這篇文章來源于DevicePlus.com英語網站的翻譯稿。

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
電燈開關的遠程控制

今天，我們將再次討論關于電機的內容。在之前的系列文章中，我們已經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，并且還會設計一個簡單的DIY伺服控制電燈開關，使您可以隨時隨地打開/關閉電燈！

注意：我們將要制備的自動電燈開關僅適用于按鈕式電燈開關系統。

本項目電子設備清單

第一部分：

Arduino UNO R3

FEETECH FS90 微伺服

Rapiro伺服電機 (大號)

數碼微伺服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連接至發動機節氣門的軸進行工作的一種電機類型。因為可以對旋轉角度和轉速進行精確控制，所以被廣泛應用于自動化制造、機器人以及個人的物聯網項目等。

伺服電機 – 維基百科

伺服電機是一種旋轉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。……伺服電機是一種閉環伺服系統，可以使用位置的反饋信息進行運轉和最終位置的控制。

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別：

電機：通電時可旋轉。

伺服電機：在0度到N度的范圍內旋轉，對信號作出響應。

步進電機：以離散的步進角旋轉，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：施加穩定直流電壓時，可連續旋轉，因此可以穩定地控制轉速。

請務必根據應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：用于驅動電機的力矩；扭矩數值越大，力矩越大（單位：kgf·cm等）

轉角：在特定角度下電機的旋轉/位置

工作速度：轉速

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到伺服電機中。

例如，在本系列中經常使用的Arduino UNO R3具有I/O引腳（數字/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，但是由于來自數字/模擬引腳的電流不足，伺服電機和Arduino也會發生損壞。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