Arduino 智能小車實作－連上電源與舵機測試

前日 (星期六) 把主要的電線連結起來測試馬達運轉。本來是很順利的，結果把上層壓克力板拆下來準備再接上額外的訊號控制連接線時，一個不注意竟然造成電池短路，很快的就冒岀一股燒焦味。我趕快把電池挖出來 (還好電池沒燒壞)，但電池盒已燒毀，有幾根電線也燒黏在一起。

天啊！！現在我才知道 18650 鋰電池的可怕！這讓我學到一件事：不使用且沒有保護電路的情況下，隨時都要把電池拿出來。

這裡先說明一下，小車輪胎馬達是透過 L298N 控制模組來驅動的；L298N 可以控制兩顆馬達的驅動，而我這小車套件是 2WD 驅動，所以剛剛好。L298N 可以控制正、反轉，甚而控制轉速，而這些都需要再連接包括 IN(1~4)、EN(A,B)等連接埠，所以得要接上好幾條電線。這部分就留待到作輪胎運轉測試時，一併連 Arduino 控制程式再作說明。
測試舵機 MG995 驅動

對了，馬達這邊我還加裝了 0.1(104) uf 電容，比較能保護突兀而來的大電流而燒毀馬達。
測試舵機 MG995 驅動

因為當日我沒有備用的電池盒，所以乾脆轉而來測試舵機看看。 (舵機這用詞是大陸用語，英文稱為 servo、我們台灣地區則稱為伺服馬達。)

我從淘寶買的是稱為二自由度舵機雲台的套件，含兩顆 MG995 舵機與雲台支架。所謂的二自由度意思就是可以控制上下、左右的自由轉動，MG995 可轉180度。
2自由度舵機雲台支架 + MG995 舵機 x2

這舵機雲台一般會當作機器人的關節；應用於小車則可以裝置在前方，然後再加載攝影機或探測 (如超聲波、紅外線) 模組。我是準備先裝上超聲波模組，像眼睛一般，可以上下左右隨著手勢反應移動；後續應該也會改裝成攝影機，然後可以透過手機觀測行進的畫面。
測試舵機 MG995 驅動

好容易才裝好舵機雲台 (還要調整好轉動角度可真不容易)，然後撰寫簡單的 Arduino 測試程式 (參考如下，只要可以從0轉動到180度來回就成。)，接上電源 (USB 供電给 Arduino)，挖勒～是會轉動啦，但轉一轉就會顫抖。兩個舵機有問題，那麼就先測一個吧；但結果還是一樣，從換接腳到直接輸入脈衝 (0.5~2.5 ms) 控制角度，嘗試了許多方法，都無法正常擺動。

我想可能是 5V 輸入電壓不足的問題吧，然後隔天到電子材料行買了18650 電池盒回來，8V 的電壓給它測下去，結果還是一樣啦！！實在搞不懂，我原還以為買到瑕疵品了呢。

#include <Servo.h>
Servo myservo;          //創建一個舵機控制對象
 
void setup()
{
  myservo.attach(9);    // 由arduino第九腳控制
}
 
void loop()
{
    myservo.write(180);        	// 指定舵機轉向的角度
    delay(15);                  // 等待15ms讓舵機到達指定位置
    myservo.write(0);
    delay(15);
}

後來網路爬了一堆文，發現到這顆 MG995 挺要求的：工作電壓不能太低，但也不能太高 (一般要求約 5~6.8 V)；電流也是一樣，大概 1~2 A 左右。

所以原來供電给 Arduino 的電壓雖然是 5V 合格，但電流只有 500 mA 就不行；而 8V 的18650 鋰電電壓則太高，反而無法正常驅動舵機。

所以我作了一個小測試，我用 1.5V x 4 顆的3號電池供給電源，沒想到一次就成功，真的就是上述所提的限制。

但 8V 的大電壓可以讓車子的動力更加有力，而且小車只放上兩顆鋰電也比較精簡空間。該如何解決看似兩難的問題？

這次運氣就不錯了，我原來的淘寶電子材料採購單內，有買了一塊 LM2596穩壓電路模組 (帶顯示電壓表)，原來是要用來作電子實驗的；看來這裡可以派上用處，先畫個電路草稿構思下作法：
18650 鋰電透過 5.4V 穩壓電路供電给MG995 舵機

簡單的說，18650x2=8V 的鋰電為小車所有電路的供電源。分接給 L298N 的電壓仍為 8V，用以驅動兩顆小車馬達；而原來分接到 Arduino UNO/擴展板的電壓則先經過這塊穩壓電路模組，8V 的輸入電壓調整為 5.4V 的輸出電壓，如此的好處也在於讓 Arduino UNO 主板可接受標準的 5V 電壓而不致過載。此時 MG995 舵機的 GVS (棕紅橘) 三條接線接到擴展板的接收電壓也就可以控制在約 5V 的電壓水位且具有足夠的 1~2A 的驅動電流了。

有了草圖，先放在麵包板測測看。這個穩壓電路真不錯，還可以顯示輸出的電壓，一目了然。如所料，降壓後確實可以正常驅動 MG995 舵機，非常好！
測試舵機 MG995 驅動

喔，還有個待克服的問題是這塊穩壓電路板該擺哪裡啊？它並非是 Arduino 標準的 Shield 擴展板，所以無法疊加上去；後來想到就與 L298 擺到同一下層的壓克力板吧，所以還要量好位置然後鑽孔鎖上銅柱 (一開沒量好鑽好孔後才發現到會與舵機重疊位置，所以又只好再重新鑽孔，還真麻煩～)。接著又重新把電池盒、所有電路板的主要接線連接好，再開啟電源，這次總算 OK 了。
測試舵機 MG995 驅動