Кормушка для курятника с дозатором зерна была моей гордостью ровно до первого включения. Я поставил в неё MG996R вместо SG90, питание развёл по старой схеме — красный провод в пин 5V — и при первом же подъёме заслонки плата ушла в перезагрузку: серво рванула, шина просела, контроллер моргнул и начал лог заново. Сутки я подозревал скетч — правил паузы, переставлял write() местами, добавлял delay. А виновата была арифметика: серво весом 55 граммов с усилием в десять килограммов на сантиметр просит токи, на которые USB-порт и близко не подписывался.
В этом уроке сравним SG90, MG995 и MG996R по-взрослому — весом, усилием, скоростью и, главное, токами, потому что именно ток отличает взрослое серво от игрушечного. Посчитаем питание по закону Ома, выберем источник и соберём в симуляторе модель, которая просаживает шину на глазах — ровно так, как настоящая MG996R делает это на упоре. Сами три провода вы уже подключали в уроке про SG90, механика та же — поменяются только требования к источнику.
Металл, вес и усилие: чем MG995 и MG996R не похожи на SG90
Внутри MG996R скучно знакомо: моторчик, редуктор, потенциометр на выходном валу — анатомию мы разбирали в уроке про устройство серво. Разница в масштабе и материале. Шестерни редуктора здесь металлические, и именно им серво обязана усилием около 10–11 кг·см против 1,8 у SG90. Металл против пластика — это не маркетинг: пластик SG90 облизывается при первом же ударе об упор, а металлический редуктор переживает годы шлагбаумов и роборуких. Вес — 55 граммов против девяти, размеры 40×20×40 мм: в маленькую конструкцию такая штука просто не влезет.
MG995 — родоначальник семейства, MG996R — его обновлённая версия: переработанные редуктор и мотор, за счёт чего уменьшилась мёртвая зона и подросло усилие. Внешне их не отличить, а на шильдиках клонов имена гуляют как хотят, поэтому моё правило простое: не верить надписи, а гонять серво под нагрузкой сразу после покупки. Отдельная ловушка — версия на 360 градусов: у неё вместо упора и потенциометра обманка, и write() задаёт не угол, а скорость. Если серво при write(90) молча крутится без остановки — перед вами она; для заслонок берите классическую с упором.
| Параметр | SG90 | MG995 | MG996R |
|---|---|---|---|
| Вес | 9 г | 55 г | 55 г |
| Усилие | около 1,8 кг·см | около 9,4 кг·см | около 10–11 кг·см |
| Скорость 60° | 0,1 с | 0,2 с | 0,17 с (при 4,8 В) |
| Ток под нагрузкой | 100–250 мА | до 700 мА | 500–900 мА |
| Стопорный ток | 650–700 мА | около 1,2 А | 1,2–2,5 А |
| Ниша | флажки, лёгкие заслонки | средние плечи | шлагбаумы, руки, кормушки |
Теперь токи — то, из-за чего я сутки подозревал невиновный скетч. Паспорт MG996R честен наполовину: холостой ход около 100–170 мА, рабочий ток под нагрузкой 500–900 мА, ток блокировки 1,2 А при 4,8 В. На 6 В и с реальным плечом мой мультиметр видел пики 2–2,5 А, и это нормально: паспорт снимают на стенде без груза, а кормушка несёт зерно. Удержание позиции под весом — отдельная статья расходов: серво тянет 600–900 мА, пока держит, и греется — если ваш механизм стоит под нагрузкой часами, это надо закладывать в источник заранее.
Что такие токи делают с питанием, считает закон Ома из урока про ток. Тракт от USB-порта до серво — кабель, разъёмы, предохранитель — набирает 1,2 Ом. Рабочие 900 мА роняют шину на 1,08 В: вместо 5 В остаётся 3,9. На упоре 2,5 А съедают 3 В — остаётся 2, и плата уходит в сброс ещё до того, как серво успела доехать. Именно это я и видел в курятнике: перезагрузка случалась не в момент команды, а в момент упора заслонки. Симулятор ниже показывает оба сценария парами i= и v= — посмотрите, как всё меняется от смены одного источника.
Питание: почему USB не жилец, а UBEC — да
Лечение подробно описано в уроке про внешнее питание с общим GND, здесь напомню с числами под MG996R. Правило расчёта прежнее: сумма стопорных токов, умноженная на запас 1,5–2. Для одной MG996R это источник от 3 А: зарядка от телефона на 5 В 2 А работает на пределе, UBEC на 5–6 В 3–5 А — спокойный выбор из радиомодельного мира. Силовые провода — 0,5–0,75 мм², топология звезда, минус источника соединён с GND Arduino, и электролит 470–1000 мкФ прямо у разъёма серво. Макетные шины для моторных токов не годятся: их ламели греются уже при ампере — мы это считали в уроке про шины питания макетки.
