Come collegare e controllare il protocollo di comunicazione di Micro Servo 9g Sg90 in un colpo solo

Hai mai riscontrato questo tipo di imbarazzo: hai acquistato con entusiasmo qualche microservo9g sg90 piccoloservos, ma non si sono mossi anche dopo essere stati online. Le informazioni che hai cercato riguardavano tutti i protocolli inglesi, e più le guardavi, più diventavi confuso? In realtà, non è cosìservoè rotto, ma non se ne capisce il “linguaggio comunicativo”. In poche parole, ascolta il tuo comando attraverso una linea di segnale. Se lo usi nel modo giusto, può ruotare con precisione nell'angolazione desiderata. Oggi parleremo approfonditamente di questo protocollo di comunicazione, così non rimarrai più bloccato dalla soglia tecnica.

Che segnale sta ascoltando?

I servi standard come il micro servo 9g sg90 ascoltano un segnale chiamato PWM. Non è necessario ricordare il nome completo, sappi solo che è come un codice per "ampiezza dell'impulso". Il servo deciderà in quale posizione girare in base all'ampiezza dell'impulso inviato. Ad esempio, quando la larghezza dell'impulso è 0,5 millisecondi, punta a 0 gradi; quando è 1,5 millisecondi punta a 90 gradi; quando è di 2,5 millisecondi, punta a 180 gradi. Questa regola è comune a quasi tutti i servi standard. Finché lo capirai, padroneggerai più del 90% della logica di controllo.

Potresti chiedere, devo essere preciso al livello del millisecondo per controllarlo? Esatto, ma non aver paura, questi microcontrollori operativi o schede di sviluppo sono stati pensati per te. Devi solo chiamare una funzione di libreria e inserire un valore angolare compreso tra 0 e 180 e il codice sottostante lo convertirà automaticamente nel segnale di impulso corrispondente. Quindi, per l'innovazione del prodotto, ciò che devi veramente fare è scegliere la giusta interfaccia di controllo, come STM32 o ESP32, e quindi collegare la linea del segnale del servo al pin che supporta l'uscita PWM.

Perché dovremmo testare prima l'alimentazione e il cablaggio?

Molti principianti prendono i 5V della scheda di sviluppo e alimentano direttamente il servo non appena iniziano. Di conseguenza, si riavvia non appena inizia a funzionare. Non si tratta di un problema di programma, ma l'alimentatore non riesce a tenere il passo. Sebbene il micro servo 9g sg90 sia piccolo, la corrente istantanea all'avvio può raggiungere 0,5 A o anche di più, il che semplicemente non è possibile per il chip di stabilizzazione della tensione di una normale scheda di sviluppo. Quindi l'approccio corretto è: utilizzare un alimentatore esterno da 5 V per alimentare il servo. La scheda di sviluppo e il servo devono solo condividere la stessa terra e le linee di segnale sono collegate separatamente.

La logica del cablaggio è in realtà molto semplice. Ci sono tre fili nel servo. Marrone o nero è il filo di terra, rosso è il terminale positivo dell'alimentatore e arancione o giallo è il filo del segnale. Se lo misuri con un multimetro, praticamente puoi dirlo. Non credere al detto "basta collegarlo". Se l'alimentazione viene collegata in modo inverso o la tensione supera i 6 V, il circuito interno del servo potrebbe bruciarsi direttamente. Quando realizziamo prodotti, possiamo aggiungere un grande condensatore alla linea elettrica, ad esempio, per tamponare efficacemente l’impatto dell’avvio.

Come giudicare se l'accordo è corretto oppure no?

Alcuni amici scopriranno che anche se il codice dice 90 gradi, il servo si muove solo leggermente. In questo caso, l'intervallo degli impulsi non è calibrato oppure la libreria utilizzata non corrisponde al protocollo effettivo del servo. Sebbene i micro servo 9g sg90 prodotti da diversi produttori siano tutti chiamati "servi standard", l'intervallo di larghezza dell'impulso può essere leggermente diverso, alcuni sono da 0,5 a 2,5 millisecondi e alcuni sono da 0,7 a 2,3 millisecondi. È necessario utilizzare un oscilloscopio o un semplice programma di test dell'angolo per trovare l'effettiva relazione di mappatura.

C'è anche un problema più nascosto, ovvero la scheda di controllo che stai utilizzando emette PWM analogico, ma il servo richiede PWM digitale. Se la frequenza PWM simulata è troppo bassa, il servo tremerà o addirittura non risponderà. In genere si consiglia di impostare la frequenza PWM su 50 Hz, ovvero un ciclo di 20 millisecondi. Questa è la frequenza di ricezione più comoda per il servo. Se utilizzi una scheda ad alte prestazioni come ESP32, ricordati di configurare il timer LEDC e assicurati che la frequenza non sia sbagliata.

