【Arduino】108种传感器模块系列实验（86）--- 模拟SG90舵机模块

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37款传感器与模块的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手试试做实验，不管成功与否，都会记录下来---小小的进步或是搞不定的问题，希望能够抛砖引玉。

【Arduino】108种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）

实验八十六： 180度SG90舵机模块（模拟9G）

舵机
是一种位置伺服的驱动器，主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机或者单片机发出信号给舵机，其内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms 的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。经由电路板上的IC 判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到达定位。适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。一般舵机旋转的角度范围是0 度到180 度。

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Arduino 系列传感器和模块实验目录清单：
一块扩展板完成Arduino的9类18项实验（代码+图形+仿真）
https://www.arduino.cn/thread-88696-1-1.html
实验一：干簧管传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-86350-1-1.html
实验二：光敏电阻传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-86393-1-1.html
实验三：微波雷达感应开关模块
https://www.arduino.cn/thread-86397-1-1.html
实验四：振动传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-86512-1-1.html
实验五：热敏电阻温度传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-86520-1-1.html
实验六：KY-038高感度声音传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-86576-1-1.html
实验七：旋转电位器模块
https://www.arduino.cn/thread-86866-1-1.html
实验八：湿度传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-87993-1-1.html
实验九：火焰（红外线）传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-88283-1-1.html
实验十：敲击传感器模块KY-031
https://www.arduino.cn/thread-88401-1-1.html
实验十一：金属触摸传感器模块KY-36
https://www.arduino.cn/thread-88422-1-1.html
实验十二：开关霍尔磁力传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-88461-1-1.html
实验十三：触摸传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-88523-1-1.html
实验十四：倾斜传感器模块（角度开关）
https://www.arduino.cn/thread-88530-1-1.html
实验十五：手指侦测心跳传感器模块KY-039
https://www.arduino.cn/thread-88557-1-1.html
实验十六：电容式数字触摸传感器模块（TTP223 ）
https://www.arduino.cn/thread-88567-1-1.html
实验十七：HC-SR312微型热释电传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-88578-1-1.html
实验十八：0.25W太阳能滴胶板传感器模块（45X45毫米）
https://www.arduino.cn/thread-88669-1-1.html
实验十九：常闭型SW-420震动开关传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-88672-1-1.html
实验二十：水银开关传感器模块（KY-017）
https://www.arduino.cn/thread-88787-1-1.html
实验二十一：激光头传感器模块（KY-008）
https://www.arduino.cn/thread-88842-1-1.html
实验二十二：MAX7219点阵显示模块（8X8 LED共阴）
https://www.arduino.cn/thread-88851-1-1.html
实验二十三：NE555频率可调脉冲发生器模块（方波简版）
https://www.arduino.cn/thread-88867-1-1.html
实验二十四：水位水滴传感器模块（Water Sensor）
https://www.arduino.cn/thread-88886-1-1.html
实验二十五：MQ-2气敏式烟雾传感器模块（甲烷等）
https://www.arduino.cn/thread-88906-1-1.html
实验二十六：4X4矩阵键盘模块（轻触式按键）
https://www.arduino.cn/thread-88966-1-1.html
