舵机工作原理要点

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舵机工作原理与控制方法

舵机工作原理与控制方法

舵机工作原理与控制方法舵机是一种用于控制机械装置的电机,它可以通过控制信号进行位置或角度的精确控制。

在舵机的工作原理和控制方法中,主要涉及到电机、反馈、控制电路和控制信号四个方面。

一、舵机的工作原理舵机的核心部件是一种称为可变电容的设备,它可以根据控制信号的波形来改变电容的值。

舵机可分为模拟式和数字式两种类型。

以下是模拟式舵机的工作原理:1.内部结构:模拟式舵机由电机、测速电路、可变电容和驱动电路组成。

2.基准电压:舵机工作时,系统会提供一个用于参考的基准电压。

3.控制信号:通过控制信号的波形的上升沿和下降沿来确定舵机的角度。

4.反馈:舵机内部的测速电路用于检测当前位置,从而实现位置的精确控制。

5.驱动电路:根据测速电路的反馈信号来控制电机的转动方向和速度,从而实现角度的调整。

二、舵机的控制方法舵机的控制方法一般采用脉冲宽度调制(PWM)信号来实现位置或角度的控制。

以下是舵机的两种常见控制方法:1.脉宽控制(PWM):舵机的控制信号是通过控制信号的脉冲宽度来实现的。

通常情况下,舵机的控制信号由一系列周期为20毫秒(ms)的脉冲组成,脉冲的高电平部分的宽度决定了舵机的位置或角度。

典型的舵机控制信号范围是1ms到2ms,其中1ms对应一个极限位置,2ms对应另一个极限位置,1.5ms对应中立位置。

2.串行总线(如I2C或串行通信):一些舵机还支持通过串行总线进行控制,这些舵机通常具有内置的电路来解码接收到的串行信号,并驱动电机转动到相应的位置。

这种控制方法可以实现多个舵机的同时控制,并且可以在不同的控制器之间进行通信。

三、舵机的控制电路与控制信号1.控制电路:舵机的控制电路通常由微控制器(如Arduino)、驱动电路和电源组成。

微控制器用于生成控制信号,驱动电路用于放大和处理控制信号,电源则为舵机提供所需的电能。

2.控制信号的生成:控制信号可以通过软件或硬件生成。

用于舵机的软件库通常提供一个函数来方便地生成适当的控制信号。

舵机的工作原理

舵机的工作原理

舵机的工作原理舵机是一种常见的电机控制装置,广泛应用于机器人、无人机、模型飞机等领域。

它通过控制电机的转动来实现精确的角度调整,使得被控制的机械部件能够按照预定的角度运动。

本文将详细介绍舵机的工作原理及其组成部分。

一、舵机的组成部分舵机主要由电机、减速器、控制电路和反馈装置组成。

1. 电机:舵机通常采用直流电机作为驱动源。

电机的特点是转速高、转矩大,能够提供足够的动力来驱动被控制的机械部件。

2. 减速器:舵机中的减速器主要用于减小电机的转速,增加输出的扭矩。

减速器通常采用齿轮传动的方式,通过不同大小的齿轮组合来实现减速。

3. 控制电路:控制电路是舵机的核心部分,它接收来自外部的控制信号,并根据信号的大小和方向来控制电机的转动。

控制电路通常由芯片、电容、电阻等元件组成。

4. 反馈装置:舵机的反馈装置主要用于检测输出轴的实际位置,并将其反馈给控制电路。

常见的反馈装置有光电编码器、霍尔传感器等。

二、舵机的工作原理可以简单概括为:接收控制信号→控制电路处理信号→驱动电机转动→输出轴运动。

1. 接收控制信号:舵机通常通过三线接口与外部设备连接,其中一条线用于接收控制信号。

控制信号通常是一个脉冲宽度调制(PWM)信号,脉冲的高电平时间决定了舵机输出轴的位置。

2. 控制电路处理信号:控制电路接收到控制信号后,会根据信号的高电平时间来判断输出轴应该转动到哪个位置。

控制电路会将输入信号与反馈信号进行比较,通过调整电机的转速和方向来使输出轴移动到目标位置。

3. 驱动电机转动:控制电路根据控制信号的大小和方向来控制电机的转动。

电机通过减速器传递转动力矩到输出轴,从而使输出轴按照预定的角度运动。

4. 输出轴运动:输出轴的运动受到驱动电机的控制,它会根据控制信号的变化而改变位置。

输出轴的位置通过反馈装置检测,并实时反馈给控制电路,以便进行修正。

三、舵机的工作特点舵机具有以下几个工作特点:1. 精确控制:舵机能够实现精确的角度控制,通常可以达到0.1°的精度。

舵机工作原理

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。

简述舵机的结构及工作原理

简述舵机的结构及工作原理

简述舵机的结构及工作原理
一、结构
舵机主要由电机、减速器、位置反馈装置、控制电路和输出装置组成。

1. 电机:舵机内置有一种直流无刷电机,可提供高扭矩和精准的速度
控制。

2. 减速器:减速器是将电机提供的高速转动转换成低速高扭矩输出的
装置。

3. 位置反馈装置:位置反馈装置主要是用来检测舵机输出轴的位置,
并将信号反馈给控制电路。

4. 控制电路:控制电路是舵机的核心部件,它接收位置反馈信号,并
控制电机和减速器的运转,以实现舵机的精准定位和转动。

5. 输出装置:输出装置是连接在舵机输出轴上的杆件,其功能是将舵
机的输出扭矩传递给需要控制的机械部件。

二、工作原理
舵机通过接受来自遥控器或其他控制信号,控制舵机电机的轴向转动,从而转动输出装置,实现对机械部件的精准控制。

具体来说,舵机接收到控制信号后,控制电路会通过位置反馈装置来
检测输出轴的位置,并将电机控制器输出的电流的方向和大小进行调整,控制电机的转速和方向,从而实现舵机的转动和定位。

