Como conectar e controlar o protocolo de comunicação do Micro Servo 9g Sg90 de uma só vez

Você já se deparou com esse tipo de constrangimento: você comprou com entusiasmo alguns microservo9g sg90 pequenoservos, mas eles não se moveram mesmo depois de estarem online. As informações que você pesquisou eram todas protocolos em inglês, e quanto mais você olhava, mais confuso ficava? Na verdade, não é queservoestá quebrado, mas você não entende sua “linguagem de comunicação”. Simplificando, ele escuta seu comando por meio de uma linha de sinal. Se você usá-lo da maneira certa, ele pode girar com precisão no ângulo desejado. Hoje falaremos detalhadamente sobre esse protocolo de comunicação, para que você não fique mais preso aos limites técnicos.

Que sinal ele está ouvindo?

Servos padrão como micro servo 9g sg90 ouvem um sinal chamado PWM. Você não precisa lembrar o nome completo, apenas saiba que é como um código para “largura de pulso”. O servo decidirá para qual posição girar com base na largura do pulso que você enviar. Por exemplo, quando a largura do pulso é de 0,5 milissegundos, ela aponta para 0 graus; quando é 1,5 milissegundos, aponta para 90 graus; quando é de 2,5 milissegundos, aponta para 180 graus. Esta regra é comum a quase todos os servos padrão. Contanto que você entenda isso, você dominará mais de 90% da lógica de controle.

Você pode perguntar: preciso ser preciso ao nível de milissegundos para controlá-lo? Isso mesmo, mas não tenha medo, esses microcontroladores operacionais ou placas de desenvolvimento foram pensados ​​para você. Você só precisa chamar uma função de biblioteca e inserir um valor de ângulo de 0 a 180, e o código subjacente o converterá automaticamente no sinal de pulso correspondente. Portanto, para inovação de produtos, o que você realmente precisa fazer é escolher a interface de controle correta, como STM32 ou ESP32, e então conectar a linha de sinal do servo ao pino que suporta a saída PWM.

Por que devemos testar primeiro a fonte de alimentação e a fiação?

Muitos novatos pegam os 5V da placa de desenvolvimento e fornecem energia diretamente ao servo assim que começam. Como resultado, ele reinicia assim que começa a funcionar. Este não é um problema de programa, mas a fonte de alimentação não consegue acompanhar. Embora o micro servo 9g sg90 seja pequeno, a corrente instantânea na inicialização pode atingir 0,5A ou até mais, o que simplesmente não é possível para o chip estabilizador de tensão de uma placa de desenvolvimento comum. Portanto, a abordagem correta é: usar uma fonte de alimentação externa de 5V para alimentar o servo. A placa de desenvolvimento e o servo só precisam compartilhar o mesmo terreno e as linhas de sinal são conectadas separadamente.

A lógica da fiação é realmente muito simples. Existem três fios no servo. Marrom ou preto é o fio terra, vermelho é o terminal positivo da fonte de alimentação e laranja ou amarelo é o fio de sinal. Se você medir com um multímetro, basicamente poderá saber. Não acredite no ditado “basta conectar”. Se a fonte de alimentação for conectada inversamente ou a tensão exceder 6V, o circuito interno do servo poderá ser queimado diretamente. Quando fabricamos produtos, podemos adicionar um grande capacitor à linha de energia, por exemplo, para amortecer efetivamente o impacto da inicialização.

Como avaliar se o acordo está correto ou não?

Alguns amigos descobrirão que mesmo que o código diga 90 graus, o servo se move apenas um pouco. Neste caso, a faixa de pulso não está calibrada ou a biblioteca usada não corresponde ao protocolo real do servo. Embora os micro servo 9g sg90 produzidos por diferentes fabricantes sejam todos chamados de "servos padrão", a faixa de largura de pulso pode ser ligeiramente diferente, alguns são de 0,5 a 2,5 milissegundos e alguns são de 0,7 a 2,3 milissegundos. Você precisa usar um osciloscópio ou um programa simples de teste de ângulo para encontrar a relação de mapeamento real.

Há também um problema mais oculto, ou seja, a placa de controle que você está usando emite PWM analógico, mas o servo requer PWM digital. Se a frequência PWM simulada for muito baixa, o servo irá tremer ou até mesmo não responder. Geralmente é recomendado definir a frequência PWM para 50 Hz, que é um ciclo de 20 milissegundos. Esta é a frequência de recepção mais confortável para o servo. Se você usar uma placa de alto desempenho como a ESP32, lembre-se de configurar o temporizador LEDC e certifique-se de que a frequência não esteja errada.

