Tutoriel asservissement ESP8266 : câblage, programmation et combat pratique

"Si vous n'accumulez pas de petits pas, vous ne pouvez pas atteindre mille kilomètres."

La découverte du matériel intelligent commence souvent par la rotation d'un appareil à gouverner.

Les capacités de contrôle du module Wi-Fi low-cost ESP8266 et de son servo sont souvent sous-estimées.

Cependant, d'innombrables débutants sont tombés ici - l'appareil à gouverner tremble, ne tourne pas et brûle.

Cet article s’appuie sur des cas réels et détaille les opérations standardisées de chaque étape.

Attention : saufkpuissance servomoteurDe plus, aucun nom de marque ou d’entreprise n’est mentionné dans cet article.

Étape 1 : Comprendre pourquoi le servo bouge

L'intérieur de l'appareil à gouverner est un système de contrôle en boucle fermée.

Il utilise un signal de modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour positionner l'angle.

La période du signal est fixée de manière fixe à 20 ms et le temps de niveau haut change constamment dans la plage de 0,5 ms à 2,5 ms.

0,5 milliseconde correspond à 0 degré, 1,5 milliseconde correspond à 90 degrés et 2,5 millisecondes correspond à 180 degrés.

modulation de largeur d'impulsion——C'est le premier mot-clé et le cœur du contrôle.

Si vous ne comprenez pas la relation linéaire entre le rapport cyclique et l'angle, tous les codes suivants échoueront.

Question rhétorique : est-il possible de réussir à déboguer à l'aveugle sans comprendre le PWM ?

En théorie, c'est possible, mais en pratique, 99 % des problèmes de gigue en découlent.

Étape 2 : Trois détails fatals de la connexion matérielle

Cas 1 : Xiao Li utilise l’USB pour alimenter directement l’ESP8266 et le servo.

Un composant utilisé pour contrôler la direction nécessite plus de 500 milliampères de flux de puissance au moment de son fonctionnement. Cependant, le bus série universel ne peut généralement fournir que 300 milliampères.。

Résultat : l'ESP8266 redémarre fréquemment et le servo tremble comme une crampe.

L'approche correcte consiste à séparer la ligne d'alimentation du servo de la ligne de commande logique.

Le fil d'alimentation, qui est le fil rouge, doit être connecté au dispositif d'alimentation externe 5 V. Le fil de terre est le fil marron ou le fil noir, qui doit être mis à la terre avec le GND de l'ESP8266.

Connectez le fil de signal, le fil orange/jaune, à n'importe quelle broche GPIO de l'ESP8266, par exemple GPIO2.

Autre erreur courante : ignorer les points communs.

Lorsqu'ils ne sont pas en masse commune, la tension sur la ligne de signal n'a pas de point zéro de référence et le servo ne peut pas reconnaître la commande.

Contrairement à Arduino, le niveau logique de l'ESP8266 est de 3,3 V.

La plupart des petits servos, comme la série SG90, peuvent reconnaître les signaux 3,3 V. Cependant, certains servos à couple élevé nécessitent une conversion de niveau.。

Cas 2 : la candidature de Xiao Wangkpuissance servomoteurLe servo métallique est directement connecté au signal 3,3 V, mais le servo ne répond pas.。

Solution au problème : ajoutez un module externe avec fonction de conversion de niveau logique, ou choisissez un servo compatible avec une tension de 3,3 V.。

Duty cycle, c'est le deuxième mot-clé mentionné, il joue un rôle décisif dans l'angle dans lequel le servo reste finalement.

Étape 3 : Processus standardisé d’écriture du code de contrôle

Choisissez Arduino IDE comme environnement de développement.

Installez d'abord le package de support de la carte de développement ESP8266.

Ensuite, écrivez le programme de test à angle unique le plus simple.

#inclure#définirservomoteur_PIN 2 void setup() { pinMode(SERVO_PIN, OUTPUT); // Génère un signal PWM de 50 Hz, le rapport cyclique correspond à 90 degrés analogWriteFreq(50) ; analogWrite (SERVO_PIN, 77); // 77 correspond à un niveau haut de 1,5 ms } void loop() { // Garder l'angle inchangé }

Savoir : Les paramètres de la fonction ESP8266 qui effectue les opérations de sortie de données analogiques vont de 0 à 1023.

Dans l'intervalle de temps de 20 millisecondes, la valeur 0 correspond à un rapport cyclique de 0 % et la valeur 1023 correspond à un rapport cyclique de 100 %.

La formule de calcul pour le niveau haut de 1,5 milliseconde est que le cycle de service est égal à 1,5 millisecondes divisé par 20 millisecondes, ce qui équivaut à 7,5 %.

La valeur utilisée pour l'analogWrite correspondant est égale à 1023 fois 7,5%, et le résultat est approximativement égal à 77.

Phrase parallèle : apprenez à calculer le rapport cyclique, apprenez à cartographier l'angle et apprenez à déboguer le cycle.

