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thj608 发表于 2012-12-27 00:01:46

舵机原理，数码舵机VS模拟舵机！！！版主加精置顶！

一、舵机的原理

标准的舵机有3条导线，分别是：电源线、地线、控制线，如图2所示。




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以日本FUTABA-S3003型舵机为例，图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路。



3003舵机的工作原理是：PWM信号由接收通道进入信号解调电路BA6688的12脚进行解调，获得一个直流偏置电压。该直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差由BA6688的3脚输出。该输出送入电机驱动集成电路BAL6686，以驱动电机正反转。当电机转动时，通过级联减速齿轮带动电位器Rw1旋转，直到电压差为O，电机停止转动。
舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化，改变舵机的位置。




有个很有趣的技术话题可以稍微提一下，就是BA6688是有EMF控制的，主要用途是控制在高速时候电机最大转速。

原理是这样的:


收到1个脉冲以后，BA6688内部也产生1个以5K电位器实际电压为基准的脉冲，2个脉冲比较以后展宽，输出给驱动使用。当输出足够时候，马达就开始加速，马达就能产生EMF，这个和转速成正比的。

因为取的是中心电压，所以正常不能检测到的，但是运行以后就电平发生倾斜，就能检测出来。超过EMF判断电压时候就减小展宽，甚至关闭，让马达减速或者停车。这样的好处是可以避免过冲现象(就是到了定位点还继续走,然后回头,再靠近)





一些国产便宜舵机用的便宜的芯片，就没有EMF控制，马达、齿轮的机械惯性就容易发生过冲现象，产生抖舵




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电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V，一般取5V。注意，给舵机供电电源应能提供足够的功率。控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。





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二、数码舵机 VS 模拟舵机

数码舵机比传统的模拟舵机，在工作方式上有一些优点，但是这些优点也同时带来了一些缺点。



传统的舵机在空载的时候，没有动力被传到舵机马达。当有信号输入使舵机移动，或者舵机的摇臂受到外力的时候，舵机会作出反应，向舵机马达输出驱动电压。由第一节的电路分析我们知道——马达是否获得驱动电压，取决于BA6688的第3脚是否输出一个电压信号给BAL6686马达驱动IC。


数码舵机最大的差别是在于它处理接收机的输入信号的方式。相对与传统的50脉冲/秒的PWM信号解调方式，数码舵机使用信号预处理方式，将频率提高到300脉冲/秒。因为频率高的关系，意味着舵机动作会更精确，“无反应区”变小。注意：只是精度更高，并非数码舵机更快！！


以下的三个图表各显示了两个周期的开/关脉冲，数码舵机的脉冲会更密。


http://www.rcsky.net/_sysdir/2009/315/61722/20081005175111210.gif


您可以想象，一个短促的脉冲，紧接着很长的停顿，这意味着舵机控制精度是不够高的，这也是为什么模拟舵机有“无反应区”的存在。比如说，舵机对于发射机的细小动作，反应迟钝或者根本就没有反应。

而数码舵机提升了脉冲密度，轻微的信号改变都会变的可以读取，这样无论是遥控杆的轻微变动，或者舵机摇臂在外力作用下的极轻微变动，都会能够检测出来，从而进行更细微的修正。


三、数码舵机的缺点：

以上我们已经知道数码舵机会更精确这个优点，那么我们来看数码舵机的缺点

1、数码舵机需要消耗更多的动力。其实这是很自然的。数码舵机以更高频率去修正马达，这一定会增加总体的动力消耗。

2、相对教短的寿命。其实这是很自然的。马达总在转来转去做修正，这一定会增加马达等转动部位的消耗。

四、拟人化比喻

技术性的东西说了这么多，也许很多对电路原理不熟悉的朋友还是不明白，呵呵，举个简单的例子来说明吧！

比如遥控器是老师，舵机控制电路是家长，舵机的马达是小孩

现在的任务是老师要求家长辅导孩子做一个动作，比如倒立

以数字舵机而言，家长自主地给这个动作设置了非常非常严格的标准，他要求孩子倒立时在鞋面上摆一个竖立的硬币，然后盯着硬币，硬币向左一震动他在右边给孩子一鞭子，硬币向右一震动他在左边给孩子一鞭子.........总之他要求的不再是老师要求的“倒立”，而是倒立以后顶一枚不倒的硬币..........

模拟舵机的家长部分则是柔和派，老师要求倒立是吧？他忠实地按老师的要求，让孩子倒立起来，孩子身体的轻微调整他不去关注了，他只关心是不是偏移了老师的标准，呵呵

bulidedian 发表于 2019-11-7 11:55:14

好贴，非常有帮助

mingmingco 发表于 2019-11-3 09:51:47

顶一下                     

ghl4070 发表于 2019-8-19 20:34:02

谢谢，学习了。

鲤鱼跳龙门 发表于 2019-6-27 10:22:27

都是非常难得的知识，真的是学习到了

bg9gke 发表于 2019-6-11 22:50:03

学习了，谢谢楼主！

灵魂腐蚀 发表于 2014-3-15 22:10:34

穿过黑夜 发表于 2014-3-15 22:10:40

为保住菊花，这个一定得回复！

小冰 发表于 2015-12-3 12:36:48

楼主，图没了！

183116869 发表于 2015-12-3 23:31:17

玩航模贵在折腾

adikesi 发表于 2016-9-1 12:25:34

为什么图片看不见呢？我想知道他们除了脉冲频率不一样，精确度不一样以外，内部结构怎么样？数字舵机也是用的电位器来确定角度吗？

bslk5 发表于 2016-12-23 18:45:55

楼主的奉献精神可敬

bslk5 发表于 2016-12-23 19:02:40

已经仔细看了，深刻学习了

scu319hy 发表于 2017-1-2 20:27:53

学习了                                          

炸香机 发表于 2017-1-2 22:09:28

图片挂了                           

炸香机 发表于 2017-1-2 22:11:09

adikesi 发表于 2016-9-1 12:25
为什么图片看不见呢？我想知道他们除了脉冲频率不一样，精确度不一样以外，内部结构怎么样？数字舵机也是用 ...

数字舵机一般也是用电位器来确定角度的不过有些舵机是用磁编码器确定角度的

神奇的牛 发表于 2017-6-28 17:18:10

好贴，进阶必读

lcr24502 发表于 2017-9-12 19:49:53

学习一下，学习一下

不炸副司机 发表于 2017-9-12 23:15:31

学习了

satomuyu 发表于 2017-9-15 10:59:14

顶顶顶{:1_1:}{:1_1:}{:1_1:}

xiaofei0203 发表于 2018-1-16 08:03:03

图挂了 图挂了！！！！

ftb 发表于 2018-6-17 23:09:26

玩航模贵在折腾{:1_3:}

aigz 发表于 2018-7-24 16:27:20

图片看不见哦

pxxyjdx 发表于 2018-7-24 21:04:52

已经仔细看了，深刻学习了

362442340 发表于 2019-4-14 15:15:28

说的太明白了。。。谢谢

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