SG90 & MG996R Servomotoren mit Arduino ansteuern: Sweep, Encoder-Steuerung & Pan-Tilt

Wie ein Servomotor funktioniert

Anders als ein normaler DC-Motor oder Schrittmotor dreht ein Servomotor nicht endlos, sondern fährt eine feste Winkelposition an und hält sie – meist zwischen 0° und 180°. Intern steckt ein kleiner DC-Motor mit Getriebe und ein Potentiometer, das die aktuelle Position zurückmeldet. Ein eingebauter Regelkreis vergleicht Soll- und Istposition ständig und korrigiert die Motoransteuerung, bis der Zielwinkel erreicht ist.

Angesteuert wird der Servo über ein PWM-Signal mit exakt 50Hz, bei dem die Pulsbreite (üblicherweise 1-2ms) die Zielposition codiert: 1ms entspricht meist 0°, 1,5ms der Mittelstellung und 2ms 180°. Die Arduino Servo-Bibliothek übernimmt diese Timing-Details komplett und reduziert die Ansteuerung auf einen einzigen, einfachen Funktionsaufruf.

Im MAKEROO-Sortiment gibt es zwei gängige Typen: den kompakten SG90 (Kunststoffgetriebe, ca. 1,8kg·cm Drehmoment – ideal für leichte Aufbauten wie Kamerahalterungen oder kleine Klappen) und den MG996R (Metallgetriebe, bis zu 11kg·cm Drehmoment – für Roboterarme, RC-Lenkung oder alles, was mehr Kraft braucht).

Was du brauchst

Schaltungsaufbau

Code 1: Einfacher Sweep

Der klassische Einstieg: Der Servo fährt kontinuierlich zwischen 0° und 180° hin und her.

#include <Servo.h>

Servo meinServo;
const int SERVO_PIN = 9;

void setup() {
  meinServo.attach(SERVO_PIN);
}

void loop() {
  for (int winkel = 0; winkel <= 180; winkel++) {
    meinServo.write(winkel);
    delay(15);
  }
  for (int winkel = 180; winkel >= 0; winkel--) {
    meinServo.write(winkel);
    delay(15);
  }
}

So funktioniert's

meinServo.write(winkel) setzt die Zielposition in Grad (0-180). Die delay(15) zwischen den Schritten sorgt für eine gleichmäßige, sanfte Bewegung statt eines abrupten Sprungs – ohne Verzögerung würde der Servo den Zielwinkel zwar trotzdem erreichen, die Bewegung wirkt aber ruckartig und belastet das Getriebe stärker.

Code 2: Manuelle Steuerung per Rotary Encoder

Statt eines automatischen Sweeps steuerst du den Winkel jetzt live mit dem Rotary Encoder aus unserem KY-040-Tutorial – jede Rastung dreht den Servo um einen festen Schritt weiter.

#include <Servo.h>

Servo meinServo;
const int SERVO_PIN = 9;
const int PIN_CLK = 2;
const int PIN_DT = 3;

int servoWinkel = 90;
int letzterClkZustand;

void setup() {
  meinServo.attach(SERVO_PIN);
  meinServo.write(servoWinkel);

  pinMode(PIN_CLK, INPUT);
  pinMode(PIN_DT, INPUT);

  letzterClkZustand = digitalRead(PIN_CLK);
}

void loop() {
  int clkZustand = digitalRead(PIN_CLK);

  if (clkZustand != letzterClkZustand) {
    if (digitalRead(PIN_DT) != clkZustand) {
      servoWinkel += 5; // im Uhrzeigersinn
    } else {
      servoWinkel -= 5; // gegen den Uhrzeigersinn
    }

    servoWinkel = constrain(servoWinkel, 0, 180);
    meinServo.write(servoWinkel);

    Serial.print("Winkel: ");
    Serial.println(servoWinkel);
  }

  letzterClkZustand = clkZustand;
}

constrain() verhindert, dass der berechnete Winkel den gültigen Bereich von 0-180° verlässt – ohne diese Absicherung könnten negative oder zu hohe Werte den Servo an seinen mechanischen Anschlag fahren und das Getriebe beschädigen.

Code 3: Pan-Tilt-Halterung mit zwei Servos

Zwei Servos übereinander montiert – einer für die horizontale Drehung (Pan), einer für die vertikale Neigung (Tilt) – ergeben eine einfache Kamera- oder Sensorhalterung, die per Seriellem Monitor gesteuert wird.

#include <Servo.h>

Servo servoPan;
Servo servoTilt;

const int PIN_PAN = 9;
const int PIN_TILT = 10;

int winkelPan = 90;
int winkelTilt = 90;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  servoPan.attach(PIN_PAN);
  servoTilt.attach(PIN_TILT);

  servoPan.write(winkelPan);
  servoTilt.write(winkelTilt);

  Serial.println("Eingabe: 'a'/'d' = Pan links/rechts, 'w'/'s' = Tilt hoch/runter");
}

void loop() {
  if (Serial.available()) {
    char eingabe = Serial.read();

    switch (eingabe) {
      case 'a': winkelPan = constrain(winkelPan - 5, 0, 180); break;
      case 'd': winkelPan = constrain(winkelPan + 5, 0, 180); break;
      case 'w': winkelTilt = constrain(winkelTilt + 5, 0, 180); break;
      case 's': winkelTilt = constrain(winkelTilt - 5, 0, 180); break;
    }

    servoPan.write(winkelPan);
    servoTilt.write(winkelTilt);

    Serial.print("Pan: ");
    Serial.print(winkelPan);
    Serial.print("  Tilt: ");
    Serial.println(winkelTilt);
  }
}

Tippe im seriellen Monitor die Buchstaben a/d/w/s gefolgt von Enter, um die Halterung Schritt für Schritt auszurichten. Für flüssigere Bewegungen kannst du die Schrittweite (aktuell 5°) reduzieren oder eine sanfte Interpolation zwischen Start- und Zielwinkel ergänzen.

Praxistipps

Troubleshooting