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舵机

先抄一段说明：舵机，又称伺服马达，是一种具有闭环控制系统的机电结构。舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由控制器发出PWM（脉冲宽度调制）信号给舵机，经电路板上的IC处理后计算出转动方向，再驱动无核心马达转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器（电位器）返回位置信号，判断是否已经到达设定位置，一般舵机只能旋转180度。

舵机结构图

舵机有3根线，棕色为地，红色为电源正，橙色为信号线，但不同牌子的舵机，线的颜色可能不同。

舵机的转动的角度是通过调节PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比（1.占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。2. 正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。例如:正脉冲宽度1μs,信号周期10μs的脉冲序列占空比为0.1。即：脉冲的宽度除以脉冲的周期称为占空比。）来实现的，标准PWM（脉冲宽度调制）信号的周期固定为20ms（50Hz），理论上脉宽分布应在1ms到2ms之间，但是，事实上脉宽可由0.5ms到2.5ms之间，脉宽和舵机的转角0°～180°相对应。

无人机舵机控制系统的硬件设计与实现_杨百平

1076 计算机测量与控制.2010.18(5) Computer Measurement &Control 控制技术收稿日期:2009-09-27; 修回日期:2009-11-09。作者简介:杨百平(1982-),男,陕西人,在读研究生,主要从事电路系统与自动控制方向的研究。杨金孝(1964-),男,陕西人,副教授,主要从事电子电路的研究与设计、控制理论与控制工程方向的研究。文章编号:1671-4598(2010)05-1076-03 中图分类号:T P274 5 文献标识码:A 无人机舵机控制系统的硬件设计与实现杨百平,杨金孝,赵强 (西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710129) 摘要:给出了一种基于ST M 32F103VB 微控制器的无人机全数字舵机控制系统硬件实现方案,该方案以STM 32F103VB 作为主控芯片,无刷直流电机作为该系统的伺服电机,采用三闭环的控制策略,实现了脉宽调制(PWM )控制信号的采样和输出,通过采样PW M 信号实现舵机的控制,针对无人机对数据传输实时性的要求,利用CAN 总线与上位机通讯,很好地满足了要求;该系统具有成本低廉、安全可靠且实现容易的特点,实现了舵机控制系统的数字化与小型化;经多次试验,证明是安全实用的。关键词:S TM 32F103VB 微控制器;无人机;伺服;电动舵机 Hardware Design and Implementation for a S ervo System of UAV Rudder Yang Baiping ,Yang Jinxiao,Zhao Qiang (Colleg e of Electr onics and Infor mat ion,No rthw ester n P olytechnical U niver sity,Xi an 710129,China) Abstract:A set of fu lly-digital-signal ser vo system bas ed on S TM 32F103VB for UAV electrom echanical rudder is in tr odu ced in th is paper.It takes S TM 32F103VB as the master control unit and bru shless DC m otor as its drive.T his project uses the digital th ree clos ed-loop control strategy,sampled and gen erated puls e width modulation w ave,through sampling one of th e PW M w aves to realize control tran sfer,in view of U AV to data transmis sion tim elin es s r equest,com municated w ith upper sys tem by CAN bu s.It featu red low cos t,s afe,easy to realize,made it smaller and digital,and w as testified that the sy stem is ap plicable and safety. Key words :S TM 32F103VB M CU;UAV;servo;electr om ech anical rudder 0 引言舵机控制系统是飞行控制计算机和舵机之间的接口,它采集接收机多路PW M 信号,与上位机进行通讯,产生控制舵机的PW M 信号,是舵机系统的核心部分。现有的舵机伺服控制线路大部分还都是模拟的,因其固有的一些缺点而限制了它的使用,相比之下,数字舵机系统具有很多模拟式舵机所没有的优点。本文给出了一种基于ST M 32F103VB 微控制器的无人飞行器舵机伺服控制系统,具有高性能、低功耗、低成本、安全可靠和实现容易的特点,可在线编程并成功应用于实践。 1 系统综述舵机主要是由无刷电机、舵机控制器、舵机机械结构和传感器4部分组成。其中舵机控制器又包括:数据接口部分、中央控制单元、逻辑单元、隔离放大部分与功率驱动模块。一般舵机的工作过程如下:首先由上位机给出一舵偏角指令,舵机控制器接受该指令后与检测得到的实际舵面偏转角送入舵面位置调节单元从而得到参考P WM 占空比A;然后测量实际转速,当速度大于预设值时输出一给定PW M 占空比B;最后检测实际电流,当电流大于电流预设值时,输出另一给定的PWM 占空比C [1]。无刷直流电机中的H A LL 传感器检测转子位置,产生H A ,H B,H C 三相霍尔信号,H A 、HB 、H C 、和ST M 32输出的P WM 波和电机换相信号逻辑综合得到6路电机控制信号驱动电机转动 [2] 。电机输出轴连接精密减速器和各种传感器,减速器输出驱动舵面。系统实现图如图1所示。图1 系统组成结构图 2 舵机控制器的硬件组成舵机控制器的硬件由图2中框线部分组成,该控制器以ST M 32F103V B 为核心。整个系统的硬件设计主要由ST M 32F103V B 工作电路、可编程逻辑电路、隔离及驱动电路、检测信号处理电路、A D 转换电路、数据接口电路及温度检测电路等部分组成。在系统中ST M 32F103V B 通过其自身的CA N 总线控制器与上位机进行数据传输,并使用自身集成的A D 转换器和内置通用定时器实时监测舵机位置、转速和电流等参数。控制器根据内置的控制算法进行位置环、速度环和电流环计算,并产生控制数据,控制数据通过转换算法产生控制量(PW M 信号和DI R 信号),控制量进入逻辑阵列CPL D 与无刷电机位置传感器信号(H A L L 信号)进行逻辑综合后,输出6路电机控制信号。电机控制信号经隔离电路后控制电机功率驱动模块进行功率放大,驱动无刷电机运行。2 1 主控芯片STM32F 103VB [3] ST M 32F103VB 是意法半导体(ST )公司推出的基于A RM 32位CORT EX -M 3CPU ,是目前性能比较突出的微处理器之一,其增强型系列特别适合做电机控制。它的主要特点如下:

