舵机及转向控制原理.doc

舵机及转向控制原理、概述2、舵机得组成、舵机工作原理4、舵机选购、舵机使用中应注意得事项6、辉盛S90舵机简介、 如何利用程序实现转向8、1单片机舵机测试程序1、概述舵机也叫伺服电机，最早用于船舶上实现其转向功能,由于可以通过程序连续控制其转角,因而被广泛应用智能小车以实现转向以及机器人各类关节运动中,如图1 、图2 所示。图1舵机用于机器人图2 舵机用于智能小车中舵机就就是小车转向得控制机构,具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳定性高等特点,无论就就是在硬件设计还就就是软件设计,舵机设计就就是小车控制部分重要得组成部分,图3为舵机得外形图。图3 舵机外形图2、舵机得组成一般来讲,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、直流电机、控制电路等,如图4、图5所示。图4 舵机得组成示意图图5 舵机组成舵机得输入线共有三条,如图6所示,红色中间，就就是电源线,一边黑色得就就是地线,这辆根线给舵机提供最基本得能源保证,主要就就是电机得转动消耗。电源有两种规格,一就就是4、8V，一就就是6、0V，分别对应不同得转矩标准,即输出力矩不同，6、对应得要大一些,具体瞧应用条件；另外一根线就就是控制信号线，utaa得一般为白色,J得一般为桔黄色。另外要注意一点,SNWA得某些型号得舵机引线电源线在边上而不就就是中间,需要辨认。但记住红色为电源,黑色为地线,一般不会搞错。图6 舵机得输出线3、舵机工作原理控制电路板接受来自信号线得控制信号,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。舵机得输出轴与位置反馈电位计就就是相连得,舵盘转动得同时,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得方向与速度，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。流,才可发挥舵机应有得性能。舵机得控制信号周期为20MS得脉宽调制(PWM)信号,其中脉冲宽度从、52、M,相对应得舵盘位置为0-80度，呈线性变化。也就就就是说,给她提供一定得脉宽,它得输出轴就会保持一定对应角度上，无论外界转矩怎么改变,直到给它提供一个另外宽度得脉冲信号，它才会改变输出角度到新得对应位置上如图7所求。舵机内部有一个基准电路,产生周期为0M,宽度1、5MS得基准信号,有一个比出较器,将外加信号与基准信号相比较,判断出方向与大小,从而生产电机得转动信号。由此可见,舵机就就是一种位置伺服驱动器,转动范围不能超过8度，适用于那些需要不断变化并可以保持得驱动器中,比如说机器人得关节、飞机得舵面等。图7 舵机输出转角与输入脉冲得关系4、舵机选购市场上得舵机有塑料齿、金属齿、小尺寸、标准尺寸、大尺寸,另外还有薄得标准尺寸舵机,及低重心得型号。小舵机一般称为微型舵机,扭力都比较小,市面上、5g,3、7g,4、4g,7g，9等舵机指得就就是舵机得重量分别就就是多少克,体积与扭力也就就是逐渐增大。微型舵机内部多数都就就是塑料齿,g舵机有金属齿得型号,扭力也比塑料齿得要大些。fuba 3003,辉盛 MG95就就是标准舵机,体积差不多,但前者就就是塑料齿,后者金属齿，两者标称得扭力也差很多。春天sr403p,Dynael2就就是机器人专用舵机，不同得就就是前者就就是国产,后者就就是韩国产，两者都就就是金属齿标称扭力1k以上,但前者只就就是改改样子得模拟舵机，后者则就就是S5串口通信,具有位置反馈,而且还具有速度反馈与温度反馈功能得数字舵机,两者在性能与价格上相差很大。除了体积，外形与扭力得不同选择,舵机得反应速度与虚位也要考虑,一般舵机得标称反应速度常见0、2 秒/60,、8秒0,好些得舵机有、12秒/60等得,数值小反应就快。厂商所提供得舵机规格资料,都会包含外形尺寸（mm)、扭力(kg/c）、速度(秒/60)、测试电压（V)及重量（g)等基本资料。扭力得单位就就是g/cm,意思就就是在摆臂长度1公分处，能吊起几公斤重得物体。这就就就是力臂得观念，因此摆臂长度愈长,则扭力愈小。速度得单位就就是sc60,意思就就是舵机转动60所需要得时间。电压会直接影响舵机得性能，例如utabaS-01在、V时扭力为、9kgcm、速度为0、22秒/60,在6、0V时扭力为、2kg/cm、速度为0、1秒/0。若无特别注明,得舵机都就就是以、8V为测试电压,Fuaba则就就是以、V作为测试电压。速度快、扭力大得舵机，除了价格贵,还会伴随著高耗电得特点。因此使用高级得舵机时,务必搭配高品质、高容量得电池,能提供稳定且充裕得。现在市面上得舵机鱼龙混杂,总体来说仿品不如正品，便宜得不如贵得,塑料齿得不如金属齿得,老得不如新得,国内得不如外国得等等,大家不必过于追求极致,根据自身购买力选择够用得就行。、舵机使用中应注意得事项1)、常用舵机得额定工作电压为V，可以使用L1117等芯片提供6得电压,如果为了简化硬件上得设计直接使用5V得供电影响也不就就是很大,但最好与单片机进行分开供电，否则会造成单片机无法正常工作。2)、一般来说可以将来信号线连接至单片机得任意引脚,对于5单片机需通过定时器模块出WM才能进行控制。但就就是如果连接像飞思卡尔之类得芯片,由于飞思卡尔内部带有PWM模块,可以直接输出PWM信号，此时应将来信号连于专用得W输出引脚上。、辉盛S9舵机简介由于辉盛S90良好得性价比，目前市面上得价格一般为105元,因而广泛应用机器人与智能小车制作设计中,图与图9分别为S90得外观与参数。图8辉盛S90舵机图辉盛0舵机参数7、如何利用程序实现转向8、51单片机舵机测试程序