舵机控制原理

编辑：杨帆 联系电话：13510779653； QQ联系：595142970； SKEPE联系：raker.yang ； MSN联系：raker0101@yahoo.com.cn ； 编者博客：http://gongkong.gkbk.com 舵机及舵机的精确控制 1. 什么是舵机： 在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出 使得单片机系统非常容易与之接口。 舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇 模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。 还是看看具体的实物比较过瘾一点： 2. 其工作原理是： id21126937 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com 编辑：杨帆 联系电话：13510779653； QQ联系：595142970； SKEPE联系：raker.yang ； MSN联系：raker0101@yahoo.com.cn ； 编者博客：http://gongkong.gkbk.com 控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为 20ms，宽度为 1.5ms的基准信号，将获得的 直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速 齿轮带动电位器旋转，使得电压差为 0，电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一 样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。 3. 舵机的控制： 舵机的控制一般需要一个 20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为 0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。以 180度角度伺服为例，那 么对应的控制关系是这样的： 0.5ms--------------0度； 1.0ms------------45度； 1.5ms------------90度； 2.0ms-----------135度； 2.5ms-----------180度； 这只是一种参考数值，具体的参数，请参见舵机的技术参数。 小型舵机的工作电压一般为 4.8V或 6V，转速也不是很快，一般为 0.22/60度或 0.18/60度，所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时， 舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应，就需要更高的转速了。 要精确的控制舵机，其实没有那么容易，很多舵机的位置等级有 1024个，那么，如果舵机的有效角度范围为 180度的话，其控制的角度精度是可以 达到 180/1024度约 0.18度了，从时间上看其实要求的脉宽控制精度为 2000/1024us约 2us。如果你拿了个舵机，连控制精度为 1度都达不到的话，而且还 看到舵机在发抖。在这种情况下，只要舵机的电压没有抖动，那抖动的就是你的控制脉冲了。而这个脉冲为什么会抖动呢？当然和你选用的脉冲发生器 有关了。一些前辈喜欢用 555来调舵机的驱动脉冲，如果只是控制几个点位置伺服好像是可以这么做的，可以多用几个开关引些电阻出来调占空比，这 么做简单吗，应该不会啦，调试应该是非常麻烦而且运行也不一定可靠的。其实主要还是他那个年代，单片机这东西不流行呀，哪里会哟！ 使用传统单片机控制舵机的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 也有很多，多是利用定时器和中断的方式来完成控制的，这样的方式控制 1个舵机还是相当有效的，但是随着舵机 数量的增加，也许控制起来就没有那么方便而且可以达到约 2微秒的脉宽控制精度了。听说 AVR也有控制 32个舵机的试验板，不过精度能不能达到 2 微秒可能还是要泰克才知道了。其实测试起来很简单，你只需要将其控制信号与示波器连接，然后让试验板输出的舵机控制信号以 2微秒的宽度递增。 为什么 FPPA就可以很方便地将脉宽的精度精确地控制在 2微秒甚至 2微秒一下呢。主要还是 delay memory这样的具有创造性 的指令发挥了功效。该指令的延时时间为数据单元中的立即数的值加 1个指令周期（数据 0出外，详情请参见 delay指令使用注意事 项）因为是 8位的数据存储单元，所以 memory中的数据为（0～255），记得前面有提过，舵机的角度级数一般为 1024级，所以只用 一个存储空间来存储延时参数好像还不够用的，所以我们可以采用 2个内存单元来存放舵机的角度伺服参数了。所以这样一来，我们 可以采用这样的软件结构了： 编辑：杨帆 联系电话：13510779653； QQ联系：595142970； SKEPE联系：raker.yang ； MSN联系：raker0101@yahoo.com.cn ； 编者博客：http://gongkong.gkbk.com 程序原理可以是这样的： pushw pwm0 ; //注意这里的 pwmn指第 n路的 pwm参数值，是个 16位数 //据存放空间，相信 8位机中一次操作个 16位数据也是首见吧 popw pwmtemp; //将 16位数据移动到一个临时空间 set1 s_motor0_drv 编辑：杨帆 联系电话：13510779653； QQ联系：595142970； SKEPE联系：raker.yang ； MSN联系：raker0101@yahoo.com.cn ； 编者博客：http://gongkong.gkbk.com call pwm_delay set0 s_motor0_drv ; pushw pwm1 popw pwmtemp set1 s_motor1_drv call pwm_delay set0 s_motor1_drv ; 按这样写下去，一路 PC写 7个这样的伺服也一点不紧张的，因为 PWM的周期是 20毫秒，而最大脉宽才 2.5毫秒，7*2.5＝17.5毫秒。写完了所有 的脉冲后又做什么，跳回再等待下一个 20毫秒有效的信号量。而 20毫秒的信号量从哪里来，因为多核心，当然可以随便拿个工作频率低点的 CPU来产 生啦。这样一来，一颗 14PIN的 FPPA ,PDK80C02-SOP14就可以通过无线或者红外来精确控制 7路舵机。当然你想控制 40路左右的驱动都没有问题,因为 我们的最大封装就有 40几个 IO口。 舵机驱动的应用场合： 1. 高档遥控仿真车,至少得包括左转和右转功能,高精度的角度控制,必然给你最真实的驾车体验. 2. 多自由度机器人设计,为什么日本人设计的机器人可以上万 RMB的出售, 而国内设计的一些两三千块也卖不出去呢,还是一个品质的问题. 3. 多路伺服航模控制,电动遥控飞机,油动遥控飞机,航海模型等