第3講-舵機原理與應(yīng)用

舵機工作原理與應(yīng)用

第三講華北電力大學自動化系實驗中心王炳謙舵機的應(yīng)用舵機是機電系統(tǒng)的重要執(zhí)行機構(gòu)。在航模、船模、車模、機器人等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。舵機是一種位置伺服的驅(qū)動器。*在智能車中主要用于轉(zhuǎn)彎控制在智能車中也可用于傳感器的搖頭控制剎車控制伺服器

S3010型（又稱舵機）圖一舵機實物照片舵機的結(jié)構(gòu)

圖二舵機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖舵機工作原理減速齒輪組由馬達驅(qū)動，其終端（輸出端）帶動一個線性的比例電位器作位置檢測，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的PWM控制脈沖信號的平均有效電壓相等，停止電機，完成位置輸出。不等時根據(jù)偏差驅(qū)動馬達正向或反向地轉(zhuǎn)動，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，從而達到使伺服馬達精確定位的目的。舵機本身是一個位置隨動系統(tǒng)，構(gòu)成如上圖。通過內(nèi)部位置反饋，它的舵盤輸出轉(zhuǎn)角正比于給定的控制信號，因此對它的控制可以使用開環(huán)方式。在負載力矩小于其最大輸出力矩（6.5Kg.cm)的情況下，它的輸出轉(zhuǎn)角正比于給定脈沖寬度。舵機技術(shù)指標表一舵機S3010主要技術(shù)規(guī)格

“飛思卡爾”智能車賽指定用舵機整體介紹：主用途通用伺服器

特征低成本、高扭矩

基板S256

馬達TricoreGM1510

VRTR133-15

其它MATAL軸承，引線長300mm,HORND體積：（L×W×H)

40.0×20×38.1mm重量：

41g輸出扭矩：*6.0V時6.5±1.3[Kg.cm]動作速度：*6.0V時0.16±0.02[Sec/60度]表一續(xù)動作方向：(順時針）*CW脈寬1520-920[us]（逆時針）*CCW脈寬1520-2120[us]動作角度：*CW60±10度

CCW60±10度

左右差最大10度工作電壓范圍：*

4.0-6.0[V]工作電流：*停止時最大15mA（無負載）（4.8V時）動作時130±25mA（無負載）工作電流：停止時最大15mA（無負載）（6.0V時）*動作時145±30mA（無負載）晃動量

最大0.3mm使用溫度范圍

-10-+45度*重點關(guān)注舵機轉(zhuǎn)角與脈寬的關(guān)系：脈沖周期一般選在20毫秒左右圖三舵機位置調(diào)中脈沖Vt圖四舵機控制工作原理動畫演示伺服電機的角度主要由高電平的脈寬來控制舵機的接線：黑色線--------地線紅色線--------正電源（如+5V)黃（白）色線--------控制信號線（脈寬信號）圖五+5V控制信號（PWM)單片機控制舵機的方法在51單片機中，可由定時器中斷的方式來實現(xiàn)?？刂品绞綖椋焊淖兌〞r器中斷的定時系數(shù)，將20毫秒分為兩次中斷執(zhí)行，一次短定時中斷和一次長定時中斷。圖六舵機使用幾個注意點：舵機安裝連接控制角度的搖桿，因為機械結(jié)構(gòu)的原因，搖桿的初始0度角，與舵機的機械0度角，一般并不重合。在使用時要進行修正。舵機輸出的控制角一般精度較高，但由于其控制的機械裝置精度并不高，（如模型車、步行機械人）所以要達到較理想的控制位置，除了仔細調(diào)整機械裝置外，可由軟件進行修正。機械裝置在組裝完成后，在工作范圍內(nèi)應(yīng)無卡死，或阻力過大的情況發(fā)生，才可進行軟件硬件連調(diào)。當舵機通電情況及不通電的情況下，不要手動強行改變其位置。用于控制汽車轉(zhuǎn)彎控制時，應(yīng)避免汽車的撞擊。以免損壞內(nèi)部的塑料傳動齒輪。舵機供電電壓的波動會引起舵機的抖動，因此舵機電壓應(yīng)非常穩(wěn)定。要特別注意，絕不可加載讓伺服馬達輸出位置超過±60o的脈沖信號，否則會損壞伺服馬達的輸出限位機構(gòu)或齒輪組等機械部件。在車模轉(zhuǎn)彎應(yīng)用中，為了提高響應(yīng)時間，可加長搖桿長度。在工作電壓范圍內(nèi)，適當選擇較高的工作電壓，也可提高響應(yīng)時間。