Плеко / Робототехніка

Урок 10.3

Керуємо ручкою

Повертаємо потенціометр — рухаємо важіль.

Підготуй компоненти

Довідник компонентів

Arduino Uno1 шт.
Макетна плата1 шт.
Позиційний сервопривід SG90 / MG90S1 шт.
Потенціометр 10 кОм1 шт.
USB-кабель для Arduino з передаванням даних1 шт.
З’єднувальні проводи10 шт. для схеми Wokwi
Окреме стабілізоване живлення 5 В для серво1 комплект

У Wokwi додай ці компоненти до проєкту. USB-кабель потрібен лише для справжньої плати. На столі серво живиться окремо; GND джерела та Uno з’єднані. Перший запуск — без навантаження.

5 кроків · у власному темпі

Урок 10.3 · Крок 1 / 5

Що робить потенціометр

Як це працює

Що змінює ручка

Під ручкою є рухомий контакт, який ковзає вздовж резистивної доріжки. Коли її краї підключені до 5 V та GND, на рухомому контакті отримуємо проміжну напругу. Таке підключення називають подільником напруги.

Як напруга стає числом

A0 на Uno вимірює напругу відносно GND. За звичайного налаштування analogRead повертає 0–1023: біля 0 V — близько 0, біля 5 V — близько 1023, посередині — близько 512. Це число ще не є кутом серво.

Потенціометр на A0 та серво на D9 — Потенціометр на A0 та серво на D9 · DroneBot Workshop

Зроби

Візьми лінійний потенціометр 10 кОм і три додаткові дроти.
Від’єднай обидва джерела живлення.
Знайди середній контакт; не орієнтуйся лише на напрямок ручки.

Очікуваний результат

Два краї задають діапазон напруги, середина передає показ.

Що можна змінити

Якщо потенціометра немає, виконай дослід у Wokwi.

Як запустити у Wokwi або на платі

У Wokwi: відкрий новий Arduino Uno, перенеси diagram.json, sketch/sketch.ino та libraries.txt з ZIP потрібного кроку у відповідні вкладки, натисни ▶. На справжній платі спочатку перевір підключення за схемою. Кожен код замінює весь попередній скетч.

Урок 10.3 · Крок 2 / 5

Прочитай положення ручки

Як це працює

Спочатку перевіряємо лише вхід

analogRead(POT_PIN) читає A0, а Serial.println(raw) виводить число. У цьому скетчі бібліотека Servo не використовується: ми спочатку переконуємося, що ручка дає зрозумілий показ.

Як знайти помилку

Якщо число не змінюється, звір середній контакт і A0. Якщо показ хаотичний, перевір GND та контакт дроту: від’єднаний аналоговий вхід може ловити завади. Невеликі коливання останніх одиниць можливі й у справному комплекті. Живлення ручки беремо з Uno, щоб її напруга відповідала діапазону входу.

Зроби

Підключи потенціометр за таблицею.
Завантаж код цього кроку.
Відкрий монітор порту на 115200 baud.
Повільно поверни ручку від одного краю до іншого.

Очікуваний результат

Показ змінюється приблизно від 0 до 1023. Серво в цьому кроці не отримує команд.

Що можна змінити

Не міняй POT_PIN без перепідключення дроту.

Схема підключення — відкрити

Підключення справжнього комплекту

На макетній платі верхня + — тільки джерело серво, нижня + — тільки Uno. Об’єднуємо мінусові шини. Перевір розриви шин; за потреби з’єднай половини тієї самої шини. У Wokwi верхня + живиться від Uno лише як спрощення. На справжній платі цей дріт заміни на +5 V окремого джерела; його мінус додай на верхню −.

Код цього кроку — відкрити й скопіювати

Повний код кроку 2

#include <Arduino.h>
const byte POT_PIN = A0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(POT_PIN);
  Serial.println(raw);
  delay(100);
}

Крок 2: код · 1

#include <Arduino.h>
const byte POT_PIN = A0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(POT_PIN);
  Serial.println(raw);
  delay(100);
}

Код, схема й бібліотека кроку 2 · ZIP

Урок 10.3 · Крок 3 / 5

Перетвори показ на кут

Як це працює

Навіщо потрібен map

У ручки 1024 можливі покази, а наші команди серво обмежені 60–120. map(raw, 0, 1023, 60, 120) зберігає відносне положення: початок входу стає початком виходу, середина — серединою, кінець — кінцем.

Прочитай один рядок монітора

512 -> 90 означає: прочитали raw = 512, обчислили angle = 90, передали його в arm.write. За raw близько 256 команда буде близько 75. map працює з цілими числами, тому кілька сусідніх показів можуть давати той самий кут.

