舵机介绍
舵机工作原理
引言概述：舵机是一种常用于机械控制系统中的装置，主要用于控制运动装置的旋转或线性运动。
它在航空、机械工程、汽车、无人机等领域中都有广泛的应用。
本文将详细介绍舵机的工作原理，包括其结构、原理、控制信号等方面的内容。
正文：一、舵机的基本结构舵机通常由电机、减速器、位置传感器和电子控制电路等组成。
1. 电机：舵机一般采用直流电机，包括转子和定子。
电机通过转动来控制舵机的位置。
2. 减速器：舵机中的减速器用于减小电机的转速，并通过齿轮和齿条等机械传动装置将转动转化为线性或旋转运动。
3. 位置传感器：舵机常用的位置传感器有光电传感器和磁性传感器等，用于测量舵机的位置并反馈给电子控制电路。
4. 电子控制电路：舵机的电子控制电路负责接收控制信号，并根据控制信号控制电机和减速器的运转。
二、舵机的工作原理1. 控制信号输入：舵机的工作由控制信号决定，控制信号一般为脉冲宽度调制（PWM）信号。
信号的脉宽决定了舵机的位置。
2. 位置控制：控制信号被电子控制电路接收后，经过一定的处理，电子控制电路会根据控制信号的脉宽决定舵机的位置。
3. 反馈控制：舵机的位置传感器会不断测量舵机的位置，并将测量结果反馈给电子控制电路。
电子控制电路通过与目标位置的比较，调整电机和减速器的运转，以实现舵机的稳定控制。
4. 输出控制：根据电子控制电路的控制信号，舵机的电机和减速器会运转，从而实现位置的控制。
三、舵机的控制信号1. 脉宽范围：舵机的控制信号通常具有一个特定的脉宽范围，一般为1ms到2ms之间。
脉宽的最小值和最大值对应舵机的最左和最右位置。
2. 中立位置：控制信号的脉宽为舵机的中立位置。
舵机通过将控制信号设置为中立位置，可以保持在中间位置不动。
3. 工作速度：舵机的工作速度受控制信号的脉宽变化速度影响，脉宽变化越快，舵机的响应速度越快。
4. 工作精度：舵机的工作精度由控制信号和位置传感器的精度共同决定，控制信号的精度越高，舵机的工作精度越高。
舵机控制详解
本人学习了一段时间的舵机，将自己所遇到的问题与解决方案和大家分享一下，希望对初学者有所帮助！！！！一、舵机介绍1、舵机结构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。
舵机安装了一个电位器（或其它角度传感器）检测输出轴转动角度，控制板根据电位器的信息能比较精确的控制和保持输出轴的角度。
这样的直流电机控制方式叫闭环控制，所以舵机更准确的说是伺服马达，英文 servo。
舵机组成：舵盘、减速齿轮、位置反馈电位计、直流电机、控制电路板等。
舵盘上壳齿轮组中壳电机控制电路控制线下壳工作原理：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器控制电路板反馈简单的工作原理是控制电路接收信号源的控制信号，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。
舵机接线方法：三线接线法：（1）黑线（地线）红线（电源线）两个标准：4.8V和6V蓝线/黄线（信号线）（2）棕线（地线）红线（电源线）两个标准：4.8V和6V黄线（信号线）二、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。
关于舵机PWM 信号的基本样式如下图其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） 控制舵机的PWM 信号周期为20ms ； 2．PWM 信号控制精度制定1 DIV = 8uS ; 250DIV=2mSPWM 上升沿函数： 0.5mS + N ×DIV 0uS ≤ N ×DIV ≤ 2mS0.5mS ≤ 0.5Ms+N ×DIV ≤ 2.5mS 3、舵机位置控制方法舵机的转角达到185度，由于采用8为CPU 控制，所以控制精度最大为256份。
舵机的应用场合
舵机的应用场合舵机是一种能够控制角度的电机，广泛应用于各种机器人、模型、航模等领域。
下面将介绍舵机的应用场合。
1. 机器人领域在机器人领域，舵机通常用于控制机器人的关节，实现机器人的运动。
