detach(): отпускаем серво — рог свободен

Флажок-указатель на стене мастерской — конструкция, где я впервые пожалел, что серво нельзя отпустить. SG90 переводила стрелку между четырьмя надписями раз в час, а всё остальное время стояла под импульсами: тихо гудела, чуть заметно подрагивала и съедала батарейный отсек из четырёх АА за неделю. Рог держать было нечем, но и отпустить его я не умел — казалось, что отключить серво можно только выдернув провод из макетки.

На самом деле команда есть, и это detach(). В уроке про три функции библиотеки attach, write и detach прошли одним списком, без физики — там detach был просто строкой в таблице методов. Здесь разберём его всерьёз: что происходит с импульсами и мотором, почему рог после отпускания можно провернуть пальцем, сколько миллиампер это экономит и когда detach ломает конструкцию — например, у рычага, который держит груз. Команда из одного слова — без выдёргивания проводов и выключателей на линии.

Заодно протестируем поведение в симуляторе: движок книги не рисует провисший рог — оговорю это честно заранее, — зато покажет переключение импульсов и возврат к записанному углу в Serial. На реальной плате всё то же самое проверяется рукой: отпущенный рог подкручивается без сопротивления, пристёгнутый — нет.

Прежде чем крутить рог руками, разберёмся, почему серво нельзя выключить на манер лампы. Снять питание с красного провода можно, но тогда замрут и все соседи по шине, а при повторной подаче контур проснётся рывком к записанному углу. detach() аккуратнее: он глушит только импульсы одного объекта, оставляя плату и остальную схему жить как жили.

Серво — замкнутая система, мы разбирали её в уроке про анатомию: плата сравнивает длительность импульса с напряжением потенциометра на валу и крутит мотор, пока расхождение не уйдёт в зону нечувствительности. Чтобы было с чем сравнивать, библиотека Servo шлёт импульс каждые двадцать миллисекунд — весь срок жизни объекта, от attach() до detach(). Этот ритм мы раскладывали по микросекундам в уроке про импульсы 1000-2000 мкс. Прервите ритм — и сравнивать станет не с чем: контур без опорного импульса слеп.

detach() снимает ритм. На сигнальном пине тишина, внутри серво плате не с чем сравнивать, драйвер мотора заперт — ток через обмотки не идёт. Рог остаётся где стоял, но момент удержания исчезает: вал проворачивается пальцем с лёгким трением шестерён редуктора, через плечо давить не нужно. Под нагрузкой — весом рычага, натяжением резинки — конструкция, которая секунду назад держалась, аккуратно съезжает вниз. Рука при этом чувствует лёгкие щелчки — шестерни идут в обратную сторону теми же парами, ничего не клинит.

Экономия ощутимая. Стоящая SG90 без нагрузки тянет десятки миллиампер, под нагрузкой — сотни, и всё это чистый расход, пока серво пристёгнута. В уроке про ток удержания мы считали, во что оборачивается угол, простоявший под напряжением сутки: тёплый корпус и севший аккумулятор. Есть бонус и со стороны платы: когда отсоединены все серво-объекты, таймер Timer1 освобождается, и пины 9 и 10 снова отдают analogWrite — это прямо из справки по библиотеке. В моей кормушке отсоединение на простой экономило почти всю батарею: серво работала десять секунд в день, а списывала сутки.

Отдельный вопрос — сколько серво вообще живёт на одной плате. На Uno библиотека держит до двенадцати объектов, и detach() здесь работает экономистом по счёту: пристёгивать привод на время команды и отпускать после. Так делают на роботах с четырьмя-пятью серво: потребление в простое падает с сотен миллиампер до десятков, и аккумулятор доживает до конца смены.

В скетче два места, которые обычно пропускают. Первое — horn.write(lastDeg) сразу после attach(): библиотека помнит последний записанный угол и после повторного пристёгивания отправит серво именно туда, минуя текущее положение ручки. Если за время отпуска ручку сместили, серво дёрнется к старому углу, а на следующем цикле — к новому: двойной рывок, который легко принять за поломку. Я держу lastDeg в переменной и печатаю его в Serial, чтобы скачок был видимым и предсказуемым. Без хранения угол возвращался бы туда, куда ручка смотрела минуту назад, — так я и поймал двойной рывок в первый раз.

Второе — темп записи. В серво пишем не каждый проход loop(), а раз в двадцать миллисекунд, как делает сама библиотека: чаще смысла нет, импульсы всё равно выравниваются по своему периоду. Порог в двадцать миллисекунд здесь не строгость, а вежливость: внутри серво всё равно живёт свой ритм. Тот же приём стоит в серво-переключателе с двумя положениями, где detach прижился естественно: рычаг дёрнулся, дошёл до упора, отпустился — до следующей команды. Между командами серво не тратит ни миллиампера.

Есть и третья выгода, не электрическая: отпущенный рог можно выставить рукой. На репетиции сцены с флажками я двигал стрелки в положения без единой строки кода — пристегнул, поправил пальцем, отпустил. Редуктор при обратном ходе слегка трещит, но не ломается: механика любит осторожность, а не силу — тонкости посадки и люфтов разобраны в уроке про рычаги и качалки.

Модель в симуляторе повторяет скетч один в один: ручка двигает рог, кнопка D2 пристёгивает и отпускает, Serial печатает каждое переключение. Одно движение симулятор не покажет принципиально: провисший рог, который крутится пальцем. Движок не эмулирует момент удержания — после detach рог просто замирает на месте и перестаёт реагировать на ручку, а прощупать его руками можно только на реальной макетке. Ни один скетч этого не изменит — свойство железа, а не программы.

Что стоит проверить в модели: отпустите серво и покрутите ручку — рог стоит, потому что write() больше не вызывается. Пристегните обратно — серво вернётся к записанному углу lastDeg, а на следующем тике догонит ручку: тот самый двойной рывок из разбора, теперь видимый в цифрах. И жмите кнопку в момент, когда ручка крутится: скетч не потеряет ни нажатие, ни угол. А таймер записи на millis() вместо delay здесь работает как на плате — кнопка нажимается сколько угодно раз, скетч не запирается.

Serial в модели печатает три сообщения: attach с углом возврата, detach с пометкой об отпускании и тишину в промежутке — импульсы сняты, писать некуда. Это же поведение удобно проверять на плате: жмёте — серво обмякает, жмёте ещё раз — возвращается рывком к lastDeg. Если рывок выглядит страшно, вернитесь к таблице: возможно, вашему механизму нужно держать, а не отпускать.