.. include:: /index.rst
   :start-after: start_hello_message
   :end-before: end_hello_message

.. _py_servo:

1.7 Servo
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**Einführung**

In diesem Projekt lernen wir, wie man einen Servomotor mit einem Raspberry Pi steuert. Servomotoren werden häufig in der Robotik und Automatisierung eingesetzt, um Winkelbewegungen präzise zu steuern.

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**Benötigte Komponenten**

Um dieses Projekt durchzuführen, benötigen Sie die folgenden Komponenten:

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - KOMPONENTE
        - KAUFLINK

    *   - :ref:`cpn_servo`
        - |link_servo_buy|
    *   - :ref:`cpn_fusion_hat`
        - \- 
    *   - Raspberry Pi
        - \-

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**Schaltplan**

Das folgende Schaltbild zeigt die Verbindungen, die zum Steuern des Servomotors erforderlich sind.

.. image:: img/fzz/1.3.2_sch.png
   :width: 80%
   :align: center

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**Verdrahtungsdiagramm**

.. image:: img/fzz/1.3.2_bb.png
   :width: 80%
   :align: center

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**Beispiel ausführen**

Der gesamte Beispielcode, der in diesem Tutorial verwendet wird, befindet sich im Verzeichnis ``ai-lab-kit``.  
Folgen Sie diesen Schritten, um das Beispiel auszuführen:

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: shell
   
   cd ~/ai-lab-kit/python/
   sudo python3 1.7_Servo.py 

Nach dem Ausführen des Skripts bewegt sich der an PWM 0 angeschlossene Servo gleichmäßig von −90° bis 90° in 10-Grad-Schritten und pausiert kurz bei jeder Position. Anschließend bewegt er sich auf die gleiche Weise wieder von 90° zurück zu −90°. Diese Hin- und Herbewegung wiederholt sich kontinuierlich.

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**Code**

Der folgende Python-Code zeigt, wie der Servomotor gesteuert wird, indem er zwischen verschiedenen Winkeln bewegt wird:

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: python

   #!/usr/bin/env python3
   from fusion_hat.servo import Servo   # Import Servo class
   from time import sleep               # Import sleep for delays

   # Initialize servo on channel 0
   servo = Servo(0)

   try:
      while True:
         # Sweep from -90° to +90° in steps of 10°
         for angle in range(-90, 91, 10):
               servo.angle(angle)
               sleep(0.1)   # Smooth movement delay

         # Sweep back from +90° to -90° in steps of 10°
         for angle in range(90, -91, -10):
               servo.angle(angle)
               sleep(0.1)

   except KeyboardInterrupt:
      # Stop the program safely when Ctrl+C is pressed
      servo.angle(0)        # Return servo to center position
      sleep(0.1)


Dieses Python-Skript steuert einen Servomotor, der mit PWM 0 verbunden ist. Beim Ausführen passiert Folgendes:

1. Der Servo bewegt sich von −90 Grad bis 90 Grad in 10-Grad-Schritten.
2. Zwischen jeder Bewegung pausiert er für 0,1 Sekunden.
3. Anschließend kehrt er die Richtung um und bewegt sich von 90 Grad zurück zu −90 Grad, ebenfalls in 10-Grad-Schritten.
4. Dieser Vorgang wiederholt sich unbegrenzt.

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**Den Code verstehen**

1. **Bibliotheken importieren**

   Die Bibliothek ``fusion_hat`` vereinfacht die Interaktion mit den GPIO-Pins, während die Bibliothek ``time`` Funktionen für Zeitverzögerungen bereitstellt.

   .. code-block:: python

      from fusion_hat.servo import Servo   # Import the Servo class for controlling servos
      from time import sleep               # Import sleep for timing delays

2. **Initialisierung des Servos**

   Das ``Servo``-Objekt wird mit PWM 0 initialisiert.

   .. code-block:: python

      servo = Servo(0)

3. **Servo-Bewegung**

   Der Servo wird in einer Schleife auf verschiedene Winkel bewegt. Die Methode ``angle`` setzt die Position des Servos, und ``sleep`` pausiert die Schleife für eine bestimmte Zeit.

   .. code-block:: python

      while True:
         # Sweep from -90° to +90° in steps of 10°
         for angle in range(-90, 91, 10):
               servo.angle(angle)
               sleep(0.1)   # Smooth movement delay

         # Sweep back from +90° to -90° in steps of 10°
         for angle in range(90, -91, -10):
               servo.angle(angle)
               sleep(0.1)

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**Fehlerbehebung**

1. **Servo bewegt sich nicht**

   - **Ursache**: Falsche GPIO-Pin-Verbindung oder Probleme mit der Stromversorgung.  
   - **Lösung**: Stellen Sie sicher, dass der Servo mit PWM 0 verbunden ist und überprüfen Sie die Stromversorgung.

2. **Servo-Bewegung ist unregelmäßig oder reagiert nicht**

   - **Ursache**: Unzureichende Stromversorgung des Servos.  
   - **Lösung**: Verwenden Sie eine externe Stromquelle für den Servo, wenn das Fusion HAT+ nicht genügend Leistung liefert.

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**Erweiterungsideen**

1. **Benutzergesteuerter Servo**

   Ermöglichen Sie es dem Benutzer, die Servo-Position interaktiv über die Tastatur zu steuern:

   .. code-block:: python

      while True:
         position = float(input("Enter position (-90 to 90): "))
         servo.angle(position)

2. **Aufzeichnen der Servo-Position**

   Zeichnen Sie die Servo-Position über die Zeit auf und stellen Sie die Bewegung grafisch dar:

   .. code-block:: python

      positions = []
      for i in range(-90, 91, 10):
         servo.angle(i)
         sleep(0.1)
         positions.append(servo.angle())
      plt.plot(positions)
      plt.show()

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**Fazit**

Dieses Projekt zeigt, wie ein Servomotor gesteuert werden kann. Das Verständnis der Servosteuerung eröffnet viele Möglichkeiten für den Bau von Robotern, mechanischen Armen und anderen bewegungsbasierten Projekten.