基于Arduino使用SG90 9克塑料舵机

产品介绍

舵机是一种位置「角度」伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统，目前在高档遥控玩具、航模、机器人中已经得到普遍使用，舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达，SG90舵机是一个模拟舵机，而非数字舵机，数字舵机（Digital Servo）和模拟舵机（Analog Servo）在基本的机械结构方面是完全一样的，主要由马达、减速齿轮、控制电路等组成，这两者的区别是这样，数字舵机只要给一个PWM信号即可，这个信号是目的地的位置，舵机会自动旋转到这个位置，而模拟舵机需要一直给予目的角度的PWM信号，由于舵机需要的PWM信号实际就是一个方波，所以模拟舵机就是需要不断的重复发一样的方波，直到舵机旋转到指定的位置，并且如果需要锁定在这个位置，那么还需继续给予这个方波。

（SG90 9克舵机）

技术参数

产品型号：SG90

产品尺寸：23*12.2*29mm

产品重量：13g

工作扭矩：1.6kg·cm（4.8V）

使用温度：-30至+60摄氏度

死区设定：5微秒

工作电压：3.5V-6V

插头类型：JR、FUTABA通用

转动角度：360度

结构材质：塑料齿

附件包含：三种功能摆臂、固定螺钉，线长25cm

适用范围：固定翼、直升机kt、滑翔、小型机器人机械手等模型

引线介绍

黄线 ------ 信号线（脉冲输入）

红线 ------ 正极（VCC4.8-7.2V）

棕线 ------ 负极（GND）

内部结构:主要是由马达、减速齿轮组、电位器和控制电路构成。

电位器：用于位置反馈。它会将其旋转后产生的电阻变化信号发送回控制电路，从而监控当前轴角度

控制电路：用来驱动电机和接收PWM控制信号和电位器反馈信号

减速齿轮组：用来放大马达的扭矩。齿轮有塑料齿轮、混合材料齿轮和金属齿轮

工作原理

舵机内部有一个基准电路，产生周期为20ms、宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出，经过电路板IC方向判断，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到位，舵机转动的角度是通过调节PWM「脉冲宽度调制」信号的占空比来实现的，标准的PWM信号的周期固定为20ms，理论上脉宽分布应该在1ms到2ms之间，实际上可由0.5ms到2.5ms之间，脉宽与转角0°—180°相对应，不同厂家不同型号的舵机也会有所差异。

180度的舵机PWM控制

（舵机输出转角与输入信号脉冲宽度的关系）

查看动图形象了解180度舵机的pwm波形和输出角度的对应关系

链接：https://pan.baidu.com/s/1mTct30VDwxXd0q3_FZkMtQ

提取码：w7pr

关于SG90 9克舵机工作电流可以分为以下几种状态

（1） 舵机上电，无pwm控制信号

此时舵机不工作，静态电流均为4mA左右，舵机不会自动复位，完全不动作。

（2） 舵机上电，有pwm控制信号，舵机工作在输出到指定角度的过程中

此时舵机工作，需要消耗大约300mA的工作电流。

（3）舵机上电，有pwm控制信号，舵机已工作至指定角度

此时，舵机主要工作是维持指定角度，如果无外力抗拒，则消耗电流较小，SG90大约需要5mA，MG90S大约需要8mA左右。当然如果有外力抗拒的话则输出电流增大以抗拒外力。

位置等级

舵机的位置等级通常为1024

控制精度

控制精度=舵机转动角度/位置等级
360°/1024≈0.35°

脉宽控制精度

脉宽控制精度=基准周期信号/位置等级
20000us/1024≈20us

SG90 9克舵机与180度舵机区别

SG90 9克舵机可以360度旋转，因此与180度舵机有相当大的区别，首先360度舵机不能够控制旋转角度，一般的舵机是给一个特定的PWM，舵机会转到相应的角度，而360度舵机是只能够控制方向和旋转转速，所以360度舵机给定一个PWM，会以特定的速度和方向转动。

PWM信号与360舵机转速的关系：

0.5ms---------------- 正向最大转速
1.5ms---------------- 速度为0
2.5ms---------------- 反向最大转速