Como usar a porta serial e o botão para controlar

Se você quiser tornar o controle do servo mais intuitivo, você pode tentar usar um potenciômetro de botão com depuração de porta serial. Primeiro conecte o potenciômetro ao pino de entrada analógica da placa de desenvolvimento, mapeie o valor lido de 0-4095 ou 0-1023 para um ângulo de 0 a 180 e, em seguida, atualize o ângulo do servo em tempo real por meio do programa. Você descobrirá que ao girar o botão, o servo também se moverá. Todo o processo é como “manter” fisicamente o servo para girar, o que é especialmente adequado para demonstrações de protótipos de produtos.

Outro cenário comum é usar a porta serial para enviar comandos para controle. Por exemplo, se você inserir "90" no assistente de porta serial do computador, o servo girará 90 graus. A lógica é muito simples, ou seja, a porta serial recebe a string, analisa-a em um número inteiro, depois limita a faixa de ângulo e por fim chama a função da biblioteca servo. Você pode usar este método para verificar rapidamente as combinações de ação de vários servos sem ter que alterar repetidamente o código e carregá-lo. Para quem faz produtos interativos, essa combinação é muito eficiente.

Como lidar com o movimento simultâneo de vários servos

Não há problema em usar apenas um ou dois servos em um produto. Depois de instalar quatro ou cinco, você descobrirá que, ao se mover ao mesmo tempo, os servos competem entre si por recursos e os movimentos ficam lentos. Isso ocorre porque a maioria das placas de desenvolvimento só pode processar uma atualização de sinal PWM por vez em um único thread. A solução é usar este tipo de módulo de servoacionamento, que é controlado através da interface I2C e pode produzir 16 canais PWM independentes ao mesmo tempo, e a frequência e o ciclo de trabalho não interferem entre si.

O benefício disso é óbvio: seu controle principal só precisa enviar um comando uma vez, e o módulo de acionamento pode manter automaticamente os ângulos de todos os servos, liberando bastante a pressão de cálculo do controle principal. Além disso, o módulo driver suporta fonte de alimentação externa e resolve diretamente o problema de gerenciamento de energia. Muitos braços robóticos e produtos de cabeça de robô realmente usam esse método para obter colaboração multiservidor internamente. É estável e confiável e também é a solução mais comumente usada em produtos profissionais.

A quais armadilhas ocultas você deve prestar atenção ao escolher um servo?

O micro servo 9g sg90 do mercado é parecido, mas os preços variam muito. O mais barato custa alguns yuans, enquanto o mais caro custa vinte ou trinta. A diferença está principalmente no material da engrenagem e na qualidade do motor. As engrenagens de plástico são baratas, mas seus dentes são facilmente varridos após várias corridas consecutivas; as engrenagens metálicas são mais caras, mas duráveis ​​​​e adequadas para produtos que requerem rotação frequente. Preste também atenção ao comprimento do cabo servo. Se a estrutura do seu produto estiver dispersa, o cabo padrão de 15 cm pode não ser suficiente. Você deve estendê-lo sozinho ou perguntar sobre o comprimento do cabo antes de comprar.

Outra armadilha comum é que o torque nominal não corresponde ao desempenho real. Alguns comerciantes dirão falsamente que ele pode atingir 2 kg de torque, mas na verdade ele irá parar assim que você pressioná-lo com a mão. Se você estiver fabricando um produto em vez de brincar com ele, é recomendável ir diretamente a uma marca ou fornecedor com dados reais medidos, comprar alguns e fazer testes de carga. Geralmente o acionamos usando um protocolo padrão durante o estágio de seleção e, em seguida, penduramos no braço de força para medir o torque máximo do rotor travado e garantir que ele atenda ao cenário de aplicação do produto.

Você já ficou preso nos últimos 10% de um produto devido a problemas de comunicação servo ou fonte de alimentação? Bem-vindo a compartilhar sua experiência na área de comentários, ou você pode pesquisar diretamente no "site oficial da Xinying Technology" para ver nossas soluções de seleção e acionamento de servo comumente usadas e trabalhar em conjunto para tornar o produto mais estável.