3.7 Schwingender Servo

In diesem Bausatz befinden sich neben LEDs und passivem Summer auch ein durch PWM-Signale gesteuertes Gerät, nämlich der Servo.

Der Servo ist ein Positions- (Winkel-) Servo, ideal geeignet für Steuerungssysteme, die konstante Winkeländerungen erfordern und aufrechterhalten können. Er findet häufig Anwendung in hochwertigen ferngesteuerten Spielzeugen, wie etwa Flugzeug-, U-Boot-Modellen und ferngesteuerten Robotern.

Versuchen wir nun, den Servo zum Schwingen zu bringen!

• Servo

Benötigte Bauteile

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, das gesamte Set zu kaufen. Hier ist der Link:

Bezeichnung	BAUTEILE IM SET	LINK
Kepler Kit	450+	Kepler Kit

Die Bauteile können auch einzeln über die nachstehenden Links erworben werden.

SN	KOMPONENTE	MENGE	LINK
1	Raspberry Pi Pico W	1	BUY
2	Micro-USB-Kabel	1
3	Steckbrett	1	BUY
4	Jumperkabel	Mehrere	BUY
5	Servo	1	BUY

Schaltplan

Verdrahtung

• Das orangefarbene Kabel ist das Signal- und wird an GP15 angeschlossen.

• Das rote Kabel ist VCC und wird an VBUS(5V) angeschlossen.

• Das braune Kabel ist GND und wird an GND angeschlossen.

Code

Bemerkung

• Öffnen Sie die Datei 3.7_swinging_servo.py im Verzeichnis kepler-kit-main/micropython oder kopieren Sie den Code in Thonny und klicken Sie auf „Aktuelles Skript ausführen“ oder drücken Sie einfach F5.

• Vergessen Sie nicht, im unteren rechten Eck auf den Interpreter „MicroPython (Raspberry Pi Pico)“ zu klicken.

• Für detaillierte Anleitungen siehe Code direkt öffnen und ausführen.

import machine
import utime

servo = machine.PWM(machine.Pin(15))
servo.freq(50)

def interval_mapping(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
    return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min

def servo_write(pin,angle):
    pulse_width=interval_mapping(angle, 0, 180, 0.5,2.5)
    duty=int(interval_mapping(pulse_width, 0, 20, 0,65535))
    pin.duty_u16(duty)

while True:
    for angle in range(180):
        servo_write(servo,angle)
        utime.sleep_ms(20)
    for angle in range(180,-1,-1):
        servo_write(servo,angle)
        utime.sleep_ms(20)

Während das Programm läuft, sehen wir den Servoarm, der zwischen 0° und 180° hin- und herschwingt.

Das Programm wird durch die Schleife while True ständig ausgeführt, daher müssen wir den Stopp-Button drücken, um es zu beenden.

Wie funktioniert es?

Wir haben die Funktion servo_write() definiert, um den Servo zu steuern.

Diese Funktion hat zwei Parameter:

• pin, der GPIO-Pin, der den Servo steuert.

• Angle, der Ausgangswinkel der Welle.

In dieser Funktion wird interval_mapping() aufgerufen, um den Winkelbereich von 0 ~ 180 Grad auf die Pulsdauer von 0,5 ~ 2,5 ms abzubilden.

pulse_width=interval_mapping(angle, 0, 180, 0.5,2.5)

Warum genau 0,5 ~ 2,5 ms? Das ist durch den Arbeitsmodus des Servos bestimmt.

Servo

Anschließend wird die Pulsdauer von der Periode in die Tastverhältnis umgewandelt. Da duty_u16() keine Dezimalstellen akzeptiert, verwenden wir int(), um das Tastverhältnis in einen Ganzzahltyp umzuwandeln.

duty=int(interval_mapping(pulse_width, 0, 20, 0,65535))

Schließlich wird der Tastverhältniswert in duty_u16() geschrieben.