例如，在机器人手臂中，舵机可以控制手臂的转动、抬起、放下等动作。
在机器人腿部，舵机可以控制机器人的步态，使机器人能够行走、奔跑等。
2. 模型领域在模型领域，舵机通常用于控制模型的运动。
例如，模型飞机中，舵机可以控制机翼的上下、左右转动，从而控制飞机的飞行方向、高度等。
在模型车中，舵机可以控制车轮的转动，从而控制车的行驶方向和速度。
3. 航模领域在航模领域，舵机通常用于控制飞机、直升机等模型的运动。
例如，在飞机模型中，舵机可以控制机翼、方向舵、升降舵等部件的运动，从而控制飞机的飞行姿态和方向。
在直升机模型中，舵机可以控制叶片的旋转，从而控制直升机的升降和前后移动。
4. 机械臂领域在机械臂领域，舵机通常用于控制机械臂的运动。
例如，在工业机械臂中，舵机可以控制机械臂的转动、抬起、放下等动作，从而实现工业生产的自动化。
5. 智能家居领域在智能家居领域，舵机通常用于控制家居设备的运动。
例如，在智能窗帘中，舵机可以控制窗帘的开合，从而实现智能化的窗帘控制。
在智能家居机器人中，舵机可以控制机器人的头部转动、手臂抬起等动作，从而实现家居服务的自动化。
6. 教育领域在教育领域，舵机通常用于机器人教育和科普教育。
例如，在机器人教育中，舵机可以用于控制机器人的运动，让学生们学习机器人编程。
在科普教育中，舵机可以用于演示机械臂的运动原理和控制方法。
舵机是一种非常重要的电机，广泛应用于各种领域。
随着科技的不断发展，舵机的应用场合也会越来越广泛。
未来，舵机将会在更多的领域得到应用，为人们的生活带来更多的便利和效益。
舵机工作原理
舵机工作原理舵机是一种常用于控制机械装置运动的设备，被广泛应用于无人机、机器人、车辆航模等领域。
它通过接收来自控制器的信号，控制舵机的位置和角度，从而实现对机械装置的精确控制。
本文将详细介绍舵机的工作原理和操作方式。
一、舵机的组成舵机由电机、减速器、控制电路和反馈机构组成。
1. 电机：舵机通常采用DC有刷电机作为驱动源。
直流电机的特点是转速高、响应快。
2. 减速器：舵机中的减速器主要用来减小电机输出轴的转速，增加扭矩输出。
常见的舵机减速器有齿轮减速器、行星减速器等。
3. 控制电路：舵机的控制电路是用来控制电机的转动方向和角度的关键部分。
控制电路通常采用H桥驱动电路来控制电机的正反转。
4. 反馈机构：舵机中的反馈机构用来实时检测舵机的位置和角度信息，并将其反馈给控制电路。
通常采用位置传感器（如光电编码器）或角度传感器（如霍尔效应传感器）来实现。
二、舵机的工作原理舵机通过控制电路接收外部信号，并通过电机和减速器转动输出轴来改变机械装置的位置或角度。
舵机工作原理的核心是控制电路中的位置控制回路和PID控制算法。
1. 位置控制回路：位置控制回路是舵机工作的基础。
它的主要任务是接收外部信号，将其转化为控制信号，并控制电机转动到相应的位置。
位置控制回路主要由控制芯片和位置传感器组成。
控制芯片负责解析控制信号，并将其转化为电机驱动信号。
位置传感器则实时监测舵机输出轴的位置，并将其反馈给反馈机构。
控制芯片根据反馈信号和目标位置信号的比较结果，调整电机的转动方向和速度，使得输出轴转动到目标位置。
2. PID控制算法：舵机的PID控制算法用于精确控制舵机输出轴的位置。
PID控制算法通过比较目标位置和实际位置的差异，产生一个误差信号，然后根据误差信号计算出控制信号。
PID控制器包括三个部分：比例（P）控制器、积分（I）控制器和微分（D）控制器。
比例控制器根据误差信号的大小来调整输出信号的大小；积分控制器根据误差信号的累积值来调整输出信号的积累量；微分控制器根据误差信号的变化速率来调整输出信号的变化速率。
飞机 舵机 速率 限制
飞机舵机速率限制飞机是一种重要的交通工具，它的运行和控制离不开舵机和速率限制。
本文将从飞机的舵机和速率限制两个方面进行介绍和阐述。
一、飞机的舵机舵机是飞机操纵系统的重要组成部分，它用于操纵飞机的方向。
舵机通过接收操纵杆的指令，将操纵杆的动作转化为相应的舵面偏转，从而改变飞机的航向。
舵机通常包括水平尾翼舵机、方向舵舵机和副翼舵机等。
