PWM波控制舵机原理.doc

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, 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。
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:
舵机工作原理
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:
,来控制发动机的拉力(或推力);
(安装在飞机机翼后缘),用来控制飞机的横滚运动;
,用来控制飞机的俯仰角;
,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。