到指定角度
{
servopulse(servopin,val);//引用脈衝函式
}
}
}

此時如果將舵機裝於機械爪上，則效果為，輸入1爪子張開，輸入0爪子閉合。