实验二十七：GY-BMP280-3.3 高精度大气压强传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-89010-1-1.html
实验二十八：三色5050 RGB全彩LED模块 KY-009
https://www.arduino.cn/thread-89022-1-1.html
实验二十九：DS1302实时时钟模块（带电池  掉电走时）
https://www.arduino.cn/thread-89070-1-1.html
实验三十：光敏二极管传感器模块（英语photodiode ）
https://www.arduino.cn/thread-89129-1-1.html
实验三十一：ISD1820录音语音模块（8-20秒）
https://www.arduino.cn/thread-89154-1-1.html
实验三十二：雨滴传感器模块（雨水/雨量/叶面湿度）
https://www.arduino.cn/thread-89184-1-1.html
实验三十三：ESP8266串口WIFI收发无线模块 （ESP-01S）
https://www.arduino.cn/thread-89245-1-1.html
实验三十四：三色LED交通灯模块（红绿黄灯）
https://www.arduino.cn/thread-89273-1-1.html
实验三十五：模拟量声音传感器模块（4线制）
https://www.arduino.cn/thread-89289-1-1.html
实验三十六：WS2812B智能外控集成LED四位彩灯模块
https://www.arduino.cn/thread-89297-1-1.html
实验三十七：MQ-3酒精乙醇传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-89300-1-1.html
实验三十八：joystick双轴XY按键摇杆模块（游戏控制杆)
https://www.arduino.cn/thread-89365-1-1.html
实验三十九：DS18B20单总线数字温度传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-89368-1-1.html
实验四十：360度旋转增量编码器模块（KY-040）
https://www.arduino.cn/thread-89427-1-1.html
实验四十一：IS0203激光接收管传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-89428-1-1.html
实验四十二：DSM501A韩国PM2.5灰尘粉尘传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-89441-1-1.html
实验四十三：5V低电平触发单路继电器模块
https://www.arduino.cn/thread-89445-1-1.html
实验四十四：类比霍尔磁性传感器 KY-035（模拟量）
https://www.arduino.cn/thread-89464-1-1.html
实验四十五：红外避障传感器模块（光电接近开关）
https://www.arduino.cn/thread-89473-1-1.html
实验四十六：350Ω高精度电阻式应变片传感器 (BF350)
https://www.arduino.cn/thread-89474-1-1.html
实验四十七：七段LED数码管模块（共阴/共阳）
https://www.arduino.cn/thread-89475-1-1.html
实验四十八：GY-291三轴重力加速度模块 （IIC/SPI传输）
https://www.arduino.cn/thread-89567-1-2.html
实验四十九：有源蜂鸣器报警器发声模块（低电平触发）
https://www.arduino.cn/thread-89568-1-2.html
实验五十：W25Q64 FLASH外扩存储模块 （SPI接口 ）
https://www.arduino.cn/thread-89570-1-2.html
实验五十一：自锁点动触摸按键传感器模块（TTP223芯片）
https://www.arduino.cn/thread-89721-1-1.html
实验五十二：SPI接口Micro SD卡模块（带电平转换芯片)
https://www.arduino.cn/thread-89729-1-1.html
实验五十三： 土壤湿度水分传感器模块（电阻式）
https://www.arduino.cn/thread-89734-1-1.html
实验五十四： 大按键点动轻触开关模块（高电平输出）
https://www.arduino.cn/thread-89785-1-1.html
实验五十五：DHT11 温湿度传感器（数字型单总线通信）
https://www.arduino.cn/thread-89786-1-1.html
实验五十六： 8路LED流水的灯跑马灯模块SUNLEPHANT
https://www.arduino.cn/thread-89832-1-1.html
实验五十七： 四档频率占空比可调矩形波信号发生器（NE555）
https://www.arduino.cn/thread-89868-1-1.html
实验五十八： HC-SR04超声波测距传感器模块（通用款）
https://www.arduino.cn/thread-89869-1-1.html
实验五十九： RS232转TTL2代串口模块刷机板（MAX3232）
https://www.arduino.cn/thread-89895-1-1.html
实验六十：ATTINY85 Digispark kickstarter 微型usb开发板
https://www.arduino.cn/thread-89898-1-1.html
实验六十一： 直条8位 WS2812B 5050 RGB LED全彩模块
https://www.arduino.cn/thread-90147-1-1.html
实验六十二：电压检测模块 Voltage Sensor 电压传感器
https://www.arduino.cn/thread-90149-1-1.html
