Modelářské servo je velice zajímavá součástka pokud máte v úmyslu tvořit pohyblivé věci. Servo je v podstatě elektromotor s převodovkou a elektronikou, která za vás vyřeší řízení motoru. Na rozdíl od elektromotoru se klasické servo neumí kontinuálně otáčet, ale zvládá pohyb v rozmezí 180 stupňů. Pro kontinuální rotační pohyb se musí servo upravit a nebo koupit již upravené. K tomu se dostaneme později.

Serva koupíte v modelářských obchodech a nebo stejně jako většinou součástek přes eBay či DealExtreme z Číny za pár korun. Pokud si servo objednáte tak dostanete přibližně to co vidíte na fotkách. Modul serva a nějaké příslušenství, které se používá k přenosu síly v modelařině typicky na pohyb křidélek na letadle a podobně.

Po elektrické stránce se servo ovládá pomocí impulsů 1ms – 2ms. Kdy impuls dlouhý 1ms znamená 0° natočení , 1.5ms 90° a 2ms 180°. Doporučená frekvence je 50Hz. Pro řízení pomocí arduina ovšem použijeme již připravenou knihovnu a ta tyto detaily pohlídá za nás.
Ze serva vedou tři dráty: červený kladné napájení, černý záporné napájení (na čínských servech může být i hnědý), žlutý řídící impulsy. Typicky se serva fungují na 5V napájení, ale vždy si dejte pozor na specifikace toho co koupíte. Některá serva s větší silou potřebují vyšší napětí, aby dosáhly udávané síly. Pokud začínáte s obyčejným malým servem tak jej můžete napojit přímo na arduino podle následujícího obrázku.

Pro ovládání budeme potřebovat již slíbenou knihovnu, která je teda součástí instalačního balíku arduina, ale použití knihoven jsem v návodech ještě neukazoval.
Je to poměrně jednoduché na začátku  přidáme knihovnu.

#include <Servo.h>

To bude fungovat pokud je knihovna Servo.h správně přidaná v adresáři “libraries”. Dále v definicích vytvoříme proměnou typu “Servo”.

Servo mojeServo;

Pak v sekci “setup” nadefinujeme ke kterému portu máme servo připojené.

mojeServo.attach(9);

Následně můžeme libovolně volat metodu “write” a říkat pod jakým úhlem má být servo natočeno(0-180).

mojeServo.write(uhel);

Dohromady by tedy mohl celý příklad vypadat takto:

/*
Program na ovládání serva
www.pistek.eu
*/

#include <Servo.h>

Servo mojeServo;

void setup(){
   mojeServo.attach(9);//definice portu připojení serva
}

void loop(){
   mojeServo.write(0);//nastav servo na uhel 0
   delay(500);//počkej 500ms
   mojeServo.write(30);//nastav servo na uhel 30
   delay(60*1000UL);//pockej 60*1000ms
}

A co to bude dělat. Nadefinujeme servo připojené na port 9, jednou za vteřinu přejde na 50ms do úhlu 0 a pak se zase vrátí na úhel 180. Ještě vás na příkaldu může zarazit “UL” u výpočtu dlouhé pauzy. UL znamená Unsigned Long, neboli typ 32 bitů kladné číslo. UL dává vědět překladači, že výsledek výpočtu může být až takhle velký.  A celá tato konstrukce může sloužit přeba jako pravidelná spoušť fotoaparátu pro tvorbu takzvaných timelapse snímků.

Ještě poslední věc a tou je slibovaná úprava na kontinuální rotační pohyb. Takto se serva předělávají na pohonné jednotky pro jednodušší roboty. Šířkou impulsu potom neřídíte úhel natočení, ale rychlost a směr otáčení. Stačí tedy následně ke dvěma upraveným servům připevnit kolečka a máte jednoduchého robotka na diferenciální ovládání. Samotná úprava serva je možná jenom u některých serv a vyžaduje jeho rozebrání. Vevnitř je potřeba ubrousit zarážku na posledním ozubeném kole tak aby se mohlo otáčet o celou otáčku. V elektronice je potřeba nahradit potenciometr, který slouží jako zpětná vazba s informací o úhlu natočení, dvěma odpory které jsou polovičního odporu než původní dráha potenciometru. V některých servech je možné servo jenom mechanicky odpojit a nastavit na střed. Sám jsem úpravu ještě neprováděl, takže vlastní fotky nemám. Možná dodám později, zatím se můžete podívat třeba na tento návod.

V dnešním díle zkusím rozebrat cykly, tedy jak donutit arduino vykonávat opakované činnosti, nekonečně nebo třeba jenom několikrát.