MG996R舵机控制说课讲解

M G996R舵机控制

舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。一般舵机的控制要求如图1所示。单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号，但FPGA成本高且电路复杂。对于脉宽调制信号的脉宽变换，常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压，但是需要50Hz(周期是20ms)的信号，这对运放器件的选择有较高要求，从电路体积和功耗考虑也不易采用。5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动，对于机载的测控系统而言，电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV，所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。也可以用单片机作为舵机的控制单元，使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高舵机的转角精度。单片机完成控制算法，再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机，由于单片机系统是一个数字系统，其控制信号的变化完全依靠硬件计数，所以受外界干扰较小，整个系统工作可靠。单片机系统实现对舵机输出转角的控制，必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM周期信号，本设计是产生20ms的周期信号；其次是脉宽的调整，即单片机模拟PWM信号的输出，并且调整占空比。当系统中只需要实现一个舵机的控制，采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的初值，将20ms分为两次中断执行，一次短定时中断和一次长定

舵机控制原理详细资料

目录一．舵机PWM信号介绍 (1) 1．PWM信号的定义 (1) 2．PWM信号控制精度制定 (2) 二．单舵机拖动及调速算法 (3) 1．舵机为随动机构 (3) （1）HG14-M舵机的位置控制方法 (3) （2）HG14-M舵机的运动协议 (4) 2．目标规划系统的特征 (5) （1）舵机的追随特性 (5) （2）舵机ω值测定 (6) （3）舵机ω值计算 (6) （4）采用双摆试验验证 (6) 3．DA V的定义 (7) 4．DIV的定义 (7) 5．单舵机调速算法 (8) （1）舵机转动时的极限下降沿PWM脉宽 (8) 三．8舵机联动单周期PWM指令算法 (10) 1．控制要求 (10) 2．注意事项 (10) 3．8路PWM信号发生算法解析 (11) 4．N排序子程序RAM的制定 (12) 5．N差子程序解析 (13) 6．关于扫尾问题 (14) （1）提出扫尾的概念 (14) （2）扫尾值的计算 (14)

一．舵机PWM 信号介绍 1．PWM 信号的定义 PWM 信号为脉宽调制信号，其特点在于他的上升沿与下降沿之间的时间宽度。具体的时间宽窄协议参考下列讲述。我们目前使用的舵机主要依赖于模型行业的标准协议，随着机器人行业的渐渐独立，有些厂商已经推出全新的舵机协议，这些舵机只能应用于机器人行业，已经不能够应用于传统的模型上面了。目前，北京汉库的HG14-M 舵机可能是这个过渡时期的产物，它采用传统的PWM 协议，优缺点一目了然。优点是已经产业化，成本低，旋转角度大（目前所生产的都可达到185度）；缺点是控制比较复杂，毕竟采用PWM 格式。但是它是一款数字型的舵机，其对PWM 信号的要求较低：（1）不用随时接收指令，减少CPU 的疲劳程度；（2）可以位置自锁、位置跟踪，这方面超越了普通的步进电机；其PWM 格式注意的几个要点：（1 ）上升沿最少为0.5mS ，为0.5mS---2.5mS 之间；（2） HG14-M 数字舵机下降沿时间没要求，目前采用0.5Ms 就行；也就是说PWM 波形可以是一个周期1mS 的标准方波；（3） HG0680为塑料齿轮模拟舵机，其要求连续供给PWM 信号；它也可以输入一个周期为1mS 的标准方波，这时表现出来的跟随性能很好、很紧密。图1-1

