Tutorial sul servocontrollo ESP8266: cablaggio, programmazione e combattimento pratico

“Se non accumuli piccoli passi non potrai raggiungere mille miglia.”

L'illuminazione dell'hardware intelligente inizia spesso con la rotazione di una scatola dello sterzo.

Le capacità di controllo del modulo Wi-Fi economico ESP8266 e del suo servo sono spesso sottovalutate.

Tuttavia, innumerevoli principianti sono caduti qui: la scatola dello sterzo trema, non gira e si brucia.

Questo articolo si basa su casi reali e suddivide le operazioni standardizzate di ogni passaggio.

Nota: eccettokpower servoInoltre, in questo articolo non sono menzionati nomi di marchi o società.

Passaggio 1: capire perché il servo si muove

L'interno dello sterzo è un sistema di controllo a circuito chiuso.

Utilizza un segnale di modulazione della larghezza di impulso (PWM) per posizionare l'angolo.

Il periodo del segnale è impostato fisso su 20 ms e il tempo di alto livello cambia costantemente nell'intervallo compreso tra 0,5 ms e 2,5 ms.

0,5 millisecondi corrispondono a 0 gradi, 1,5 millisecondi corrispondono a 90 gradi e 2,5 millisecondi corrispondono a 180 gradi.

modulazione dell'ampiezza dell'impulso——Questa è la prima parola chiave e il nucleo del controllo.

Se non si comprende la relazione lineare tra ciclo di lavoro e angolo, tutto il codice successivo fallirà.

Domanda retorica: è possibile eseguire con successo il debug alla cieca senza comprendere il PWM?

In teoria è possibile, ma in pratica il 99% dei problemi di jitter derivano da questo.

Passaggio 2: tre dettagli fatali della connessione hardware

Caso 1: Xiao Li utilizza l'USB per alimentare direttamente l'ESP8266 e il servo.

Un componente utilizzato per controllare la direzione richiede più di 500 milliampere di flusso di potenza al momento del funzionamento. Tuttavia, il bus seriale universale può solitamente fornire solo 300 milliampere.。

Risultato: ESP8266 si riavvia frequentemente e il servo trema come un crampo.

L'approccio corretto è quello di separare la linea di alimentazione del servo dalla linea di controllo logico.

Il cavo di alimentazione, che è il filo rosso, deve essere collegato al dispositivo di alimentazione esterno da 5 V. Il filo di terra è il filo marrone o nero, che deve essere messo a terra insieme al GND dell'ESP8266.

Collega il filo del segnale, il filo arancione/giallo, a qualsiasi pin GPIO nell'ESP8266, ad esempio GPIO2.

Un altro errore comune: ignorare i punti in comune.

Quando non sono a terra comune, la tensione sulla linea del segnale non ha punto zero di riferimento e il servo non può riconoscere il comando.

A differenza di Arduino, il livello logico di ESP8266 è 3,3 V.

La maggior parte dei servi più piccoli, come la serie SG90, possono riconoscere segnali da 3,3 V. Tuttavia, alcuni servi con coppia elevata richiedono una conversione di livello.。

Caso 2: domanda di Xiao Wangkpower servoIl servo in metallo è collegato direttamente al segnale da 3,3 V, ma il servo non risponde.。

Soluzione al problema: aggiungi un modulo esterno con funzione di conversione del livello logico o scegli un servo compatibile con la tensione di 3,3 V。

Ciclo di lavoro, questa è la seconda parola chiave menzionata, gioca un ruolo decisivo in quale angolo rimane infine il servo.

Passaggio 3: processo standardizzato per la scrittura del codice di controllo

Scegli Arduino IDE come ambiente di sviluppo.

Installare innanzitutto il pacchetto di supporto della scheda di sviluppo ESP8266.

Quindi scrivi il più semplice programma di test ad angolo singolo.

#includere#definireservo_PIN 2 void setup() { pinMode(SERVO_PIN, OUTPUT); // Genera un segnale PWM a 50 Hz, il ciclo di lavoro corrisponde a 90 gradi analogWriteFreq(50); analogWrite(SERVO_PIN, 77); // 77 corrisponde a 1,5 ms di livello alto } void loop() { // Mantieni l'angolo invariato }

Da sapere: i parametri della funzione ESP8266 che esegue operazioni di uscita dati analogici vanno da 0 a 1023.

Nell'intervallo di tempo di 20 millisecondi, il valore 0 corrisponde a un ciclo di lavoro dello 0% e il valore 1023 corrisponde a un ciclo di lavoro del 100%.

La formula di calcolo per il livello alto di 1,5 millisecondi è che il ciclo di lavoro è pari a 1,5 millisecondi diviso per 20 millisecondi, che equivale al 7,5%.

Il valore utilizzato per il corrispondente analogWrite è pari a 1023 volte 7,5% e il risultato è pari a circa 77.

Frase parallela: impara a calcolare il ciclo di lavoro, impara a mappare l'angolo e impara a eseguire il debug del ciclo.

