Comandare un Servomotore con Arduino

In questo tutorial mostrerò come comandare un Servomotore con Arduino. Il servomotore è un dispositivo capace di eseguire dei movimenti meccanici in funzione del segnale applicato al suo ingresso. Sostanzialmente un servo è composto da un motore elettrico, un riduttore ed un circuito di feedback per la gestione della posizione. In commercio, esiste una vasta scelta di servi (così comunemente chiamati), ciascun caratterizzata per valore di coppia e precisione. Quindi le caratteristiche comuni tra i servo sono principalmente, l’angolo di rotazione, la velocità di rotazione e la coppia motrice.

Di seguito alcuni servo motori da poter acquistare su amazon:

I comuni servomotori hanno un angolo di rotazione di circa 180° (la rotazione effettiva è un pò inferiore per quelli più economici), inoltre esistono altri tipi di servi che hanno una rotazione continua e, anziché pilotarne la posizione, ne possiamo gestire la velocità.
Qualunque sia il servo scelto, ci troveremo davanti sempre 3 contatti di cui due servono per l’alimentazione (5V e GND) mentre il terzo è il pin di controllo che nel nostro caso andrà collegato in un pin di Arduino.

Se si vuole pilotare dei servo prima di tutto bisogna sapere che la complessità dell’opera nasce dalla necessità di utilizzare un duty-cycle per impartire comandi a questi meravigliosi oggetti in grado di trasformare la volontà elettronica in movimento. Arduino dispone, secondo i modelli, di uscite PWM ossia pin digitali in grado di generare un duty-cycle utilizzabile per far muovere un servo.
Il modo più semplice per pilotare i servomotori è utilizzare una libreria, che traduca angoli in segnali e ti eviti di dover impazzire con i duty-cycle e i calcoli dei tempi; la libreria in questione è la Servo spiegata molto dettagliatamente sulla pagina ufficiale presente sul sito.

Questa classe ti mette a disposizione alcuni metodi che semplificano di molto l’obiettivo:

attach(): permette di specificare su quale pin è connesso il nostro servo e legarlo all’oggetto Servo;
attached(): controlla che un oggetto di tipo Servo sia collegata ad un pin;
detach(): rimuove il collegamento tra l’oggetto Servo e il pin a cui era legata;
read(): legge la posizione angolare del nostro servo, restituisce l’ultimo valore passato con write();
write(): impartisce al servo l’angolo a cui posizionarsi, su servo a rotazione continua imposta la velocità di rotazione 0=velocità massima in un senso, 90=fermo, 180=velocià massima nella direzione inversa;
writeMicroseconds(): imposta la velocità di rotazione del servo, in un servo standard il valore va da 1000 a 2000, in un servo a rotazione continua si comporta allo stesso modo della write().

Ora dovresti avere le idee più chiare su cosa poter fare con questa libreria, passiamo a realizzare alcuni esempi.

Esempio 1

In questo esempio vedremo il servomotore compiere una rotazione da 0 a 180° e viceversa.

Incominciamo collegando il nostro servo come nella figura seguente. Nota bene che qualora il servo motore dovesse assorbire una corrente maggiore di 0.5A sarebbe più opportuno alimentare il servo motore con un alimentatore separato (come descritto in questo articolo).

Schema

E’ importante che tu tenga conto che con la classe Servo puoi utilizzare tutti i pin digitali e analogici di Arduino e non solo le uscite di tipo PWM, questo disabilita la funzione analogWrite() normalmente utilizzabile con le uscite PWM di Arduino.

Sketch

#include <Servo.h> // include la Libreria Servo.h

Servo myservo;  // crea l'oggetto di tipo Servo, myservo sarà l'oggetto su cui opererai
int pos = 0;    // inizializza una variabile di tipo intero pos il cui valore sarà la posizione da impartire al servo

void setup() {
  myservo.attach(8);  // lega l'oggetto myservo al pin a cui abbiamo collegato il nostro servo, in questo caso il pin 8
}


void loop() {
  for (pos = 0; pos < 180; pos += 1) // imposta un ciclo con valori che vanno da 0 a 180, sarano i gradi di spostamento del nostro servo
  {
    myservo.write(pos);              // con il metodo write() passi all'oggetto myservo la posizione che deve raggiungere,
    // il servo si sposterà gradualmente dalla sua posizione 0° alla posizione 180°
    delay(15);                       // imposta un ritardo di 15 millesimi di secondo per ogni ciclo del for.
    // Più sarà alto il ritardo più il servo sarà lento.
  }

  for (pos = 180; pos >= 1; pos -= 1) // In questo caso imposta un ciclo con valori che vanno da 180 a 0
  {
    myservo.write(pos);
    delay(15);
  }
}

Esempio 2

Nel secondo esempio comanderemo la rotazione di un servomotore con un potenziometro o trimmer.

Schema

Sketch

#include <Servo.h> // include la Libreria Servo.h

Servo servoMotor;  // Crea l'oggetto di tipo Servo, servoMotor sarà l'oggetto su cui opererai.
int valore;        // Inizializza una variabile di tipo intero "valore" il cui valore sarà la posizione da impartire al servo.

void setup() {
  servoMotor.attach(8);  // Lega l'oggetto servoMotor al pin a cui abbiamo collegato il nostro servo, in questo caso il pin 8.
}

void loop() {
  valore = analogRead(A0);  // Legge il valore analogico del potenziometro sul pin A0
  valore = map(valore, 0, 1023, 0, 180);  // "Mappa" i valori di una lettura analogica (che vanno quindi da 0 a 1023) a valori che vanno da 0 a 180.

  servoMotor.write(valore);  // con il metodo write() passi all'oggetto servoMotor la posizione che deve raggiungere.
  delay(15);
}