舵机内部结及工作原理浅析

简介: 舵机内部结及工作原理浅析

一、舵机实物图

就像上面这张照片,相信大家都不会陌生,我们常见到的舵机就是这个模样,一般是塑料外壳,当然很少见的也有金属外壳的舵机,因为涉及到控制信号,所以一般有三条引出线。

像上图所示的样子,舵机有一个三线的接口。黑色线(或棕色线)是接地线,红线接+5V电压,黄线(或是白色或橙色)接控制信号端。(而步进电机一般会有4~6根不等的引出线)

二、舵机的内部结构

各种品牌型号舵机的样子,长的几乎都是差不多的,一般情况下,舵机的输出轴都是偏向一边的,这是由于内部齿轮组的安装方式的原因,如果拆开舵机,我们就会发现更多真相。我们可以很明显的看出,舵机和步进电机的动力是有着很大区别的,舵机的驱动力来自——直流电机,通过变速齿轮的传动和变速,将动力传输到输出轴,同时,舵机内部都设有角度传感器和控制电路板,用来参与舵机的转动角度的控制和信号的反馈检测工作。

如果还不够直观的话,我们再来看一张舵机实物的拆解图,你就不用再拆了,因为拆了也是一样的内部构造。

三、舵机的闭环检测机制

关于舵机的精准位置控制,存在以下如下图的闭环控制机制。即:位置检测器(角度传感器)是它的输入传感器,舵机转动的位置变化,位置检测器的电阻值就会跟着变化。通过控制电路读取该电阻值的大小,就能根据阻值适当调整电机的速度和方向,使电机向指定角度旋转。从而实现了舵机的精确转动的控制。

四、舵机的工作原理

舵机的工作原理可以通过下面这张简单的流程图说明,结合上面所说的闭环检测机制内容,相信你很轻松的就可以了解舵机的工作流程和工作原理了。

说到舵机的控制信号,一般是脉宽调制(PWM)信号,如下图,直观反映了PWM信号和舵机转动角度的关系,你也可以简单的理解为,通过给舵机通电的时间控制,结合角度传感器的反馈信号检测和控制,实现了舵机的精确角度控制。

舵机的控制信号周期为20MS的脉宽调制信号(PWM),其中脉宽从0.5ms-2.5ms,相应的舵盘位置从0-180度,呈线型变化。也就是说,给舵机提供一定的脉宽,他的输出轴就会保持一定的对应角度,无论外接转矩怎么改变,知道给他提供另外一个脉冲信号,他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,产生周期为20MS,宽度为1.5MS的脉冲信号,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。

舵机是一种位置伺服驱动器,转动范围不能超过180度,适用于那些需要不断变化并可以保持的驱动器中,比喻说机器人的关节、飞机的多面等。

注意:舵机的运动范围是180度,我曾经参加了一个教育机器人的比赛,其实就是一个小车加上几个传感器,当时用的PARALLAX的电机,以为PARALLX是舵机,我很疑惑,今天在书上看到舵机的旋转范围是180,180度的话,小车不是只能走半圈?所以之前用的PARALLAX是改造过的伪舵机。

五、180度电机与360度电机

360度舵机与一般舵机的区别是:给一般舵机一个PWM信号,舵机会转到一个特定角度,而给360度舵机一个PWM信号,舵机会以一个特定的速度转动,类似与电机。但与电机不同的是,360舵机是闭环控制,速度控制稳定。

PWM信号与360舵机转速的关系:

0.5ms----------------正向最大转速;

1.5ms----------------速度为0;

2.5ms----------------反向最大转速;

拿到那种360度旋转电机的时候,首先就是调零,接VCC、GND,然后用波形发生器产生一个周期20MS、高电平1.5MS的波形去调零。(经验之谈,不知道对不对)

以上说的不一定都对,各位看官不吝赐教!

目录
相关文章
|
2天前
详解步进电机的结构和三种控制模式
详解步进电机的结构和三种控制模式
75 0
详解步进电机的结构和三种控制模式
|
6月前
|
存储 Java 芯片
探索计算机的I/O控制方式:了解DMA控制器的作用与优势
对于有科班背景的读者,可以跳过本系列文章。这些文章的主要目的是通过简单易懂的汇总,帮助非科班出身的读者理解底层知识,进一步了解为什么在面试中会涉及这些底层问题。否则,某些概念将始终无法理解。这些计算机基础文章将为你打通知识的任督二脉,祝你在编程领域中取得成功!
探索计算机的I/O控制方式:了解DMA控制器的作用与优势
|
7月前
|
vr&ar 芯片
三级管集电极开路电路工作原理详细分析
三级管集电极开路电路工作原理详细分析
75 0
|
7月前
|
前端开发
【前端设计】寄存器与主功能电路为异步时钟时的功能影响探索
【前端设计】寄存器与主功能电路为异步时钟时的功能影响探索
|
传感器
STM32:红外传感器代码部分(内含实物图+外部信号流程,编写代码思路+代码+解析代码和扩展应用)
STM32:红外传感器代码部分(内含实物图+外部信号流程,编写代码思路+代码+解析代码和扩展应用)
2861 0
STM32:红外传感器代码部分(内含实物图+外部信号流程,编写代码思路+代码+解析代码和扩展应用)
|
7月前
|
芯片
通讯电平转换电路中的经典设计
通讯电平转换电路中的经典设计
44 0
|
2天前
|
存储 前端开发 调度
揭秘计算机内部通信:探秘数据、地址与控制信号的奥秘
本文深入剖析计算机总线的核心概念,探讨数据、地址和控制信号的传输,揭示了计算机内部各组件间通信的精妙机制。了解总线系统,将带你走进计算机硬件的奥秘,深化对计算机内部工作原理的理解。
|
存储 缓存 调度
计算机内部工作原理
🍃冯诺依曼体系 🍃程序 = 指令 + 数据 🍃广义数据在内存中的存储问题 🍀非数的数据在内存中的存储 🍀数类型的数据在内存中的存储 🍃演示一个8位加法器的过程 🍀逻辑上的电子二级开关 🍀组建与门、或门、非门、异或门 🍀利用与或非 + 异或门构建 8 位加法器 🍃CPU的基本工作原理 🍀组成 🍀ALU 🍀程序 🍀控制单元CU 🍀指令 🍀CPU 的基本工作流程 🍀分支语句是怎么来的 🍀指令周期 🍀CPU的中断模式
103 0
|
数据采集 算法 图形学
舵机控制编程
舵机控制编程
100 0
|
前端开发 芯片
【芯片前端】仿真向/基于静态随机函数的单比特跨时钟同步器
【芯片前端】仿真向/基于静态随机函数的单比特跨时钟同步器
【芯片前端】仿真向/基于静态随机函数的单比特跨时钟同步器