Servomotor SG90

Abb. 1: Servomotor SG90

Autoren: Prof. Dr.-Ing. Schneider

Einleitung

Diese Micro Servo ist winzig und leicht mit hoher Ausgangsleistung. Der Servo kann dreght sich ca. 180 ° (180 ° in jede Richtung), funktioniert genau wie ein Standardservo ist dabei jedoch deutlich kleiner. Für die Ansteuerung mit dem Arduino ist eine Bibliothek vorhanden. kleiner. Das kleine günstige Micro Servo eignet sich hervorragend für viele Anwendungen. Falls du mehrere Servos betreiben willst, gibt es auch noch das Motor Shield oder ein Servo Driver mit 16 Kanälen. Der Servo wird mit 3 verschiedenen Armen geliefert.

Als Servo bezeichnet man eine elektrische Einheit aus einem Elektromotor und einer Ansteuer- oder Regelungselektronik. Servos für den Modellbau gehören zu den am meisten verbreiteten Varianten von Servos. Modellbauservos wandeln die vom Sender übermittelte elektrische Information in eine mechanische Bewegung um. Dabei werden Lenkung, Höhen- oder Seitenruder und andere bewegliche Teile des ferngesteuerten Modells aktiviert.

In einem Servo sind auf engstem Raum Steuerelektronik und ein Gleichspannungs-Elektromotor untergebracht. Eine integrierte Schaltung ermittelt die aktuelle Drehposition (Drehwinkel) des Motors, der sich nach links und nach rechts drehen muss. Diese Einheit zur Erfassung der Position wird meist mit einem Potentiometer, also einem verstellbaren Widerstand realisiert. Die im Servo integrierte Regeleinheit vergleicht das Eingangssignal des Servos (Sollwert) mit der aktuellen Position des Motors (Istwert) und regelt so den Motor auf die vorgegebene Position.

Modellbauservos werden hauptsächlich mittels PWM-Signal (Pulsweitenmodulation) angesteuert. Die Breite des Pulssignals (HIGH-Signal) entspricht dem Sollwert. Das PWM-Signal hat meist eine Frequenz von 50 Hz. Dies entspricht einer Periodendauer von 20 ms. Die Pulsweite des Sollwertes liegt dann im Bereich von 1 ms (linker Anschlag) und 2 ms (rechter Anschlag). Die Mittelposition liegt bei 1,5 ms. Die restliche Zeit der Periode bleibt das Signal auf LOW. Der Winkel zwischen linkem und rechtem Anschlag beträgt üblicherweise 180 Grad [basierend auf 1].

Technische Daten

Messbereich	0 ° .. 180 °
PWM-Modulation	analog
PWM-Pulszykluszeit	20 ms
PWM-Pulsweite	500-2400 ms
Versorgungsspannung	4.0 V .. 7.2 V
Versorgungsstrom	20 mA
Geschwingigkeit	0,12 s/60 ° (@4,8 V, lastfrei)
Drehmoment	1,5 kg/cm (@4,8 V)
Gewicht	9 g
Getriebe	Kunststtoff
Arbeitstemperatur	0 °C .. +55 °C
Abmessungen	22,2 mm x 11,8 mm x 31 mm

Pinbelegung

Abb. 2: Anschlussplan für den Betrieb am Arduino

Pin	Belegung	Farbe
1	Ausgang (PWM)	Orange
2	Versorgungsspannung 5 V (VCC)	Rot
3	Masse (GND)	Braun

Ansteuerung

Winkel	Position	Pulsweite
0 °	Mitte	1,5 ms
90 °	Links	2 ms
-90 °	Rechts	1 ms

Servos benötigen für die Ansteuerung nur rund 20 mA und können von einem PWM-Ausgang des Arduino direkt angesteuert werden.

Die Ansteuerung eines Servos mit dem Arduino erfordert ein Programm, das die nötigen Pulssignale erzeugt. Dies kann einerseits von Hand ausprogrammiert werden oder man nutzt die Standardbibliothek servo.h. Beim Einsatz der SERVO-Bibliothek muss man sich keine Gedanken um die korrekten Impulsbreiten und Frequenzen machen.

http://www.arduino.cc/en/Reference/Servo

Die SERVO-Bibliothek unterstützt auf den meisten Boards den Einsatz von bis zu zwölf Servos. Beim Einsatz der SERVO-Bibliothek muss beachtet werden, dass die normale PWM-Funktionalität für die Pins 9 und 10 deaktiviert ist. Die beiden Ports sind in diesem Fall für den Servobetrieb reserviert.

Videos

Video 1: SG90 Servomotor einfach erklärt

Literatur

1. Brühlmann, T.: Arduino Praxiseinstieg. Heidelberg: mitp, 4. Auflage 2019. ISBN 978-3-7475-0056-9. URL: HSHL-Bib, O'Reilly-URL

Datenblatt

Datenblatt: SG90 9 g Micro Servo

Weiterführende Links

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