SG90 9克舵机基础小案例1

结合Arduino、6V外部电池电源、一个SG90 9克舵机，实现舵机转动；通过程序，SG90 9克舵机将角度旋转到30度，停顿1000毫秒后旋转到90度，再停顿1000毫秒后旋转到30度，依次循环执行。

接线方式

SG90 9克舵机                       Arduino

      黄色线          <------>          9

      棕色线          <------>       GND

      红色线          <------>        5V

6V外部电池电源                    Arduino

         正极            <------>      VIN

         负极            <------>     GND

Mixly 图形化编程程序

程序实现代码

1. #include <Servo.h>
   
2. 
   
3. Servo servo_9;
   
4. 
   
5. void setup(){
   
6. 
   
7.   servo_9.attach(9);
   
8. 
   
9. }
   
10. 
    
11. void loop(){
    
12. 
    
13.   servo_9.write(30);
    
14. 
    
15.   delay(1000);
    
16. 
    
17.   servo_9.write(90);
    
18. 
    
19.   delay(1000);

复制代码

SG90 9克舵机基础小案例2

由于Arduino的驱动能力有限，当需要控制多个舵机时，需要外接电源以及使用专用的舵机驱动板，结合Arduino、16路PWM舵机驱动板、两个SG90 9克舵机，一个6v外部供电电源，使两个伺服舵机按照一定的角度来回转动。

（16路PWM舵机驱动板）

16路PWM舵机驱动板功能介绍

电压：DC5-10V供电

通信接口：IIC 16路舵机控制

产品尺寸：60mm*24mm

重量：11g

PCA9685芯片被包裹在小板的中央

电源输入端子

在4组3针连接器中方便你一次插入16个伺服舵机

（伺服舵机的插头稍宽于0.1，所以你可以放4对0.1的接头）

绿色电源指示灯

接线板上输入的方向极性保护

级联设计

V+线上放置一个大电容（在某些场合你会需要）

外围输入大电压取决于这个10V1000uf的电容

所有PWM输出线上都放一个220欧姆系列电阻器来保护它们，并能轻易的驱动LED

接线方式

16路PWM舵机驱动板                  Arduino

             VCC               <------>      5V         

             GND              <------>    GND

              SCL               <------>      A5

              SDA              <------>      A4

两个SG90 9克舵机分别接在16路PWM舵机驱动板的9和10，6v外部供电电源的正极接在16路PWM舵机驱动板V+和Arduino的VIN，负极接在16路PWM舵机驱动板GND和Arduino的GND。

16路PWM舵机驱动板和SG90 9克舵机接线方式

16路PWM舵机驱动板                  SG909克舵机

               PWM            <------>     黄色线

                 V+              <------>     红色线

                GND            <------>     棕色线

（1）将PCA9685 16路舵机模块库导入到Mixly中

链接：https://pan.baidu.com/s/1cqXUuHPn12mqDnEvUiiQxw

提取码：gzas

（2）Mixly 图形化编程程序

（图形化程序）

程序实现代码

1. #include <Wire.h>
   
2. 
   
3. #include <Adafruit_PWMServoDriver.h>
   
4. 
   
5. Adafruit_PWMServoDriver pwm = Adafruit_PWMServoDriver();
   
6. 
   
7. #define SERVOMIN  150
   
8. 
   
9. #define SERVOMAX  600
   
10. 
    
11. void setup(){
    
12. 
    
13.    pwm.begin();
    
14. 
    
15. }
    
16. 
    
17. void loop(){
    
18. 
    
19.   pwm.setPWMFreq(50);
    
20. 
    
21.   pwm.setPWM(9,0,170);
    
22. 
    
23.   pwm.setPWM(10,0,170);
    
24. 
    
25.   delay(1000);
    
26. 
    
27.   pwm.setPWM(9,0,40);
    
28. 
    
29.   pwm.setPWM(10,0,40);
    
30. 
    
31.   delay(1000);
    
32. 
    
33.   pwm.setPWM(9,0,100);
    
34. 
    
35.   pwm.setPWM(10,0,100);
    
36. 
    
37.   delay(1000);
    
38. 
    
