Arduino Nano ESP32 - Joystick - Servo Motor
Neste tutorial, vamos aprender como usar o Arduino Nano ESP32 e um joystick para controlar dois servo motores ou um kit pan-tilt com servos.
Um joystick tem dois potenciômetros embutidos em ângulo reto entre si (chamados de eixo X e eixo Y). Esses potenciômetros fornecem valores analógicos (chamados de valor X e valor Y) nos pinos VRX e VRY. Vamos usar esses valores analógicos para controlar dois servo motores de forma independente: o valor X controla o servo #1 e o valor Y controla o servo #2. No caso do kit pan-tilt, o movimento dos dois servo motores cria um movimento 3-D.
Existem dois casos de uso:
- Caso de uso 1: Os servo motores giram de acordo com o movimento do manche do joystick:
- Os ângulos dos servo motores são proporcionais aos valores X e Y do joystick.
- Quando soltamos o manche do joystick ⇒ todos os valores voltam aos valores centrais ⇒ os servo motores voltam automaticamente para a posição central
- Caso de uso 2: usar o joystick para comandar os servo motores (comandos para cima/baixo/esquerda/direita)
- Quando o manche do joystick é empurrado para a esquerda, move o servo motor #1 no sentido horário passo a passo
- Quando o manche do joystick é empurrado para a direita, move o servo motor #1 no sentido anti-horário passo a passo
- Quando o manche do joystick é empurrado para cima, move o servo motor #2 no sentido horário passo a passo
- Quando o manche do joystick é empurrado para baixo, move o servo motor #2 no sentido anti-horário passo a passo
- Quando soltamos o manche do joystick ⇒ os servo motores não voltam para a posição central
- Se o joystick for pressionado (botão de pressão), os servo motores voltam para a posição central
- Se você é novo no Arduino Nano ESP32, consulte o tutorial sobre como configurar o ambiente para o Arduino Nano ESP32 na Arduino IDE.
- Ligue os componentes de acordo com o diagrama fornecido.
- Conecte a placa Arduino Nano ESP32 ao seu computador usando um cabo USB.
- Abra a Arduino IDE no seu computador.
- Selecione a placa Arduino Nano ESP32 e a porta COM correspondente.
- Clique no ícone Libraries na barra à esquerda da Arduino IDE.
- Digite ESP32Servo na caixa de pesquisa e procure a biblioteca de servo de Kevin Harrington,John K. Bennett.
- Clique no botão Install para instalar a biblioteca de servo motor para o Arduino Nano ESP32.
- Copie o código acima e abra com a Arduino IDE
- Clique no botão Upload na Arduino IDE para fazer upload do código para o Arduino Nano ESP32
- Abra o Serial Monitor
- Empurre o joystick em alguma direção
- Veja a rotação do servo motor
- Veja o resultado no Serial Monitor
- Abra o Library Manager clicando no ícone Library Manager na barra de navegação à esquerda da Arduino IDE
- Pesquise “ezButton” e encontre a biblioteca de botão da ArduinoGetStarted.com
- Clique no botão Install para instalar a biblioteca ezButton.
- Copie o código acima e abra com a Arduino IDE
- Clique no botão Upload na Arduino IDE para fazer upload do código para o Arduino Nano ESP32
- Abra o Serial Monitor
- Empurre o joystick em alguma direção
- Veja a rotação do servo motor
- Veja o resultado no Serial Monitor
- O ADC do Arduino Nano ESP32 não é perfeitamente preciso e pode exigir calibração para resultados corretos. Cada placa Arduino Nano ESP32 pode variar um pouco, então a calibração é necessária para cada placa individualmente.
- A calibração pode ser difícil, especialmente para iniciantes, e nem sempre pode dar os resultados exatos que você quer.
Vamos explorar o código dos dois casos de uso nas próximas partes.
Hardware Necessário
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| 1 | × | DIYables Sensor Kit (18 sensors/displays) |
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Buy Note: For controlling multiple servo motors, use the PCA9685 16 Channel PWM Servo Driver Module to save MCU pins and simplify wiring.
Sobre o Joystick e o Servo Motor
Se você não conhece o joystick e o servo motor (pinagem, como funcionam, como programar ...), aprenda sobre eles nos seguintes tutoriais:
Diagrama de Ligação
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
Código Arduino Nano ESP32
Código Arduino Nano ESP32 - Os servo motores giram de acordo com o movimento do manche do joystick
/*
* Este código de Arduino Nano ESP32 foi desenvolvido por pt.newbiely.com
* Este código de Arduino Nano ESP32 é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição.
* Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite:
* https://pt.newbiely.com/tutorials/arduino-nano-esp32/arduino-nano-esp32-joystick-servo-motor
*/
#include <ESP32Servo.h>
#define VRX_PIN A7 // The Arduino Nano ESP32 pin connected to VRX pin
#define VRY_PIN A6 // The Arduino Nano ESP32 pin connected to VRY pin
#define SERVO_X_PIN D6 // The Arduino Nano ESP32 pin connected to Servo motor 1
#define SERVO_Y_PIN D11 // The Arduino Nano ESP32 pin connected to Servo motor 2
Servo xServo; // create servo object to control a servo 1
Servo yServo; // create servo object to control a servo 2
void setup() {
Serial.begin(9600);
// Set the ADC attenuation to 11 dB (up to ~3.3V input)
analogSetAttenuation(ADC_11db);
xServo.attach(SERVO_X_PIN);
yServo.attach(SERVO_Y_PIN);
}
void loop() {
// read X and Y analog values
int valueX = analogRead(VRX_PIN);
int valueY = analogRead(VRY_PIN);
int xAngle = map(valueX, 0, 4095, 0, 180); // scale it to the servo's angle (0 to 180)
int yAngle = map(valueY, 0, 4095, 0, 180); // scale it to the servo's angle (0 to 180)
xServo.write(xAngle); // rotate servo motor 1
yServo.write(yAngle); // rotate servo motor 2
// print data to Serial Monitor on Arduino IDE
Serial.print("Joystick: ");
Serial.print(valueX);
Serial.print(", ");
Serial.print(valueY);
Serial.print(" => Servo Motor: ");
Serial.print(xAngle);
Serial.print("°, ");
Serial.print(yAngle);
Serial.println("°");
}
Passos Rápidos
Para começar com o Arduino Nano ESP32, siga estes passos:
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'Arduino Nano ESP32' on 'COM15')
New Line
9600 baud
Coming soon
Você pode ter notado que o servo motor não se move proporcionalmente ao movimento do joystick. Esse problema não é causado pelo joystick nem pelo servo motor em si, mas sim pelo ADC do Arduino Nano ESP32. O final deste tutorial explicará por que isso acontece.
