ESP32 - Controla Servo Motor pela Web
Este tutorial ensina como usar o ESP32 para controlar um servo motor pela web, a partir de um navegador no seu celular ou PC. Vamos usar o WebSocket para controlar o servo motor de forma suave e dinâmica por meio de uma interface web gráfica.
O vídeo abaixo é uma demonstração:
Por que usar o WebSocket? Veja a ideia:
- Sem o WebSocket, toda vez que você quer mudar o ângulo do servo, precisa recarregar a página. Nada bom!
- Com o WebSocket, criamos uma conexão especial entre a página web e o ESP32. Isso significa que podemos enviar o valor do ângulo ao ESP32 em segundo plano, sem recarregar a página. Assim o servo se move de forma suave e em tempo real. Bem legal, não é?
Vamos começar!
Hardware Necessário
Or you can buy the following kits:
| 1 | × | DIYables ESP32 Starter Kit (ESP32 included) | |
| 1 | × | DIYables ESP32 S3 Starter Kit (ESP32 S3 included) | |
| 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 Servo Motor e o WebSocket
Temos tutoriais específicos sobre servo motor e WebSocket. Cada tutorial traz informações detalhadas e instruções passo a passo sobre a pinagem do hardware, o princípio de funcionamento, a ligação com o ESP32, o código do ESP32... Saiba mais nos links a seguir:
- Tutorial ESP32 - Servo Motor
- Tutorial ESP32 - WebSocket
Como Funciona
O código do ESP32 cria um servidor web e também um servidor WebSocket. Veja como funciona:
- Quando você digita o endereço IP do ESP32 em um navegador, ele solicita ao ESP32 a página web (interface de usuário).
- O servidor web do ESP32 responde enviando o conteúdo da página (HTML, CSS, JavaScript).
- Em seguida, o navegador exibe a página web.
- O código JavaScript da página estabelece uma conexão WebSocket com o servidor WebSocket do ESP32.
- Depois que a conexão WebSocket é estabelecida, se você girar o botão na página web, o código JavaScript envia o valor do ângulo ao ESP32 discretamente, em segundo plano, por essa conexão WebSocket.
- O servidor WebSocket do ESP32, ao receber o valor do ângulo, controla o servo motor de acordo com ele.
Resumindo, a conexão WebSocket permite o controle suave e em tempo real do ângulo do servo motor.
Diagrama de Ligação entre o Servo Motor e o ESP32
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
Se você não sabe como alimentar o ESP32 e outros componentes, veja as instruções no tutorial a seguir: Como alimentar o ESP32.
Para simplificar, o diagrama de ligação acima serve para testes ou aprendizado e para servo motores de baixo torque. Na prática, recomendamos fortemente usar uma fonte de alimentação externa para o servo motor. O diagrama de ligação abaixo mostra como conectar o servo motor a uma fonte de alimentação externa.
This image is created using Fritzing. Click to enlarge image
A imagem abaixo mostra a ligação real entre o servo motor e o ESP32.
Código ESP32
O conteúdo da página web (HTML, CSS, JavaScript) fica armazenado separadamente em um arquivo index.h. Assim, teremos dois arquivos de código no Arduino IDE:
- Um arquivo .ino, que é o código do ESP32, o qual cria um servidor web e um servidor WebSocket e controla o servo motor
- Um arquivo .h, que contém o conteúdo da página web.
Passos Rápidos
- Se esta é a primeira vez que você usa o ESP32, veja como configurar o ambiente do ESP32 no Arduino IDE.
- Faça a ligação como na imagem acima.
- Conecte a placa ESP32 ao seu PC com um cabo micro USB
- Abra o Arduino IDE no seu PC.
- Selecione a placa ESP32 correta (por exemplo, ESP32 Dev Module) e a porta COM.
- Abra o Library Manager clicando no ícone Library Manager na barra de navegação à esquerda do Arduino IDE.
- Pesquise “DIYables ESP32 WebServer” e encontre a biblioteca Web Server criada pela DIYables.
- Clique no botão Install para instalar a biblioteca Web Server.
- 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 ESP32.
- No Arduino IDE, crie um novo sketch. Dê um nome a ele, por exemplo, newbiely.com.ino
- Copie o código abaixo e abra no Arduino IDE
/*
* Este código de ESP32 foi desenvolvido por pt.newbiely.com
* Este código de ESP32 é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição.
* Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite:
* https://pt.newbiely.com/tutorials/esp32/esp32-controls-servo-motor-via-web
*/
#include <ESP32Servo.h>
#include <DIYables_ESP32_WebServer.h>
#include "index.h"
#define SERVO_PIN 26 // ESP32 pin GPIO26 connected to servo motor
Servo servo;
// WiFi credentials
const char WIFI_SSID[] = "YOUR_WIFI_SSID";
const char WIFI_PASSWORD[] = "YOUR_WIFI_PASSWORD";
// Create web server instance
DIYables_ESP32_WebServer server;
DIYables_ESP32_WebSocket* webSocket;
// Web Page handlers
void handleHome(WiFiClient& client, const String& method, const String& request, const QueryParams& params, const String& jsonData) {
// HTML_CONTENT from the index.h file
server.sendResponse(client, HTML_CONTENT);
}
// WebSocket event handlers
void onWebSocketOpen(net::WebSocket& ws) {
Serial.println("New WebSocket connection");
// Send welcome message
const char welcome[] = "Connected to ESP32 WebSocket Server!";
}
void onWebSocketMessage(net::WebSocket& ws, const net::WebSocket::DataType dataType, const char* message, uint16_t length) {
String angle = String(message);
int angle_value = angle.toInt();
Serial.println(angle_value);
servo.write(angle_value);
}
void onWebSocketClose(net::WebSocket& ws, const net::WebSocket::CloseCode code, const char* reason, uint16_t length) {
Serial.println("WebSocket client disconnected");
}
void setup() {
Serial.begin(9600);
delay(1000);
servo.attach(SERVO_PIN); // attaches the servo on ESP32 pin
Serial.println("ESP32 Web Server and WebSocket Server");
// Configure web server routes
server.addRoute("/", handleHome);
// Start web server with WiFi connection
server.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
// Enable WebSocket functionality
webSocket = server.enableWebSocket(81);
if (webSocket != nullptr) {
// Set up WebSocket event handlers
webSocket->onOpen(onWebSocketOpen);
webSocket->onMessage(onWebSocketMessage);
webSocket->onClose(onWebSocketClose);
} else {
Serial.println("Failed to start WebSocket server");
}
}
void loop() {
// Then handle HTTP requests
server.handleClient();
// Handle WebSocket
server.handleWebSocket();
}
- Modifique as informações de WiFi (SSID e senha) no código para corresponder às credenciais da sua rede.
- Crie o arquivo index.h no Arduino IDE assim:
- Clique no botão logo abaixo do ícone do Serial Monitor e escolha New Tab, ou use as teclas Ctrl+Shift+N.
- Dê ao arquivo o nome index.h e clique no botão OK
- Copie o código abaixo e cole no index.h.
- Agora você tem o código em dois arquivos: newbiely.com.ino e index.h
- Clique no botão Upload do Arduino IDE para fazer upload do código para o ESP32
- Abra o Serial Monitor
- Confira o resultado no Serial Monitor.
- Anote o endereço IP exibido e digite esse endereço na barra de endereços de um navegador no seu celular ou PC.
- Você verá a página web como abaixo:
- O código JavaScript da página web cria automaticamente a conexão WebSocket com o ESP32.
- Agora você pode controlar o ângulo do servo motor pela interface web.
- Se você modificar o conteúdo HTML no index.h e não mexer em nada no arquivo newbiely.com.ino, ao compilar e fazer upload do código para o ESP32, o Arduino IDE não vai atualizar o conteúdo HTML.
- Para fazer o Arduino IDE atualizar o conteúdo HTML nesse caso, faça uma alteração no arquivo newbiely.com.ino (por exemplo, adicione uma linha vazia ou um comentário....)
/*
* Este código de ESP32 foi desenvolvido por pt.newbiely.com
* Este código de ESP32 é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição.
* Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite:
* https://pt.newbiely.com/tutorials/esp32/esp32-controls-servo-motor-via-web
*/
const char *HTML_CONTENT = R"=====(
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>ESP32 Controls Servo Motor via Web</title>
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=0.7">
<style>
body { text-align: center; }
canvas { background-color: #ffffff; }
</style>
<script>
var canvas_width = 401, canvas_height = 466;
var pivot_x = 200, pivot_y = 200;
var bracket_radius = 160, bracket_angle = 0;
var bracket_img = new Image();
var click_state = 0;
var last_angle = 0;
var mouse_xyra = {x:0, y:0, r:0.0, a:0.0};
var ws;
bracket_img.src = "https://esp32io.com/images/tutorial/servo-bracket.png";
function init()
{
var servo = document.getElementById("servo");
servo.width = canvas_width;
servo.height = canvas_height;
servo.style.backgroundImage = "url('https://esp32io.com/images/tutorial/servo-body.png')";
servo.style.backgroundPosition = "center";
servo.style.backgroundSize = "contain";
servo.addEventListener("touchstart", mouse_down);
servo.addEventListener("touchend", mouse_up);
servo.addEventListener("touchmove", mouse_move);
servo.addEventListener("mousedown", mouse_down);
servo.addEventListener("mouseup", mouse_up);
servo.addEventListener("mousemove", mouse_move);
var ctx = servo.getContext("2d");
ctx.translate(pivot_x, pivot_y);
rotate_bracket(0);
ws = new WebSocket("ws://" + window.location.host + ":81");
document.getElementById("ws_state").innerHTML = "CONNECTING";
ws.onopen = function(){ document.getElementById("ws_state").innerHTML = "CONNECTED" };
ws.onclose = function(){ document.getElementById("ws_state").innerHTML = "CLOSED"};
ws.onerror = function(){ alert("websocket error " + this.url) };
ws.onmessage = ws_onmessage;
}
function ws_onmessage(e_msg)
{
e_msg = e_msg || window.event; // MessageEvent
alert("msg : " + e_msg.data);
}
function rotate_bracket(angle)
{
var servo = document.getElementById("servo");
var ctx = servo.getContext("2d");
ctx.clearRect(-pivot_x, -pivot_y, canvas_width, canvas_height);
ctx.rotate(angle / 180 * Math.PI);
ctx.drawImage(bracket_img, -pivot_x, -pivot_y);
ctx.rotate(-angle / 180 * Math.PI);
}
function check_range_xyra(event, mouse_xyra)
{
var x, y, r, a, rc_x, rc_y, radian;
var min_r, max_r, width;
if(event.touches)
{
var touches = event.touches;
x = (touches[0].pageX - touches[0].target.offsetLeft) - pivot_x;
y = pivot_y - (touches[0].pageY - touches[0].target.offsetTop);
min_r = 60;
max_r = pivot_x;
width = 40;
}
else
{
x = event.offsetX - pivot_x;
y = pivot_y - event.offsetY;
min_r = 60;
max_r = bracket_radius;
width = 20;
}
/* cartesian to polar coordinate conversion */
r = Math.sqrt(x * x + y * y);
a = Math.atan2(y, x);
mouse_xyra.x = x;
mouse_xyra.y = y;
mouse_xyra.r = r;
mouse_xyra.a = a;
radian = bracket_angle / 180 * Math.PI;
/* rotate coordinate */
rc_x = x * Math.cos(radian) - y * Math.sin(radian);
rc_y = x * Math.sin(radian) + y * Math.cos(radian);
if((r < min_r) || (r > max_r))
return false;
if((rc_y < -width) || (rc_y > width))
return false;
return true;
}
function mouse_down()
{
if(event.touches && (event.touches.length > 1))
click_state = event.touches.length;
if(click_state > 1)
return;
if(check_range_xyra(event, mouse_xyra))
{
click_state = 1;
last_angle = mouse_xyra.a / Math.PI * 180.0;
}
}
function mouse_up()
{
click_state = 0;
}
function mouse_move()
{
var angle;
if(event.touches && (event.touches.length > 1))
click_state = event.touches.length;
if(click_state > 1)
return;
if(!click_state)
return;
if(!check_range_xyra(event, mouse_xyra))
{
click_state = 0;
return;
}
angle = mouse_xyra.a / Math.PI * 180.0;
if((Math.abs(angle) > 90) && (angle * last_angle < 0))
{
if(last_angle > 0)
last_angle = -180;
else
last_angle = 180;
}
bracket_angle += (last_angle - angle);
last_angle = angle;
if(bracket_angle > 90)
bracket_angle = 90;
if(bracket_angle < -90)
bracket_angle = -90;
rotate_bracket(bracket_angle);
if(ws.readyState == 1)
ws.send(Math.floor(90 - bracket_angle) + "\r\n");
debug = document.getElementById("debug");
debug.innerHTML = Math.floor(90 - bracket_angle);
event.preventDefault();
}
window.onload = init;
</script>
</head>
<body>
<h2>
ESP32 - Servo Motor via Web<br>
<canvas id="servo"></canvas>
<p>
WebSocket : <span id="ws_state" style="color:blue">null</span><br>
Angle : <span id="debug" style="color:blue">90</span>
</p>
</h2>
<div class="sponsor">Sponsored by <a href="https://amazon.com/diyables">DIYables</a></div>
</body>
</html>
)=====";
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'ESP32 Dev Module' on 'COM15')
New Line
9600 baud
Connecting to WiFi...
Connected to WiFi
ESP32 Web Server's IP address IP address: 192.168.0.2
Para economizar a memória do ESP32, as imagens do servo motor NÃO ficam armazenadas no ESP32. Elas ficam armazenadas na internet, então seu celular ou PC precisa ter conexão com a internet para carregar as imagens da página web de controle.
※ Nota:
Explicação do Código Linha por Linha
O código do ESP32 acima contém uma explicação linha por linha. Leia os comentários no código!