這篇文章來源于DevicePlus.com英語網(wǎng)站的翻譯稿。

目錄

第一部分
什么是伺服電機？
伺服電機的類型
所需電壓和電源

第二部分
基于Arduino程序的伺服控制
伺服電機可以做什么？

第三部分
伺服控制電燈開關(guān)
電燈開關(guān)的遠程控制

今天，我們將再次討論關(guān)于電機的內(nèi)容。在之前的系列文章中，我們已經(jīng)介紹了多種類型電機的基本原理，例如使用步進電機的二輪機器人以及使用直流和伺服電機的RC 車。在本文中，我們將介紹一款之前沒有用過的伺服電機的基本用法，并且還會設(shè)計一個簡單的DIY伺服控制電燈開關(guān)，使您可以隨時隨地打開/關(guān)閉電燈！

注意：我們將要制備的自動電燈開關(guān)僅適用于按鈕式電燈開關(guān)系統(tǒng)。

本項目電子設(shè)備清單

第一部分：

Arduino UNO R3

FEETECH FS90 微伺服

Rapiro伺服電機 (大號)

數(shù)碼微伺服HK-5330

50 KΩ B型電位器otentiometer

面包板

跳線（公對公）

第二部分:

Arduino UNO R3

ESPr開發(fā)板

Towerpro MG996R 伺服器

面包板

跳線（公對公）

1. 什么是伺服電機？

圖1：伺服電機

伺服電機是通過旋轉(zhuǎn)連接至發(fā)動機節(jié)氣門的軸進行工作的一種電機類型。因為可以對旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)速進行精確控制，所以被廣泛應(yīng)用于自動化制造、機器人以及個人的物聯(lián)網(wǎng)項目等。

伺服電機 – 維基百科

伺服電機是一種旋轉(zhuǎn)致動器或線性致動器，可精確控制角度或線性位移、速度和加速度。伺服電機包含一個與傳感器耦合以進行位置信息反饋的適配電機?！欧姍C是一種閉環(huán)伺服系統(tǒng)，可以使用位置的反饋信息進行運轉(zhuǎn)和最終位置的控制。

伺服電機具有一個編碼器，用于檢測旋轉(zhuǎn)角度，并使用編碼信號將輸出軸定位到指定角度。我們可以來看一下不同類型電機之間的區(qū)別：

電機：通電時可旋轉(zhuǎn)。

伺服電機：在0度到N度的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，對信號作出響應(yīng)。

步進電機：以離散的步進角旋轉(zhuǎn)，并且在有信號或無信號的情況下都可以進行控制。

無刷直流電機：施加穩(wěn)定直流電壓時，可連續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可以穩(wěn)定地控制轉(zhuǎn)速。

請務(wù)必根據(jù)應(yīng)用的特點來選擇合適的電機。

圖2：不同類型的電機。從左到右：無刷電機，步進電機，伺服電機，直流電機

2. 伺服電機的類型

那么，您應(yīng)該購買哪種類型的伺服電機呢？購買伺服電機時，請考慮以下要點：

扭矩：用于驅(qū)動電機的力矩；扭矩數(shù)值越大，力矩越大（單位：kgf·cm等）

轉(zhuǎn)角：在特定角度下電機的旋轉(zhuǎn)/位置

工作速度：轉(zhuǎn)速

工作電壓：工作所需電壓

2.1 扭矩的計算

使用伺服電機時，最重要的是要了解您所需要的扭矩值。伺服電機的扭矩以kgf·cm或kg為單位表示。如果以kgf·cm為單位來計算扭矩，計算出來的值就表示它在1[cm]的半徑下可以舉起的多少N[kg]物體。如果您想要舉起5kg的物品，并且在伺服電機軸上連接的手柄長度為2cm，那么需要大于5 kgf × 2 cm = 10 kgf·cm的扭矩。

圖3：計算扭矩的方法

3. 所需電壓和電源

當通過Arduino來對伺服電機進行控制時，就像其它類型的電機一樣，幾乎不可能從Arduino獲取電壓或電流。在這種情況下，您可以使用外部電源，然后將來自Arduino的角度控制信號傳輸?shù)剿欧姍C中。

例如，在本系列中經(jīng)常使用的Arduino UNO R3具有I/O引腳（數(shù)字/模擬引腳），每個引腳大約可以獲取20 mA的電流（如果電流大于40 mA，可能會損壞）。雖然伺服電機的工作電壓是5V，但是由于來自數(shù)字/模擬引腳的電流不足，伺服電機和Arduino也會發(fā)生損壞。因此，當您通過I/O引腳來供電時要小心處理！

5V或3.3V引腳上的最大額定電流值（所獲取的電流極限）是200 mA。因此可以使用小型伺服電機。

例如，對于工作電壓為9V的伺服電機，需要對伺服電機和Arduino分別供電，如以下電路圖所示。

圖4：Arduino和伺服電機（分別供電）

如果伺服電機的工作電壓很小（比如5V），并且您想要與Arduino共享電源，那么可以按照以下電路從5V電壓中獲取電流。

圖5：Arduino和伺服電機（共享電源）

DevicePlus 編輯團隊

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審核編輯黃宇