Servo-Moteur

Qu'est-ce qu'un servo-moteur

Un servo-moteur est un type de moteur électrique. C'est un dispositif typiquement utilisé en modélisme pour, par exemple, contrôler la direction d'une voiture télécommandée.

Sur un servo-moteur, l'angle de de l'axe reste fixé dans une position et peu varier entre 0 et 180° en fonction du signal envoyé. Un servo-moteur comprend :

Un moteur électrique (continu), généralement assez petit.
Des engrenages réducteur en sortie du ce moteur (pour avoir moins de vitesse et plus de couple ou de force).
Un capteur type "potentiomètre" raccordé sur la sortie.
- Il s'agit donc d'une résistance qui varie en fonction de l'angle, ce qui permet de mesurer l'angle de rotation sur l'axe de sortie.
- Un asservissement électronique pour contrôler la position/rotation, de cet axe de sortie pour le maintenir à la bonne position.

Commander électronique d'un servo-moteur?

Le principe de base est assez simple. Il suffit d'envoyer une impulsion et c'est le temps que durera cette impulsion qui déterminera l'angle du servo-moteur. ce temps d'impulsion est de quelques de quelques millisecondes et doit être répété à intervalle régulier (toutes les 20 ms à 50ms). Si le temps d'impulsion varie d'un fabricant à l'autre, les valeurs suivantes sont assez standard:

1.25 ms = 0 degré
1.50 ms = 90 degrés
1.75 ms = 180 degrés

Source: Area RC-Bot

Raccordement d'un servo-moteur

Raccordement d'un servo-moteur Puisque l'interface de commande est assez simple, un servo-moteur se raccorde avec seulement 3 fils (la masse, +5v et la commande par impulsion). Les raccordements les plus standardisés sont:

Noir, Rouge, Blanc

Noir: Raccordé à la Masse,
Rouge: Alimentation moteur et logique de commande. Raccordé à VCC 5v,
Blanc: Commande de la position du servo-moteur.

Marron, Rouge, Jaune

Couleurs du standard Graupner.

Marrons: Raccordé à la Masse,
Rouge: Alimentation moteur et logique de commande. Raccordé à VCC 5v,
Jaune: Commande de la position du servo-moteur.

Programmation Arduino

Il bien évidemment possible de programmer soi-même la commande d'impulsion mais cela serait fastidieux et demanderait une optimisation importante du programme.

Mais pour nous faciliter la vie, Arduino dispose de la librairie Servo.h qui permet de prendre facilement le contrôle de deux servomoteurs (ou plus) sur les pin 9, 10 ou autres. Le programme ci-dessous fonctionne, par ailleurs, parfaitement avec la pin 2.

Montage

Code Source

Le programme de contrôle en quelques lignes

#include <Servo.h>

void setup(){
  // Attacher la pin 9 à l'objet servo.
  //   ATTN: le code initialise l'angle à 90 degrés par défaut. 
  monServo.attach(9); 
}

void loop(){
  // Assigne un angle de 53 degrés
  monServo.write( 53 );
  delay( 2000 ); 

  // Passer de 0 a 180 degrés par angle de 10 degrés
  for( int iAngle=0; iAngle<= 180; iAngle+=10 )
  { 
    monServo.write(iAngle);
    delay( 50 );
  }
}

Un exemple plus avancé

Voici le code de [1], une version plus complète d'un programme contrôlant un servo-moteur.

Il démontre clairement la capacité d'Arduino à contrôler finement la position d'un servo-moteur.

 /*
 *  Commande d'un servo moteur en plusieurs séquences.
 *  Clignotement de la Led onBoar:
 *    - rapide en début de programme.
 *    - lente en entre les séquences.
 *    - fixe en fin de programme
 *
 *  Commande servo à l'aide de servo.h et 
 *  seulement sur les pin 9 ou pin 10.
 *
 */
#include <Servo.h>

Servo monServo;
int pos = 0;

const int pinLed = 13; // Led sur le board
const long blinkTimeMs = 2000; // temps de clignotement de la led (2 sec)

const int FAST = 50; // interval entre deux clignotement (rapide)
const int SLOW = 150; // interval entre deux clignotement (lent)
const int FIXED = -1; // valeur spécial pour éclairage continu

void setup(){
  pinMode( pinLed, OUTPUT );
  // Attacher la pin 9 à l'objet servo.
  //   ATTN: le code initialise l'angle à 90 degrés par défaut. 
  monServo.attach(9); 
  // remettre l'angle à 0 degrés
  monServo.write( 0 );
  
}

void loop(){
  // Faire clignoter led 13 sur le board.
  // Démarrage de séquence --> clignotement rapide
  blinkBoardLed( FAST );
  
  // Passer de 0 a 180° par angle de 10 degré
  for( int iAngle=0; iAngle<= 180; iAngle+=10 )
  { 
    monServo.write(iAngle);
    delay( 250 );
  } 
 
  // Clignotement lent entre deux séquences
  blinkBoardLed( SLOW );

  // Angle décroissant progressif
  for( int iAngle = 180; iAngle>=0; iAngle-- )
  {
    monServo.write( iAngle );
    delay( 10 );
  }

  // Clignotement lent entre deux séquences
  blinkBoardLed( SLOW );
  
  // Angle arbitraire de 45 degrés
  monServo.write( 45 );

  // Find de séquence -> eclairage fixe
  blinkBoardLed( FIXED );
}

/* Fait clignoter la led 13 sur le board pendant 2 secondes
 *
 * interval: Interval de clignotement. -1 pour fixe.
 */
void blinkBoardLed( int interval ){
  long startMillis = millis();
  // temps que pas 2 sec d'écoulée
  while( (millis() - startMillis) < blinkTimeMs ) {
    
    switch( interval ){
      case -1 : // Cas spécial, allumage fixe
                digitalWrite( pinLed, HIGH );
                delay( blinkTimeMs ); // attendre le temps total
                digitalWrite( pinLed, LOW );
                break;
      default: 
        // faire clignoter
        digitalWrite( pinLed, HIGH );
        delay( interval );
        digitalWrite( pinLed, LOW );
        delay( interval );
     
    } // eof Case
    
  } // eof While
}

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