【转载】秒懂舵机角度控制原理 |
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文章来源:https://www.basemu.com/servo-angle-control-principle.html 舵机是什么?伺服电机通常被称为舵机,它是一种带有输出轴的小装置。当我们向伺服器发送一个控制信号时,输出轴就可以转到特定的位置。只要控制信号持续不变,伺服机构就会保持轴的角度位置不改变。如果控制信号发生变化,输出轴的位置也会相应发生变化。日常生活中,舵机常被用于遥控飞机、遥控汽车、机器人等领域。 舵机在机器人领域非常有用。因为舵机有内置的控制电路,它们的尺寸虽然很小,但输出力够大。像Futaba S-148这样的标准舵机能提供 0.3牛/米的扭矩,相对于它的外形大小来说这已经足够强大了。同时,舵机消耗的能量与机械负荷成正比。因此,一个轻载的舵机系统不会消耗太多的能量。 舵机的内部结构舵机的内部结构如上图所示。你可以看到控制电路,马达,一组齿轮和外壳。 当然还包括电源线(+5V,红色),地线(GND黑色)和PWM控制线(黄色或白色)。 舵机的工作原理舵机内部的控制电路,电位计(可变电阻器)和电机均被连接到电路板上,如内部结构图的右边部分。控制电路通过电位计可监控舵机的当前角度。 如果轴的位置与控制信号相符,那么电机就会关闭。如果控制电路发现这个角度不正确,它就会控制马达转动,直到它达到指定的角度。舵机角度根据制造商的不同而有所不同。比如,一个180度的舵机,它可以在0度至180度之间运动。由于限位装置被安装在主输出装置上,超出这个范围机械结构就不能再转动了。 舵机的输出功率与它所需要转动的距离成正比。如果输出轴需要转动很长的距离,马达就会全速运转,如果它只需要短距离转动,马达就会以较慢的速度运行,这叫做速度比例控制。 如何让舵机转到指定角度?控制线用于传输角度控制信号。这个角度是由控制信号脉冲的持续时间决定的,这叫做脉冲编码调制(PCM)。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,总间隔为2ms。脉冲的宽度将决定马达转动的距离。例如:1.5毫秒的脉冲,电机将转向90度的位置(通常称为中立位置,对于180°舵机来说,就是90°位置)。如果脉冲宽度小于1.5毫秒,那么电机轴向朝向0度方向。如果脉冲宽度大于1.5毫秒,轴向就朝向180度方向。以180度舵机为例,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; 用Arduino UNO 控制舵机测试的硬件条件: • 1 × Arduino UNO. • 1 × 舵机. • 1 × ULN2003 驱动IC(用于防止直接通过Arduino驱动舵机造成问题.) • 1 × 10 KΩ 电阻. 按照下图所示进行连接,如图所示: 打开Arduino IDE,新建一个文件。 连线注意:舵机有三个引脚(电源、GND和信号)。电源线通常是红色的,应该连接到Arduino控制板上的5V针脚;GND地线通常是黑色或棕色的,应该连接到ULN2003 IC上10-16针的任意一个;信号线通常是黄色或白色的,应该连接到Arduino 9号引脚。 可变电位计可变电位计是一个分压器,它可以根据可变电阻的值来调整电路的输出电压,电阻是通过旋钮来控制的。它有三个引脚:GND,信号, +5 V,如下图所示 以上工作就绪并上传代码后,正常情况下当我们旋转可变电位计,舵机将对应改变其角度位置。 |
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