Come utilizzare la porta seriale e la manopola per il controllo

Se vuoi rendere il servocontrollo più intuitivo, puoi provare a utilizzare un potenziometro a manopola con debug della porta seriale. Innanzitutto collegare il potenziometro al pin di ingresso analogico della scheda di sviluppo, mappare il valore letto 0-4095 o 0-1023 su un angolo compreso tra 0 e 180, quindi aggiornare l'angolo del servo in tempo reale attraverso il programma. Scoprirai che quando giri la manopola, anche il servo si muoverà. L'intero processo è come "tenere" fisicamente il servo per ruotare, il che è particolarmente adatto per dimostrazioni di prototipi di prodotto.

Un altro scenario comune consiste nell'utilizzare la porta seriale per inviare comandi per il controllo. Ad esempio, se inserisci "90" nell'assistente della porta seriale del computer, il servo ruoterà di 90 gradi. La logica è molto semplice, ovvero la porta seriale riceve la stringa, la analizza in un numero intero, quindi limita l'intervallo angolare e infine richiama la funzione di libreria servo. Puoi utilizzare questo metodo per verificare rapidamente le combinazioni di azioni di più servi senza dover modificare ripetutamente il codice e caricarlo. Per chi realizza prodotti interattivi, questa combinazione è molto efficiente.

Come gestire il movimento simultaneo di più servi

Va bene utilizzare solo uno o due servi in ​​un prodotto. Dopo averne installati quattro o cinque, scoprirai che quando si muovono contemporaneamente, i servi competono tra loro per le risorse e i movimenti sono lenti. Questo perché la maggior parte delle schede di sviluppo può elaborare solo un aggiornamento del segnale PWM alla volta sotto un singolo thread. La soluzione è utilizzare questo tipo di modulo di servoazionamento, che è controllato tramite l'interfaccia I2C e può emettere 16 canali PWM indipendenti contemporaneamente e la frequenza e il ciclo di lavoro non interferiscono tra loro.

Il vantaggio è evidente: il controllo principale deve inviare un comando solo una volta e il modulo di azionamento può mantenere automaticamente gli angoli di tutti i servi, rilasciando notevolmente la pressione di calcolo del controllo principale. Inoltre, il modulo driver supporta l'alimentazione esterna e risolve direttamente il problema della gestione dell'energia. Molti bracci robotici e prodotti con teste robotiche utilizzano effettivamente questo metodo per ottenere una collaborazione multi-server internamente. È stabile e affidabile ed è anche la soluzione più comunemente utilizzata nei prodotti professionali.

A quali insidie ​​nascoste dovresti prestare attenzione quando scegli un servo?

Il micro servo 9g sg90 sul mercato sembra simile, ma i prezzi variano notevolmente. Quello più economico costa pochi yuan, mentre quello più caro costa venti o trenta. La differenza sta principalmente nel materiale degli ingranaggi e nella qualità del motore. Gli ingranaggi in plastica sono economici, ma i loro denti possono essere facilmente spazzati via dopo diversi giri consecutivi; gli ingranaggi in metallo sono più costosi, ma durevoli e adatti a prodotti che richiedono rotazioni frequenti. Prestare attenzione anche alla lunghezza del cavo del servo. Se la struttura del tuo prodotto è dispersa, il cavo standard da 15 cm potrebbe non essere sufficiente. È necessario estenderlo da soli o chiedere informazioni sulla lunghezza del cavo prima dell'acquisto.

Un altro errore comune è che la coppia nominale non corrisponde alle prestazioni effettive. Alcuni commercianti affermeranno falsamente che può raggiungere i 2 chilogrammi di coppia, ma in realtà si bloccherà non appena lo premi con la mano. Se stai realizzando un prodotto invece di giocarci, ti consigliamo di rivolgerti direttamente a un marchio o fornitore con i dati misurati effettivi, acquistarne alcuni ed eseguire test di carico. Di solito lo guidiamo utilizzando un protocollo standard durante la fase di selezione, quindi lo appendiamo al braccio di forza per misurare la coppia massima a rotore bloccato per garantire che soddisfi lo scenario di applicazione del prodotto.

Sei mai rimasto bloccato nell'ultimo 10% di un prodotto a causa di problemi di comunicazione o di alimentazione? Benvenuto per condividere la tua esperienza nell'area commenti oppure puoi cercare direttamente "sito ufficiale Xinying Technology" per vedere le nostre soluzioni di selezione e azionamento dei servo comunemente utilizzate e lavorare insieme per rendere il prodotto più stabile.