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舵机的使用原理

视频讲解

一、实物图

二、原理图

引脚定义

舵机的输入线共有三条,如实物图所示,

红色中间,是电源正线;

棕色(有些是黑色)是电源地线,

桔黄色是控制信号线(有些舵机为白色,主要是不同厂家可能采用不同颜色)。

三、简介

舵机最早用于船舶上实现其转向功能,这就是舵机最早的由来。

舵机的组成

直流电机减速齿轮组传感器(可变电阻)控制电路组成的一套自动控制系统。

舵机与普通直流电机的区别

直流电机是一圈圈转动的,舵机只能在一定角度内转动(有最大旋转角度比如:180度),不能一圈圈转。普通直流电机无法反馈转动的角度信息(如果带编码器就可以反馈角度),而舵机可以。用途也不同,普通直流电机一般是整圈转动做动力用,舵机是控制某物体转动一定角度用(比如机器人的关节)。

舵机的自动控制系统介绍

自控制电路板接收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转动的方向和速度,从而达到目标停止。 其工作流程为: 控制信号→控制电路板→电机转动→齿轮组减速→舵盘转动→位置反馈电位计→控制电路板反馈→电机转动 … … 。 类似PID闭环控制。

舵机的控制原理

舵机的信号线是做为输入线就是接收PWM信号(定时器产生)。一般PWM的周期是20ms,那么对应的频率是50hz。那么改变不同的占空比就可以控制转动的角度。其中占空比从0.5-2.5ms,相对应的舵盘位置为0-180度,呈线性变化。如图所示:

给它提供一定的脉宽,它的输出轴就会保持一定对应角度上,无论外界转矩怎么改变(只要目标不变就维持在这个角度类似PID自动控制算法),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位置上如所求。

舵机内部有一个基准电路,产生周期为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,从而生产电机的转动信号。由此可见,舵机是一种位置伺服驱动器,转动范围不能超过180度,适用于那些需要不断变化并可以保持的驱动器中,比如说机器人的关节、飞机的舵面等。

0.5ms--------------0度;

1.0ms------------45度;

1.5ms------------90度;

2.0ms-----------135度;

2.5ms-----------180度;

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