Ланцюжок керування

Рука повертає ручку → змінюється напруга A0 → Arduino читає число → map обчислює ціль → Servo надсилає імпульси. Потенціометр не живить двигун і не повертає його безпосередньо.

Зроби

Завантаж повний код цього кроку.
Постав ручку в середину.
Звір рядок raw -> angle у моніторі.
Поверни ручку та простеж рух вала.

Очікуваний результат

Ручка керує кутом у межах 60–120.

Що можна змінити

MIN_ANGLE і MAX_ANGLE задають межі; поки залиш 60 та 120.

Схема підключення — відкрити

Підключення справжнього комплекту

На макетній платі верхня + — тільки джерело серво, нижня + — тільки Uno. Об’єднуємо мінусові шини. Перевір розриви шин; за потреби з’єднай половини тієї самої шини. У Wokwi верхня + живиться від Uno лише як спрощення. На справжній платі цей дріт заміни на +5 V окремого джерела; його мінус додай на верхню −.

Код цього кроку — відкрити й скопіювати

Повний код кроку 3

#include <Arduino.h>
#include <Servo.h>
const byte SERVO_PIN = 9;
const byte POT_PIN = A0;
const int MIN_ANGLE = 60;
const int MAX_ANGLE = 120;
Servo arm;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  arm.write(90);
  arm.attach(SERVO_PIN);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(POT_PIN);
  int angle = map(raw, 0, 1023, MIN_ANGLE, MAX_ANGLE);
  arm.write(angle);
  Serial.print(raw);
  Serial.print(" -> ");
  Serial.println(angle);
  delay(30);
}

Крок 3: код · 1

#include <Arduino.h>
#include <Servo.h>
const byte SERVO_PIN = 9;
const byte POT_PIN = A0;
const int MIN_ANGLE = 60;
const int MAX_ANGLE = 120;
Servo arm;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  arm.write(90);
  arm.attach(SERVO_PIN);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(POT_PIN);
  int angle = map(raw, 0, 1023, MIN_ANGLE, MAX_ANGLE);
  arm.write(angle);
  Serial.print(raw);
  Serial.print(" -> ");
  Serial.println(angle);
  delay(30);
}

Код, схема й бібліотека кроку 3 · ZIP

Урок 10.3 · Крок 4 / 5

Звузь діапазон

Як це працює

Змінюємо лише вихідну шкалу

Після заміни меж на 75 і 105 показ ручки залишається 0–1023. Початок тепер дає 75°, середина приблизно 90°, а кінець 105°. Повний хід ручки відповідає 30° команд замість 60°.

Для чого це потрібно

Так можна обмежити рух покажчика або механізму. Програмні межі обирають після перевірки реального ходу. Вони не визначають автоматично, де механічний упор: програма про нього не знає.

Зроби

Задай MIN_ANGLE = 75 і MAX_ANGLE = 105.
Завантаж код.
Порівняй повний хід ручки зі старим дослідом.

Очікуваний результат

Ручка повертається так само, а серво проходить менший кут.

Що можна змінити

Вибирай межі всередині 60–120; MIN_ANGLE має бути меншим за MAX_ANGLE.

Схема підключення — відкрити

Підключення справжнього комплекту

На макетній платі верхня + — тільки джерело серво, нижня + — тільки Uno. Об’єднуємо мінусові шини. Перевір розриви шин; за потреби з’єднай половини тієї самої шини. У Wokwi верхня + живиться від Uno лише як спрощення. На справжній платі цей дріт заміни на +5 V окремого джерела; його мінус додай на верхню −.

Код цього кроку — відкрити й скопіювати

Повний код кроку 4

#include <Arduino.h>
#include <Servo.h>
const byte SERVO_PIN = 9;
const byte POT_PIN = A0;
const int MIN_ANGLE = 60;
const int MAX_ANGLE = 120;
Servo arm;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  arm.write(90);
  arm.attach(SERVO_PIN);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(POT_PIN);
  int angle = map(raw, 0, 1023, MIN_ANGLE, MAX_ANGLE);
  arm.write(angle);
  Serial.print(raw);
  Serial.print(" -> ");
  Serial.println(angle);
  delay(30);
}

Крок 4: код · 1

#include <Arduino.h>
#include <Servo.h>
const byte SERVO_PIN = 9;
const byte POT_PIN = A0;
const int MIN_ANGLE = 60;
const int MAX_ANGLE = 120;
Servo arm;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  arm.write(90);
  arm.attach(SERVO_PIN);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(POT_PIN);
  int angle = map(raw, 0, 1023, MIN_ANGLE, MAX_ANGLE);
  arm.write(angle);
  Serial.print(raw);
  Serial.print(" -> ");
  Serial.println(angle);
  delay(30);
}

Код, схема й бібліотека кроку 4 · ZIP

Урок 10.3 · Крок 5 / 5

Зроби власний покажчик

Як це працює

Чому покажчик має бути легким

Довгий або важкий важіль сильніше навантажує вал. Обертальний момент залежить від сили й відстані до осі: та сама сила на вдвічі довшому плечі створює вдвічі більший момент. Тому починаємо з легкої паперової стрілки.

