Arduino筆記(15)：控制伺服馬達 Servo

先前寫的一篇文章：「Arduino筆記(八)：控制步進馬達」，說明如何使用Arduino 的 Stepper 函式庫，控制步進馬達的正反轉。這篇文章要來實做一下伺服馬達的功能？同樣都是馬達，步進馬達和伺服馬達有和不同？同樣都可控制正轉反轉以及轉速，簡單的說最大的差別在於伺服馬達有回饋反授的機制，會將訊號傳回給驅動器；而步進馬達不會回傳訊號，這就是最大的不同。也因為這個回饋反授機制，讓伺服馬達轉動時的精確度較高，不會有失步的狀況。以下就來看看如何透過 Arduino 控制伺服馬達。

Adruino 開發板提供的電壓是 5V，如果供給 MG996R伺服馬達使用，在空轉情況下應該沒有問題，但如果接有其他電子零件，可能就會不夠，建議再加額外的電源給伺服馬達，本篇也會說明外接電力的方式。

[Servo Library]

•  attach(pin, min, max) ：連接伺服馬達的控制線給 Arduino 的一個 Pin 腳
  pin : 在早期的 Arduino 只能指定 Pin 9 跟 Pin 10
  min (選項) : 對應於伺服上的最小 ( 0度) 角度的脈衝寬度 (以微秒為單位)，預設為 544
  max (選項) : 對應於伺服上的最大 (180度) 角度的脈衝寬度 (微秒)，預設為 2400
•  write(angle) ：將值寫到伺服機相對應的控制軸
  angle: 寫到伺服機的值，從 0 到 180
•  read()：讀取目前的伺服機值

[材料]

• Arduino Uno x 1
• 伺服馬達 (型號 MG996R) x1
• 連接線 x 3條

     MG996R  伺服馬達規格

• 角度：180度 (對應的角度是-90度~+90度)
• 扭力：11KG 大扭力舵機/金屬齒輪伺服器
• 產品淨重: 55g
• 產品拉力: 9.4kg/cm(4.8V ), 11kg/cm(6V)
• 反應速度: 0.17sec/60degree(4.8v) 0.14sec/60degree(6v)
• 工作電壓: 4.8-7.2V
• 齒輪形式: 金屬齒輪

[接線圖一：讓伺服馬達正反轉] 

• MG996R連接線路

MG996R	Arduino
橘色線 PWM	Pin 9
紅色線 V+	5V
棕色線 GND	GND

• MG996R 直接連接接 Arduino 電源

• MG996R 外接電源，再連接 Arduino

[程式一]

#include <Servo.h>

Servo myservo;  // 建立一個 servo 物件，最多可建立 12個 servo

int pos = 0;    // 設定 Servo 位置的變數

void setup() {
  myservo.attach(9);  // 將 servo 物件連接到 pin 9
}

void loop() {
  // 正轉 180度，從 0 度旋轉到 180 度，每次 1 度
  for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1)  
  {     
    myservo.write(pos);    // 告訴 servo 走到 'pos' 的位置
    delay(15);        // 等待 15ms 讓 servo 走到指定位置
  }

  // 反轉 180度，從 180 度旋轉到 0 度，每次 1 度 
  for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) 
  { 
    myservo.write(pos);   // 告訴 servo 走到 'pos' 的位置

    delay(15);   // 等待 15ms 讓 servo 走到指定位置
  }
}

[接線圖二：利用電阻控制伺服機] 

• MG996R及電阻連接線路

MG996R	Arduino	可變電阻
棕色線 GND	GND	Pin 1
紅色線 V+	5V	Pin 3
橘色線 PWM	Pin 9	-
-	Pin A2	Pin 2

[程式二]

#include <Servo.h>
Servo myservo;   // 建立一個 servo 物件，最多可建立 12個 servo

int r1_pin = 2;  // 可變電阻連接的 pin 腳
int r1_val;      // 從可變電阻來的數值 

void setup() 
{ 
  myservo.attach(9);  // 將 servo 物件連接到 pin 9
} 

void loop() 
{ 
  // 從可變電阻讀取類比數值 (介於 0 跟 1023) 
  r1_val = analogRead(r1_pin);  

  // 將類比值轉換為 servo 可讀取的範圍值(介於0 跟 180)      
  r1_val = map(r1_val, 0, 1023, 0, 179);  
  myservo.write(r1_val);   // 設定 servo 位置 
  delay(15);               // 等待 15ms 讓 servo 走到指定位置
} 

[實作結果]

[參考資料]

• MG996R Metal Gear Dual Ball Bearing Servo Datasheet
• Arduino.cc：Servo library
• Arduino IDE Sample program