舵机原理及驱动.pdf

1、概述舵机最早出现在航模运动中。在航空模型中飞行机的飞行姿态是通过调节发动机和各个控制舵面来实现的。举个简单的四通飞机来说飞机上有以下几个地方需要控制：1)发动机进气量来控制发动机的拉力（或推力）；2)副翼舵面（安装在飞机机翼后缘）用来控制飞机的横滚运动；3)水平尾舵面用来控制飞机的俯仰角；4)垂直尾舵面用来控制飞机的偏航角；不仅在航模飞机中在其他的模型运动中都可以看到它的应用：船模上用来控制尾舵车模中用来转向等等。由此可见凡是需要操作性动作时都可以用舵机来实现。2、结构和控制一般来讲舵机主要由以下几个部分组成舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计5k、直流电机、控制电路板等。工作原理：控制电路板接受来自信号线的控制信号控制电机转动电机带动一系列齿轮组减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的舵盘转动的同时带动位置反馈电位计电位计将输出一个电压信号到控制电路板进行反馈然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度从而达到目标停止。舵机的基本结构是这样但实现起来有很多种。例如电机就有有刷和无刷之分齿轮有塑料和金属之分输出轴有滑动和滚动之分壳体有塑料和铝合金之分速度有快速和慢速之分体积有大中小三种之分等等组合不同价格也千差万别。例如其中小舵机一般称作微舵同种材料的条件下是中型的一倍多金属齿轮是塑料齿轮的一倍多。需要根据需要选用不同类型。舵机的输入线共有三条红色中间是电源线一边黑色的是地线这辆根线给舵机提供最基本的能源保证主要是电机的转动消耗。电源有两种规格一是4.8V一是6.0V分别对应不同的转矩标准即输出力矩不同6.0V对应的要大一些具体看应用条件；另外一根线是控制信号线Futaba的一般为白色JR的一般为桔黄色。另外要注意一点SANWA的某些型号的舵机引线电源线在边上而不是中间需要辨认。但记住红色为电源黑色为地线一般不会搞错。舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽调制（PWM）信号其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms相对应舵盘的位置为0－180度呈线性变化。也就是说给它提供一定的脉宽它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上无论外界转矩怎样改变直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号它才会改变输出角度到新的对应的位置上。舵机内部有一个基准电路产生周期20ms宽度1.5ms的基准信号有一个比较器将外加信号与基准信号相比较判断出方向和大小从而产生电机的转动信号。由此可见舵机是一种位置伺服的驱动器转动范围不能超过180度适用于那些需要角度不断变化并可以保持的驱动当中。比方说机器人的关节、飞机的舵面等。舵机具有以下一些特点：1)体积紧凑便于安装；2)输出力矩大稳定性好；3)控制简单便于和数字系统接口。正是因为舵机有很多优点所以现在不仅仅应用在航模运动中已经扩展到各种机电产品中来在机器人控制中应用也越来越广泛。3、用单片机来控制舵机的控制信号是一个脉宽调制信号很方便和数字系统进行接口。只要能产生标准的控制信号的数字设备都可以用来控制舵机比方PLC、单片机等。因为在脉冲信号的输出可以用定时器的溢出中断函数来处理时间很短因此在精度要求不高的场合可以忽略。通过编程就可以让舵机从0度变化到180度。另外要记住一点舵机的转动需要时间的因此程序中时间的变化不能太快不然舵机跟不上程序。根据需要选择合适的延时返复调试可以让舵机很流畅的转动而不会产生像步进电机一样的脉动。这些还需要实践中具体体会。舵机的速度决定于你给它的信号脉宽的变化速度。如果你要求的速度比较快的话舵机就反应不过来了；将脉宽变化值线性到你要求