Vídeo: Controle de Servo Motor sem biblioteca 7

O servo motor certamente já é um dispositivo muito conhecido para todos que trabalham com projetos envolvendo Arduino. Pode ser utilizado em robôs, sistemas de controle e automação em geral, e existem vários tipos de servo motores e acessórios disponíveis para o seu projeto.

Os Servo Motores

Os servo motores são extremamente úteis em robótica e automação, por apresentar em um só conjunto motor, caixa de redução, eixo, acessórios, circuito driver/controle e sensor linear (Figura 2).

Um ponto importante para projetistas é o domínio sobre o hardware que estão controlando e também sobre o sistema de controle. O servo motor é controlado facilmente através de um único terminal onde, conforme a largura de pulso enviada, há o posicionamento do eixo em determinado ângulo.

O que a maioria dos projetistas que trabalham com Arduino faz é utilizar a já famosa biblioteca Servo.h, onde apenas é necessário instanciar o objeto servo ao pino em que o mesmo está conectado, e após chamar funções informando o ângulo de movimento.

Neste artigo veremos que não é sempre necessário ficarmos presos a esta biblioteca, conhecendo o fato de que a maioria dos servos obedecem ao diagrama de tempos apresentado na Figura 3.

Pode-se observar claramente que, para um ângulo de 0°, a largura do pulso deve ser de 0,6ms; para um ângulo de 90°, deve ser 1,5ms e; para um ângulo de 180°, deverá ser de 2,4ms. Alguns modelos de servo ainda utilizam a largura mínima de 1ms e máxima de 2ms. Uma consulta ao datasheet do modelo controlado sempre é aconselhável.

Outro ponto observável é que o período se mantém nos 3 casos, 20ms. Com isso conclui-se que a frequência se mantém. Logo, atua-se apenas no ciclo ativo do sinal, caracterizam-se claramente por um sinal PWM (pulse width modulation) ou Modulação por Largura de Pulso.

Também fica claro que a posição angular do eixo é diretamente proporcional à largura do pulso aplicado, dentro dos limites mínimo e máximo. Utilizando a função de delay do Arduino pode-se desenvolver funções para criar estes sinais para o servo, evitando-se assim o uso da biblioteca. É claro que existem outras formas mais elegantes de se controlar os servo motores, que abordaremos em outra oportunidade. Mas para projetos em que se deseja posicionar o servo em pontos específicos, esta técnica se mostra satisfatória.

Programa de controle de Servo Motor

No Box 1 pode-se conferir o código fonte completo, já com as funções de controle.

/*
   Aula 67 - Funções para Controle de Servo Motor sem utilização da biblioteca servo.h
   
   Autor: Eng. Wagner Rambo  Data: Maio de 2016
*/

// --- Mapeamento de Hardware ---
#define servo1 33 //servo1 ligado no pino digital 33


// --- Protótipo das Funções Auxialiares ---
void servo0graus();
void servo90graus();
void servo180graus();


// --- Configurações Iniciais ---
void setup()
{
   pinMode(servo1, OUTPUT); //saída para o servo1
} //end setup

// --- Loop Infinito ---
void loop()
{
  for(char i=0;i<100;i++) servo0graus();    //move o servo para a posição 0º por 2 segundos
  
  for(char i=0;i<100;i++) servo90graus();    //move o servo para a posição 90º por 2 segundos

  for(char i=0;i<100;i++) servo180graus();    //move o servo para a posição 180º por 2 segundos
  
  for(char i=0;i<100;i++) servo90graus();    //move o servo para a posição 90º por 2 segundos
} //end loop

// --- Desenvolvimento das Funções Auxialiares ---

void servo0graus()              //Posiciona o servo em 0 graus
{
   digitalWrite(servo1, HIGH);  //pulso do servo
   delayMicroseconds(600);      //0.6ms
   digitalWrite(servo1, LOW);   //completa periodo do servo
   for(int i=0;i<32;i++)delayMicroseconds(600);
                               // 20ms = 20000us
                               // 20000us - 600us = 19400us
                               // 19400/600 = ~~32
} //end servo0graus

void servo90graus()             //Posiciona o servo em 90 graus
{
   digitalWrite(servo1, HIGH);  //pulso do servo
   delayMicroseconds(1500);     //1.5ms
   digitalWrite(servo1, LOW);   //completa periodo do servo
   for(int i=0;i<12;i++)delayMicroseconds(1500);
                               // 20ms = 20000us
                               // 20000us - 1500us = 18500us
                               // 18500/1500 = ~~12 
} //end servo0graus

void servo180graus()             //Posiciona o servo em 180 graus
{
   digitalWrite(servo1, HIGH);  //pulso do servo
   delayMicroseconds(2400);     //2.4ms
   digitalWrite(servo1, LOW);   //completa periodo do servo
   for(int i=0;i<7;i++)delayMicroseconds(2400);
                               // 20ms = 20000us
                               // 20000us - 2400us = 17600us
                               // 17600/2400 = ~~7
} //end servo0graus

O código está ricamente comentado para eventuais dúvidas.

Para mais informações com explicação do código e funções propostas, assista o vídeo disponível no início deste post e para baixar os arquivos pertinentes ao projeto acesse este link.

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