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    淺談微型直流電機應用:舵機的控制原理


    ?舵機


      在遙控飛機/汽車或機器人中,我們會用到一種驅動:舵機。它是一種帶有輸出軸的小裝置,可以不斷的變換角度,像微云臺里面也會用到舵機。


    9G舵機拆解 


      上圖為9克舵機,它就是由控制電路、齒輪和一個tfn20微電機組成


     

     

     舵機擺動原理


      舵機的齒輪組的作用和微型減速電機一樣,起到一個減速的作用,減速齒輪組由TFN20微型直流電機驅動,其輸出轉軸帶動一個具有線性比例特性的位置反饋電位器作為位置檢測??刂齐娐犯鶕娢黄鞯姆答侂妷?,與外部輸入控制脈沖進行比較,產生糾正脈沖,控制并驅動直流電機正轉或反轉,使減速齒輪輸出的位置與期望值相復合。從而達到精確控制轉向角度的目的。

     

     

      舵機內部的控制電路,電位計(可變電阻器)和微型電機均被連接到電路板上,控制電路通過電位計可監控舵機的當前角度。

     

     tfn20舵機馬達


      如果軸的位置與控制信號相符,那么微電機就會關閉。如果控制電路發現這個角度不正確,它就會控制微轉動,直到它達到指定的角度。舵機角度根據制造商的不同而有所不同。比如,一個180度的舵機,它可以在0度至180度之間運動。由于限位裝置被安裝在主輸出裝置上,超出這個范圍機械結構就不能再轉動了。

     

      舵機的輸出功率與它所需要轉動的距離成正比。如果輸出軸需要轉動很長的距離,微電機就會全速運轉,如果它只需要短距離轉動,馬達就會以較慢的速度運行,這叫做速度比例控制。


     舵機控制 


      控制線用于傳輸角度控制信號。這個角度是由控制信號脈沖的持續時間決定的,這叫做脈沖編碼調制(PCM)。舵機的控制一般需要一個20ms左右的時基脈沖,該脈沖的高電平部分一般為0.5ms-2.5ms范圍,總間隔為2ms。脈沖的寬度將決定馬達轉動的距離。例如:1.5毫秒的脈沖,電機將轉向90度的位置(通常稱為中立位置,對于180°舵機來說,就是90°位置)。如果脈沖寬度小于1.5毫秒,那么電機軸向朝向0度方向。如果脈沖寬度大于1.5毫秒,軸向就朝向180度方向。以180度舵機為例,對應的控制關系是這樣的: 


    0.5ms————-0度;


    1.0ms————45度; 


    1.5ms————90度; 


    2.0ms———–135度; 

    ?

    2.5ms———–180度;

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