Що означає паспортний момент

Момент часто вказують у кгс·см. Це не маса, яку серво може безпечно підіймати за будь-якої довжини важеля. Граничний момент біля зупиненого вала також не є режимом для тривалої роботи. Не перевіряємо його, затискаючи вал пальцями.

Зроби

Після перевірки центру від’єднай живлення й закріпи легкий покажчик.
Познач на папері три положення.
Збережи скетч як Servo_knob.
Запиши, що станеться при від’єднаному A0.

Очікуваний результат

Маєш ручне керування покажчиком; плаваючий вхід може давати нестійкі команди.

Що можна змінити

Спочатку перевір електроніку без покажчика. Не використовуй важкі деталі.

Схема підключення — відкрити

Підключення справжнього комплекту

На макетній платі верхня + — тільки джерело серво, нижня + — тільки Uno. Об’єднуємо мінусові шини. Перевір розриви шин; за потреби з’єднай половини тієї самої шини. У Wokwi верхня + живиться від Uno лише як спрощення. На справжній платі цей дріт заміни на +5 V окремого джерела; його мінус додай на верхню −.

Код цього кроку — відкрити й скопіювати

Повний код кроку 5

#include <Arduino.h>
#include <Servo.h>
const byte SERVO_PIN = 9;
const byte POT_PIN = A0;
const int MIN_ANGLE = 60;
const int MAX_ANGLE = 120;
Servo arm;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  arm.write(90);
  arm.attach(SERVO_PIN);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(POT_PIN);
  int angle = map(raw, 0, 1023, MIN_ANGLE, MAX_ANGLE);
  arm.write(angle);
  Serial.print(raw);
  Serial.print(" -> ");
  Serial.println(angle);
  delay(30);
}

Крок 5: код · 1

#include <Arduino.h>
#include <Servo.h>
const byte SERVO_PIN = 9;
const byte POT_PIN = A0;
const int MIN_ANGLE = 60;
const int MAX_ANGLE = 120;
Servo arm;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  arm.write(90);
  arm.attach(SERVO_PIN);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(POT_PIN);
  int angle = map(raw, 0, 1023, MIN_ANGLE, MAX_ANGLE);
  arm.write(angle);
  Serial.print(raw);
  Serial.print(" -> ");
  Serial.println(angle);
  delay(30);
}

Код, схема й бібліотека кроку 5 · ZIP

Джерела

Стаття й ілюстрації — DroneBot Workshop · Відео автора. Практичні завдання та програми адаптовано для цього курсу.

Далі: Автоматична кришка →

Повний код і файли проєкту

Потенціометр, analogRead і перетворення показу на кут.

#include <Arduino.h>
#include <Servo.h>
const byte SERVO_PIN = 9;
const byte POT_PIN = A0;
const int MIN_ANGLE = 60;
const int MAX_ANGLE = 120;
Servo arm;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  arm.write(90);
  arm.attach(SERVO_PIN);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(POT_PIN);
  int angle = map(raw, 0, 1023, MIN_ANGLE, MAX_ANGLE);
  arm.write(angle);
  Serial.print(raw);
  Serial.print(" -> ");
  Serial.println(angle);
  delay(30);
}

Урок PDF Файли для Wokwi · ZIPНовий проєкт Wokwi ↗

Wokwi потребує інтернету. Завантажений HTML-урок працює офлайн.

Урок 10.3 · Повний код

Керуємо ручкою

Потенціометр, analogRead і перетворення показу на кут.

#include <Arduino.h>
#include <Servo.h>
const byte SERVO_PIN = 9;
const byte POT_PIN = A0;
const int MIN_ANGLE = 60;
const int MAX_ANGLE = 120;
Servo arm;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  arm.write(90);
  arm.attach(SERVO_PIN);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(POT_PIN);
  int angle = map(raw, 0, 1023, MIN_ANGLE, MAX_ANGLE);
  arm.write(angle);
  Serial.print(raw);
  Serial.print(" -> ");
  Serial.println(angle);
  delay(30);
}