航模舵機控制原理詳解

1、在機器人機電控制系統(tǒng)中，舵機控制效果是性能的重要影響因素。舵機可以在微機電系統(tǒng)和航模中作為基本的輸出執(zhí)行機構(gòu)，其簡單的控制和輸出使得單片機系統(tǒng)非常容易與之接口。舵機是一種位置（角度）伺服的驅(qū)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(tǒng)。目前在高檔遙控玩具，如航模，包括飛機模型，潛艇模型；遙控機器人中已經(jīng)使用得比較普遍。舵機是一種俗稱，其實是一種伺服馬達(dá)。其工作原理是：控制信號由接收機的通道進(jìn)入信號調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20ms,寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負(fù)輸出到電機驅(qū)動芯片決

2、定電機的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0,電機停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)然我們可以不用去了解它的具體工作原理，知道它的控制原理就夠了。就象我們使用晶體管一樣，知道可以拿它來做開關(guān)管或放大管就行了，至于管內(nèi)的電子具體怎么流動是可以完全不用去考慮的。3.舵機的控制：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0.5ms2.5ms范圍內(nèi)的角度控制脈沖部分。以180度角度伺服為例，那么對應(yīng)的控制關(guān)系是這樣的：0.5ms0度；1.0ms45度；1.5ms90度；2.0ms135度；2.5ms180度；請看下形象描述吧這只是一種參考數(shù)值，具體的參數(shù)，請參

3、見舵機的技術(shù)參數(shù)。小型舵機的工作電壓一般為4.8V或6V,轉(zhuǎn)速也不是很快，一般為0.22/60度或0.18/60度，所以假如你更改角度控制脈沖的寬度太快時，舵機可能反應(yīng)不過來。如果需要更快速的反應(yīng)，就需要更高的轉(zhuǎn)速了。要精確的控制舵機，其實沒有那么容易，很多舵機的位置等級有1024個，那么，如果舵機的有效角度范圍為180度的話，其控制的角度精度是可以達(dá)到180/1024度約0.18度了，從時間上看其實要求的脈寬控制精度為2000/1024us約2uso如果你拿了個舵機，連控制精度為1度都達(dá)不到的話，而且還看到舵機在發(fā)抖。在這種情況下，只要舵機的電壓沒有抖動，那抖動的就是你的控制脈沖了。而這個脈

4、沖為什么會抖動呢？當(dāng)然和你選用的脈沖發(fā)生器有關(guān)了。使用傳統(tǒng)單片機控制舵機的方案也有很多，多是利用定時器和中斷的方式來完成控制的，這樣的方式控制1個舵機還是相當(dāng)有效的，但是隨著舵機數(shù)量的增加，也許控制起來就沒有那么方便而且可以達(dá)到約2微秒的脈寬控制精度了。聽說AVR也有控制32個舵機的試驗板，不過精度能不能達(dá)到2微秒可能還是要泰克才知道了。其實測試起來很簡單，你只需要將其控制信號與示波器連接，然后讓試驗板輸出的舵機控制信號以2微秒的寬度遞增。為什么FPPA就可以很方便地將脈寬的精度精確地控制在2微秒甚至2微秒一下呢。主要還是delaymemory這樣的具有創(chuàng)造性的指令發(fā)揮了功效。該指令的延時時間

5、為數(shù)據(jù)單元中的立即數(shù)的值加1個指令周期（數(shù)據(jù)0出外，詳情請參見delay指令使用注意事項）因為是8位的數(shù)據(jù)存儲單元，所以memory中的數(shù)據(jù)為（0255）,記得前面有提過，舵機的角度級數(shù)一般為1024級，所以只用一個存儲空間來存儲延時參數(shù)好像還不夠用的，所以我們可以采用2個內(nèi)存單元來存放舵機的角度伺服參數(shù)了。所以這樣一來，我們可以采用這樣舵機驅(qū)動的應(yīng)用場合：1. 高檔遙控仿真車，至少得包括左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)功能，高精度的角度控制，必然給你最真實的駕車體驗.2. 多自由度機器人設(shè)計，為什么日本人設(shè)計的機器人可以上萬RMB的出售，而國內(nèi)設(shè)計的一些兩三千塊也賣不出去呢，還是一個品質(zhì)的問題.3. 多路伺服航模

6、控制，電動遙控飛機，油動遙控飛機，航海模型等傳統(tǒng)舵機、數(shù)字舵機與純數(shù)字舵機傳統(tǒng)舵機的控制方式以20ms為一個周期，用一個1.5ms±0.5ms的脈沖來控制舵機的角度變化，隨著以CPU為主的數(shù)字革命的興起，現(xiàn)在的舵機已成為模擬舵機和數(shù)字舵機并存的局面，但即使是現(xiàn)在的數(shù)字舵機，其控制接口也還是傳統(tǒng)的1.5ms±0.5ms的模擬控制接口，只是控制芯片不再是普通的模擬芯片而已；不能完全發(fā)揮現(xiàn)代數(shù)字化控制的優(yōu)勢，這在傳統(tǒng)的遙控競賽等領(lǐng)域，為了保持產(chǎn)品的兼容性，不得不保留模擬接口，而在一些新興的領(lǐng)域完全可以采用新型的全數(shù)字接口的純數(shù)字舵機。純數(shù)字舵機采用全新的單線雙工通訊協(xié)議，不僅能執(zhí)

