Guia Completo do Pi Servo Hat: Hardware, Ligação e Controle Python

Introdução

O SparkFun Pi Servo Hat expande as capacidades de um Raspberry Pi, permitindo controlar até 16 servos hobby via barramento I²C. Ao descarregar a alimentação e comunicação dos servos para o Hat, você libera os pinos GPIO do Pi para outros projetos e ganha um terminal serial conveniente para configuração headless.

Materiais Necessários

Para seguir este guia, reúna os seguintes itens. Recomendamos um cartão microSD em branco em vez de um cartão NOOBS, pois imagens de SO mais recentes são necessárias para suporte ao Pi Zero W.

Headers Breakaway – Reto

Fonte de Alimentação Parede – 5,1V DC 2,5A (USB Micro-B)

Cartão microSD com Adaptador – 16GB (Classe 10)

Header GPIO Alto Raspberry Pi – 2×20

Raspberry Pi Zero W

SparkFun Pi Servo HAT

Por fim, adquira um servo hobby para teste. Um servo sub-micro genérico é um bom ponto de partida para os scripts de exemplo.

Servo – Genérico (Tamanho Sub-Micro)

Ferramentas Necessárias

Nenhum equipamento especial é necessário além de suprimentos básicos de solda. Para melhores resultados, use um ferro de solda de 30W e solda sem chumbo.

Solda Sem Chumbo – Tubo 15g

Ferro de Solda – 30W (US, 110V)

Visão Geral do Hardware

O Hat é intencionalmente simples. Componentes-chave incluem:

• Conector USB Micro-B — Fornece 5V aos servos e também pode alimentar o Pi. Também fornece um console serial que permite configurar o Pi sem monitor.
• Jumper de Isolamento de Alimentação — Fechado por padrão, conectando o trilho do servo ao trilho de 5V do Pi. Abra-o quando usar vários servos de alta corrente para evitar ruído que reinicie o Pi.
• Headers de Servo — 16 pinos espaçados 0,1 polegada, pré-arranjados para conectores padrão de servo hobby.

Montagem do Hardware

Recomendamos soldar os headers macho no Pi Zero W primeiro, depois anexar o Pi Servo Hat. Técnica rápida:

1. Solde um único pino na placa.
2. Enquanto a solda ainda está quente, incline a placa para que o pino fique plano, então fixe o header no lugar.
3. Termine de soldar os pinos restantes.

Repita o processo com o header fêmea e o Pi Servo Hat, garantindo que os pinos curtos insiram pela parte inferior da placa. Mantenha os headers nivelados antes de completar as juntas de solda.

Uma vez montado, encaixe o Hat no Pi Zero W. Conecte um servo hobby ao canal 0, consultando o datasheet do servo para pinout. Use um adaptador de parede 5V para alimentar o Pi e o Hat via conector USB Micro-B rotulado PWR IN.

Software – Python

O controlador PWM do Hat é um dispositivo I²C, comumente acessado como SMBus. Código de exemplo completo está disponível no repositório GitHub do produto.

Inicializar SMBus

import smbus
bus = smbus.SMBus(1)  # Barramento I2C 1 no Raspberry Pi
addr = 0x40  # Endereço I2C padrão do chip PWM

Configurar o Chip PWM

bus.write_byte_data(addr, 0x00, 0x20)  # Habilita módulo PWM
bus.write_byte_data(addr, 0xFE, 0x1E)  # Auto-incremento de endereços de registrador

Definir Largura de Pulso para Canal 0

bus.write_word_data(addr, 0x06, 0)      # Tempo de início (sempre 0 para 200 Hz)
bus.write_word_data(addr, 0x08, 1250)   # Tempo de parada → pulso de 1,5 ms

O chip PWM opera a 200 Hz (período de 5 ms). O registrador de parada (0–4095) mapeia para passos de 1,2 µs, então 1250 ≈ 1,5 ms, a posição neutra para a maioria dos servos.

Para endereçar outros canais, adicione 4 aos endereços dos registradores:

Canal	Início Addr	Fim Addr
0	0x06	0x08
1	0x0A	0x0C
2	0x0E	0x10
3	0x12	0x14
4	0x16	0x18
5	0x1A	0x1C
6	0x1E	0x20
7	0x22	0x24
8	0x26	0x28
9	0x2A	0x2C
10	0x2E	0x30
11	0x32	0x34
12	0x36	0x38
13	0x3A	0x3C
14	0x3E	0x40
15	0x42	0x44

Cada grau de movimento requer 4,6 contagens de registrador. Por exemplo, um deslocamento de 45° da posição neutra é 207 contagens (45 × 4,6), adicionadas ou subtraídas de 1250 para definir a largura de pulso desejada.

Para exemplos mais detalhados, visite o repositório GitHub e explore os scripts Python incluídos.

Guia de Conexão do Pi Servo Hat