Два SG90 на 5 В платы: пиковый ток, сброс и отдельный блок

Макетка собрана, оба узла проверены по отдельности: шлагбаум на SG90 поднимается по команде из монитора, стрелка-указатель показывает режим. Сошлись в один корпус — и при первом же одновременном движении светодиод на плате мигнул, в мониторе заново напечаталась строка из setup, а оба серво дёрнулись в середину хода. Никакой команды на перезагрузку в коде нет — плата перезапустилась сама, и повторяется это каждый раз, когда два мотора трогаются вместе.

Причина живёт не в скетче и не в проводах сигнала, а в арифметике тока. USB-порт по стандарту отдаёт 500 мА, из которых Uno с обвязкой забирает себе 40-50 — на пине 5V остаётся около 400-450. SG90 в покое тянет 6-10 мА, на ходу без нагрузки 100-250 мА, а в момент старта показывает бросок, который по замерам доходит до 650-700 мА. Два мотора стартуют одновременно — суммарный запрос на первые мгновения доходит до 1,3-1,4 А, втрое выше того, что шина способна дать.

Дальше — что именно происходит с шиной 5 В в этот момент и почему контроллер воспринимает её как потерю питания; затем приём без паяльника, который снимает половину проблемы, и рабочая схема с отдельным блоком, где земля у платы и моторов обязана быть общей.

При старте двух моторов линия 5 В проваливается: на тонком USB-кабеле и входных цепях платы просадка доходит до одного-двух вольт. Пока напряжение выше порога, контроллер живёт обычной жизнью, но супервизор ATmega328P следит за питанием непрерывно — при провале ниже критического он держит чип в сбросе, а потом отпускает, и скетч начинается с нуля. Условие ловится легко: если в момент движения серво шина 5 В просаживается глубже порога, плата уходит в перезагрузку без единой строки кода, которая это инициировала.

Диагноз ставится за минуту по монитору — методику вообще по Serial разбирал урок про отладку логики. Печатайте строку из setup один раз при старте: при сбросе она придёт в монитор заново, это и есть след. Второй след — оба серво рывком возвращаются к середине: attach() стартует с 90°, и заново запущенный скетч снова приказывает стартовый угол. Третий — светодиод L мигает в момент, когда моторы трогаются: загрузчик мигает им при каждой загрузке.

Сама по себе перезагрузка плату не жжёт — она вредит косвенно. Переменные обнуляются, позиции забываются, в проекте с расписанием пропускается действие; а если на момент сброса рычаг был поднят с грузом, при рестарте он падает с рывком. Поэтому чинить надо причину — ток, а не следствие.

Отдельно про то, почему сброс не всегда ловится сразу: просадка короче 20-30 мс может не успеть дойти до монитора — строка из setup печатается, но вы в этот момент смотрите на моторы, а не в окно. Дешёвый детектор — светодиод L: он мигает на каждом старте загрузчика, и мигание в момент движения серво значит ровно одно. Два-три прогона — и диагноз есть, осциллограф не нужен.

Первый приём делается в скетче и работает на текущей макетке: не позволяйте двум моторам стартовать в один момент. Команда выдаётся одному, следующий мотор получает свою только после паузы. SG90 по паспорту проходит 60° за 0,1 с, значит, разрыв в 600 мс перекрывает и бросок старта, и ход типовой команды с запасом. Ниже — скетч с этапами: в каждом этапе максимум один write(). Пауза между этапами — не костыль, а честный способ разнести броски; в живых проектах её держат таймером на millis(), а не delay().

Честная граница приёма: он устраняет наложение бросков, но не отменяет арифметику. Один мотор на пике и второй под нагрузкой вместе всё равно упираются в потолок USB — приём годится для отладки и лёгких механизмов, а постоянная работа строится на нормальном питании из следующего раздела.

Скетч держит очередь этапом: etap хранит, чей сейчас ход, а return в начале loop задаёт темп — один этап за две секунды. Важная деталь: к моменту старта B мотор A уже доехал и сбросил ток до покоя, поэтому броски никогда не складываются. Это скелет приёма: в живом проекте этапы запускаются датчиками или командами из монитора, но принцип один — старты не пересекаются.

Питание при этом всё ещё с шины платы — я сознательно оставляю такой режим для отладки. Как только проект уезжает с рабочего стола, шину серво переводят на собственный источник. Пределы по числу моторов на одной Uno уже считались в уроке про несколько серво, а здесь разберём саму схему переезда.

Про выбор блока: ищите стабилизированные 5 В с запасом в полтора-два раза от суммарного пика: паре SG90 хватит и 1,5 А, пятёрке — 2 А и больше. Подойдут адаптеры от роутеров и внешних дисков на 5-6 В; нестабилизированные трансформаторные не берите — под нагрузкой они выдают и 8-10 В, для серво это на грани. Про цвета проводов и саму вилку подключения — урок про провода и питание SG90.

Рабочая схема выглядит так: моторам — собственный блок 5 В на 2 А, он тянет пять-шесть SG90 с запасом; именно такой советуют на форумах те, кто вешает на Nano пять моторов сразу. Красный провод каждого серво идёт на плюс блока, коричневый — на минус блока, оранжевый — на сигнальный пин платы. Пин 5V в этой цепи не участвует вовсе: контроллер питается как питался, моторы — от своего источника.

Общая земля — не пожелание, а условие работы. Серво читает импульс относительно своего минуса: сигнал высокий — это насколько выше минуса? Если минус блока не соединён с GND платы, опорной точки нет, импульс для серво — колебание неизвестно относительно чего, и моторы дёргаются или стоят как вкопанные. Правило, которое стоит запомнить дословно: сигнал общий, питание раздельное, земля одна на всех.

Про провода — то, что вылезает на практике: макетные перемычки при амперах роняют вольт на метре длины. Силовые плюсы и минусы ведите скруткой от 0,5 мм² или хотя бы парой перемычек параллельно, а на выход блока поставьте электролит 470-1000 мкФ — он добивает остатки бросков. Ток удержания под нагрузкой и нагрев корпуса — отдельная история: ей посвящён урок про ток удержания, а тяжёлые MG995 требуют блока пожирнее — их аппетиты считаются в уроке про MG995 и MG996R.