Arduino Nano ESP32 - Joystick - Servomotor

In diesem Tutorial lernen wir, wie man den Arduino Nano ESP32 und einen Joystick verwendet, um zwei Servomotoren oder ein Pan-Tilt-Kit mit Servomotoren zu steuern.

Ein Joystick besitzt zwei eingebaute Potentiometer, die zueinander senkrecht ausgerichtet sind (X-Achse und Y-Achse). Diese Potentiometer liefern die analogen Werte (X-Wert und Y-Wert) an den Pins VRX und VRY. Wir verwenden diese analogen Werte, um zwei Servomotoren unabhängig voneinander zu steuern: Der X-Wert steuert Servo Nr. 1 und der Y-Wert steuert Servo Nr. 2. Im Pan-Tilt-Kit erzeugt die Bewegung der beiden Servomotoren eine dreidimensionale Bewegung.

Es gibt zwei Anwendungsfälle:

• Use case 1: Die Servomotoren drehen sich entsprechend der Bewegung des Joystick-Knopfs:
• Die Winkel der Servomotoren stehen im Verhältnis zu den X- und Y-Werten des Joysticks.
• Wenn wir den Joystick-Knopf loslassen ⇒ alle Werte kehren zu den Mittelwerten zurück ⇒ Die Servomotoren kehren automatisch in die Mittelposition zurück
• Use case 2: Verwenden Sie den Joystick, um Servomotoren zu steuern (Auf-/Ab-/Links-/Rechts-Befehle)
• Wenn der Joystick-Knopf nach links gedrückt wird, bewegen Sie den Servomotor Nr. 1 schrittweise im Uhrzeigersinn.
• Wenn der Joystick-Knopf nach rechts gedrückt wird, bewegen Sie den Servomotor Nr. 1 schrittweise gegen den Uhrzeigersinn.
• Wenn der Joystick-Knopf nach oben gedrückt wird, bewegen Sie den Servomotor Nr. 2 schrittweise im Uhrzeigersinn.
• Wenn der Joystick-Knopf nach unten gedrückt wird, bewegen Sie den Servomotor Nr. 2 schrittweise gegen den Uhrzeigersinn.
• Wenn wir den Joystick-Knopf loslassen ⇒ Die Servomotoren kehren nicht in die Mittelposition zurück
• Wenn der Joystick gedrückt wird (Taster), kehren die Servomotoren in die Mittelposition zurück

Wir werden den Code für beide Anwendungsfälle in den nächsten Teilen untersuchen.

Erforderliche Hardware

1	×	Arduino Nano ESP32
1	×	USB-Kabel Typ-A zu Typ-C (für USB-A PC)
1	×	USB-Kabel Typ-C zu Typ-C (für USB-C PC)
1	×	Joystick
2	×	Servo-Motor
2	×	Optional: Pan-Tilt-Kit mit Servo-Motor
1	×	Breadboard
1	×	Verbindungskabel
1	×	(Optional) DC-Stromanschluss
1	×	(Empfohlen) Schraubklemmen-Erweiterungsboard für Arduino Nano
1	×	(Empfohlen) Breakout-Erweiterungsboard für Arduino Nano
1	×	(Empfohlen) Stromverteiler für Arduino Nano ESP32

Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:

1	×	DIYables Sensor-Kit (30 Sensoren/Displays)
1	×	DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays)

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Über Joystick und Servomotor

Wenn Sie nichts über Joystick und Servomotor wissen (Pinbelegung, wie sie funktionieren, wie man sie programmiert...), informieren Sie sich in den folgenden Tutorials darüber:

• Arduino Nano ESP32 - Joystick tutorial
• Arduino Nano ESP32 - Servo Motor tutorial

Verdrahtungsdiagramm



Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.

Arduino Nano ESP32-Code

Arduino Nano ESP32-Code - Die Servomotoren drehen sich entsprechend der Bewegung des Daumens am Joystick



/* * Dieser Arduino Nano ESP32 Code wurde von newbiely.de entwickelt * Dieser Arduino Nano ESP32 Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt. * Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte: * https://newbiely.de/tutorials/arduino-nano-esp32/arduino-nano-esp32-joystick-servo-motor */ #include <Servo.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("°"); }

Schnelle Schritte

Um mit dem Arduino Nano ESP32 zu beginnen, befolgen Sie diese Schritte:

• Wenn Sie neu bei Arduino Nano ESP32 sind, lesen Sie das Tutorial zu wie man die Umgebung für Arduino Nano ESP32 in der Arduino IDE einrichtet.
• Verbinden Sie die Bauteile gemäß dem bereitgestellten Diagramm.
• Schließen Sie das Arduino Nano ESP32-Board mit einem USB-Kabel an Ihren Computer an.
• Starten Sie die Arduino IDE auf Ihrem Computer.
• Wählen Sie das Arduino Nano ESP32-Board und seinen entsprechenden COM-Port aus.
• Klicken Sie auf das Libraries-Symbol in der linken Symbolleiste der Arduino IDE.
• Geben Sie ServoESP32 in das Suchfeld ein, suchen Sie dann nach der Servo-Bibliothek von Jaroslav Paral. Bitte beachten Sie, dass sowohl Version 1.1.1 als auch 1.1.0 von Fehlern betroffen sind. Wählen Sie bitte eine andere Version.
• Klicken Sie auf die Schaltfläche Install, um die Servo-Bibliothek für Arduino Nano ESP32 zu installieren.