7、行普通舵機的全部功能，還可以作為一個角度傳感器，監(jiān)測舵機的實際位置，而且可以多個舵機并聯(lián)互不影響。在未來的自動化控制領(lǐng)域有著不可估量的優(yōu)勢。采用純數(shù)字舵機構(gòu)建的自動化控制系統(tǒng)，不僅可以大幅提升系統(tǒng)性能，而且可以降低系統(tǒng)的生產(chǎn)維護(hù)成本，提高產(chǎn)品性價比，增強市場競爭力。簡單認(rèn)識數(shù)碼舵機一個數(shù)十元的伺服器與數(shù)百元的伺服器在外表上并沒有多大的分別，但是數(shù)碼化舵機比上一代傳統(tǒng)的普通舵機有更快的反應(yīng)、更精確以及更為緊湊的效率。為何數(shù)碼是較佳的？一個數(shù)碼化的舵機內(nèi)置了微型的處理器，這正是數(shù)碼舵機優(yōu)點所在。這個微型處理器可以因應(yīng)所接收的訊號而作出指令，至於傳統(tǒng)的舵機則經(jīng)常只是檢查自己的位置是否正確并作出更正。

8、傳統(tǒng)的舵機將指令的動作傳至輸出軸，指令是來自接收器的脈沖，每秒每秒中約有四十至五十次的調(diào)整。但是數(shù)碼化舵機的輸出軸每秒約有三百次的調(diào)整，足足較傳統(tǒng)的伺服器，快了六倍之多這也表示了數(shù)碼舵機調(diào)整輸出軸的位置較傳統(tǒng)的達(dá)六倍之多，所以它肯定是較傳統(tǒng)的舵機有更快的反應(yīng)。這個快速的更正也可以讓你感覺到舵機是較為“強”的、如果你嘗試去扭動已啟動的數(shù)碼舵機輸出臂離開指令位置的話的話，你會發(fā)覺它有更強的能力去保持原來的位置，這也是由於舵機非常迅速地為輸出軸的位置作出更正調(diào)節(jié)。這正適合模型需要強大的回中能力。傳統(tǒng)的舵機要在偏離原來指定的位置較遠(yuǎn)才能發(fā)揮較大的扭力，相反地，數(shù)碼舵機的輸出軸只要略略偏離指令的位置便能

9、夠發(fā)揮最大的扭力，所以它能夠提供較大的動力以及更為精確。當(dāng)你啟動了數(shù)碼舵機之彳麥，它會發(fā)覺他不斷發(fā)出齒輪的聲音，這表示了它正在努力地去將輸出軸維持在命令的位置。數(shù)碼舵機不能與普通舵機混合使用在更換舵機的時候請注意，如果你的直升機或飛機使用的是普通舵機，那么在更換其中某個舵機的時候，不能將普通舵機與數(shù)碼舵機混合使用.要么全部使用普通舵機，要么全部使用數(shù)碼舵機。數(shù)碼舵機的簡介一個數(shù)十元的伺服器與數(shù)百元的伺服器在外表上并沒有多大的分別，但是數(shù)碼化舵機比上一代傳統(tǒng)的普通舵機有更快的反應(yīng)、更精確以及更為緊湊的效率。為何數(shù)碼是較佳的？一個數(shù)碼化的舵機內(nèi)置了微型的處理器，這正是數(shù)碼舵機優(yōu)點所在。這個微型處理

10、器可以因應(yīng)所接收的訊號而作出指令，至於傳統(tǒng)的舵機則經(jīng)常只是檢查自己的位置是否正確并作出更正。傳統(tǒng)的舵機將指令的動作傳至輸出軸，指令是來自接收器的脈沖，每秒每秒中約有四十至五十次的調(diào)整。但是數(shù)碼化舵機的輸出軸每秒約有三百次的調(diào)整，足足較傳統(tǒng)的伺服器，快了六倍之多這也表示了數(shù)碼舵機調(diào)整輸出軸的位置較傳統(tǒng)的達(dá)六倍之多，所以它肯定是較傳統(tǒng)的舵機有更快的反應(yīng)。這個快速的更正也可以讓你感覺到舵機是較為“強”的、如果你嘗試去扭動已啟動的數(shù)碼舵機輸出臂離開指令位置的話的話，你會發(fā)覺它有更強的能力去保持原來的位置，這也是由於舵機非常迅速地為輸出軸的位置作出更正調(diào)節(jié)。這正適合模型需要強大的回中能力。傳統(tǒng)的舵機要在