39. }
    

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基于Arduino使用SG90 9克塑料舵机

产品介绍

舵机是一种位置「角度」伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统，目前在高档遥控玩具、航模、机器人中已经得到普遍使用，舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达，SG90舵机是一个模拟舵机，而非数字舵机，数字舵机（Digital Servo）和模拟舵机（Analog Servo）在基本的机械结构方面是完全一样的，主要由马达、减速齿轮、控制电路等组成，这两者的区别是这样，数字舵机只要给一个PWM信号即可，这个信号是目的地的位置，舵机会自动旋转到这个位置，而模拟舵机需要一直给予目的角度的PWM信号，由于舵机需要的PWM信号实际就是一个方波，所以模拟舵机就是需要不断的重复发一样的方波，直到舵机旋转到指定的位置，并且如果需要锁定在这个位置，那么还需继续给予这个方波。

（SG90 9克舵机）

技术参数

产品型号：SG90

产品尺寸：23*12.2*29mm

产品重量：13g

工作扭矩：1.6kg·cm（4.8V）

使用温度：-30至+60摄氏度

死区设定：5微秒

工作电压：3.5V-6V

插头类型：JR、FUTABA通用

转动角度：360度

结构材质：塑料齿

附件包含：三种功能摆臂、固定螺钉，线长25cm

适用范围：固定翼、直升机kt、滑翔、小型机器人机械手等模型

引线介绍

黄线 ------ 信号线（脉冲输入）

红线 ------ 正极（VCC4.8-7.2V）

棕线 ------ 负极（GND）

内部结构:主要是由马达、减速齿轮组、电位器和控制电路构成。

电位器：用于位置反馈。它会将其旋转后产生的电阻变化信号发送回控制电路，从而监控当前轴角度

控制电路：用来驱动电机和接收PWM控制信号和电位器反馈信号

减速齿轮组：用来放大马达的扭矩。齿轮有塑料齿轮、混合材料齿轮和金属齿轮

工作原理

舵机内部有一个基准电路，产生周期为20ms、宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出，经过电路板IC方向判断，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到位，舵机转动的角度是通过调节PWM「脉冲宽度调制」信号的占空比来实现的，标准的PWM信号的周期固定为20ms，理论上脉宽分布应该在1ms到2ms之间，实际上可由0.5ms到2.5ms之间，脉宽与转角0°—180°相对应，不同厂家不同型号的舵机也会有所差异。

180度的舵机PWM控制

（舵机输出转角与输入信号脉冲宽度的关系）

查看动图形象了解180度舵机的pwm波形和输出角度的对应关系

链接：https://pan.baidu.com/s/1mTct30VDwxXd0q3_FZkMtQ

提取码：w7pr

关于SG90 9克舵机工作电流可以分为以下几种状态

（1） 舵机上电，无pwm控制信号

此时舵机不工作，静态电流均为4mA左右，舵机不会自动复位，完全不动作。

（2） 舵机上电，有pwm控制信号，舵机工作在输出到指定角度的过程中

此时舵机工作，需要消耗大约300mA的工作电流。

（3）舵机上电，有pwm控制信号，舵机已工作至指定角度

此时，舵机主要工作是维持指定角度，如果无外力抗拒，则消耗电流较小，SG90大约需要5mA，MG90S大约需要8mA左右。当然如果有外力抗拒的话则输出电流增大以抗拒外力。

位置等级

舵机的位置等级通常为1024

控制精度

控制精度=舵机转动角度/位置等级
360°/1024≈0.35°

脉宽控制精度

脉宽控制精度=基准周期信号/位置等级
20000us/1024≈20us

SG90 9克舵机与180度舵机区别

SG90 9克舵机可以360度旋转，因此与180度舵机有相当大的区别，首先360度舵机不能够控制旋转角度，一般的舵机是给一个特定的PWM，舵机会转到相应的角度，而360度舵机是只能够控制方向和旋转转速，所以360度舵机给定一个PWM，会以特定的速度和方向转动。

PWM信号与360舵机转速的关系：

0.5ms---------------- 正向最大转速
1.5ms---------------- 速度为0
2.5ms---------------- 反向最大转速