舵机知识

DIYer修炼：舵机知识扫盲双向电梯 ? 1 简介 ? 2 舵机的结构和原理 ? 3 选择舵机 ? 4 舵机的支架和连接装置 ? 5 如何控制舵机 ? 6 舵机应用：云台网络摄像头 ?7 如何DIY连续旋转的舵机 ?8 连续旋转舵机的应用：5分钟的绘图机器人 1 简介舵机控制的机器人 ● 我猜你肯定在机器人和电动玩具中见到过这个小东西，至少也听到过它转起来时那与众不同的“吱吱吱”的叫声。对，它就是遥控舵机，常用在机器人技术、电影效果制作和木偶控制当中，不过让人大跌眼镜的是，它竟是为控制玩具汽车

和飞机才设计的。 ● 舵机的旋转不像普通电机那样只是古板的转圈圈，它可以根据你的指令旋转到0至180度之间的任意角度然后精准的停下来。如果你想让某个东西按你的想法运动，舵机可是个不错的选择，它控制方便、最易实现，而且种类繁多，总能有一款适合你呦。 ● 用不着太复杂的改动，舵机就可摇身一变成为一个高性能的、数字控制的、并且可调速的齿轮电机。在这篇文章中，我会介绍舵机使用的的一些基础知识以及怎样制作一个连续运转舵机。 2 舵机的结构和原理

A.标准舵机图解 ● 遥控舵机（或简称舵机）是个糅合了多项技术的科技结晶体，它由直流电机、减速齿轮组、传感器和控制电路组成，是一套自动控制装置，神马叫自动控制呢？所谓自动控制就是用一个闭环反馈控制回路不断校正输出的偏差，使系统的输出保持恒定。我们在生活中常见的恒温加热系统就是自动控制装置的一个范例，其利用温度传感器检测温度，将温度作为反馈量，利用加热元件提输出，当温度低

于设定值时，加热器启动，温度达到设定值时，加热器关闭，这样不就使温度始终保持恒定了吗。 B.闭环反馈控制 ● 对于舵机而言呢，位置检测器是它的输入传感器，舵机转动的位置一变，位置检测器的电阻值就会跟着变。通过控制电路读取该电阻值的大小，就能根据阻

航模舵机控制原理详解

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。其工作原理是：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。 3. 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4.8V或6V，转速也不是很快，一般为0.22/60度或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

飞思卡尔--智能车舵机讲解

2.2 舵机的安装完成了玩具车的拆卸之后要做的第二步就是安装舵机，现在市场上卖的玩具车虽然也具有转向功能，但是前轮的转向多是依靠直流电机来驱动，无论向哪个方向转都是一下打到底，无法控制转过固定的角度，因此根据我们的设计需求，需要将原有的转向部分替换成现有的舵机，以实现固定转角的转向。舵机的实物图如图 2.1所示。需要说明的是由于小车系玩具车改装，在安装舵机是需要合理的利用小车的结构，将舵机安装牢固，同时还需注意合理利用购买舵机是附赠的齿轮，从而将舵机固定在合适的位置。舵机的安装方式有俯式、卧式多种，不同的安装方法力臂长短、响应速度都有所不同，这一点请自己根据实际情况合理选择，图 2.2 为舵机的安装图。 5

图 2.1 舵机实物图图 2.2 舵机安装图舵机安装过程中有一点需要尤其注意，由于舵机不是360°可转的，因此必须保证车轮左右转的极限在舵机的转角范围之内。舵机安装完毕之后就可以对小车的转角进行控制了，但是由于玩具车的车体设计往往限制了小车的转角，因此可以对小车进行局部的“破坏”来增大前轮的转角，要知道在比赛中追求速度的同时一个大的转角对小车的可控性会有一个很大的提升，如图2.3 所示，就是对增加小车转角的一个改造，这是我在去年小车比赛中的用法。将阻碍前轮转角的一部分用烙铁直接烫掉。但是这种做法也有风险，由于你的改造会破坏小车的整体 7

结构，有可能会对小车的硬件结构造成破坏，因此如果你的小车在改造之后显得过于脆弱的话那你就要对你的小车采取些加固措施了。 3.4 舵机转向模块设计舵机是小车转向的控制机构，具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳定性高等特点，无论是在硬件还是软件舵机设计是小车控制部分的重要组成部分，舵机的主要工作流程为：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。图 3.11 为舵机的实物图。 7