实验六十三： 1排4键薄膜开关 Arduino扩展键盘模块控制面板
https://www.arduino.cn/thread-90150-1-1.html
实验六十四： TCS3200D颜色识别传感器（可编程彩色光频模块）
https://www.arduino.cn/thread-90168-1-1.html
实验六十五： 5MM三色RGB全彩LED模块颜色传感器KY-016
https://www.arduino.cn/thread-90400-1-1.html
实验六十六： TCRT5000红外反射光电开关寻迹传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-90402-1-1.html
实验六十七：HC-SR501 热释电人体红外感应传感器模块
https://www.arduino.cn/thread-90404-1-1.html
实验六十八： GY-68 BMP180 新款 BOSCH温度模块气压传感器
https://www.arduino.cn/thread-90411-1-1.html
实验六十九： AT24C256 I2C接口 EEPROM 存储模块 IIC
https://www.arduino.cn/thread-90412-1-1.html
实验七十： GY-30 数字光强度传感器模块（BH1750FVI芯片）
https://www.arduino.cn/thread-90413-1-1.html
实验七十一：电容式土壤湿度传感器模块（TL555I）
https://www.arduino.cn/thread-90471-1-1.html
实验七十二：HX1838红外无线遥控套件红外扩展模块(遥控器+接收板)
https://www.arduino.cn/thread-90473-1-1.html
实验七十三：人体秤50kg称重传感器模块（电阻应变半桥式）
https://www.arduino.cn/thread-90545-1-1.html
实验七十四：4位LED数码管显示模块0.36英寸亮度可调带时钟点（ TM1637）
https://www.arduino.cn/thread-90546-1-1.html
实验七十五： GY-NEO-6MV2新款飞控GPS模块 （带大天线）
https://www.arduino.cn/thread-90547-1-1.html
实验七十六：TTL转RS-485模块 MAX485 RS485模块
https://www.arduino.cn/thread-90549-1-1.html
实验七十七： 2路继电器模块 带光耦保护Arduino扩展板
https://www.arduino.cn/thread-90557-1-1.html
实验七十八： LGT8F328P LQFP32 MiniEVB开发板（替代NANO V3.0 ）
https://www.arduino.cn/thread-90724-1-1.html
实验七十九： 模拟灰度传感器 （反射式光电模块）
https://www.arduino.cn/thread-90725-1-1.html
实验八十： ov7670摄像头模块30W采集拍照模组（替OV7725）
https://www.arduino.cn/thread-90726-1-1.html
实验八十一：槽型光耦对射光电开关模块（红外计数测速传感器）
https://www.arduino.cn/thread-90833-1-1.html
实验八十二： MQ135空气质量检测传感器模块（有害物体 氨气 硫化物检测)
https://www.arduino.cn/thread-90834-1-1.html
实验八十三： 4路TTP224电容式触摸模块 人体数字触摸传感器
https://www.arduino.cn/thread-90835-1-1.html
实验八十四： 8位LED数码管MAX7219模块（支持级联八位串行3个IO口控制）
https://www.arduino.cn/thread-90864-1-1.html
实验八十五：开源 Mini MP3 Player SD卡播放器模块（YX5200-24SS）
https://www.arduino.cn/thread-90865-1-1.html
实验八十六： 180度SG90舵机模块（模拟9G）
https://www.arduino.cn/thread-91033-1-1.html
实验八十七： DS1307时钟模块 Tiny RTC I2C模块 24C32存储器 时钟(带电池）
https://www.arduino.cn/thread-91034-1-1.html
实验八十八： LCD1602液晶屏5V显示模块
https://www.arduino.cn/thread-91047-1-1.html
实验八十九： WS2812B-4*4位 RGB LED 全彩驱动16位彩灯开发板模块
https://www.arduino.cn/thread-91048-1-1.html
实验九十：步进电机+ULN2003驱动板 4相 5线 5V步进电机模组
https://www.arduino.cn/thread-91049-1-1.html
实验九十一： 1号霍尔水流量传感器咖啡机直饮机流量监控模块
https://www.arduino.cn/thread-91241-1-1.html
实验九十二：8位 5V-3V IIC UART SPI TTL双向电平转换模块
https://www.arduino.cn/thread-91242-1-1.html
实验九十三： CSR8350 蓝牙V4.1立体声音乐模块（带功放）
https://www.arduino.cn/thread-91243-1-1.html
实验九十四： 4X4矩阵形薄膜键盘模块轻触开关模组
https://www.arduino.cn/thread-91244-1-1.html
实验九十五：XD-58C pulsesensor光学心率脉搏生物模拟传感器
https://www.arduino.cn/thread-91245-1-1.html
实验九十六： 433M无线发射接收模块 超再生防盗报警无线模组
https://www.arduino.cn/thread-91247-1-1.html