当舵机输出轴达到预设位置后,控制电路会停止控制电机转动,舵机也就完成了定位。

在实际的应用中,舵机通常被用来控制各种机械部件、机器臂或机器人等,实现精准的运动和位置控制。

总的来说,舵机通过精准的电机控制和位置反馈装置的配合工作,实现了对机械部件的精确控制,大大提高了机械装置的性能和精度。

舵机的工作原理

舵机的工作原理

舵机的工作原理引言概述:舵机是一种常见的电机控制装置,广泛应用于机器人、遥控模型、航空模型等领域。

它的工作原理是通过接收控制信号,控制电机的转动角度,从而实现精确的位置控制。

本文将详细介绍舵机的工作原理。

一、电机驱动部分1.1 电机类型舵机常用的电机类型有直流电机和步进电机。

直流电机具有转速高、输出扭矩大的特点,适用于需要快速响应和高扭矩输出的应用场景。

而步进电机则具有精确控制位置的能力,适用于需要高精度定位的场合。

1.2 电机驱动电路舵机的电机驱动电路通常由电机驱动芯片和功率放大器组成。

电机驱动芯片负责接收控制信号,并将其转化为电机的转动角度。

功率放大器则负责驱动电机,提供足够的电流和电压,以确保电机能够正常工作。

1.3 控制信号舵机的控制信号通常采用脉冲宽度调制(PWM)信号。

控制信号的脉冲宽度决定了舵机的转动角度,通常以周期为20ms的方波信号为基准,通过改变高电平的脉冲宽度来控制舵机的位置。

二、反馈传感器部分2.1 位置反馈舵机通常内置有位置反馈传感器,用于实时监测电机的转动角度。

位置反馈传感器可以是光电编码器、霍尔传感器等,通过检测转子的位置变化来反馈给控制系统,以实现闭环控制。

2.2 电流反馈除了位置反馈外,舵机还可以通过电流传感器来实现电流反馈。

电流反馈可以监测电机的负载情况,以避免过载或过电流的情况发生,并保护舵机的安全运行。

2.3 温度反馈舵机还可以通过温度传感器来实现温度反馈。

温度反馈可以监测舵机的工作温度,一旦温度过高,就可以及时采取措施进行散热或降低负载,以保护舵机的正常运行。

三、控制算法部分3.1 位置控制算法舵机的位置控制算法通常采用PID控制算法。

PID控制算法通过不断调整舵机的控制信号,使得实际位置与目标位置之间的误差最小化,从而实现精确的位置控制。

3.2 速度控制算法除了位置控制外,舵机还可以实现速度控制。

速度控制算法通常基于位置控制算法的基础上,通过对位置误差的微分来计算速度指令,从而实现对舵机转速的控制。

舵机工作原理

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。

舵机的工作原理

舵机的工作原理

舵机的工作原理舵机是一种常见的电动机械装置,广泛应用于机器人、无人机、航模、机械臂等设备中,用于控制和调节机械部件的运动。

舵机的工作原理主要涉及到电机、电子电路和反馈控制。

一、舵机的组成部分舵机主要由电机、电子电路和反馈系统组成。

1. 电机:舵机通常采用直流电机或步进电机作为驱动源。

电机通过转动输出轴来驱动机械部件的运动。

2. 电子电路:舵机内部的电子电路主要包括控制电路、驱动电路和信号处理电路。

控制电路接收来自外部的控制信号,将其转换为电流或电压信号,用于驱动电机。

驱动电路则负责将控制电路输出的信号转换为电机所需的电流或电压。

信号处理电路则用于处理反馈信号,实现闭环控制。

3. 反馈系统:舵机通常配备有位置反馈装置,例如旋转电位器或编码器。

反馈系统可以实时监测舵机输出轴的位置,并将信息反馈给控制电路,从而实现精确的位置控制。