舵机测试方案

舵机测试方案 1、舵机转速测量方案一：通过测量舵机无负载的情况下转过60°角所需时间来确定舵机转速。以扇形纸板固定在舵盘上，在舵机从-45°～+45°（或-90°～+90°）位置之间的-30°～+30°角线的适当位置制作两小孔（下图A，B处为红外对管信息采集通道），以给红外射对管提供信息传递通道。这样就可以在这两个信息通道采集舵机在转过60°范围的起始位置和结束位置的信号变化，将采集到的信号经过比较器（LM393）整形后送入单片机进行处理（这里可将整形后的数字变化信号进行定时中断处理），就可以获得舵机在转过60°范围的起始位置和结束位置过程中需要的时间值，并将时间值通过数码管显示出来。从而测得舵机的转速值。

方案二：测试设备：舵机控制器速度测试架操作方法: 1设定好舵机供电电压 2舵机控制器脉冲宽度制调节在,接上舵机,使舵机静止在舵机的中央位置 3舵机固定在角度测试架上,指针较准在90度 4使舵机控制器的脉宽输出变成2ms,记录正向60度角摆幅的时间(正向1) 5使舵机控制器的脉宽输出变回,记录反向60度角摆幅的时间(反向1) 6使舵机控制器的脉宽输出变成,记录反向60度角摆幅的时间(反向2) 7使舵机控制器的脉宽输出变回,记录正向60度角摆幅的时间(正

向2) 8更改舵机供电电压,重覆步骤2到7 2、转矩测量方案一：通过实际的测试来验证该舵机的转矩。因为舵机扭矩的单位是Kg·cm，所以可以在舵盘上距舵机轴中心水平距离1cm处，测试舵机能够带动物体的重量。注意：因为较高的电压可以提高电机的速度和扭矩，所以在测试其性能参数时应根据具体情况合理选择舵机的工作电压。

舵机及转向控制原理

舵机及转向控制原理令狐采学 1、概述 2、舵机的组成 3、舵机工作原理 4、舵机选购 5、舵机使用中应注意的事项 6、辉盛S90舵机简介 7、如何利用程序实现转向 8、51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。令狐采学创作图1舵机用于机器人图2舵机用于智能小车中舵机是小车转向的控制机构，具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳定性高等特点，无论是在硬件设计还是软件设计，舵机设计是小车控制部分重要的组成部分，图3为舵机的外形图。图3舵机外形图 2、舵机的组成一般来讲，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舵机的组成示意图图5舵机组成

舵机的输入线共有三条，如图6所示，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4.8V, —令狐采学创作是6.0V,分别对应不同的转矩标准，即输出力矩不同，6.0V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的一般为桔黄色。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。图6舵机的输出线 3、舵机工作原理控制电路板接受来自信号线的控制信号，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转动的方向和速度，从而达到目标停止。其工作流程为：控制信号一控制电路板―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。

舵机控制

舵机控制实验舵机是一种位置伺服的驱动器，主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机或者单片机发出信号给舵机，其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。经由电路板上的IC 判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到达定位。适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。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。一般舵机旋转的角度范围是0 度到180 度。舵机有很多规格，但所有的舵机都有外接三根线，分别用棕、红、橙三种颜色进行区分，由于舵机品牌不同，颜色也会有所差异，棕色为接地线，红色为电源正极线，橙色为信号线。

舵机的转动的角度是通过调节PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比来实现的，标准PWM（脉冲宽度调制）信号的周期固定为20ms （50Hz），理论上脉宽分布应在1ms到2ms 之间，但是，事实上脉宽可由0.5ms 到2.5ms 之间，脉宽和舵机的转角0°～180°相对应。有一点值得注意的地方，由于舵机牌子不同，对于同一信号，不同牌子的舵机旋转的角度也会有所不同。了解了基础知识以后我们就可以来学习控制一个舵机了，本实验所需要的元器件很少只需要舵机一个、跳线一扎就可以了。 RB—412 舵机*1 面包板跳线*1 扎用Arduino 控制舵机的方法有两种，一种是通过Arduino 的普通数字传感器接口产生占空比不同的方波，模拟产生PWM 信号进行舵机定位，第二种是直接利用Arduino 自带的Servo 函数进行舵机的控制，