#include <Servo.h> Servo srv; const int R10_USB = 12; // тракт USB: 1,2 Омconst int R10_EXT = 2; // тракт внешнего БП: 0,2 Ом void setup() { srv.attach(11); Serial.begin(9600);} void loop() { // проход 1: питание от USB for (int ang = 0; ang <= 180; ang += 30) { srv.write(ang); int ma = 900; // ход под нагрузкой if (ang >= 180) { ma = 2500; } // упор: стопорный ток int vMv = 5000 - ma * R10_USB / 10; Serial.print("src=usb ang="); Serial.print(ang); Serial.print(" i="); Serial.print(ma); Serial.print(" v="); Serial.print(vMv); if (vMv < 4400) { Serial.print(" SAG"); } Serial.println(""); delay(120); } delay(500); // проход 2: питание от внешнего БП 6 В for (int ang = 180; ang >= 0; ang -= 30) { srv.write(ang); int ma = 900; if (ang <= 0) { ma = 2500; } int vMv = 6000 - ma * R10_EXT / 10; Serial.print("src=ext ang="); Serial.print(ang); Serial.print(" i="); Serial.print(ma); Serial.print(" v="); Serial.print(vMv); if (vMv < 4400) { Serial.print(" SAG"); } Serial.println(""); delay(120); } delay(500);}Металл не прощает перегруза: упоры и круглосуточное удержание
Металлические шестерни прощают больше пластика, но не прощают двух вещей. Первая — жизнь на упоре: заказанный угол за механическим пределом превращает каждые 20 мс в удар, и даже металл греется и изнашивается. Я не заказываю у MG996R крайние 0 и 180, если механизм того не требует: рабочий ход 5–175 оставляет упорам запас. Вторая — удержание веса часами: серво под грузом потребляет сотни миллиампер и греется до неприличия. Если механизму хватает «закрыто/открыто», отводите вал от упора на 3–5°, чтобы мотор отдыхал, а для длительного удержания думайте о механической фиксации — червячной паре или концевике.
И диагноз по нагреву: тёплый корпус после минуты работы под весом — норма для этого класса. Горячий корпус без движения — повод проверить питание и наводки, симптомы мы разбирали в уроке про дёрганье серво. Металл редуктора держит удар механики, но от плохой земли и просадок не защищает — это разные болезни с разным лечением.
- MG996R — обновлённый MG995: металлический редуктор, 10–11 кг·см, 55 г; ход 0–180°, питание 4,8–6 В
- Токи: холостой 100–170 мА, под нагрузкой 500–900 мА, упор до 2–2,5 А при 6 В — паспортные 1,2 А сняты без груза
- USB не жилец: 0,9 А на тракте 1,2 Ом роняют шину до 3,9 В; источник от 3 А, UBEC — спокойный выбор
- Сборка: звезда, провода 0,5–0,75 мм², общий GND, электролит 470–1000 мкФ у разъёма; напряжение меряйте на самой серво
- Металл прощает удар, но не упор: не заказывайте крайние градусы и не держите вес часами без механической фиксации
- 1. Чем MG996R отличается от MG995 конструктивно?
- 2. Серво на упоре тянет 2,5 А при 6 В. Сколько упадёт на тракте 0,2 Ом?
- 3. Паспорт MG996R заявляет ток блокировки 1,2 А. Что на практике?
- 4. Какой источник спокоен для одной MG996R?
- 5. Заслонке нужно «закрыто/открыто», и серво часами держит вес. Что сделаю я?
Частые вопросы по теме урока
- Чем MG996R отличается от MG995 конструктивно?
- MG996R — обновление MG995: переработанные редуктор и мотор, меньше мёртвая зона, подросло усилие. 360-градусная версия — отдельный продукт со своей маркировкой. Обновлённый редуктор и мотор, меньше мёртвая зона
- Серво на упоре тянет 2,5 А при 6 В. Сколько упадёт на тракте 0,2 Ом?
- U = I × R = 2,5 А × 0,2 Ом = 0,5 В. Шина 6 В останется у 5,5 В — толстый тракт с внешним БП справляется со стопорным током. 0,5 В
- Паспорт MG996R заявляет ток блокировки 1,2 А. Что на практике?
- Паспортные токи снимают на стенде без груза и при 4,8 В. С плечом и 6 В мультиметр видит 2–2,5 А — источник считайте по худшему случаю. Пики 2–2,5 А при 6 В и реальном грузе: паспорт снят без нагрузки
- Какой источник спокоен для одной MG996R?
- Стопорные 2–2,5 А плюс запас 1,5–2 — нужен источник от 3 А с короткими силовыми проводами. USB, пин 5V и макетные шины в этом весе не участвуют. UBEC 5–6 В на 3–5 А с толстыми проводами
- Заслонке нужно «закрыто/открыто», и серво часами держит вес. Что сделаю я?
- Удержание под грузом греет мотор, а упор добивает редуктор каждые 20 мс. Отвод от упора и механическая фиксация снимают обе проблемы без переделки кода. Отведу вал от упора на 3–5° и подумаю о механической фиксации