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推广公司服务内容_百度推广入口页面_自己建站的网站_我想学做互联网怎么入手

时间:2025/7/11 15:10:05来源:https://blog.csdn.net/wangzhae/article/details/145581148 浏览次数:0次
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Arduino 第十二章:舵机

一、舵机概述

舵机是一种常见的执行机构,在机器人、航模、自动化控制等领域应用广泛。它能够根据输入信号精确地控制转动角度,具有控制简单、精度较高、扭矩较大等优点。舵机通常由直流电机、减速齿轮组、角度传感器和控制电路组成。

二、工作原理

舵机的控制基于脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)信号。控制信号是一个周期性的脉冲序列,周期一般为 20ms(50Hz),而舵机的转动角度由脉冲的高电平持续时间(脉冲宽度)决定。常见的舵机转动角度范围是 0° - 180°,对应脉冲宽度范围通常为 0.5ms - 2.5ms,具体对应关系如下:

  • 脉冲宽度为 0.5ms 时,舵机转到 0°位置。
  • 脉冲宽度为 1.5ms 时,舵机转到 90°位置。
  • 脉冲宽度为 2.5ms 时,舵机转到 180°位置。

舵机内部的控制电路会根据输入的脉冲宽度,调整直流电机的转动方向和角度,同时角度传感器会实时反馈舵机的实际角度,形成闭环控制,确保舵机准确到达指定位置。

三、硬件连接

(一)所需材料

  • Arduino 开发板(如 Arduino Uno)
  • 舵机
  • 杜邦线若干

(二)引脚说明

舵机一般有三根线:

  • 红色线:电源正极,通常接 5V。
  • 棕色线(或黑色线):电源负极,接地(GND)。
  • 橙色线(或黄色线):控制信号线,连接到 Arduino 的一个数字引脚。

(三)连接方式

将舵机的红色线连接到 Arduino 的 5V 引脚,棕色线连接到 Arduino 的 GND 引脚,橙色线连接到 Arduino 的一个数字引脚,这里选择数字引脚 2。

(四)连接图

在这里插入图片描述

四、代码实现

(一)使用 Servo 库

Arduino 提供了 Servo 库,方便我们控制舵机。以下是一个简单的示例代码,让舵机在 0° - 180°之间来回转动:

#include <Servo.h>// 创建一个舵机对象
Servo myServo;// 定义舵机控制引脚
const int servoPin = 2;void setup() {// 将舵机控制引脚连接到舵机对象myServo.attach(servoPin);
}void loop() {// 舵机从 0° 转到 180°for (int angle = 0; angle <= 180; angle++) {myServo.write(angle);delay(15);}// 舵机从 180° 转到 0°for (int angle = 180; angle >= 0; angle--) {myServo.write(angle);delay(15);}
}

(二)代码解释

  1. 库的引入
    • #include <Servo.h>:引入 Servo 库,该库提供了控制舵机的函数和方法。
  2. 变量定义
    • Servo myServo;:创建一个 Servo 类的对象 myServo,用于控制舵机。
    • const int servoPin = 9;:定义舵机控制信号线连接到 Arduino 的数字引脚 9。
  3. setup() 函数
    • myServo.attach(servoPin);:将舵机对象 myServo 与指定的控制引脚 servoPin 关联起来。
  4. loop() 函数
    • 第一个 for 循环:for (int angle = 0; angle <= 180; angle++),让舵机从 0° 逐渐转动到 180°。myServo.write(angle); 函数用于设置舵机的转动角度,delay(15); 用于控制舵机转动的速度,避免转动过快。
    • 第二个 for 循环:for (int angle = 180; angle >= 0; angle--),让舵机从 180° 逐渐转动到 0°。

五、注意事项

  • 电源供应:舵机在转动时需要较大的电流,特别是在启动和负载较大的情况下。如果直接使用 Arduino 的 5V 引脚为舵机供电,可能会导致 Arduino 电源不足,影响其正常工作。可以使用外部电源为舵机供电,但要注意将外部电源的地与 Arduino 的地连接在一起,以保证信号的一致性。
  • 角度范围:不同型号的舵机转动角度范围可能有所不同,大多数舵机是 0° - 180°,但也有一些舵机可以达到 270° 甚至连续旋转。在使用时要根据舵机的实际规格进行设置。
  • 负载能力:舵机有一定的负载能力,在使用时要确保负载不超过舵机的额定扭矩,否则可能会导致舵机无法正常转动或损坏。

六、应用拓展

(一)机器人关节控制

在机器人的设计中,舵机可以作为关节的驱动部件,通过控制多个舵机的转动角度,实现机器人的各种动作,如手臂的伸展、弯曲,腿部的行走等。

(二)航模控制

在航模(如飞机、轮船、汽车模型等)中,舵机用于控制模型的舵面(如机翼、尾翼等),实现模型的转向、升降等操作。

(三)自动化设备

在一些自动化设备中,舵机可以用于控制阀门的开关、物料的抓取和放置等操作,实现自动化生产和控制。

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