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舵机原理与控制

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舵机原理与控制舵机原理与控制舵机原理与控制

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什么是舵机: 舵机的相关原理与控制原理 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 工作原理: 控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽 度为15ms的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出最后,电压差的正负输出到电机 驱动芯片决定电机的正反转当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动 当然我们可以不用去了解它的具体工作原理,知道它的控制原理就够了就象我们使用晶体管一样,知道可以拿它来做 开关管或放大管就行了,至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的 舵机的控制: 舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲,该脉冲的高电平部分一 般为05ms25m......

什么是舵机: 舵机的相关原理与控制原理 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。 工作原理: 控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽 度为1.5ms的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。最后,电压差的正负输出到电机 驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。 当然我们可以不用去了解它的具体工作原理,知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样,知道可以拿它来做 开关管或放大管就行了,至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。 舵机的控制: 舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲,该脉冲的高电平部分一 般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例,那么对应 的控制关系是这样的: 0.5ms--------------0度; 1.0ms------------45度; 1.5ms------------90度; 2.0ms-----------135度; 2.5ms-----------180度; 这只是一种参考数值,具体的参数,请参见舵机的技术参数。小型舵机 的工作电压一般为4.8V4.8V4.8V 或6V6V6V 0.22/60 ,转速也不是很快,一般为0.22/60 0.22/60 0.18/60 度或0.18/60 0.18/60 度,所 以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时,舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应,就需要更高的转速了。要精 确的控制舵机,其实没有那么容易,很多舵机的位置等级有1024个,那么,如果舵机的有效角度范围为180度的话,其控 制的角度精度是可以达到180/1024度约0.18度了,从时间上看其实要求的脉宽控制精度为2000/1024us约2us。如果你拿了 个舵机,连控制精度为1度都达不到的话,而且还看到舵机在发抖。在这种情况下,只要舵机的电压没有抖动,那抖动的 就是你的控制脉冲了。而这个脉冲为什么会抖动呢?当然和你选用的脉冲发生器有关了。一些前辈喜欢用555来调舵机的 驱动脉冲,如果只是控制几个点位置伺服好像是可以这么做的,可以多用几个开关引些电阻出来调占空比,这么做简单 吗,应该不会啦,调试应该是非常麻烦而且运行也不一定可靠的。其实主要还是他那个年代,单片机这东西不流行呀, 哪里会哟!使用传统单片机控制舵机的方案也有很多,多是利用定时器和中断的方式来完成控制的,这样的方式控制1个 舵机还是相当有效的,但是随着舵机数量的增加,也许控制起来就没有那么方便而且可以达到约2微秒的脉宽控制精度 了。听说AVR也有控制32个舵机的试验板,不过精度能不能达到2微秒可能还是要泰克才知道了。其实测试起来很简单, 你只需要将其控制信号与示波器连接,然后让试验板输出的舵机控制信号以2微秒的宽度递增。为什么FPPA就可以很方便 地将脉宽的精度精确地控制在2微秒甚至2微秒一下呢。主要还是 delay memory这样的具有创造性的指令发挥了功效。该 指令的延时时间为数据单元中的立即数的值加1个指令周期(数据0出外,详情请参见delay指令使用注意事项)因为是8位 的数据存储单元,所以memory中的数据为(0~255),记得前面有提过,舵机的角度级数一般为1024级,所以只用一个 存储空间来存储延时参数好像还不够用的,所以我们可以采用2个内存单元来存放舵机的角度伺服参数了。所以这样一 来,我们可以采用这样的软件结构了: 舵机驱动的应用场合: 高档遥控仿真车,至少得包括左转和右转功能,高精度的角度控制,必然给你最真实的驾车体验. 多自由度机器人设计,为什么日本人设计的机器人可以上万RMB的出售,而国内设计的一些两三千块也卖不出去呢 ,还是一 个品质的问题. 多路伺服航模控制,电动遥控飞机,油动遥控飞机,航海模型等 三条线分别为电源线、接地线与讯号线。电源线∶红色,接地线∶棕色,讯号线∶橙色 三条线分别为电源线、接地线与讯号线。电源线∶红色,接地线∶黑色,讯号线∶白色
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