舵机常见问题解决

常见问题解决一、舵机电机调速原理及如何加快电机速度常见舵机电机一般都为永磁直流电动机，如直流有刷空心杯电机。直流电动机有线形的转速-转矩特性和转矩-电流特性，可控性好，驱动和控制电路简单，驱动控制有电流控制模式和电压控制两种模式。舵机电机控制实行的是电压控制模式，即转速与所施加电压成正比，驱动是由四个功率开关组成H桥电路的双极性驱动方式，运用脉冲宽度调制（PWM）技术调节供给直流电动机的电压大小和极性，实现对电动机的速度和旋转方向（正/反转）的控制。电机的速度取决于施加到在电机平均电压大小，即取决于PWM驱动波形占空比（占空比为脉宽/周期的百分比）的大小，加大占空比，电机加速，减少占空比电机减速。所以要加快电机速度：1、加大电机工作电压；2、降低电机主回路阻值，加大电流；二者在舵机设计中要实现，均涉及在满足负载转矩要求情况下重新选择舵机电机。二、数码舵机的反应速度为何比模拟舵机快很多模友错误以为：“数码舵机的PWM驱动频率300Hz比模拟舵机的50Hz高6倍，则舵机电机转速快6倍，所以数码舵机的反应速度就比模拟舵机快6倍” 。这里请大家注意占空比的概念，脉宽为每周期有效电平时间，占空比为脉宽/周期的百分比，所以大小与频率无关。占空比决定施加在电机上的电压，在负载转矩不变时，就决定电机转速，与PWM的频率无关。模拟舵机是直流伺服电机控制器芯片一般只能接收50Hz频率（周期20ms）~300Hz左右的PWM外部控制信号，太高的频率就无法正常工作了。若PWM外部控制信号为50Hz，则直流伺服电机控制器芯片获得位置信息的分辨时间就是20ms，比较PWM控制信号正比的电压与反馈电位器电压得出差值,该差值经脉宽扩展(占空比改变,改变大小正比于差值)后驱动电机动作，也就是说由于受PWM外部控制信号频率限制，最快20ms才能对舵机摇臂位置做新的调整。数码舵机通过MCU可以接收比50Hz频率（周期20ms）快得多的PWM外部控制信号，就可在更短的时间分辨出PWM外部控制信号的位置信息，计算出PWM信号占空比正比的电压与反馈电位器电压的差值，去驱动电机动作，做舵机摇臂位置最新调整。结论：不管是模拟还是数码舵机，在负载转矩不变时，电机转速取决于驱动信号占空比大小而与频率无关。数码舵机可接收更高频率的PWM外部控制信号，可在更短的周期时间后获得位置信息，对舵机摇臂位置做最新调整。所以说数码舵机的反应速度比模拟舵机快，而不是驱动电机转速比模拟舵机快。三、数码舵机的无反应区范围为何比模拟舵机小

速度,舵机测试,专为舵机调中值

/***********************************************************************/ //功能：舵机和电机测试程序 //运行条件：16MHz晶振 //注意：运行前在程序里设置DriverType的值选择对应的驱动模块 /***********************************************************************/ #include /* common defines and macros */ #include "derivative.h" /* derivative-specific definitions */ #include "userhead.h" #define STEER_MID 748 #define STEER_ADJUST 1 #define SPEED_ADD 10 #define SPEED_BASE 300 #define BTS7960 2 #define MC33886 1 #define SP30 0 int CurrentSpeed; //uint DriverType=MC33886; //驱动方式，1对应33886,0对应SP30 //uint DriverType=SP30; //驱动方式，1对应33886,0对应SP30 //uint DriverType=BTS7960; uint Counter; void PWM_Init(void) { PWMCTL = 0xd0; //con67=1,con45=1，con23=1.con01=1; PWMCAE = 0x00; //输出左对齐 PWMPOL = 0xff; //正极性输出 PWMCLK = 0xcc; //6、7 为SB，4、5为A，2、3为SB，0、1为A PWMPRCLK = 0x11; //A=B=BusClock=24MHz PWMSCLB = 24; //SB=B/2/24=500KHz PWMSCLA = 24; //SA=A/2/24=500KHz //BTS7960 左 PWMPER45 =1200; //PWM45=A/1200=20kHz PWMDTY45 =0; PWMPER3 =25; //PWM3=SB/25=500k/25=20k PWMDTY3 =0;

舵机原理及其使用详解

舵机的原理，以及数码舵机VS模拟舵机一、舵机的原理标准的舵机有3条导线，分别是：电源线、地线、控制线，如图2所示。以日本FUTABA-S3003型舵机为例，图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路。 3003舵机的工作原理是：PWM信号由接收通道进入信号解调电路BA6688的12脚进行解调，获得一个直流偏置电压。该直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差由BA6688的3脚输出。该输出送入电机驱动集成电路BAL6686，以驱动电机正反转。当电机转动时，通过级联减速齿轮带动电位器Rw1旋转，直到电压差为O，电机停止转动。舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化，改变舵机的位置。有个很有趣的技术话题可以稍微提一下，就是BA6688是有EMF控制的，主要用途是控制在高速时候电机最大转速。原理是这样的:

收到1个脉冲以后，BA6688内部也产生1个以5K电位器实际电压为基准的脉冲，2个脉冲比较以后展宽，输出给驱动使用。当输出足够时候，马达就开始加速，马达就能产生EMF，这个和转速成正比的。因为取的是中心电压，所以正常不能检测到的，但是运行以后就电平发生倾斜，就能检测出来。超过EMF 判断电压时候就减小展宽，甚至关闭，让马达减速或者停车。这样的好处是可以避免过冲现象(就是到了定位点还继续走,然后回头,再靠近) 一些国产便宜舵机用的便宜的芯片，就没有EMF控制，马达、齿轮的机械惯性就容易发生过冲现象，产生抖舵电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V，一般取5V。注意，给舵机供电电源应能提供足够的功率。控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20ms(即频率为50Hz)。当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。

舵机的构造和原理

舵机的构造和原理 2008-06-20 08:50:29 来源: 作者: 【大中小】评论：0条前言舵机是遥控模型控制动作的动力来源，不同类型的遥控模型所需的舵机种类也随之不同。如何审慎地选择经济且合乎需求的舵机，也是一门不可轻忽的学问。本文章主要探讨适合各等级直升机各工作部位所使用的舵机，至於其它种类的模型，如飞机、车、船，则不在本篇文章讨论范围之内。舵机的构造舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会跟着改变，测量电阻值便可知转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流过线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。舵机为求转速快、耗电小，於是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体，形成一个重量极轻的五极中空转子，并将磁铁置於圆柱体内，这就是无核心马达。

为了适合不同的工作环境，有防水及防尘设计的舵机。并且因应不同的负载需求，舵机的齿轮有塑胶及金属的区分。较高级的舵机会装置滚珠轴承，使得转动时能更轻快精准。滚珠轴承有一颗及二颗的区别，当然是二颗的比较好。目前新推出FET舵机，主要是采用FET(Field Effect Transistor)场效电晶体。FET具有内阻低的优点，因此电流损耗比一般电晶体少。

舵机精简讲解

舵机 ------孟令军2014.8.13 -------更多请关注我的百度文库》》什么是舵机？【舵机定义】舵机简单的说就是集成了直流电机、电机控制器和减速器等，并封装在一个便于安装的外壳里的伺服单元。能够利用简单的输入信号比较精确的转动给定角度的电机系统。它是一个可以调制偏转角度的电机，从而用于一些车、体机器人的方向调制。伺服马达三条线中白色的线是控制线，接到控制芯片上。中间的是SERVO工作电源线（红色），一般工作电源是5V。第三条是地线。》》如何选择舵机呢？？【参数】 ⑴转速转速由舵机无负载的情况下转过60°角所需时间来衡量，常见舵机的速度一般在 0.11/60°~0.21S/60°之间。 ⑵转矩舵机扭矩的单位是KG·CM，这是一个扭矩单位。可以理解为在舵盘上距舵机轴中心水平距离1CM 处，舵机能够带动的物体重量。 ⑶电压较高的电压可以提高电机的速度和扭矩，舵机推荐的电压一般都是4.8V或6V。 ⑷尺寸、重量和材质舵机的功率（速度×转矩）和舵机的尺寸比值可以理解为该舵机的功率密度，一般同样品牌的舵机，功率密度大的价格高。塑料齿轮的舵机在超出极限负荷的条件下使用可能会崩齿，金属齿轮的舵机则可能会电机过热损毁或外壳变形。所以材质的选择并没有绝对的倾向，关键是将舵机使用在设计规格之内。所以：选择舵机需要在计算自己所需扭矩和速度，并确定使用电压的条件下，选择有150%左右甚至更大扭矩富余的舵机。》》舵机如何调控？？？

