基于51單片機的舵機控制原理

網(wǎng)絡(luò)上流行的對舵機的誤解文章太多太多！而且很怪異的是——的！下面這篇文章，我大致看過，是符合科學(xué)原理的，想學(xué)習(xí)知識的可以看看?！按a舵機比模擬舵機快”這個完全錯誤的觀點，呵呵，那會被真正掌握知識的人暗地里面恥笑的數(shù)碼舵機常見問題原理分析及解決：一、數(shù)碼舵機與模擬舵機的區(qū)別傳統(tǒng)模擬舵機和數(shù)字比例舵機（或稱之為標(biāo)準(zhǔn)舵機）MCU微控制器，一般（電位器/反運轉(zhuǎn)到指定位置。數(shù)字比例舵機是模擬舵機最好的類型，由直流伺(IC)電機控制芯片直接接收PWM（20ms1~21ms為上限位置，1.5ms,2ms為下限位置）形式的控制驅(qū)動信號，迅速驅(qū)動電機執(zhí)行位置輸出,直至直流伺服電機控制芯片檢測到位置輸出連動電位器送來的反饋電壓與PWM控制,停止電機，完成位置輸出。數(shù)碼舵機電子電路中帶MCU機器人、航模中得到廣泛應(yīng)用。數(shù)碼舵機設(shè)計方案一般有兩種：一種是MCU+直流伺服電機+直流伺服電機控制器集成電路(IC)+減速齒輪組+反饋電位器的方案，以下稱為方案1，另一種是MCU+直流伺服電機+減速齒輪組+反饋電位器的方案，以下稱為方案2。市面上加裝數(shù)碼驅(qū)動板把模擬舵機改數(shù)碼舵機屬方案1。二、舵機電機調(diào)速原理及如何加快電機速度常見舵機電機一般都為永磁直流電動機，如直流有刷空心杯電機。直流電動機有線形的轉(zhuǎn)速-電流特性，可控性好，驅(qū)動和控制電路簡單，驅(qū)動控制有電流控制模式和H橋電路的雙極性驅(qū)動方式，運用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)調(diào)節(jié)供給直流電動機的電壓大小和極性，實現(xiàn)對電動機的速度和旋轉(zhuǎn)方向（反轉(zhuǎn)）PWM（占空比為脈寬/周期的百分比）的大小，加大占空比，電機加速，減少占空比電機減速。所以要加快電機速度：1、加大電機工作電壓；2、降低電機主回路阻值，加大電流；二者在舵機設(shè)計中要實現(xiàn)，均涉及在滿足負載轉(zhuǎn)矩要求情況下重新選擇舵機電機。三、數(shù)碼舵機的反應(yīng)速度為何比模擬舵機快PWM300Hz50Hz666倍。這里請大家注意占空比的概念，脈寬為每周期有效電平時間，占空比為脈寬/周期的百分比，所以大小與頻率PWM的頻率無關(guān)。50Hz頻率（周期20ms）~300Hz左右PWM外部控制信號，太高的頻率就無法正常工作了。若PWM50Hz，則直流伺服電機控制器芯片獲得位置信息的分辨時間就是20ms，比較PWM的電壓與反饋電位器電壓得出差值,該差值經(jīng)脈寬擴展(占空比改變,改變大小正比于差值)后PWM20ms位置做新的調(diào)整。MCU50Hz頻率（20ms）PWM就可在更短的時間分辨出PWMPWM電壓與反饋電位器電壓的差值，去驅(qū)動電機動作，做舵機搖臂位置最新調(diào)整。PWM四、數(shù)碼舵機的無反應(yīng)區(qū)范圍為何比模擬舵機小根據(jù)上述對模擬舵機的分析可知模擬舵機約20msPWMPWM//減速更柔和，更平滑，更有/五、模擬舵機加裝數(shù)碼舵機驅(qū)動板并未提升反應(yīng)速度外部控制信號（如陀螺儀送來的尾舵機信號）的頻率必須加快，如果還是50Hz沒提升了。六、如何選擇舵機電機舵機電機按直流伺服電機的標(biāo)準(zhǔn)選用，根據(jù)電機種類、負載力矩、轉(zhuǎn)速、工作電壓等要求。舵機一般都用空心杯電動機，有用有刷的，也有用無刷無感的。叫空心杯型轉(zhuǎn)子。具有以下優(yōu)勢：1)：其效率一般在70%到90以上（普通鐵芯電機在15-50；2、激活、制動迅速，響應(yīng)極快：機械時間常數(shù)小于28毫秒，部分產(chǎn)品可以達到10毫秒以內(nèi)，在推薦運行區(qū)域內(nèi)的高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)靈敏；3、可靠的運行穩(wěn)定性：自適應(yīng)能力強，自身轉(zhuǎn)速波動能控制在2%以內(nèi)；4、電磁干擾少：采用高品質(zhì)的電刷、換向器結(jié)構(gòu)，換向火花小，可以免去附加的抗干擾裝置；5、能量密度大：與同等功率的鐵芯電機相比，其重量、體積減輕1/3-1/2；轉(zhuǎn)速-電壓、轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩-電流等對應(yīng)參數(shù)都呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的線性關(guān)系。七、如何選擇舵機反饋電位器優(yōu)于其他如線繞電位器類型。八、舵機控制死區(qū)、滯環(huán)、定位精度、輸入信號分辨率、回中性能的認識±0.4%于模擬舵機。回中性能取決于滯環(huán)和定位精度。九、舵機為何會老發(fā)出吱吱的響聲步，步范圍就已超出控制死區(qū)范圍，那舵機必將調(diào)整不停，吱吱不停。十、為何有的舵機炸