Základní a věčný cyklus v arduinu je funkce “loop()”, do té píšeme hlavní část programu. Tato hlavní část programu se vykonává pořád dokola v nekonečném cyklu. Na příkladu prvního programu jste určitě rozpoznali obsah cyklu:

1. zapni led
2. pockej vterinu
3. vypni led
4. pockej vteřinu

/*
Blink
Zapne led diodu na jednu vteřinu, následně ji na vteřinu vypne, takhle pořád dokola.
Tento příklad je možno volně šířit.
*/

// k pinu 13 je připojena led dioda na většině Arduino desek.
// provedeme pojmenování:
int led = 13;

// následující funkce setup se provede vždy jen jednou a to po stisknutí tlačítka reset nebo zapnutí desky:
void setup() {
// nastavíme pin s LED jako výstupní(EN: output).
pinMode(led, OUTPUT);
}

// funkce loop(CZ: smyčka) se pouští pořád dokola dokud je deska zapnutá:
void loop() {
digitalWrite(led, HIGH); // zapni LED (HIGH (CZ: vysoká) je úroveň napětí nebo taky logická úroveň
delay(1000); // čekej 1000ms
digitalWrite(led, LOW); // vypni LED nastavením napětí nebo logické úrovně na LOW (CZ: nízká)
delay(1000); // čekej 1000ms
}

Pro vysvětlení dalších cycklů napíšeme program, který 10krát blikne rychle a 10krát pomaleji. Pro začátek použijeme cyklus “for”, ten má tři parametry:

1. nastavení počitadla, nebo příkaz který se provede jenom na začátku. Klasicky začínáme od nuly: “pocitadlo=0;”
2. podmínka pro ukončení, v našem případu dokud je pocitadlo menší než 10: “pocitadlo<10;”
3. Navýšení počitadla, v našem příkladu je to navýšení počitadla o jedničku příkazem: “pocitadlo++;”

Cyklus “for” je ideální pro případy kdy předem znáte počet opakování, který má cyklus vykonat.
Následuje zdrojový kód s dvěma cykly, jeden pro rychlé blikání a druhý pro pomalé a ty se budou navěky opakovat. Oproti předchozímu příkladu jsem přidal ještě deklaraci proměnné “poc” v úvodu, která slouží jako počitadlo cyklů.

/*
Blink cykly
Tento příklad je možno volně šířit.
*/

int led = 13;
int poc;  //jedna promenna na pocitani cycklu

void setup() {
  pinMode(led, OUTPUT);
}

void loop() {
  for(poc=0;poc<10;poc++){  //rychle blikani
    digitalWrite(led, HIGH);
    delay(500);
    digitalWrite(led, LOW);
    delay(500);
  }
  for(poc=0;poc<10;poc++){  //pomale blikani
    digitalWrite(led, HIGH);
    delay(2000);
    digitalWrite(led, LOW);
    delay(2000);
  }
}

Zbývají nám k vysvětlení dva druhy cyklů a to je “while” a “do while”. Dělají v podstatě to samé jenom jejich syntaxe je trochu jiná. While cyklus má jediný parametr a to je podmínka pro ukončení. “While” a “do while” se liší jenom tím, že jeden kontroluje podmínku než začne provádět činnosti a “do while” kontroluje podmínku na konci činností. V praxi to znamená, že “do while” proběhne alespoň jednou, kdežto “while” nemusí proběhnout ani jednou. Tyto cykly se hodí tam kde neprovádíte jednoduché počítání, ale kontrolujete nějaký parametr co se mění v průběhu cyklu. Na vykonávání jednoduchého počítání je lepší “for”, protože všechny parametry a nastavení máte hezky pohromadě na jednom místě.
V následujícím příkladu je ukázka použití obou druhů cyklů.

/*
  Blink cykly
 */

int led = 13;
int poc;  //jedna promenna na pocitani cycklu

void setup() {
  pinMode(led, OUTPUT);
}

void loop() {
  poc=0; //nejddriv nastaveni pocitadla
  while(poc<10){  //cyklus pro rychle blikani
    digitalWrite(led, HIGH);
    delay(500);
    digitalWrite(led, LOW);
    delay(500);
    poc++; //navyseni pocitadla o jednicku
  }
  poc=0; //nejddriv nastaveni pocitadla
  do{  //cyklus pro pomale blikani
    digitalWrite(led, HIGH);
    delay(2000);
    digitalWrite(led, LOW);
    delay(2000);
    poc++; //navyseni pocitadla o jednicku
  }while (poc<10); //podminka pro ukonceni nakonci
}

Jenom jako zopakování předchozí lekce přidám kód doplněný o výpisy na sériový port, aby jste nemuseli počítat blikání, když si budete zkoušet cykly upravovat.

/*
  Blink cykly
 */

int led = 13;
int poc;  //jedna promenna na pocitani cycklu

void setup() {
  pinMode(led, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  poc=0; //nejddriv nastaveni pocitadla
  while(poc<10){  //cyklus pro rychle blikani
    digitalWrite(led, HIGH);
    delay(500);
    digitalWrite(led, LOW);
    delay(500);
    poc++; //navyseni pocitadla o jednicku
    Serial.print("rychle ");
    Serial.println(poc);
  }
  poc=0; //nejddriv nastaveni pocitadla
  do{  //cyklus pro pomale blikani
    digitalWrite(led, HIGH);
    delay(2000);
    digitalWrite(led, LOW);
    delay(2000);
    poc++; //navyseni pocitadla o jednicku
    Serial.print("pomalu ");
    Serial.println(poc);
  }while (poc<10); //podminka pro ukonceni nakonci
}