淺談微型直流電機應用：舵機的控制原理

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  在遙控飛機/汽車(chē)或機器人中，我們會(huì )用到一種驅動(dòng)：舵機。它是一種帶有輸出軸的小裝置，可以不斷的變換角度，像微云臺里面也會(huì )用到舵機。

  上圖為9克舵機，它就是由控制電路、齒輪和一個(gè)tfn20微電機組成

  舵機的齒輪組的作用和微型減速電機一樣，起到一個(gè)減速的作用，減速齒輪組由TFN20微型直流電機驅動(dòng)，其輸出轉軸帶動(dòng)一個(gè)具有線(xiàn)性比例特性的位置反饋電位器作為位置檢測?？刂齐娐犯鶕娢黄鞯姆答侂妷?，與外部輸入控制脈沖進(jìn)行比較，產(chǎn)生糾正脈沖，控制并驅動(dòng)直流電機正轉或反轉，使減速齒輪輸出的位置與期望值相復合。從而達到精確控制轉向角度的目的。

  舵機內部的控制電路，電位計（可變電阻器）和微型電機均被連接到電路板上，控制電路通過(guò)電位計可監控舵機的當前角度。

  如果軸的位置與控制信號相符，那么微電機就會(huì )關(guān)閉。如果控制電路發(fā)現這個(gè)角度不正確，它就會(huì )控制微轉動(dòng)，直到它達到指定的角度。舵機角度根據制造商的不同而有所不同。比如，一個(gè)180度的舵機，它可以在0度至180度之間運動(dòng)。由于限位裝置被安裝在主輸出裝置上，超出這個(gè)范圍機械結構就不能再轉動(dòng)了。

  舵機的輸出功率與它所需要轉動(dòng)的距離成正比。如果輸出軸需要轉動(dòng)很長(cháng)的距離，微電機就會(huì )全速運轉，如果它只需要短距離轉動(dòng)，馬達就會(huì )以較慢的速度運行，這叫做速度比例控制。

  控制線(xiàn)用于傳輸角度控制信號。這個(gè)角度是由控制信號脈沖的持續時(shí)間決定的，這叫做脈沖編碼調制（PCM）。舵機的控制一般需要一個(gè)20ms左右的時(shí)基脈沖，該脈沖的高電平部分一般為0.5ms-2.5ms范圍，總間隔為2ms。脈沖的寬度將決定馬達轉動(dòng)的距離。例如：1.5毫秒的脈沖，電機將轉向90度的位置（通常稱(chēng)為中立位置，對于180°舵機來(lái)說(shuō)，就是90°位置）。如果脈沖寬度小于1.5毫秒，那么電機軸向朝向0度方向。如果脈沖寬度大于1.5毫秒，軸向就朝向180度方向。以180度舵機為例，對應的控制關(guān)系是這樣的： 

0.5ms————-0度；

1.0ms————45度； 

1.5ms————90度； 

2.0ms———–135度； 

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2.5ms———–180度；