1. 水平尾翼舵机：水平尾翼舵机主要用于控制飞机的俯仰运动。
当飞机需要上升时，水平尾翼舵机将尾翼向上偏转，产生升力，使飞机上升；当飞机需要下降时，水平尾翼舵机将尾翼向下偏转，减小升力，使飞机下降。
2. 方向舵舵机：方向舵舵机用于控制飞机的偏航运动。
当飞机需要向左转时，方向舵舵机将方向舵向左偏转，产生向左的气流，使飞机向左转向；当飞机需要向右转时，方向舵舵机将方向舵向右偏转，产生向右的气流，使飞机向右转向。
3. 副翼舵机：副翼舵机用于控制飞机的滚转运动。
当飞机需要向左滚转时，副翼舵机将副翼向上偏转，产生向左的升力，使飞机向左滚转；当飞机需要向右滚转时，副翼舵机将副翼向下偏转，产生向右的升力，使飞机向右滚转。
二、飞机的速率限制飞机的速率限制是为了确保飞机的安全运行和飞行性能的控制。
飞机的速率限制主要包括最大速度、最小速度和爬升速率等。
1. 最大速度：飞机的最大速度是指飞机在最大功率状态下能够达到的最高速度。
超过最大速度会导致飞机受力过大，可能造成结构损伤或失速，因此需要遵守最大速度限制。
2. 最小速度：飞机的最小速度是指飞机在最小功率状态下能够维持稳定飞行的最低速度。
低于最小速度会导致飞机失去升力，无法维持飞行姿态，可能造成坠毁，因此需要遵守最小速度限制。
3. 爬升速率：爬升速率是指飞机在垂直方向上上升的速率。
飞机的爬升速率受到多种因素的影响，包括飞机的重量、发动机的功率和环境条件等。
爬升速率的限制是为了控制飞机在爬升过程中的安全性和性能表现。
总结：飞机的舵机和速率限制是飞机运行和控制的重要组成部分。
舵机介绍
什么是舵机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，判断是否已经到达定位。
位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测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，当电流流经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之区分，金属齿轮的舵机一般皆为大扭力及高速型，具有齿轮不会因负载过大而崩牙的优点。
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。
目前新推出的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。
技术规格厂商所提供的舵机规格资料，都会包含外形尺寸(mm)、扭力(kg-cm)、速度(秒/60°)、测试电压(V)及重量(g)等基本资料。
扭力的单位是kg-cm，意思是在摆臂长度 1 公分处，能吊起几公斤重的物体。
这就是力臂的观念，因此摆臂长度愈长，则扭力愈小。
舵机的分类
舵机的分类舵机是一种常见的电子元件，它可以控制机械设备的运动，广泛应用于机器人、航模、汽车等领域。
根据不同的特点和用途，舵机可以分为多种类型。
本文将介绍舵机的分类。
一、按控制方式分类1.模拟式舵机模拟式舵机是最早出现的一种舵机，它采用模拟信号进行控制。
这种舵机具有反应速度快、精度高的特点，但是需要使用专门的模拟信号控制器。
2.数字式舵机数字式舵机采用数字信号进行控制，它具有反应速度更快、精度更高、可靠性更好等优点。
同时，数字式舵机还可以通过编程实现多种功能和运动模式。
二、按转动角度分类1.标准型舵机标准型舵机转动角度通常为180度左右，适用于大多数需要精确定位和控制运动范围的场合。
2.连续旋转型舵机连续旋转型舵机没有固定的转动角度限制，可以实现连续旋转，并且速度可以调节。
这种类型的舵机通常被用于需要进行旋转运动的机械设备中。
三、按扭矩分类1.小扭矩舵机小扭矩舵机通常被用于需要精细控制和定位的场合，比如机械臂、摄像头等。
2.大扭矩舵机大扭矩舵机可以提供更大的输出力，适用于需要进行重负载运动的场合，比如自动化生产线上的机械手臂等。
四、按尺寸分类1.微型舵机微型舵机通常体积较小，重量轻，适用于空间有限或者对重量要求较高的场合。
2.标准型舵机标准型舵机是最常见的一种类型，体积适中，适用于大多数应用场景。