Per far oscillare il servo avanti e indietro tra 0 gradi e 180 gradi, puoi scrivere il seguente ciclo:

void loop() { analogWrite(SERVO_PIN, 26); // 0度: 0,5ms -> 2,5% -> 26 ritardo(1000); analogWrite(SERVO_PIN, 77); // 90度: 1,5ms -> 7,5% -> 77 ritardo(1000); analogWrite(SERVO_PIN, 128); // 180度: 2,5ms -> 12,5% -> 128 ritardo(1000); }

Per formare una transizione di contrasto, a differenza dei dispositivi che possono generare PWM hardware, è molto probabile che il PWM analogico dell'ESP8266 subisca jitter quando viene chiamato frequentemente.

Soluzione: utilizzare la libreria Servo, che gestisce automaticamente le basi tempi.

Dopo aver installato la libreria Servo, il codice si riduce a tre righe.

#includereServo mio servo; void setup() { mioservo.attach(2); } void loop() { mioservo.write(90); ritardo(1000); mioservo.write(0); ritardo(1000); }

larghezza dell'impulso——La terza parola chiave, controllo preciso, richiede la verifica con l'oscilloscopio.

Passaggio 4: domande frequenti QA

D: Il servo non gira affatto ed è estremamente caldo.

R: Innanzitutto, controlla se la corrente di alimentazione è almeno 500 mA. In secondo luogo, assicurarsi che le linee del segnale non siano collegate al contrario. Nella maggior parte dei casi l'alimentazione è insufficiente.

D: Il servo vibra e non riesce a fermarsi all'angolo specificato.

Una situazione è verificare se la connessione di terra comune è stabile; un altro, prova ad abbassare la frequenza di controllo a 40Hz; un'altra possibilità è che i pin GPIO siano in conflitto tra loro.

D: Il servo ruota in modo casuale dopo aver caricato il codice su ESP8266.

Durante il caricamento, i pin GPIO salteranno in modo casuale. Si consiglia di scollegare la linea del segnale una volta completato il caricamento, quindi ricollegarla.

D: Il servo è impotente quando si utilizza la batteria.

Se la resistenza interna della batteria è troppo elevata, è necessario sostituirla con una batteria al litio 18650 o con 4 batterie AA al nichel-metallo idruro.kpowerI modelli a coppia elevata di Servo richiedono un'alimentazione superiore a 2 A.

D: Viene segnalato l'errore di compilazione del codice "Servo non dichiarato".

R: La libreria Servo non è installata. Devi cercare "Servo by Arduino" nel gestore della libreria e quindi installarlo. ESP8266 deve utilizzare una versione compatibile.

Step 5: Percorso avanzato dall'esperimento al progetto

Il servocomando singolo è solo il punto di partenza.

Con la funzionalità Wi-Fi dell'ESP8266, puoi azionare il servo in remoto con il tuo telefono cellulare.

Costruisci un semplice server web per trasmettere valori angolari tramite richieste HTTP.

Altrimenti, collega il servo a Home Assistant e rendilo parte della tua casa intelligente.

Caso 3: esiste un progetto di alimentazione open source che utilizza ESP8266 per controllare il servo e quindi consentire al servo di aprire la porta.

Il codice principale di questo progetto è composto da meno di 100 righe, ma risolve il problema degli impiegati che danno da mangiare regolarmente ai loro animali domestici.

Segnale periodico, questa è la quarta parola chiave. Qualsiasi tipo di movimento continuo dipende dal periodo in uno stato stabile.

Domanda retorica: se non esiste un ciclo stabile, la scatola dello sterzo può comunque raggiungere un posizionamento preciso?

non può. Per ogni ms di periodo di jitter, l'angolo devierà di 18 gradi.

Pertanto, in loop(), evitare di utilizzare codice diverso da delay() che causerebbe il blocco.

Si consiglia di utilizzare la libreria Ticker per generare segnali PWM indipendenti in modo che non interferiscano con la connessione Wi-Fi.

Conclusione: ripeti i punti fondamentali e fai il primo passo

L'essenza del controllo del servo è quella di emettere un segnale PWM con una frequenza e un ciclo di lavoro specifici.

ESP8266, sebbene abbia solo un livello logico di 3,3 V, tuttavia, purché possa funzionare correttamente sulla terra comune ed essere alimentato, è pienamente in grado di svolgere il lavoro corrispondente.。

Per quanto riguarda queste tre parole fondamentali: modulazione dell'ampiezza dell'impulso, ciclo di lavoro e ampiezza dell'impulso, in realtà descrivono la stessa cosa.

Suggerimenti per l'azione: inizia oggi stesso ad acquistare una scheda di sviluppo chiamata ESP8266 e un servo con una coppia ridotta, come un servo a denti in plastica da 9 g.

Non è necessario perseguire la perfezione tutta in una volta, ruotare prima il servo da 0 gradi a 90 gradi.

Ogni volta che completi un piccolo obiettivo, registra i parametri di successo sul tuo taccuino.

Quando riscontri problemi, risolvili uno per uno in base alla tabella QA contenuta in questo articolo.

“Un viaggio di mille miglia inizia con un solo passo.”

Quel servo tremante che ti fa venire il mal di testa diventerà presto il tuo attuatore più obbediente.