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SG90舵机
9克小舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。常见于航模，飞机模型，遥控机器人及机械部件当中。在使用中，舵机的配件通常包含一个能把舵机固定到基座上的支架以及可以套在驱动轴上的舵盘，通过舵盘上的孔可以连接其它物体构成传动模型。小舵机自带的3线接口可以通过RJ25适配器与主板相连。

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技术规格
工作电压：4.8V到6V DC
工作电流：80到100mA
待机电流：5mA
极限角度： 210°±5%
扭力： 1.3到1.7kg/cm
工作温度：-10℃到60℃
湿度范围：60%±10%
转速： 0.09到0.10 sec/60°(4.8V)
信号周期：20 ms
信号高电平时间范围：1000到2000 us/周期
尺寸： 32.3 x 12.3 x 30.6 mm (长x宽x高)

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工作原理
舵机安装了一个电位器（或其它角度传感器）检测输出轴转动角度，控制板根据电位器的信息能比较精确的控制和保持输出轴的角度。这样的直流电机控制方式叫闭环控制，所以舵机更准确的说是伺服马达，英文 servo.舵机组成： 舵盘、 减速齿轮、 位置反馈电位计、直流电机、 控制电路板等。控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘　转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。其工作流程为：控制信号→控制电路板→电机转动→齿轮组减速→舵盘转动→位置反馈电位计→控制电路板反馈。

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舵机的闭环检测机制
关于舵机的精准位置控制，存在以下如下图的闭环控制机制。即：位置检测器（角度传感器）是它的输入传感器，舵机转动的位置变化，位置检测器的电阻值就会跟着变化。通过控制电路读取该电阻值的大小，就能根据阻值适当调整电机的速度和方向，使电机向指定角度旋转。从而实现了舵机的精确转动的控制。

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舵机的控制信号
为周期是20ms的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms，相对应舵盘的位置为0－180度，呈线性变化。也就是说，给它提供一定的脉宽，它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上，无论外界转矩怎样改变，直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，它才会改变输出角度到新的对应的位置上。舵机内部有一个基准电路，产生周期20ms，宽度1.5ms的基准信号，有一个比较器，将外加信号与基准信号相比较，判断出方向和大小，从而产生电机的转动信号。由此可见，舵机是一种位置伺服的驱动器，转动范围不能超过180度，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的驱动当中。比方说机器人的关节、飞机的舵面等。

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PWM信号和舵机转动角度的关系
说到舵机的控制信号，一般是脉宽调制（PWM）信号，如下图，直观反映了PWM信号和舵机转动角度的关系，你也可以简单的理解为，通过给舵机通电的时间控制，结合角度传感器的反馈信号检测和控制，实现了舵机的精确角度控制。舵机的控制信号周期为20MS的脉宽调制信号（PWM），其中脉宽从0.5ms-2.5ms，相应的舵盘位置从0-180度，呈线型变化。也就是说，给舵机提供一定的脉宽，他的输出轴就会保持一定的对应角度，无论外接转矩怎么改变，知道给他提供另外一个脉冲信号，他才会改变输出角度到新的对应的位置上。舵机内部有一个基准电路，产生周期为20MS，宽度为1.5MS的脉冲信号，有一个比较器，将外加信号与基准信号相比较，判断出方向和大小，从而产生电机的转动信号。舵机是一种位置伺服驱动器，转动范围不能超过180度，适用于那些需要不断变化并可以保持的驱动器中，比喻说机器人的关节、飞机的多面等。

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