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舵機是一種位置（角度）伺服的驅動器，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統。目前在高檔遙控玩具，如航模，包括飛機模型，潛艇模型；遙控機器人中已經使用得比較普遍。舵機是一種俗稱，其實是一種伺服馬達。在機器人機電控制系統中，舵機控制效果是性能的重要影響因素。舵機可以在微機電系統和航模中作為基本的輸出執行機構，其簡單的控制和輸出使得單片機系統非常容易與之接口。
舵機的工作原理：一般來講，舵機主要由以下幾個部分組成， 舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計、直流電機、控制電路板等。舵機的控制信號為周期是20ms的脈寬調制（PWM）信號，其中脈沖寬度從0.5ms-2.5ms，相對應舵盤的位置為0－180度，呈線性變化。也就是說，給它提供一定的脈寬，它的輸出軸就會保持在一個相對應的角度上，無論外界轉矩怎樣改變，直到給它提供一個另外寬度的脈沖信號，它才會改變輸出角度到新的對應的位置上。轉動范圍不能超過180度。適合于需要不斷角度變化并可以保持的驅動電路中。
控制電路板中的信號調制芯片接收來自信號線的信號，獲得偏置電壓，芯片內部本身帶有一個基準電路，產生周期為20毫秒，寬度為1.5MS的基準信號，獲得的偏置電壓信號會與基準電壓進行比較，電壓差的正負值輸出到電機驅動芯片將決定電機的正反轉，因為舵機的輸出軸與位置反饋電位計是相連的，電機的轉動通過級聯減速齒輪帶動反饋電位計（電位器）旋轉，電位計將輸出一個電壓信號到控制電路板，進行負反饋，當電壓差為零時，電機停止轉動，并達到預期的轉動角度位置。
舵機的控制：
舵機的控制一般需要一個20ms左右的時基脈沖，該脈沖的高電平部分一般為0.5ms~2.5ms范圍內的角度控制脈沖部分。以180度角度伺服為例，那么對應的控制關系是這樣的：
0.5ms-----------負90度；
1.0ms-----------負45度；
1.5ms------------0度；
2.0ms-----------正45度；
2.5ms-----------正90度；
請看下形象描述吧:
這只是一種參考數值，具體的參數，請參見舵機的技術參數。
第八屆的B車模采用的舵機是SD_5參數如下：
簡介：數字舵機，最高工作電壓是5.5V,正常工作電流是200mA,具有堵轉保護功能，當堵轉電流大于或等于800mA時，舵機在三秒后開始保護電路、電機，降低電流，停止轉動。但不排除電壓過高燒壞的風險，詳細了解一款舵機的工作參數是精準控制的前提。
在我們看來，理想的舵機模型應滿足以下條件
1、響應時間為零，在接到指令后即可轉動到指定位置。
2、力矩為無窮大，可以克服一切機械阻力。
3、對外界的電磁干擾不敏感，也不對外產生電磁干擾。
4、工作中中值恒定。
5、控制精度足夠高。
6、舵機轉角與高電平時間呈線性關系。
出于以上幾點，我們知道理想模型是不存在的，但我們可以對實際模型進行改進。如何縮短舵機的響應時間？提高工作電壓是一個方法，在最高允許工作電壓下，電壓越高，響應越快。加長舵機機械臂也是一個方法，根據杠桿原理，臂長越長，前輪轉動相同的角度，舵機需要轉動的角度越小，但臂長加長，對舵機輸出力矩強度要求就越高，當強度不能滿足要求時，控制精度就會下降，并有可能因為電流過大燒壞舵機。
舵機控制：（以下為摘抄參考內容）
小型舵機的工作電壓一般為4.8V或6V，轉速也不是很快，一般為0.22/60度或0.18/60度，所以假如你更改角度控制脈沖的寬度太快時，舵機可能反應不過來。如果需要更快速的反應，就需要更高的轉速了。
要精確的控制舵機，其實沒有那么容易，很多舵機的位置等級有1024個，那么，如果舵機的有效角度范圍為180度的話，其控制的角度精度是可以達到180/1024度約0.18度了，從時間上看其實要求的脈寬控制精度為2000/1024us約2us。如果你拿了個舵機，連控制精度為1度都達不到的話，而且還看到舵機在發抖。在這種情況下，只要舵機的電壓沒有抖動，那抖動的就是你的控制脈沖了。而這個脈沖為什么會抖動呢？當然和你選用的脈沖發生器有關了。一些前輩喜歡用555來調舵機的驅動脈沖，如果只是控制幾個點位置伺服好像是可以這么做的，可以多用幾個開關引些電阻出來調占空比，這么做簡單嗎，應該不會啦，調試應該是非常麻煩而且運行也不一定可靠的。其實主要還是他那個年代，單片機這東西不流行呀，哪里會喲！
使用傳統單片機控制舵機的方案也有很多，多是利用定時器和中斷的方式來完成控制的，這樣的方式控制1個舵機還是相當有效的，但是隨著舵機數量的增加，也許控制起來就沒有那么方便而且可以達到約2微秒的脈寬控制精度了。聽說AVR也有控制32個舵機的試驗板，不過精度能不能達到2微秒可能還是要泰克才知道了。其實測試起來很簡單，你只需要將其控制信號與示波器連接，然后讓試驗板輸出的舵機控制信號以2微秒的寬度遞增。
為什么FPPA就可以很方便地將脈寬的精度精確地控制在2微秒甚至2微秒一下呢。主要還是 delay memory這樣的具有創造性的指令發揮了功效。該指令的延時時間為數據單元中的立即數的值加1個指令周期（數據0出外，詳情請參見delay指令使用注意事項）因為是8位的數據存儲單元，所以memory中的數據為（0～255），記得前面有提過，舵機的角度級數一般為1024級，所以只用一個存儲空間來存儲延時參數好像還不夠用的，所以我們可以采用2個內存單元來存放舵機的角度伺服參數了。所以這樣一來，我們可以采用這樣的軟件結構了：
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淺談舵機電路及其控制原理.docx
2018-4-28 15:01 上傳
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