Afin de faire osciller le servo entre 0 degrés et 180 degrés, vous pouvez écrire la boucle suivante :

boucle vide() { analogWrite(SERVO_PIN, 26); // 0度 : 0,5 ms -> 2,5 % -> 26 délais (1000) ; analogWrite (SERVO_PIN, 77); // 90° : 1,5 ms -> 7,5 % -> 77 délai (1000) ; analogWrite (SERVO_PIN, 128); // 180° : 2,5 ms -> 12,5 % -> 128 délai (1000) ; }

Pour former une transition de contraste, contrairement aux appareils capables de générer du PWM matériel, le PWM analogique de l'ESP8266 est très susceptible de trembler lorsqu'il est fréquemment appelé.

Solution : Utilisez la bibliothèque Servo, qui gère automatiquement les bases de temps.

Après avoir installé la bibliothèque Servo, le code est réduit à trois lignes.

#inclureServo monservo ; void setup() { monservo.attach(2); } void loop() { monservo.write(90); retard (1000); monservo.write(0); retard (1000); }

largeur d'impulsion——Le troisième mot-clé, un contrôle précis nécessite une vérification par oscilloscope.

Étape 4 : Foire aux questions, assurance qualité

Q : Le servo ne tourne pas du tout et est extrêmement chaud.

R : Tout d’abord, vérifiez si le courant d’alimentation est d’au moins 500 mA. Deuxièmement, assurez-vous que les lignes de signal ne sont pas connectées à l'envers. Dans la plupart des cas, l’alimentation électrique est insuffisante.

Q : Le servo vibre et ne peut pas s'arrêter à l'angle spécifié.

Une situation consiste à vérifier si la connexion à la terre commune est stable ; un autre, essayez de baisser la fréquence de contrôle à 40 Hz ; une autre possibilité est que les broches GPIO entrent en conflit les unes avec les autres.

Q : Le servo tourne de manière aléatoire après avoir téléchargé le code sur ESP8266.

Lors du téléchargement, les broches GPIO sauteront de manière aléatoire. Il est recommandé de débrancher la ligne de signal une fois le téléchargement terminé, puis de la rebrancher.

Q : Le servo est impuissant lorsqu’il est alimenté par batterie.

Si la résistance interne de la batterie est trop élevée, vous devez la remplacer par une batterie au lithium 18650 ou 4 piles AA nickel-hydrure métallique.kpuissanceLes modèles à couple élevé de Servo nécessitent une alimentation électrique supérieure à 2 A.

Q : L'erreur de compilation de code « Servo non déclaré » est signalée.

R : La bibliothèque Servo n’est pas installée. Vous devez rechercher « Servo by Arduino » dans le gestionnaire de bibliothèque, puis l'installer. ESP8266 doit utiliser une version compatible.

Étape 5 : Chemin avancé de l'expérience au projet

La commande d'asservissement unique n'est que le point de départ.

Grâce à la capacité Wi-Fi de l'ESP8266, vous pouvez faire fonctionner le servo à distance avec votre téléphone portable.

Créez un serveur Web simple pour transmettre les valeurs d'angle via des requêtes HTTP.

Sinon, connectez le servo à Home Assistant et intégrez-le à la maison intelligente.

Cas 3 : Il existe un projet d'alimentation open source qui utilise ESP8266 pour contrôler le servo, puis laisse le servo ouvrir la porte.

Le code de base de ce projet fait moins de 100 lignes, mais il résout le problème des employés de bureau qui nourrissent régulièrement leurs animaux de compagnie.

Signal périodique, c'est le quatrième mot-clé. Tout type de mouvement continu dépend de la période dans un état stable.

Question rhétorique : s'il n'y a pas de cycle stable, l'appareil à gouverner peut-il quand même obtenir un positionnement précis ?

ne peut pas. Pour chaque ms de gigue de période, l'angle s'écartera de 18 degrés.

Par conséquent, dans loop(), évitez d’utiliser du code autre que delay() qui provoquerait un blocage.

Il est recommandé d'utiliser la bibliothèque Ticker pour générer des signaux PWM indépendants afin qu'ils n'interfèrent pas avec la connexion Wi-Fi.

Conclusion : répétez les points essentiels et faites le premier pas

L'essence du contrôle du servo est de produire un signal PWM avec une fréquence et un rapport cyclique spécifiques.

ESP8266, bien qu'il n'ait qu'un niveau logique de 3,3 V, tant qu'il peut fonctionner correctement sur la terre commune et être alimenté, il est pleinement capable de faire le travail correspondant.。

Concernant ces trois mots fondamentaux : modulation de largeur d’impulsion, rapport cyclique et largeur d’impulsion, ils décrivent en fait la même chose.

Suggestions d'action : commencez dès aujourd'hui à acheter une carte de développement appelée ESP8266 et un servo avec un petit couple, tel qu'un servo à dents en plastique de 9 g.

Il n'est pas nécessaire de rechercher la perfection d'un seul coup, tournez d'abord le servo de 0 degrés à 90 degrés.

Chaque fois que vous complétez un petit objectif, notez les paramètres de réussite dans votre cahier.

Lorsque vous rencontrez des problèmes, résolvez-les un par un selon le tableau d'assurance qualité de cet article.

« Un voyage de mille kilomètres commence par un seul pas. »

Ce servo tremblant qui vous donne mal à la tête deviendra bientôt votre actionneur le plus obéissant.