راه‌اندازی سروو موتور با آردوینو: راهنمای جامع

سروو موتور یکی از پرکاربردترین قطعات در پروژه‌های رباتیک، اتوماسیون و کنترل حرکت است. این موتورها به دلیل دقت بالا، توانایی کنترل زاویه و سرعت، و سهولت استفاده، انتخابی ایده‌آل برای مهندسان و علاقه‌مندان به الکترونیک محسوب می‌شوند. در این مقاله، به بررسی نحوه راه‌اندازی سروو موتور با استفاده از آردوینو می‌پردازیم و تمامی مراحل، از مفاهیم پایه تا کدنویسی و نکات عملی، را پوشش می‌دهیم.

 سروو موتور چیست؟

سروو موتور یک نوع موتور الکتریکی است که با استفاده از سیگنال‌های PWM (مدولاسیون پهنای پالس) می‌تواند موقعیت، سرعت یا حرکت زاویه‌ای خود را به‌طور دقیق کنترل کند. این موتورها معمولاً برای حرکت در بازه‌ای مشخص (مثلاً 0 تا 180 درجه) طراحی شده‌اند.

اجزای سروو موتور

یک سروو موتور استاندارد شامل سه بخش اصلی است:

1. موتور DC یا موتور براش‌لس: انرژی حرکتی را فراهم می‌کند.
2. گیربکس: برای کاهش سرعت و افزایش گشتاور استفاده می‌شود.
3. مدار کنترل: وظیفه پردازش سیگنال PWM و کنترل موقعیت را بر عهده دارد.

کاربردهای سروو موتور

سروو موتورها در زمینه‌های مختلفی استفاده می‌شوند، از جمله:

• بازوهای رباتیک
• دوربین‌های مداربسته (برای کنترل زاویه)
• پروژه‌های کنترل حرکت
• درب‌های اتوماتیک و سیستم‌های هوشمند

ابزارها و قطعات موردنیاز

برای راه‌اندازی یک سروو موتور با آردوینو، به موارد زیر نیاز دارید:

1. سروو موتور: مانند مدل‌های SG90 یا MG996R
2. برد آردوینو: مانند Arduino Uno، Mega یا Nano
3. منبع تغذیه: بسته به نوع سروو موتور، ممکن است نیاز به منبع تغذیه خارجی داشته باشید.
4. برد بورد و سیم‌های جامپر: برای اتصال مدار
5. کتابخانه Servo در آردوینو: برای کنترل آسان سروو موتور

نحوه عملکرد سروو موتور با PWM

سروو موتور از سیگنال PWM برای تنظیم موقعیت زاویه‌ای خود استفاده می‌کند. سیگنال PWM یک موج مربعی با فرکانس ثابت است که نسبت زمان روشن بودن به خاموش بودن آن (Duty Cycle) متغیر است.

سیگنال PWM در سروو موتور

• پالس 1 میلی‌ثانیه: زاویه 0 درجه
• پالس 1.5 میلی‌ثانیه: زاویه 90 درجه
• پالس 2 میلی‌ثانیه: زاویه 180 درجه

برای کنترل سروو موتور، آردوینو با ارسال سیگنال PWM مناسب به پایه کنترلی سروو، موقعیت زاویه‌ای آن را تنظیم می‌کند.

اتصالات سخت‌افزاری

اتصالات پایه‌های سروو موتور

سروو موتورهای استاندارد دارای سه سیم هستند:

1. سیم قرمز (VCC): برای تغذیه (+5 ولت)
2. سیم قهوه‌ای یا مشکی (GND): اتصال زمین
3. سیم زرد یا نارنجی (Signal): برای دریافت سیگنال PWM از آردوینو

نحوه اتصال

• VCC سروو را به پین 5V آردوینو متصل کنید.
• GND سروو را به GND آردوینو متصل کنید.
• Signal را به یکی از پین‌های دیجیتال آردوینو (مثلاً پین 9) وصل کنید.

نکته: اگر از سروو موتورهای قوی‌تر (مانند MG996R) استفاده می‌کنید، بهتر است از یک منبع تغذیه خارجی برای سروو استفاده کنید. در این صورت، حتماً زمین (GND) منبع تغذیه خارجی را به زمین آردوینو متصل کنید.

کدنویسی برای کنترل سروو موتور

برای کنترل سروو موتور با آردوینو، از کتابخانه Servo استفاده می‌کنیم که به‌صورت پیش‌فرض در نرم‌افزار Arduino IDE وجود دارد.

کد نمونه برای کنترل زاویه سروو موتور

#include <Servo.h>  // کتابخانه Servo

Servo myServo;  // ایجاد یک شیء سروو

void setup() {
  myServo.attach(9);  // اتصال سروو به پین 9 آردوینو
}

void loop() {
  for (int angle = 0; angle <= 180; angle++) {  // حرکت از 0 به 180 درجه
    myServo.write(angle);  // تنظیم زاویه سروو
    delay(15);  // تأخیر برای حرکت نرم‌تر
  }

  for (int angle = 180; angle >= 0; angle--) {  // حرکت از 180 به 0 درجه
    myServo.write(angle);
    delay(15);
  }
}

توضیح کد

• Servo.h: کتابخانه‌ای برای کنترل سروو موتور.
• myServo.attach(9): مشخص می‌کند که سروو به پین 9 متصل است.
• myServo.write(angle): زاویه سروو را تنظیم می‌کند.

پروژه‌های پیشرفته با سروو موتور

کنترل سروو با پتانسیومتر

در این پروژه، با چرخاندن یک پتانسیومتر، زاویه سروو موتور تغییر می‌کند.

کد نمونه:

#include <Servo.h>

Servo myServo;
int potPin = A0;  // پین آنالوگ برای پتانسیومتر

void setup() {
  myServo.attach(9);
}

void loop() {
  int potValue = analogRead(potPin);  // خواندن مقدار پتانسیومتر
  int angle = map(potValue, 0, 1023, 0, 180);  // تبدیل مقدار به زاویه
  myServo.write(angle);  // تنظیم زاویه سروو
  delay(15);
}

کنترل سروو با دکمه

در این پروژه، با فشار دادن یک دکمه، زاویه سروو تغییر می‌کند.

نکات مهم برای استفاده از سروو موتور

1. منبع تغذیه مناسب: سروو موتورهای قوی به جریان بیشتری نیاز دارند. از یک منبع تغذیه جداگانه استفاده کنید تا به آردوینو آسیب نرسد.
2. جریان بیش از حد: اگر سروو تحت‌فشار زیادی باشد، ممکن است جریان زیادی بکشد و به مدار آسیب برساند.
3. تاخیر مناسب: در برنامه‌ریزی حرکت سروو، زمان کافی برای تکمیل حرکت در نظر بگیرید.

نتیجه‌گیری

سروو موتور یکی از قطعات کلیدی برای پروژه‌های رباتیک و اتوماسیون است. در این مقاله، نحوه راه‌اندازی و کنترل سروو موتور با آردوینو را به‌صورت گام‌به‌گام بررسی کردیم. با درک مفاهیم پایه، اتصالات صحیح و برنامه‌نویسی ساده، می‌توانید سروو موتور را به‌راحتی در پروژه‌های خود به کار ببرید. با پیشرفت در پروژه‌های خود، می‌توانید کنترل‌های پیشرفته‌تری مانند استفاده از سنسورها یا شبکه را نیز اضافه کنید.