舵机分类和控制原理简述（180°模拟电机）SG90 MG996R

时间：2022-10-11 05:30:00 旋转电位器r097g 11传感器插头mg641234

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参考书目：我的机器人罗庆生仿生机器人的设计与制作北京理工大学出版社

舵机

舵机是一种位置（角度）伺服驱动器，最早用于模型飞机，相当于便宜版的伺服电机，但只保留位置环，适用于需要角度变化和可维护的控制系统，如机器人关节（不作为电源）。从舵机中引出三条线PWM信号线和电源正负线。

https://www.zhihu.com/question/37374664/answer/167299936 步进电机、伺服电机和舵机的原理和差异

1舵机参数

扭矩：可以理解为舵盘上舵轴中心的水平距离1cm处舵机能驱动的物体重量
舵机功率：=速度×扭矩
使用电压：4.8V/6V
舵机类型：数字舵机/模拟电机
转角角度：90°/180°/360°
反应速度：指舵机的旋转速度。这种速度不能改变，一般为0.11s/60°~0.21s/60°（无负载情况下转过60°所需时间)。
死区设定
插头类型：JR/FUTABA
结构材料：塑料齿/金属齿
安装尺寸/重量：舵机功率与舵机尺寸的比值可理解为舵机功率密度

数字舵机和模拟舵机(RC伺服系统)的机械结构完全相同，最大的区别体现在控制电路上。数字舵机的伺服控制器采用数字电路(MCU模拟舵机的控制器采用模拟电路。
模拟舵机需要不断发送PWM为了保持信号在规定的位置或以一定的速度旋转，数字舵机只需发送一次PWM信号可以保持在指定的位置。
与传统的50脉冲/秒(50)相比，数字舵机以更高的频率向电机发送动力脉冲Hz），数字舵机的频率为300脉冲/秒(300Hz），所以反应速度更快。

结论：数字舵机系统总体优于模拟舵机。

部分引用自 https://www.cnblogs.com/rayray/p/3479396.html 数字(数字)舵机和模拟舵机的区别

180度和360度

舵机和普通直流电机的区别在于舵机只能在一定角度内旋转。(数字舵机除外)舵机通常旋转角度最大。
180度舵机只能0度到180度（±如果在90度之间移动，超过此范围，舵机将出现过量程故障，从齿轮损坏到舵机电路或舵机中的电机烧坏。
舵机的旋转方式与普通电机相似，可连续旋转，但只能控制其旋转方向和速度，不能调整旋转角度。

其它

驱动电路
舵机不需要专门配置驱动电路，其内部集成驱动电路可以直接通过单片机IO口输出的PWM驱动舵机的波来。

位置等级
舵机的位置等级一般为1024。

控制精度
控制精度=舵机旋转角度/位置等级
180°/1024≈0.18°

脉宽控制精度
脉宽控制精度=基准周期信号/位置等级
20000us/1024≈20us

舵盘

三舵机工作原理

舵机结构

舵机结构如下图所示，分为电机、减速齿轮组、电位器和控制电路。
电位器用于位置反馈。将旋转后产生的电阻变化信号发送回控制电路，监控当前轴角；
控制电路驱动电机和接收PWM控制信号和电位反馈信号；
减速齿轮组用于放大电机的扭矩。齿轮包括塑料齿轮、混合齿轮和金属齿轮。

部分引用自 https://www.cnblogs.com/zhoubatuo/p/6138033.html PWM总结波控舵机

基本工作原理

闭环控制

舵机是一个闭环控制系统。电位器是其输入传感器，其电阻值随舵机旋转位置的变化而变化。当控制脉冲连续给定时，电机的速度和方向可以通过控制电路读取电阻值并与控制脉冲进行比较来调整，使电机旋转并固定在指定角度。（即位置环）

部分引用自 https://blog.csdn.net/weixin_42445727/article/details/80819340 舵机内部结和工作原理分析

舵机的闭环控制还有另一种解释(从伺服电机的角度来看，不知道是否适用于舵机，毕竟两者还是有区别的):
伺服主要由脉冲定位，伺服电机接收到一个脉冲时，会旋转一个脉冲对应的角度，从而实现位移。
伺服电机本身具有发出脉冲的功能，因此伺服电机的每个旋转角度都会发出相应数量的脉冲，呼应伺服电机接受的脉冲，使系统能够通过比较接收和发出的脉冲数来准确控制电机的旋转。

180°舵机

以模拟电机为例。

舵机的伺服系统由可变宽度脉冲控制（PWM）。
舵机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（50Hz，脉冲频率是指每秒发送脉冲的数量)，信号定义为舵机角的中间位置（±90度)；控制舵机脉冲信号的高电平范围为0.5ms到2.5ms，其中0.5ms为最小值，2.5ms最大值。舵机的角度是由连续发送的控制信号脉冲产生的。脉冲的持续时间决定了脉冲旋转的角度（脉冲编码调制，PCM）。稳定舵机角度的脉冲必须持续发送，有限的外力影响不会改变舵机的角度。当脉冲停止发送时，舵机将停止在当前位置，而不会自动复位。此时，外力可以改变舵机的角度。

受PWM外部控制信号频率限制，最快20ms为了调整舵机摇臂的位置。

脉冲宽度决定舵机的正反转：当舵机收到不到1个.5ms输出轴以中间位置为标准，逆时针旋转一定角度；接收到的脉冲大于1.5ms情况相反。

即PWM与基准信号相比，信号。

脉冲宽度决定舵机的旋转角度：PWM信号通过信号线进入控制电路，获得直流偏置电压。将获得的直流偏置电压与电位器的电压进行比较，以获得电压差，并在电机上增加差，以控制舵机的旋转。

即PWM与电位器信号相比，信号。

电机通过级联减速齿轮驱动电位器旋转，当电压差为0时，电机停止旋转。舵机的输出功率与所需旋转距离成正比。如果输出轴需要长距离旋转，控制电路将发送最大宽度的动力脉冲，使电机全速运行；如果只需要短距离旋转，电机将以较慢的速度运行（速度比控制），这意味着如果有较小的控制动作，舵机将向电机发送较小的初始动力脉冲，电机反应非常缓慢或根本没有反应（模拟电机缺陷）。控制电路发送的动力脉冲在到达指定位置时会降低脉冲宽度，使电机减速直至停止。

180°舵机
0.5ms----------------0度；
1ms -----------------45度；
1.5ms----------------90度；
2ms -----------------135度；
2.5ms ---------------180度；

部分引用自
htts://www.basemu.com/servo-angle-control-principle.html 秒懂舵机角度控制原理
https://blog.csdn.net/pang9998/article/details/103200666 舵机使用基础

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360°舵机

0.5ms----------------正向最大转速；
1.5ms----------------速度为0；
2.5ms----------------反向最大转速；

部分内容转自https://blog.csdn.net/yx1302317313/article/details/80378037 180度舵机与360度舵机

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通过单片机系统输出PWM信号可实现对舵机输出转角的控制，在此之前单片机首先需产生基本的PWM周期信号（通常为20ms的周期信号）；其次单片机能调整占空比。单片机可控制一路或多路舵机。

舵机分类和控制原理简述（180°模拟电机）SG90 MG996R

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