【模拟舵机及其控制原理】工作原理是控制电路接收信号源的控制脉冲，并驱动电机转动；齿轮组将电机的速度成大倍数缩小，并将电机的输出扭矩放大响应倍数，然后输出；电位器和齿轮组的末级一起转动，测量舵机轴转动角度；电路板检测并根据电位器判断舵机转动角度，然后控制舵机转动到目标角度或保持在目标角度。模拟舵机需要一个外部控制器（遥控器的接收机）产生脉宽调制信号（可以用pwm模块）来告诉舵机转动角度，脉冲宽度是舵机控制器所需的编码信息。舵机的控制脉冲周期20ms，脉宽从0.5ms-2.5ms，分别对应-90度到+90度的位置。具体电机内部是怎么运作的，笔者在此不多写了，因为我们是学怎么用他的，如果想深究，可以讨论。【数字舵机及其控制原理】 1、防抖。（模拟舵机调制不稳定，比如我期望得到2.5V的电压位置，但第一次得到的是2.3V，经过1个调节周期后，电位器转过的位置已经是2.6V了，这样控制电路就会给电机一个方向脉冲调节，电机往回转，又转过头，然后有向前调节，以至于出现不停的震荡） 2、响应速度快。（数字舵机可以以很高的频率进行调节，这个周期和角度会变得非常小，也能用PID进行调节）如果想用数字舵机的可以研究PID算法。 -------------------下期学习PID算法--------------

Futaba S3010舵机测试程序

Futaba S3010舵机测试程序说明：本程序是为了第四届FREESCALE智能车大赛，舵机测试时使用的程序，基于51单片机实验版。利用C语言完成，仅供参考，欢迎批评意见，转载请注明出处。 /******************************************************************** * 舵机测试程序 * SST89E58/SST89E516 Experimental BOARD * Copyright(C) 2009, Shulin Liu, HUST * All rights reserved. * For Freescale Smartcar Match ********************************************************************/ #include //51单片机头文件 #define uint unsigned int //宏定义 #define uchar unsigned char //宏定义 sbit P1_0=P1^0; //PWM信号输出端 sbit dula=P2^6; sbit wela=P2^7; //由于没有板子的原理图，暂时将段选，位选设置为P2^6，P2^7 uint t; //时间变量 uchar temp=0; //定时器的溢出次数，定时50ms unsigned char code table[]= {0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71}; //数码管编码表 //分别为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，a,b,c,d,e,f /****************************主函数***********************************/ void main() { void display(uint ); //数码管显示函数 void delay(uint z); //延时子函数 P1_0=1; //置PWM初始输出为高电平 TMOD=0x11; //设置定时器0,1为工作方式1 TH0=(65536-1500)/256; TL0=(65536-1500)%256; //1.5ms 的高电平 TH1=(65536-46300)/256; TL1=(65536-46300)%256; //设定T1的计时周期为50ms //IT0=0, IT1=0 默认电平触发方式 EA=1; //开总中断 EX0=1; //开外部中断0 EX1=1; //开外部中断1 ET0=1; //开定时器0中断 ET1=1;//开启定时器1中断 TR0=1; //启动定时器0 while(1); }

MG996R舵机控制

MG996R舵机控制方法红：+5v，棕：GND，黄：信号基于单片机的舵机控制方法具有简单、精度高、成本低、体积小的特点，并可根据不同的舵机数量加以灵活应用。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。其工作原理是：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。图1舵机的控制要求舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。一般舵机的控制要求如图1所示。单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号，但FPGA成本高且电路复杂。对于脉宽调制信号的脉宽变换，常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压，但是需要50Hz(周期是20ms)的信号，这对运放器件的选择有较高要求，从电路体积和功耗考虑也不易采用。5mV以上的控制电压

的变化就会引起舵机的抖动，对于机载的测控系统而言，电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV，所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。也可以用单片机作为舵机的控制单元，使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高舵机的转角精度。单片机完成控制算法，再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机，由于单片机系统是一个数字系统，其控制信号的变化完全依靠硬件计数，所以受外界干扰较小，整个系统工作可靠。单片机系统实现对舵机输出转角的控制，必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM周期信号，本设计是产生20ms的周期信号；其次是脉宽的调整，即单片机模拟PWM信号的输出，并且调整占空比。当系统中只需要实现一个舵机的控制，采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的初值，将20ms分为两次中断执行，一次短定时中断和一次长定时中断。这样既节省了硬件电路，也减少了软件开销，控制系统工作效率和控制精度都很高。具体的设计过程：例如想让舵机转向左极限的角度，它的正脉冲为2ms，则负脉冲为20ms-2ms=18ms，所以开始时在控制口发送高电平，然后设置定时器在2ms后发生中断，中断发生后，在中断程序里将控制口改为低电平，并将中断时间改为18ms，再过18ms进入下一次定时中断，再将控制口改为高电平，并将定时器初值改为2ms，等待下次中断到来，如此往复实现PWM信号输出到舵机。用修改定时器中断初值的方法巧妙形成了脉冲信号，调整时间段的宽度便可使伺服机灵活运动。为保证软件在定时中断里采集其他信号，并且使发生PWM信号的程序不影响中断程序的运行(如果这些程序所占用时间过长，有可能会发生中断程序还未结束，下次中断又到来的后果)，所以需要将采集信号的函数放在长定时中断过程中执行，也就是说每经过两次中断执行一次这些程序，执行的周期还是20ms。软件流程如图2所示。

