一. 学习目标
如果你对机器人、创客项目或者智能家居感兴趣，那么SG90舵机肯定不陌生！今天我们来聊聊这个小巧、实用的舵机，看看它是如何在各个领域发挥作用的。
1. 舵机的应用领域
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机器人技术与创客项目： SG90常被用在机器人关节、手爪，甚至仿生机器人和Pan-Tilt云台上。它能为这些项目提供精确的运动控制。
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模型与玩具： 在航模、无人机、车模、船模等领域，SG90也是常见的关键部件。它的小巧设计非常适合这些需要小型化、高精度的模型和玩具。
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自动化与智能家居： 你知道智能窗帘、喂食器、分拣装置、指示仪表盘等设备背后可能有SG90在默默工作吗？它们的精确控制就是靠舵机来完成的。
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教育与科研： 对于初学者和科研人员来说，SG90因其低廉的价格和简单的控制方式，成为学习和原型验证的常用工具。
二. 模块概述
1. 外观与结构
SG90看起来非常小巧，但却充满了大智慧！让我们来看看它的主要结构：
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外壳： 通常采用轻质塑料，帮助减轻整体重量，确保它在各种应用中都能轻松适应。
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尺寸与重量： 它的典型尺寸是23mm x 12.2mm x 29mm，重量仅为9克。对于需要节省空间和重量的项目，这个尺寸非常合适。
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输出轴： 输出轴上带有十字盘，用于安装各种舵机臂，能够完成多种运动任务。
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安装耳： 外壳两侧有带通孔的耳朵，方便通过螺丝将舵机固定在机体上。
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线缆： 舵机连接到控制器的三线缆分别是：
- 棕色线（GND）：接地线。
- 红色线（VCC）：电源正极线，通常连接到+5V电源。
- 橙色线（Signal）：控制信号线，用于接收PWM信号，控制舵机的转动。
2. 工作原理
SG90舵机内部是一个闭环自动控制系统，包含四个关键部分：
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直流电机： 提供舵机的原始动力。
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减速齿轮组： 将电机的高速、低扭矩转动转换为舵机输出轴的低速、高扭矩转动。
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位置检测电位器： 连接在舵机的输出轴上，实时检测轴的旋转角度，并将电压值反馈给控制电路。
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控制电路板： 舵机的"大脑"，它根据接收到的PWM信号和反馈的电压值来计算目标角度，并控制电机转动到目标位置。
3. 性能参数
了解SG90的性能非常重要，尤其是在实际应用时。以下是它的几个主要电气特性：
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工作电压： 一般工作电压为+5V，但它在3.5V至6V之间都能正常工作。不过，电压过低或过高会影响性能和扭矩。
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工作电流： 空闲状态时约10mA，转动时约100-200mA，堵转时电流会更高。所以务必使用独立电源来供电，避免从开发板的5V引脚取电，否则可能烧坏电路。
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扭矩： 在4.8V电压下，SG90的扭矩大约为1.5 kg·cm，而在6V电压下则可达到1.8 kg·cm。这意味着舵机可以驱动大约1.5-1.8公斤的物体。
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转动速度： 每转动60度大约需要0.1秒，因此它的速度适中，但并不适合需要非常快速响应的应用。
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转动角度： SG90舵机的转动范围是180度，因此可以在广泛的应用中进行调整。
4. 控制信号
SG90舵机通过PWM信号来控制转动。具体来说：
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信号类型： 50Hz（周期为20ms）的PWM方波信号。
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脉冲宽度与角度的关系： 每个周期中的高电平信号持续时间控制舵机的角度：
- 0.5ms：舵机转到0度。
- 1.5ms：舵机转到90度。
- 2.5ms：舵机转到180度。
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注意事项： 如果脉冲宽度小于0.5ms或大于2.5ms，舵机的行为会不稳定，可能导致舵机停滞、抖动甚至损坏。
5. 优缺点总结
优点：
- 低廉的价格： 这是SG90最具竞争力的特点，适合各种预算。
- 结构紧凑，重量轻： 非常适合小型化项目。
- 易于控制，入门友好： 使用标准PWM接口，库支持完备，容易上手。
- 高集成度： 不需要用户自己设计复杂的控制系统。
缺点：
- 扭矩较小： 无法驱动重负载。
- 精度和一致性一般： 存在一定的死区，不同舵机的反应可能有所不同。
- 齿轮易损坏： 如果超负荷使用，塑料齿轮容易磨损或损坏。
- 抖动： 有时在目标位置会出现轻微的高频抖动。
- 速度较慢： 不适合需要快速响应的场合。
6. 选型与使用注意事项
- 替代选择： 如果你需要更高性能的舵机，可以考虑MG90S（金属齿轮）或DS系列舵机，这些舵机有更高的扭矩和精度。
- 供电： 一定要为舵机提供独立的电源，不要从开发板的5V引脚供电，以免损坏开发板。
- 保护： 避免舵机长时间处于堵转状态，安装机械限位，防止超负荷工作。
- 程序保护： 在程序中避免让舵机从0度直接转到180度，加入延时可以让运动更加平滑。
三. 接线图
SG90舵机的接线非常简单。按照以下接线方式连接到STM32开发板：
- **VCC（电源正极）**连接到5V（STLink 5V）。
- **GND（地线）**连接到GND。
- **Signal（信号线）**连接到B1引脚，用于接收控制信号。
四. CubeMX 配置
使用STM32时，我们可以通过CubeMX进行配置，设置PWM输出等功能。以下是CubeMX的一些配置截图，帮助你更好地理解舵机的控制方法。
五. 代码下载
通过网盘分享的文件：sg90.zip
链接: https://pan.baidu.com/s/1u_S9kg_WHDfS-93uWWGK_Q?pwd=jkcf 提取码: jkcf