舵机的工作原理

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；
遥控器有四个通道，分别对应四个舵机，而舵机又通过连杆等传动元件带动舵面的转动，从而改变飞机的运动状态。舵机因此得名：控制舵面的伺服电机。
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 *** 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（具体信号待会再讲），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48V，一是60V，分别对应不同的转矩标准，即输出力矩不同，60V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。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05ms-25ms，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15ms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。
常见的舵机厂家有：日本的Futaba、JR、SANWA等，国产的有北京的新幻想、吉林的振华等。现举Futaba S3003来介绍相关参数，以供大家设计时选用。之所以用3003是因为这个型号是市场上最常见的，也是价格相对较便宜的一种（以下数据摘自Futaba产品手册）。
尺 寸(Dimensions)： 404×198×360 mm
重 量(Weight)： 372 g
工作速度(Operating speed)：023 sec/60°(48V)
019 sec/60°(60V)
输出力矩(Output torque)： 32 kgcm (48V)
41 kgcm (60V)
由此可见，舵机具有以下一些特点：
>体积紧凑，便于安装；
>输出力矩大，稳定性好；
>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
正是舵机的控制信号是一个脉宽调制信号，所以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。这里介绍利用51系列单片机产生舵机的控制信号来进行控制的方法，编程语言为C51。之所以介绍这种方法只是因为笔者用2051实现过，本着负责的态度，所以敢在这里写出来。程序用的是我的四足步行机器人，有删改。单片机并不是控制舵机的最好的方法，希望在此能起到抛砖引玉的作用。
2051有两个16位的内部计数器，我们就用它来产生周期20 ms的脉冲信号，根据需要，改变输出脉宽。基本思路如下（请对照下面的程序）：
我用的晶振频率为12M，2051一个时钟周期为12个晶振周期，正好是1/1000 ms，计数器每隔1/1000 ms计一次数。以计数器1为例，先设定脉宽的初始值，程序中初始为15ms，在for循环中可以随时通过改变a值来改变，然后设定计数器计数初始值为a，并置输出p12为高位。当计数结束时，触发计数器溢出中断函数，就是void timer0(void) interrupt 1 using1 ，在子函数中，改变输出p12为反相（此时跳为低位），在用20000（代表20ms周期）减去高位用的时间a，就是本周期中低位的时间，c=20000-a，并设定此时的计数器初值为c，直到定时器再次产生溢出中断，重复上一过程。

不行。直接 链接 电池，电动机不可能转动，反而容易烧了电动机的绕组。
无刷电动机是需要在三根引线上不断变换电源极性才能转起来的。与生活中的交流电动机原理基本相同。
电调是不可或缺的！如果没有遥控器，可以用廉价的舵机测试仪等替代遥控器，只要能产生一个合格的驱动信号即可。

方法是:将四个舵机连接到扩展板上，通电，使用摇杆测试四个舵机，测试正常以后再安装亚克力机械臂
注意：一定要先连接所有电路板，插上舵机，测试舵机可以动，再安装亚克力部件。不然后期机械臂不会动，不容易排查问题。

无刷电子调速器都有无信号保护功能。你说的bb声是电调连接电源以后的自检声音和无信号提示音。

只有经遥控器、接收机连接后，根据接收机发出的脉宽调制（PWM）信号后，根据信号调整功率输出。才能正常运转。

当然，有办法代替遥控，比如，一个简单便宜的舵机测试器（一个盒子，带一个旋钮）。本来是用来测试舵机的，他利用旋钮调整信号宽度，发出和接收机一样的信号来驱动电调工作。这样就可以实现不用遥控接收，直接接舵机测试仪来实现控制电调输出的功能。

下图就是一个简单的舵机测试仪，舵机测试仪也有高级的和普通的各种型号选择，最简单便宜的就可以满足你的要求。复杂昂贵的也没多大必要。看你需要的功能了。

结合以上说明，可以得到完整的舵机测试过程。按要求将舵机与计算机通过调试器连接打开Robot Servo Terminal软件，设置好端口号，查找舵机。 选择需要测试的舵机ID，如果需要修改ID，在Primary Set组合框的ID框中输入修改后的ID，按相应的“Set”按钮完成修改。电动机模式测试：选中Motor Mode单选框，在Speed栏中拖动滑块，查看电动机转速是否正常。此时可以通过Position位置仪表盘大致判断舵机模式是否正常。舵机模式测试：选中Servo Mode单选框，在Pos栏中拖动滑块，将舵机转到相对应的位置（角度），按Mid按钮可以将舵机置于中间位置（512）。通Position位置仪表盘可以确定是否转动到设定位置 在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。

不能接舵机。只能接专门的电机。
现在有人开始研究无刷舵机，但是也不是直接用电调驱动舵机。舵机的驱动是规定的。
所谓的无刷舵机就是接收舵机信号线上的PWM信号，解析后，通过电调驱动电机转动，从而实现舵机整个机械的运行。也就是说，舵机的驱动是行内固定，而电机的驱动各有千秋。这也是为了兼容遥控设备和规定的舵机驱动信号PWM。
希望能帮助你哦。

当舵机与接收机连接后，一个代表着有方向角度的PWM信号就被送到舵机内部处理芯片，从而得出一个较准偏置电压，该电压与舵机中的电位器输出电压进行比较，因为舵机电位器是与输出轴同步转动的，其输出电压能实时反映转动角度，根据压差的大小，其内部电路会自动判断并驱动电机正转或反转，直至压差为零。这个转动角度就是我们所期望的角度了。通常，一些小型舵机会用Ø5或Ø6空心杯电机来作为驱动源，而一些中型舵机会用130或更大电机。

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