【Arduino入門教學】SG90馬達控制

1.簡介

在這篇教學中，我們將介紹如何利用 Arduino 控制伺服馬達（Servo）的轉動，伺服馬達廣泛應用於玩具、機械手臂、機器人等裝置中。

它的特點是能夠精確控制轉動角度，常見的伺服馬達可以旋轉 0° 至 180°，並透過 PWM（脈寬調變）進行控制，市面上有多種伺服馬達型號可供選擇，而這篇教學將以最常見的 SG90 為例，帶你一步步了解如何控制它的轉動。

【產品規格】

1. 材質：塑膠
2. 尺寸：長23 x寬12.2 x 高29 mm 
3. 重量：9克
4. 扭矩：1.5 kg/cm
5. 工作電壓：4.2-6V
6. 溫度範圍：0度~55度
7. 無負載運行速度：0.3s/60度
8. 死區設定：10 ms
9. 電線長度：20cm ，暗灰線為GND、紅線為VCC、橙黃線為脈衝訊號
10. 配件：固定螺絲x2、主軸螺絲x1、方向軸x3

2. 原理說明

伺服馬達的旋轉角度是通過調節 PWM（脈寬調變）信號來決定旋轉的角度。標準的PWM信號週期為20毫秒（即50Hz），而脈寬通常分佈在1毫秒到2毫秒之間，這對應伺服馬達旋轉範圍的0°到180°。

在實際應用中，伺服馬達的脈寬範圍可能會略有不同。例如：對於SG90伺服馬達，脈寬範圍0.75~2.25ms (Max0.5~2.5ms)，並對應旋轉角度的範圍，具體數值可能因不同廠牌的伺服馬達而有所變化。

3.材料介紹與準備

1. Arduino uno*1，電路程式控制的主要控制元件。點我購買
2. SG90馬達*1，馬達零件。點我購買
3. 杜邦線 公公_10cm*3，快速連接電子元件的電路。點我購買

4.範例一

首先學習使用 Arduino IDE 內建的 Servo 函式庫，這是一個專門用來控制伺服馬達的庫，透過它我們可以很容易地讓 SG90 伺服馬達轉動到指定的角度，並且能夠進行歸零定位，接線方式如下：

1. 暗灰線（GND）：接地（GND）
2. 紅線（VCC）：供電，一般接5V
3. 橙黃線（脈衝訊號）：接收控制訊號，連接到Arduino數位輸出腳位

程式說明：

#include<Servo.h>         //載入函式庫，這是內建的不用安裝
Servo myservo;            //建立馬達名稱myservo
void setup() {
	myservo.attach(9);      //馬達訊號腳位設定9
}

void loop() {
	  myservo.write(90);    //設定伺服馬達移動到90度位置
}	

測試結果：

5.範例二

接著控制讓SG90馬達在指定角度內來回旋轉，單顆伺服馬達在運作時，所需電流大約是300mA，所以如果你需要同時控制2顆以上的伺服馬達運作時，就要外接高電流的變壓器來供電囉，不然就會經常出現抖動的情況。

程式說明：

#include <Servo.h>                //載入函式庫，這是內建的不用安裝
Servo myservo;                    //建立馬達名稱myservo
void setup()  {
	myservo.attach(9);              //馬達訊號腳位設定9
}
void loop()  {
	for(int i = 0; i <= 180; i+=1){
		myservo.write(i);             //使用write傳入角度，從0度轉到180度
		delay(20);
	}
	delay(1000);                   //延遲1秒
	for(int i = 180; i >= 0; i-=1){
		myservo.write(i);            //使用write，傳入角度，從180度轉到0度
		delay(20);
	}
	delay(1000);                   //延遲1秒
}

測試結果：