Código Arduino Nano ESP32 - Usar o joystick para comandar os servo motores
/*
* Este código de Arduino Nano ESP32 foi desenvolvido por pt.newbiely.com
* Este código de Arduino Nano ESP32 é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição.
* Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite:
* https://pt.newbiely.com/tutorials/arduino-nano-esp32/arduino-nano-esp32-joystick-servo-motor
*/
#include <ESP32Servo.h>
#include <ezButton.h>
#define VRX_PIN A7 // The Arduino Nano ESP32 pin connected to VRX pin
#define VRY_PIN A6 // The Arduino Nano ESP32 pin connected to VRY pin
#define SW_PIN D2 // The Arduino Nano ESP32 pin connected to SW pin
#define SERVO_X_PIN D6 // The Arduino Nano ESP32 pin connected to Servo motor 1
#define SERVO_Y_PIN D11 // The Arduino Nano ESP32 pin connected to Servo motor 2
#define COMMAND_NO 0x00
#define COMMAND_LEFT 0x01
#define COMMAND_RIGHT 0x02
#define COMMAND_UP 0x04
#define COMMAND_DOWN 0x08
#define LEFT_THRESHOLD 1000
#define RIGHT_THRESHOLD 3000
#define UP_THRESHOLD 1000
#define DOWN_THRESHOLD 3000
#define UPDATE_INTERVAL 100 // 100ms
ezButton button(SW_PIN);
Servo xServo; // create servo object to control a servo 1
Servo yServo; // create servo object to control a servo 2
int valueX = 0 ; // to store the X-axis value
int valueY = 0 ; // to store the Y-axis value
int xAngle = 90; // The center position of servo #1
int yAngle = 90; // The center position of servo #2
int command = COMMAND_NO;
unsigned long lastUpdateTime = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
// Set the ADC attenuation to 11 dB (up to ~3.3V input)
analogSetAttenuation(ADC_11db);
xServo.attach(SERVO_X_PIN);
yServo.attach(SERVO_Y_PIN);
button.setDebounceTime(50); // set debounce time to 50 milliseconds
}
void loop() {
button.loop(); // MUST call the loop() function first
if (millis() - lastUpdateTime > UPDATE_INTERVAL) {
lastUpdateTime = millis() ;
// read X and Y analog values
valueX = analogRead(VRX_PIN);
valueY = analogRead(VRY_PIN);
// converts the analog value to commands
// reset commands
command = COMMAND_NO;
// check left/right commands
if (valueX < LEFT_THRESHOLD)
command = command | COMMAND_LEFT;
else if (valueX > RIGHT_THRESHOLD)
command = command | COMMAND_RIGHT;
// check up/down commands
if (valueY < UP_THRESHOLD)
command = command | COMMAND_UP;
else if (valueY > DOWN_THRESHOLD)
command = command | COMMAND_DOWN;
// NOTE: AT A TIME, THERE MAY BE NO COMMAND, ONE COMMAND OR TWO COMMANDS
// print command to serial and process command
if (command & COMMAND_LEFT) {
Serial.println("COMMAND LEFT");
xAngle--;
}
if (command & COMMAND_RIGHT) {
Serial.println("COMMAND RIGHT");
xAngle++;
}
if (command & COMMAND_UP) {
Serial.println("COMMAND UP");
yAngle--;
}
if (command & COMMAND_DOWN) {
Serial.println("COMMAND DOWN");
yAngle++;
}
}
if (button.isPressed()) {
Serial.println("The button is pressed");
xAngle = 90; // The center position of servo #1
yAngle = 90; // The center position of servo #2
}
xServo.write(xAngle); // rotate servo motor 1
yServo.write(yAngle); // rotate servo motor 2
// print data to Serial Monitor on Arduino IDE
Serial.print("Servo Motor's Angle: ");
Serial.print(xAngle);
Serial.print("°, ");
Serial.print(xAngle);
Serial.println("°");
}
Passos Rápidos
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'Arduino Nano ESP32' on 'COM15')
New Line
9600 baud
Explicação do Código
Leia a explicação linha por linha nas linhas de comentário do código-fonte!
※ Nota:
Este tutorial usa a função analogRead() para ler valores de um ADC (Conversor Analógico-Digital) conectado a um sensor ou componente. O ADC do Arduino Nano ESP32 é adequado para projetos que não exigem alta precisão. No entanto, para projetos que precisam de medições precisas, tenha em mente o seguinte:
Para projetos que exigem alta precisão, considere usar um ADC externo (por exemplo, ADS1115) com o Arduino Nano ESP32 ou usar outro Arduino, como o Arduino Uno R4 WiFi, que tem um ADC mais confiável. Se você ainda quiser calibrar o ADC do Arduino Nano ESP32, consulte o ESP32 ADC Calibration Driver.