二、舵机的工作原理舵机的工作原理可以简单分为三个步骤:接收控制信号、驱动电机、反馈控制。

1. 接收控制信号:舵机通过接收来自外部的控制信号来确定输出轴的位置。

常见的控制信号是脉冲宽度调制(PWM)信号。

PWM信号的周期一般为20ms,脉宽范围通常为1ms到2ms。

舵机根据接收到的脉宽信号来确定输出轴的位置。

2. 驱动电机:控制电路接收到控制信号后,将其转换为电流或电压信号,通过驱动电路传递给电机。

电机根据接收到的信号来产生相应的转矩,驱动输出轴的运动。

电机的转动方向和速度取决于控制信号的脉宽和频率。

3. 反馈控制:舵机通常配备有位置反馈装置,反馈系统实时监测输出轴的位置,并将信息反馈给控制电路。

控制电路根据反馈信号与控制信号的差异来调整输出轴的位置,实现闭环控制。

通过不断的反馈控制,舵机可以精确地控制输出轴的位置。

三、舵机的应用舵机广泛应用于各种机械设备中,以实现精确的位置控制和运动调节。

以下是一些舵机的应用场景:1. 机器人:舵机用于控制机器人的关节,实现机器人的各种动作,例如行走、抓取、转动等。

舵机的工作原理

舵机的工作原理

舵机的工作原理引言概述:舵机是一种常见的控制装置,广泛应用于机器人、遥控模型、无人机等领域。

它通过接收控制信号来实现精确的角度控制,具有快速响应和高精度的特点。

本文将详细介绍舵机的工作原理,包括信号解析、电机驱动、反馈控制等方面。

一、信号解析1.1 脉冲宽度调制(PWM)舵机接收的控制信号是一种脉冲宽度调制信号(PWM)。

脉冲的周期通常为20毫秒,高电平的脉冲宽度决定了舵机的角度位置。

通常,1.5毫秒的脉冲宽度对应舵机的中立位置,较短的脉冲宽度使舵机转到一侧,较长的脉冲宽度使舵机转到另一侧。

1.2 控制信号解码舵机内部的电路会解析接收到的控制信号。

首先,它会将脉冲信号进行整形和增益放大,然后通过一个比较器将脉冲信号转换为数字信号。

接着,舵机会将数字信号与一个内部的角度表进行比较,以确定舵机应该转到哪个角度位置。

1.3 信号频率舵机还可以通过控制信号的频率来判断是否处于异常工作状态。

通常,合法的控制信号频率为50赫兹,如果接收到的频率超出了合法范围,舵机会进入错误状态或保护状态。

二、电机驱动2.1 直流电机舵机内部通常采用直流电机来实现角度调节。

直流电机由一个电枢和一个永磁体组成,电枢通过电流控制来产生转矩。

舵机内部的驱动电路可以根据控制信号的大小和方向,控制电流的流向和大小,从而驱动电机转动到指定的角度位置。

2.2 驱动电路舵机的驱动电路通常由一个H桥电路组成。

H桥电路可以实现电流的正反向控制,从而控制电机的转向。

通过改变电流的方向和大小,舵机可以根据控制信号精确地调整到指定的角度位置。

2.3 电机驱动的注意事项在实际应用中,为了保护电机和延长舵机的寿命,需要注意控制信号的合理范围和频率。

过大的电流或频繁的启停会导致电机过热或损坏,因此需要根据舵机的规格和工作要求来选择合适的控制信号。

三、反馈控制3.1 位置反馈为了提高舵机的精度和稳定性,一些高级舵机还配备了位置反馈装置。

位置反馈装置可以实时监测舵机的角度位置,并将实际位置与控制信号要求的位置进行比较。

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舵机工作原理标准的舵机有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20 ms(即频率为50 Hz)。