3.大型舵机大型舵机通常体积较大，输出力更强，适用于需要进行重负载运动或者对输出力要求较高的场合。
五、按传感器分类1.位置反馈式舵机位置反馈式舵机内置有位置传感器，在控制运动时可以实时反馈当前位置信息。
这种类型的舵机通常被用于需要精确定位和控制运动范围的场合。
2.力矩反馈式舵机力矩反馈式舵机内置有力矩传感器，在控制运动时可以实时反馈当前输出力信息。
这种类型的舵机通常被用于需要进行重负载运动或者对输出力要求较高的场合。
六、按应用场景分类1.航模专用舵机航模专用舵机是一种特殊的舵机，它具有轻量化、高精度、高速度等特点，适用于模型飞机、直升机等领域。
舵机速度控制原理
舵机速度控制原理舵机是一种常见的电机，主要用于控制机器人、模型船、飞机等设备的运动。
舵机速度控制是控制舵机转动速度的一种技术，可以实现精确的运动控制。
本文将详细介绍舵机速度控制原理。
一、舵机基础知识1. 舵机结构舵机由电机、减速器、位置反馈装置、控制电路和输出轴组成。
其中，电机通过减速器将高速旋转转换为低速高扭矩输出，位置反馈装置可以测量输出轴位置，并将其反馈给控制电路，从而实现精确的位置控制。
2. 舵机工作原理当输入PWM信号时，舵机会根据信号占空比来确定输出轴的位置。
PWM信号周期一般为20ms，占空比范围为0-100%。
当占空比为0%时，输出轴处于最左侧；当占空比为50%时，输出轴处于中心位置；当占空比为100%时，输出轴处于最右侧。
二、舵机速度控制原理1. PWM信号频率与周期PWM信号频率指每秒钟PWM信号重复出现的次数。
PWM信号周期指PWM信号一次完整的周期所需要的时间。
一般来说，PWM信号频率越高，控制精度越高，但同时也会增加计算负担和电路复杂度。
PWM信号周期越短，输出轴转动速度就越快。
2. 舵机速度控制方法舵机速度控制可以通过改变PWM信号占空比来实现。
当占空比较小时，输出轴转动速度较慢；当占空比较大时，输出轴转动速度较快。
因此，可以通过改变PWM信号占空比的大小来控制舵机的转动速度。
3. 舵机加减速控制方法为了实现更加精确的运动控制，可以采用舵机加减速控制方法。
该方法主要分为两个阶段：加速阶段和匀速阶段。
在加速阶段中，PWM信号占空比逐渐增大，输出轴转动速度逐渐增快；在匀速阶段中，PWM信号占空比保持不变，输出轴转动速度保持恒定。
当需要停止时，则采用减速阶段，在该阶段中PWM信号占空比逐渐减小，输出轴转动速度逐渐减慢，直到停止。
三、舵机速度控制电路设计1. 舵机速度控制电路原理图舵机速度控制电路主要由PWM信号发生器、加减速电路、H桥驱动电路和舵机组成。
其中，PWM信号发生器用于产生PWM信号；加减速电路用于实现舵机加减速控制；H桥驱动电路用于控制输出轴的转向；舵机则是被控制的对象。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、教材与学生情况分析
本课是《四足机器人》的第二节课。
学生再此之前了解了四足机器人，但要学习四足机器人，必须得了解四足机器人离不开的舵机。
本节课会以，舵机概述> 舵机的结构>舵机的连接>舵机的分类>舵机的控制这几个方面了解舵机。
二、教学目标
1.知道舵机与四足机器人的关系，和应用领域，结构等。
2.从控制方式，运动范围，舵机齿轮材料了解舵机。
3.介绍舵机的ArduBlock的控制程序。
三、教学重难点
教学重点：从控制方式，运动范围，舵机齿轮材料了解舵机，这个是了解舵机的关键。
介绍舵机的ArduBlock的控制程序，这是下节课的关键。
教育难点：从四足机器人到舵机中间的衔接部分是个难点，每个知识点的跳转的衔接部分。
四、教学流程
1．引入新课
师：通过上节课同学们了解了四足机器人来衔接到舵机，突出舵机对四足的重要性，再介绍舵机。
2．教学新课
（1）任务描述
1.舵机对四足的重要性
2.舵机概述
3.舵机的结构
4.舵机的连接
5.舵机的分类
6.舵机的控制
3．课堂总结
通过结构和连接，分类，等面详细了解舵机，舵机的控制也是比较关键的，在舵机控制里面有讲到ArduBlock的控制程序，下节课继续学习控制一个舵机吧。