液压舵机操作实验

实验三液压舵机的操作实验一、实验内容 1、液压舵机遥控系统操舵试验与调整。 2. 电子式随动操舵系统操舵实验。二、实验要求通过实验，熟悉典型液压航机及遥控系统的组成和工作原理，掌握操舵方法。三、实验设备 YD100 －1.6 / 28型液压舵机1套 D D1型电子随动操舵仪1台（一）YD100 － 1.6 / 28型液压舵机该舵机由广西梧州华南船舶机械厂制造。现装于辅机实验室内。其主要技术数据如下：型号：Y D100－ 1.6／ 2 8 公称力矩： 1.6 t m（15.6 KN.M）转舵时间：28 sec 最大转角正负35度工作压力：100 kg／cm2 （9.81MPa）安全阀调整压力：110kg／cm2 (10.8MPa) 电动机型号：JO2H－12－4（Y80L2一4）电动机功率：0.8 kW 电动机转速: 1500 r.p.m．电动机电压。380 V 油泵型号；10 SCYI4一1 油泵排量；10 m L／r 最大工作压力：320 kg／cm2(31.4MPa) 电磁阀型号: 34 E 1M－B10H－T

电磁阀流量：40L／min 电磁阀最大工作压力：210 kg／cm2（20.59 MPa）溢流阀型号：Y E－B10 C 电磁阀流量：40 L／min 溢流阀最大工作压力：140 kg／cm2（13.73MPa）注：转舵时间系指单机而言，双机组工作时，转舵速度可提高一倍。 1．转舵机构舵机的转舵机构是采用柱塞式油缸，柱塞的往复运动通过拨叉机构转换为舵柄的转动。所以，舵机的输出力矩与工作油压的关系为（见图3—1）。 πd2R△P M= Z η 4 cos2a 式中：Z——油缸对数（Z=1） d——柱塞直径（d=10cm） R——舵杆中线到油缸中心线的垂直距离（R=18cm） △P——油缸压差（△P=P1—P2） η——推舵装置机械效率(η≈0.8) a——舵的转角舵机力矩特性M=f（a）如图3—2所示。舵机公称力矩系指舵机转动舵杆的最大力矩，即舵的转角为35°时舵机的输出力矩。. 该舵机的转舵机构主要由油缸、柱塞、舵柄、边舵柄、拉杆等组成，如图3—3所示。 2．轴向柱塞式油泵该舵机的油泵为手动变量轴向柱塞泵，其工作原理如图3-4所示。它由湖南邵阳液压件厂生产。泵的传动轴（19）通过花键与缸体（16）连接，且带动缸体（16）旋转，使

Arduino教程(提高篇)——舵机的驱动

Arduino教程（提高篇）——舵机的驱动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。 1.舵机与控制原理 2.servo类介绍 servo类下有以下成员函数 attach()// write()// writeMicroseconds()// read()// attached()// detach()// 普通舵机有3根线：GND（黑）、VCC（红）、Signal（黄），一般情况下，我们建议为舵机单独供电，此处实验为了图方便，用arduino为舵机供电。 3.实例1 需要的器材： arduino控制器、舵机、杜邦线若干首先将舵机如下图连接：下载以下例程（程序可以在IDE>File>Examples>Servo>Sweep中找到，我只是做个中文介绍） 1.#include 2.Servo myservo; //创建一个舵机控制对象 3.// 使用Servo类最多可以控制8个舵机 4.intpos = 0; // 该变量用与存储舵机角度位置 5./*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~华丽的分割线~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ */

6.void setup() 7.{ 8.myservo.attach(9); // 该舵机由arduino第九脚控制 9.} 10./*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~华丽的分割线 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ */ 11.void loop() 12.{ 13.for(pos = 0; pos< 180; pos += 1) // 从0度到180度运动 14.{ // 每次步进一度 15.myservo.write(pos); // 指定舵机转向的角度 16.delay(15); // 等待15ms让舵机到达指定位置 17.} 18.for(pos = 180; pos>=1; pos-=1) //从180度到0度运动 19.{ 20.myservo.write(pos); // 指定舵机转向的角度 21.delay(15); // 等待15ms让舵机到达指定位置 22.} 23.} 24. 4.实例2 需要的器材： arduino控制器、舵机、电位器、杜邦线若干首先将舵机如下图连接：下载以下例程（程序可以在IDE>File>Examples>Servo>Knob中找到） 1.#include 2. 3.Servo myservo; 4.//创建一个舵机控制对象 5.