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图3来表示。

可变脉宽输出试验(舵机控制)原创:xidongs 整理:armok / 2004-12-05 / 内容简介:舵机:英文叫Servo,台湾及香港中文称伺服机。

在航模及自动控制中,舵机担当着重要的作用。

舵机由无核心马达所构成,可依据接收机发出的指令,转动至定点的位置,是各个舵面的动力来源。

伺服机的规格主要是扭力与速度,扭力的单位是/ ,意指摆臂长度1公分处所能吊起的物重。

速度的单位是秒/60°,意指转动60°所需要的秒数。

本实验中控制舵机的 PWM 由 M16 的 PB.0 输出,8M 晶体,vcc:5v,仅使用一个八位定时器 timer2,波形比较准确,用示波器和实测都已经通过。

分辨率为20微秒。

伺服马达的控制:标准的微型伺服马达有三条控制线,分别为:电源、地及控制。

电源线与地线用于提供内部的直流马达及控制线路所需的能源,电压通常介于4V-6V之间,该电源应尽可能与处理系统的电源隔离(因为伺服马达会产生噪音)。

甚至小伺服马达在重负载时也会拉低放大器的电压,所以整个系统的电源供应的比例必须合理。

控制线输入一个周期性的正向脉冲信号,这个周期性脉冲信号的高电平时间通常在1ms-2ms之间。

而低电平时间应在5ms到20ms间,并不很严格。

下表表示出一个典型的20ms 周期性脉冲的正脉冲宽度与微型伺服马达的输出臂位置的关系:以下是形象的示意图:电路图:舵机工作原理1、概述舵机最早出现在航模运动中。

在航空模型中,飞行机的飞行姿态是通过调节发动机和各个控制舵面来实现的。

举个简单的四通飞机来说,飞机上有以下几个地方需要控制:1.发动机进气量,来控制发动机的拉力(或推力);2.副翼舵面(安装在飞机机翼后缘),用来控制飞机的横滚运动;3.水平尾舵面,用来控制飞机的俯仰角;4.垂直尾舵面,用来控制飞机的偏航角;遥控器有四个通道,分别对应四个舵机,而舵机又通过连杆等传动元件带动舵面的转动,从而改变飞机的运动状态。

舵机因此得名:控制舵面的伺服电机。

不仅在航模飞机中,在其他的模型运动中都可以看到它的应用:船模上用来控制尾舵,车模中用来转向等等。

由此可见,凡是需要操作性动作时都可以用舵机来实现。

2、结构和控制一般来讲,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5k、直流电机、控制电路板等。

工作原理:控制电路板接受来自信号线的控制信号(具体信号待会再讲),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的转动方向和速度,从而达到目标停止。

舵机的基本结构是这样,但实现起来有很多种。

例如电机就有有刷和无刷之分,齿轮有塑料和金属之分,输出轴有滑动和滚动之分,壳体有塑料和铝合金之分,速度有快速和慢速之分,体积有大中小三种之分等等,组合不同,价格也千差万别。

例如,其中小舵机一般称作微舵,同种材料的条件下是中型的一倍多,金属齿轮是塑料齿轮的一倍多。

需要根据需要选用不同类型。

舵机的输入线共有三条,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,一是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。

舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽调制(PWM)信号,其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms,相对应舵盘的位置为0-180度,呈线性变化。

也就是说,给它提供一定的脉宽,它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上,无论外界转矩怎样改变,直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号,它才会改变输出角度到新的对应的位置上。

舵机内部有一个基准电路,产生周期20ms,宽度1.5ms的基准信号,有一个比较器,将外加信号与基准信号相比较,判断出方向和大小,从而产生电机的转动信号。

由此可见,舵机是一种位置伺服的驱动器,转动范围不能超过180度,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的驱动当中。