SG90 9克舵机基础小案例1

结合Arduino、6V外部电池电源、一个SG90 9克舵机，实现舵机转动；通过程序，SG90 9克舵机将角度旋转到30度，停顿1000毫秒后旋转到90度，再停顿1000毫秒后旋转到30度，依次循环执行。

接线方式

SG90 9克舵机                       Arduino

      黄色线          <------>          9

      棕色线          <------>       GND

      红色线          <------>        5V

6V外部电池电源                    Arduino

         正极            <------>      VIN

         负极            <------>     GND

Mixly 图形化编程程序

程序实现代码

1. #include <Servo.h>
   
2. 
   
3. Servo servo_9;
   
4. 
   
5. void setup(){
   
6. 
   
7.   servo_9.attach(9);
   
8. 
   
9. }
   
10. 
    
11. void loop(){
    
12. 
    
13.   servo_9.write(30);
    
14. 
    
15.   delay(1000);
    
16. 
    
17.   servo_9.write(90);
    
18. 
    
19.   delay(1000);

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SG90 9克舵机基础小案例2

由于Arduino的驱动能力有限，当需要控制多个舵机时，需要外接电源以及使用专用的舵机驱动板，结合Arduino、16路PWM舵机驱动板、两个SG90 9克舵机，一个6v外部供电电源，使两个伺服舵机按照一定的角度来回转动。

（16路PWM舵机驱动板）

16路PWM舵机驱动板功能介绍

电压：DC5-10V供电

通信接口：IIC 16路舵机控制

产品尺寸：60mm*24mm

重量：11g

PCA9685芯片被包裹在小板的中央

电源输入端子

在4组3针连接器中方便你一次插入16个伺服舵机

（伺服舵机的插头稍宽于0.1，所以你可以放4对0.1的接头）

绿色电源指示灯

接线板上输入的方向极性保护

级联设计

V+线上放置一个大电容（在某些场合你会需要）

外围输入大电压取决于这个10V1000uf的电容

所有PWM输出线上都放一个220欧姆系列电阻器来保护它们，并能轻易的驱动LED

接线方式

16路PWM舵机驱动板                  Arduino

             VCC               <------>      5V         

             GND              <------>    GND

              SCL               <------>      A5

              SDA              <------>      A4

两个SG90 9克舵机分别接在16路PWM舵机驱动板的9和10，6v外部供电电源的正极接在16路PWM舵机驱动板V+和Arduino的VIN，负极接在16路PWM舵机驱动板GND和Arduino的GND。

16路PWM舵机驱动板和SG90 9克舵机接线方式

16路PWM舵机驱动板                  SG909克舵机

               PWM            <------>     黄色线

                 V+              <------>     红色线

                GND            <------>     棕色线

（1）将PCA9685 16路舵机模块库导入到Mixly中

链接：https://pan.baidu.com/s/1cqXUuHPn12mqDnEvUiiQxw

提取码：gzas

（2）Mixly 图形化编程程序

（图形化程序）

程序实现代码

1. #include <Wire.h>
   
2. 
   
3. #include <Adafruit_PWMServoDriver.h>
   
4. 
   
5. Adafruit_PWMServoDriver pwm = Adafruit_PWMServoDriver();
   
6. 
   
7. #define SERVOMIN  150
   
8. 
   
9. #define SERVOMAX  600
   
10. 
    
11. void setup(){
    
12. 
    
13.    pwm.begin();
    
14. 
    
15. }
    
16. 
    
17. void loop(){
    
18. 
    
19.   pwm.setPWMFreq(50);
    
20. 
    
21.   pwm.setPWM(9,0,170);
    
22. 
    
23.   pwm.setPWM(10,0,170);
    
24. 
    
25.   delay(1000);
    
26. 
    
27.   pwm.setPWM(9,0,40);
    
28. 
    
29.   pwm.setPWM(10,0,40);
    
30. 
    
31.   delay(1000);
    
32. 
    
33.   pwm.setPWM(9,0,100);
    
34. 
    
35.   pwm.setPWM(10,0,100);
    
36. 
    
37.   delay(1000);
    
38. 
    
39. }
    

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