Comment contrôler plusieurs servos avec Arduino pour résoudre facilement le problème de l'instabilité et de la gigue du signal

Amusez-vous : contrôlez facilement plusieursservomoteurs et laissez votre créativité entrer en jeu !

De nombreux amis rencontreront les mêmes « problèmes heureux » lorsqu'ils commenceront à utiliser des appareils interactifs ou des robots : ils doivent contrôler plusieursservomoteurs dans un projet, mais les interfaces sur la carte semblent insuffisantes, ou après les avoir connectées, ils constatent qu'ils bougent bloqués et n'obéissent pas aux instructions. Ne vous inquiétez pas, c’est en fait un obstacle que chaque créateur doit surmonter. Aujourd'hui, nous allons parler de la façon de contrôler plusieursservomoteurC'est en même temps utiliser Steady pour rendre votre petite invention vraiment « vivante ».

Pourquoi une carte contrôle-t-elle plusieurs servos provoquant des « combats » ?

Cela commence par le principe de fonctionnement de l'appareil à gouverner. Il dispose d'un moteur à l'intérieur et d'une résistance réglable pour détecter la position. Afin de tourner avec précision selon l'angle que vous spécifiez, il doit « voir » la position actuelle à tout moment, ce qui nécessite en fait le maintien d'un signal d'impulsion continu. C'est plus que suffisant à gérer lorsque vous ne contrôlez qu'un ou deux servos. Mais dès que le nombre augmente, par exemple si vous souhaitez installer six articulations sur le robot, les ennuis commencent. Le cerveau monothread doit générer en permanence des impulsions précises pour chaque servo. Lorsqu'il y a trop de tâches, il est facile d'être « précipité », ce qui entraîne des signaux instables et le servo tremblera naturellement.

Est-il possible d'utiliser une bibliothèque d'appareils à gouverner ?

La bibliothèque Servo intégrée est en effet très pratique. Vous pouvez activer un servo avec seulement quelques lignes de code. Pour contrôler deux ou trois servos en même temps, il est parfaitement adapté à la plupart des projets non professionnels. Son principe est d'utiliser le timer du microcontrôleur pour générer silencieusement des impulsions en arrière-plan. Mais voici le problème, un timer ne peut généralement gérer parfaitement que 12 servos (le nombre spécifique varie d'une puce à l'autre). Si les servos de votre projet dépassent ce nombre, ou si vous devez utiliser cette minuterie pour faire d'autres choses (comme générer des lumières modulées par ondes PWM), alors le système entrera en conflit. Par conséquent, il est acceptable de l'utiliser pour de petits projets, mais lorsqu'il y a plus de servos, nous devons changer notre façon de penser.

Que dois-je faire si je veux contrôler plusieurs servos en même temps ?

Lorsque vous constatez que la bibliothèque de servos n'est pas suffisante ou que le nombre de servos dépasse 8 ou 10, la solution la plus fiable consiste à introduire une carte de commande d'asservissement, également appelée carte pilote. Vous pouvez le considérer comme un « passeur » intelligent. Il vous suffit d'indiquer à cette carte via deux fils (protocole de communication I2C) : "Vous tournez le servo n°1 à 90 degrés et le servo n°2 à 120 degrés." Tout le reste du gros travail de génération d’impulsions précises est réalisé indépendamment par cette carte. De cette façon, vous êtes totalement libre de traiter les données des capteurs et d'effectuer des opérations logiques, et vous pouvez facilement contrôler jusqu'à 16 servos avec une seule carte. Grâce à la mise en cascade, le nombre est quasiment illimité.

Comment câbler et configurer la carte pilote

Cette petite planche est super simple à utiliser. Tout d'abord, connectez l'alimentation : la carte possède généralement deux bornes plus grandes, V+ et GND, qui servent à alimenter le servo. N'oubliez pas de connecter une alimentation externe avec une puissance suffisante (comme une alimentation à découpage 5V 10A). N'essayez pas de prendre l'alimentation du port 5V, sinon il grillera en un instant. Ensuite, connectez les signaux : SCL sur la carte est connecté à A5 (carte UNO), SDA est connecté à A4, VCC (alimentation logique) est connecté à 5V et GND est connecté ensemble. Enfin, installez-y la bibliothèque "PWM Servo", exécutez quelques lignes d'exemple de code, et vos 16 servos pourront s'obéir. L’ensemble du lien est aussi clair que des éléments de base.

Comment fournir une alimentation stable à autant de servos en toute sécurité ?

Il s’agit du maillon le plus critique de tout le projet, directement lié au succès ou à l’échec et à la sécurité. Le courant de l'appareil à gouverner est très important lors de son démarrage et de son verrouillage. Si plusieurs servos fonctionnent en même temps, le courant instantané peut atteindre plus de dix ampères. Rappelez-vous un principe :les signaux et la motivation doivent être séparés. Il suffit d'utiliser une alimentation USB ou une pile 9V, responsable du cerveau. Le groupe appareil à gouverner doit être alimenté par une alimentation indépendante de forte puissance. Un moyen fiable consiste à acheter une alimentation à découpage régulée de 5 V. La puissance est calculée en fonction du nombre de servos (par exemple, un servo est calculé comme 1A et 10 servos nécessitent 10A). Connectez les pôles positif et négatif de l'alimentation à l'extrémité de l'alimentation de la carte. Dans le même temps, afin d'assurer une masse commune (la référence du signal est cohérente), connectez le pôle négatif de l'alimentation au GND. De cette façon, votre système électrique est considéré comme stable.

Quelles sont les techniques de programmation logicielle pour rendre les mouvements plus fluides ?

Le matériel est configuré et il existe quelques astuces sur le logiciel. Par exemple, si vous utilisez toujours la bibliothèque Servo pour contrôler un petit nombre de servos, essayez de ne pas laisser tous les servos commencer à tourner en même temps. Vous pouvez ajouter un petit délai dans le code pour les laisser démarrer dans l'ordre. Cela peut effectivement éviter un redémarrage dû à un courant de démarrage excessif. S'il est utilisé, vous pouvez profiter de ses avantages pour obtenir une trajectoire de mouvement plus douce. Par exemple, ne faites pas sauter directement le servo de 0 degrés à 180 degrés. Au lieu de cela, augmentez l'angle petit à petit dans la boucle, et avec un peu de retard, vous pouvez créer un effet fluide comme un robot levant lentement la main et tournant lentement la tête, donnant au travail un aspect plus spirituel.

J'espère que ces partages pourront vous aider à résoudre le problème du contrôle de plusieurs servos. Je me demande quel est le scénario d'application de servo le plus difficile que vous rencontrez lorsque vous travaillez sur un projet ? Voulez-vous donner au robot une démarche de marche complexe, ou voulez-vous que plusieurs petites choses dansent en même temps ? Bienvenue pour partager vos idées et vos problèmes dans la zone de commentaires, discutons-en ensemble ! Si vous trouvez le contenu utile, n'oubliez pas de l'aimer et de le partager avec d'autres amis qui en ont besoin.