11、偏離原來指定的位置較遠(yuǎn)才能發(fā)揮較大的扭力，相反地，數(shù)碼舵機的輸出軸只要略略偏離指令的位置便能夠發(fā)揮最大的扭力，所以它能夠提供較大的動力以及更為精確。當(dāng)你啟動了數(shù)碼舵機之彳麥，它會發(fā)覺他不斷發(fā)出齒輪的聲音，這表示了它正在努力地去將輸出軸維持在命令的位置。舵機的性能及安裝舵機是遙控模型無線電操縱系統(tǒng)中很重要的部件。如果不了解它的性能，不講究正確的安裝方法，輕則影響模型的飛行姿態(tài)，重則如果卡住模型則無法操縱，造成事故的發(fā)生。所以，在使用舵機前，了解它的性能和安裝方法是必要的。日前市場上出售的模型舵機，主要是比例式的，類型有普通型、超小型，強力型和特殊用途型等幾種。下面分別介紹一下它們各自的性能。普通

12、型：45克，0.2秒/60度，力矩3千克厘米。這種舵機各方面性能都比較適中，一般用在尺寸不是很大的P3A-1、2和P2B-1、2等模型上。超小型：20克，0.15秒/60度，力矩2千克厘米。它的體積小、重量輕，輸出力矩小，通常用于小尺寸、舵面阻力相對小的模型上，如P5A、小型電動類模型等。強力型：100克，0.2秒/60度，力矩9千克厘米。這種舵機輸出力矩大，可以克服高速、大舵面帶來的阻力大的缺點。主要用于尺寸和飛行重量大，速度快，舵面阻力大的模型，如F3A、大型仿真飛機模型、現(xiàn)代特技飛機模型、噴射模型飛機和F4級模型等。特殊用途型：多數(shù)特殊用途的舵機，其性能與強力型相似。通常用于專項任務(wù)，如

13、收索機(帆船)、起落架蛇機等。另外，還有一些耐高溫和可防水的舵機，主要用于科學(xué)研究和工業(yè)方面，一般模型很少采用，但近年來這種舵機隨著模型產(chǎn)品的發(fā)展在民用模型領(lǐng)域發(fā)展迅速。一般的舵機內(nèi)部的電路和齒輪等零什都是很精細(xì)的，自己較難制作，多采用成品舵機。日產(chǎn)成品舵機品質(zhì)較好，剩余功率大，不易打齒、比較耐用。國產(chǎn)舵機質(zhì)量有的也不錯。安裝舵機也很重要，安裝方法主要有三種：(1)用膠直接把舵機粘在模型上。要求帖接技術(shù)較高，不能更換，通常用于一些簡單模型。（2）對好舵機兩邊的安裝孔，用螺釘固定。這種方法的好處是容易更換。（3）利用配套的固定片及減震片固定。對丁裝大容積內(nèi)燃機的模型，為了減少振動對舵機的損害，多

14、采用這種方法。舵機的安裝位置應(yīng)盡量靠近模型的重心。有條件時，舵機和接收機應(yīng)盡量分別使用電源。電源電壓不足時，應(yīng)立即更換，以免舵機操縱失靈導(dǎo)致空中停機。舵機輸出盤（搖臂）不同的角度和力臂孔，應(yīng)盡量選擇力臂大的，這樣可以減小舵機負(fù)荷。輸出盤與舵面，可以專用聯(lián)桿或鋼絲連接，前者效果較好最后說明一下，對于一些電動模型的動力電機控制，原來用一個舵機作開關(guān)，但作用不大，后來有些人用直接粘一個電位器的辦法來對電機進(jìn)行無級操縱?，F(xiàn)在，有些廠家已生產(chǎn)出成品的無級變速器（現(xiàn)在叫電調(diào)），直接插在一個通道中，對電機進(jìn)行加、減速等無級控制，既輕巧，又經(jīng)濟(jì)。不過，為了考慮車、船模使用，變速器有順、逆轉(zhuǎn)功能，而在航模上只允

15、許用順轉(zhuǎn)功能。因此，用在航模上時，最好請專人對它的電路進(jìn)行一下改裝，防止操縱失誤。變速器最好單用一組動力電源，如果同時使用接枚機電源，將會影響接收機的工作和舵機的動作機器人機電控制系統(tǒng)中的舵機1. 什么是舵機：在機器人機電控制系統(tǒng)中，舵機控制效果是性能的重要影響因素。舵機可以在微機電系統(tǒng)和航模中作為基本的輸出執(zhí)行機構(gòu)，其簡單的控制和輸出使得單片機系統(tǒng)非常容易與之接口。舵機是一種位置（角度）伺服的驅(qū)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(tǒng)。目前在高檔遙控玩具，如航模，包括飛機模型，潛艇模型；遙控機器人中已經(jīng)使用得比較普遍。舵機是一種俗稱，其實是一種伺服馬達(dá)。還是看看具體的實物比較過癮一點：2. 其工作原理是：控制信號由接收機的通道進(jìn)入信號調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20ms,寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負(fù)輸出到電機驅(qū)動芯片決定電機的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0,電機停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)然我們可以不用去了解它的具體工作原理，知道它的控制原理就夠了。就象我們使用晶體管一樣，知道可以拿它來做開關(guān)管或放大管就行了，