舵機是一種位置(角度)伺服的驅動器,適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統。目前,在高檔遙控玩具,如飛機、潛艇模型,遙控機器人中已經得到了普遍應用。本文首先介紹了舵機的組成及結構原理,其次介紹了舵機的控制及追隨性,最后介紹了舵機接線方法(三線接線法)以及安裝。
舵機是由什么組成,舵機的組成
一般來講舵機主要由以下幾個部分組成,舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計、直流電機、控制電路等,如圖4、圖5所示。
舵機的輸入線共有三條,如圖6所示,紅色中間,是電源線,一邊黑色的是地線,這輛根線給舵機提供最基本的能源保證,主要是電機的轉動消耗。電源有兩種規格,一是4.8V,一是6.0V, 分別對應不同的轉矩標準,即輸出力矩不同,6. OV對應的要大一些,具體看應用條件;另外一根線是控制信號線,Futaba 的一般為白色,JR的一般為桔黃色。另外要注意一點,SANWA的某些型號的舵機引線電源線在邊上而不是中間,需要辨認。但記住紅色為電源,黑色為地線,一般不會搞錯。
舵機安裝了一個電位器(或其它角度傳感器)檢測輸出軸轉動角度,控制板根據電位器的信息能比較精確的控制和保持輸出軸的角度。這樣的直流電機控制方式叫閉環控制,所以舵機更準確的說是伺服馬達,英文 servo.舵機組成: 舵盤、 減速齒輪、 位置反饋電位計、直流電機、 控制電路板等。
控制電路板接受來自信號線的控制信號,控制電機轉動,電機帶動一系列齒輪組,減速后傳動至輸出舵盤。舵機的輸出軸和位置反饋電位計是相連的,舵盤 轉動的同時,帶動位置反饋電位計,電位計將輸出一個電壓信號到控制電路板,進行反饋,然后控制電路板根據所在位置決定電機轉動的方向和速度,從而達到目標停止。
其工作流程為:控制信號→控制電路板→電機轉動→齒輪組減速→舵盤轉動→位置反饋電位計→控制電路板反饋。
舵機的控制一般需要一個20ms左右的時基脈沖,該脈沖的高電平部分一般為0.5ms-2.5ms范圍內的角度控制脈沖部分,總間隔為2ms。以180度角度伺服為例,那么對應的控制關系是這樣的:
0.5ms--------------0度;
1.0ms------------45度;
1.5ms------------90度;
2.0ms-----------135度;
2.5ms-----------180度;
舵機的追隨特性
假設現在舵機穩定在A點,這時候CPU發出一個PWM信號,舵機全速由A點轉向B點,在這個過程中需要一段時間,舵機才能運動到B點。
當Tw≥△T時,舵機能夠到達目標,并有剩余時間;
當Tw≤△T時,舵機不能到達目標;
理論上:當Tw=△T時,系統最連貫,而且舵機運動的最快。
實際過程中w不盡相同,連貫運動時的極限△T比較難以計算出來。
假如我們的舵機1DIV =8us,當PWM信號以最小變化量即(1DIV=8us)依次變化時,舵機的分辨率最高,但是速度會減慢。