• Kopieren Sie den obigen Code und öffnen Sie ihn mit der Arduino IDE
• Klicken Sie auf die Schaltfläche Hochladen in der Arduino IDE, um den Code auf den Arduino Nano ESP32 hochzuladen



• Öffne den seriellen Monitor
• Drücke den Joystick in eine Richtung
• Sieh dir die Drehung des Servomotors an
• Sieh dir das Ergebnis im seriellen Monitor an

COM6

Send

Coming soon

Autoscroll Show timestamp

Clear output

9600 baud  

Newline  

Vielleicht haben Sie bemerkt, dass sich der Servomotor nicht proportional zur Bewegung des Joysticks bewegt. Dieses Problem liegt nicht am Joystick oder am Servomotor selbst, sondern am ADC des Arduino Nano ESP32. Am Ende dieses Tutorials wird erklärt, warum das geschieht.

Arduino Nano ESP32-Code – Den Joystick verwenden, um Servomotoren zu steuern



/* * Dieser Arduino Nano ESP32 Code wurde von newbiely.de entwickelt * Dieser Arduino Nano ESP32 Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt. * Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte: * https://newbiely.de/tutorials/arduino-nano-esp32/arduino-nano-esp32-joystick-servo-motor */ #include <Servo.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("°"); }

Schnelle Schritte

• Öffnen Sie den Bibliotheks-Manager, indem Sie auf das Symbol Bibliotheks-Manager in der linken Navigationsleiste der Arduino IDE klicken
• Suchen Sie „ezButton“, und finden Sie anschließend die Button-Bibliothek von ArduinoGetStarted.com
• Klicken Sie auf die Schaltfläche Installieren, um die ezButton-Bibliothek zu installieren.



• Kopieren Sie den obigen Code und öffnen Sie ihn in der Arduino IDE.
• Klicken Sie auf die Hochladen-Schaltfläche in der Arduino IDE, um den Code auf den Arduino Nano ESP32 hochzuladen.
• Öffnen Sie den seriellen Monitor.
• Drücken Sie den Joystick in eine Richtung.
• Sehen Sie die Rotation des Servomotors.
• Sehen Sie das Ergebnis im seriellen Monitor.

COM6

Send

Autoscroll Show timestamp

Clear output

9600 baud  

Newline  

Code-Erklärung

Lies die zeilenweise Erklärung in den Kommentarzeilen des Quellcodes!

※ Notiz:

Dieses Tutorial verwendet die analogRead()-Funktion, um Werte von einem ADC (Analog-Digital-Wandler) zu lesen, der an einen Sensor oder eine Komponente angeschlossen ist. Der ADC des Arduino Nano ESP32 ist für Projekte geeignet, die keine hohe Genauigkeit erfordern. Für Projekte, die präzise Messungen erfordern, beachten Sie Folgendes:

• Der ADC des Arduino Nano ESP32 ist nicht vollkommen genau und muss möglicherweise für korrekte Ergebnisse kalibriert werden. Jedes Arduino Nano ESP32-Board kann sich leicht unterscheiden, daher ist für jedes einzelne Board eine Kalibrierung erforderlich.
• Die Kalibrierung kann herausfordernd sein, insbesondere für Anfänger, und liefert möglicherweise nicht immer genau die gewünschten Ergebnisse.

Für Projekte, die eine hohe Präzision erfordern, sollten Sie in Erwägung ziehen, einen externen ADC (z. B. ADS1115) zusammen mit dem Arduino Nano ESP32 zu verwenden oder einen anderen Arduino zu nutzen, wie den Arduino Uno R4 WiFi, der einen zuverlässigeren ADC besitzt.

Wenn Sie das ADC des Arduino Nano ESP32 dennoch kalibrieren möchten, lesen Sie den ESP32 ADC Calibration Driver.

Video Tutorial

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Funktionsreferenzen

• analogRead()
• map()
• Servo.attach()
• Servo.write()
• Servo.writeMicroseconds()
• Servo.read()
• Servo.attached()
• Servo.detach()

Verwandte Tutorials

• Arduino Nano ESP32 - Joystick

※ UNSERE NACHRICHTEN

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