舵机为的工作原理舵机在带动舵时,当舵摆到一定角度是会停止摆到,舵机也会停止转到,为什么舵机不会烧坏,而普通马达很快就烧坏呢?

舵机为的工作原理舵机在带动舵时,当舵摆到一定角度是会停止摆到,舵机也会停止转到,为什么舵机不会烧坏,而普通马达很快就烧坏呢?
舵机为的工作原理
舵机在带动舵时,当舵摆到一定角度是会停止摆到,舵机也会停止转到,为什么舵机不会烧坏,而普通马达很快就烧坏呢?

舵机为的工作原理舵机在带动舵时,当舵摆到一定角度是会停止摆到,舵机也会停止转到,为什么舵机不会烧坏,而普通马达很快就烧坏呢?
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
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uint 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=500&&d