舵机原理及其使用详解.pdf

舵机的原理，以及数码舵机 VS 模拟舵机 一、舵机的原理 标准的舵机有3 条导线，分别是：电源线、地线、控制线，如图2 所示。 以日本FUTABA-S3003型舵机为例，图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路。 3003舵机的工作原理是：PWM 信号由接收通道进入信号解调电路BA6688的12脚进行解调，获得一个直 流偏置电压。该直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差由BA6688的3 脚输出。该输出送入电机 驱动集成电路BAL6686，以驱动电机正反转。当电机转动时，通过级联减速齿轮带动电位器Rw1 旋转，直 到电压差为O，电机停止转动。 舵机的控制信号是PWM 信号，利用占空比的变化，改变舵机的位置。 BA6688 EMF BA6688 EMF 有个很有趣的技术话题可以稍微提一下，就是 BBA有EEMMFF控制的，主要用途是控制在高速时候电 机最大转速。 原理是这样的: 收到1个脉冲以后，BA6688内部也产生1个以5K电位器实际电压为基准的脉冲，2个脉冲比较以后展宽， 输出给驱动使用。当输出足够时候，马达就开始加速，马达就能产生EMF，这个和转速成正比的。 因为取的是中心电压，所以正常不能检测到的，但是运行以后就电平发生倾斜，就能检测出来。超过EMF 判断电压时候就减小展宽，甚至关闭，让马达减速或者停车。这样的好处是可以避免过冲现象(就是到了定 位点还继续走,然后回头,再靠近) 一些国产便宜舵机用的便宜的芯片，就没有EMF 控制，马达、齿轮的机械惯性就容易发生过冲现象，产生 抖舵 电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V，一般取5V。注 意，给舵机供电电源应能提供足够的功率。控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉 冲信号的周期为20ms(即频率为50Hz)。当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化 与脉冲宽度的变化成正比。某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。 VS VS 二、数码舵机 VVSS 模拟舵机 数码舵机比传统的模拟舵机，在工作方式上有一些优点，但是这些优点也同时带来了一些缺点。 传统的舵机在空载的时候，没有动力被传到舵机马达。当有信号输入使舵机移动，或者舵机的摇臂受到外 力的时候，舵机会作出反应，向舵机马达输出驱动电压。由第一节的电路分析我们知道——马达是否获得 驱动电压，取决于BA6688 的第3脚是否输出一个电压信号给BAL6686马达驱动IC。 数码舵机最大的差别是在于它处理接收机的输入信号的方式。相对与传统的50脉冲/秒的PWM 信号解调 方式，数码舵机使用信号预处理方式，将频率提高到300脉冲/秒。因为频率高的关系，意味着舵机动作会 更精确，“无反应区”变小。 以下的三个图表各显示了两个周期的开/关脉冲。 图1是空载的情况；图2 是脉冲宽度较窄，比较小的动力信号被输入马达；图3 是更宽，持续时间更长的 脉冲，更多的输入动力。 您可以想象，一个短促的脉冲，紧接着很长的停顿，这意味着舵机控制精度是不够高的，这也是为什么模 拟舵机有“无反应区”的存在。比如说，舵机对于发射机的细小动作，反应迟钝或者根本就没有反应。 而数码舵机提升了脉冲密度，轻微的信号改变都会变的可以读取，这样无论是遥控杆的轻微变动，或者舵 机摇臂在外力作用下的极轻微变动，都会能够检测出来，从而进行更细微的修正。 三、数码舵机的缺点： 以上我们已经知道数码舵机会更精确这个优点，那么我们来看数码舵机的缺点 1、数码舵机需要消耗更多的动力。其实这是很自然的。数码舵机以更高频率去修正马达，这一定会增加总 体的动力消耗。 2、相对教短的寿命。其实这是很自然的。马达总在转来转去做修正，这一定会增加马达等转动部位的消耗。 四、拟人化比喻 技术性的东西说了这么多，也许很多对电路原理不熟悉的朋友还是不明白，呵呵，举个简单的例子来说明 吧！ 比如遥控器是老师，舵机控制电路是家长，舵机的马达是小孩 现在的任务是老师要求家长辅导孩子做一个动作，比如倒立 以数字舵机而言，家长自主地给这个动作设置了非常非常严格的标准，他要求孩子倒立时在鞋面上摆一个 竖立的硬币，然后盯着硬币，硬币向左一震动他在右边给孩子一鞭子，硬币向右一震动他在左边给孩子一 鞭子总之他要求的不再是老师要求的“倒