比方说机器人的关节、飞机的舵面等。

常见的舵机厂家有:日本的Futaba、JR、SANWA等,国产的有北京的新幻想、吉林的振华等。

现举Futaba S3003来介绍相关参数,以供大家设计时选用。

之所以用3003是因为这个型号是市场上最常见的,也是价格相对较便宜的一种(以下数据摘自Futaba产品手册)。

尺寸(Dimensions):40.4×19.8×36.0 mm重量(Weight):37.2 g工作速度(Operating speed):0.23 sec/60°(4.8V)0.19 sec/60°(6.0V)输出力矩(Output torque): 3.2 kg.cm (4.8V)4.1 kg.cm (6.0V)由此可见,舵机具有以下一些特点:>体积紧凑,便于安装;>输出力矩大,稳定性好;>控制简单,便于和数字系统接口;正是因为舵机有很多优点,所以,现在不仅仅应用在航模运动中,已经扩展到各种机电产品中来,在机器人控制中应用也越来越广泛。

3、用单片机来控制正是舵机的控制信号是一个脉宽调制信号,所以很方便和数字系统进行接口。

只要能产生标准的控制信号的数字设备都可以用来控制舵机,比方PLC、单片机等。

这里介绍利用51系列单片机产生舵机的控制信号来进行控制的方法,编程语言为C51。

之所以介绍这种方法只是因为笔者用2051实现过,本着负责的态度,所以敢在这里写出来。

程序用的是我的四足步行机器人,有删改。

单片机并不是控制舵机的最好的方法,希望在此能起到抛砖引玉的作用。

2051有两个16位的内部计数器,我们就用它来产生周期20 ms的脉冲信号,根据需要,改变输出脉宽。

基本思路如下(请对照下面的程序):我用的晶振频率为12M,2051一个时钟周期为12个晶振周期,正好是1/1000 ms,计数器每隔1/1000 ms计一次数。

以计数器1为例,先设定脉宽的初始值,程序中初始为1.5ms,在for循环中可以随时通过改变a值来改变,然后设定计数器计数初始值为a,并置输出p12为高位。

当计数结束时,触发计数器溢出中断函数,就是void timer0(void) interrupt 1 using1 ,在子函数中,改变输出p12为反相(此时跳为低位),在用20000(代表20ms周期)减去高位用的时间a,就是本周期中低位的时间,c=20000-a,并设定此时的计数器初值为c,直到定时器再次产生溢出中断,重复上一过程。

# include <reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint a,b,c,d;/*a为舵机1的脉冲宽度,b为舵机2的脉冲宽度,单位1/1000 ms *//*c、d为中间变量*//*以下定义输出管脚*/sbit p12=P1^2;sbit p13=p1^3;sbit p37=P3^7;/*以下两个函数为定时器中断函数*//*定时器1,控制舵机1,输出引脚为P12,可自定义*/ void timer0(void) interrupt 1 using 1{p12=!p12; /*输出取反*/c=20000-c; /*20000代表20 ms,为一个周期的时间*/TH0=-(c/256); TL0=-(c%256); /*重新定义计数初值*/if(c>=500&&c<=2500)c=a;else c="20000-a"; /*判断脉宽是否在正常范围之内*/}/*定时器2,控制舵机2,输出引脚为P13,可自定义*/ void timer1(void) interrupt 3 using 1{p13=!p13;d=20000-d;TH1=-(d/256); TL1=-(d%256);if(d>=500&&d<=2500)d=b;else d="20000-b";}/*主程序*/void main(void){TMOD=0x11; /*设初值*/p12=1;p13=1;a=1500;b=1500; /*数值1500即对应1.5ms,为舵机的中间90度的位置*/c=a;d=b;TH0=-(a/256); TL0=-(a%256);TH1=-(b/256); TL1=-(b%256); /*设定定时器初始计数值*/ EA=1;ET0=1; TR0=1;EX0=1;EX1=1;ET1=1; TR1=1;PX0=0;PX1=0;PT1=1;PT0=1;/*设定中断优先级*/for(;;){/*在这个for循环中,可以根据程序需要在任何时间改变a、b值来改变脉宽的输出时间,从而控制舵机*/}}因为在脉冲信号的输出是靠定时器的溢出中断函数来处理,时间很短,因此在精度要求不高的场合可以忽略。

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