一般來講，舵機(jī)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(jì)5k、直流電機(jī)、控制電路板等。

普通舵機(jī)拆解圖

SR403p 拆解圖

工作原理：

控制電路板接受來自信號線的控制信號，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，電機(jī)帶動一系列齒輪組，減速后傳動至輸出舵盤。舵機(jī)的輸出軸和位置反饋電位計(jì)是相連的，舵盤轉(zhuǎn)動的同時，帶動位置反饋電位計(jì)，電位計(jì)將輸出一個電壓信號到控制電路板，進(jìn)行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和速度，從而達(dá)到目標(biāo)停止。

舵機(jī)的控制信號為周期是20ms的脈寬調(diào)制（PWM）信號，其中脈沖寬度從0.5ms-2.5ms，相對應(yīng)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(yīng)的角度上，無論外界轉(zhuǎn)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(yīng)的位置上。舵機(jī)內(nèi)部有一個基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期20ms，寬度1.5ms的基準(zhǔn)信號，有一個比較器，將外加信號與基準(zhǔn)信號相比較，判斷出方向和大小，從而產(chǎn)生電機(jī)的轉(zhuǎn)動信號。由此可見，舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動器，轉(zhuǎn)動范圍不能超過180度，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的驅(qū)動當(dāng)中。比方說機(jī)器人的關(guān)節(jié)、飛機(jī)的舵面等。

舵機(jī)的輸入線共有三條，紅色中間，是電源線，一邊黑色的是地線，這輛根線給舵機(jī)提供最基本的能源保證，主要是電機(jī)的轉(zhuǎn)動消耗。電源有兩種規(guī)格，一是4.8V，一是6.0V，分別對應(yīng)不同的轉(zhuǎn)矩標(biāo)準(zhǔn)，即輸出力矩不同，6.0V對應(yīng)的要大一些，具體看應(yīng)用條件；另外一根線是控制信號線，F(xiàn)utaba的一般為白色，JR的一般為桔黃色。另外要注意一點(diǎn)，SANWA的某些型號的舵機(jī)引線電源線在邊上而不是中間，需要辨認(rèn)。但記住紅色為電源，黑色為地線，一般不會搞錯。

廠商所提供的舵機(jī)規(guī)格資料，都會包含外形尺寸(mm)、扭力(kg/cm)、速度(秒/60°)、測試電壓(V)及重量(g)等基本資料。扭力的單位是 kg/cm，意思是在擺臂長度 1 公分處，能吊起幾公斤重的物體。這就是力臂的觀念，因此擺臂長度愈長，則扭力愈小。速度的單位是 sec/60°，意思是舵機(jī)轉(zhuǎn)動 60°所需要的時間。 電壓會直接影響舵機(jī)的性能，例如 Futaba S-9001 在 4.8V 時扭力為 3.9kg/cm、速度為 0.22 秒/60°，在 6.0V 時扭力為 5.2kg/cm、速度為 0.18 秒/60° 。若無特別注明，JR 的舵機(jī)都是以 4.8V 為測試電壓，F(xiàn)utaba則是以 6.0V 作為測試電壓。速度快、扭力大的舵機(jī)，除了價格貴，還會伴隨著高耗電的特點(diǎn)。因此使用高級的舵機(jī)時，務(wù)必搭配高品質(zhì)、高容量的電池，能提供穩(wěn)定且充裕的電流，才可發(fā)揮舵機(jī)應(yīng)有的性能。

數(shù)碼舵機(jī)常見問題原理分析及解決：

一、數(shù)碼舵機(jī)與模擬舵機(jī)的區(qū)別
        傳統(tǒng)模擬舵機(jī)和數(shù)字比例舵機(jī)（或稱之為標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)）的電子電路中無MCU微控制器，一般都稱之為模擬舵機(jī)。老式模擬舵機(jī)由功率運(yùn)算放大器等接成惠斯登電橋，根據(jù)接收到模擬電壓控制指令和機(jī)械連動位置傳感器（電位器）反饋電壓之間比較產(chǎn)生的差分電壓，驅(qū)動有刷直流電機(jī)伺服電機(jī)正/反運(yùn)轉(zhuǎn)到指定位置。數(shù)字比例舵機(jī)是模擬舵機(jī)最好的類型，由直流伺服電機(jī)、直流伺服電機(jī)控制器集成電路(IC)，減速齒輪組和反饋電位器組成，它由直流伺服電機(jī)控制芯片直接接收PWM（脈沖方波，一般周期為20ms，脈寬1~2 ms，脈寬1 ms為上限位置，1.5ms為中位,2ms為下限位置）形式的控制驅(qū)動信號，迅速驅(qū)動電機(jī)執(zhí)行位置輸出,直至直流伺服電機(jī)控制芯片檢測到位置輸出連動電位器送來的反饋電壓與PWM控制驅(qū)動信號的平均有效電壓相等,停止電機(jī)，完成位置輸出。
       數(shù)碼舵機(jī)電子電路中帶MCU微控制器故俗稱為數(shù)碼舵機(jī)，數(shù)碼舵機(jī)憑借比之模擬舵機(jī)具有反應(yīng)速度更快，無反應(yīng)區(qū)范圍小，定位精度高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢已逐漸取代模擬舵機(jī)在機(jī)器人、航模中得到廣泛應(yīng)用。
      數(shù)碼舵機(jī)設(shè)計(jì)方案一般有兩種：一種是MCU+直流伺服電機(jī)+直流伺服電機(jī)控制器集成電路(IC)+減速齒輪組+反饋電位器的方案，以下稱為方案1，另一種是MCU+直流伺服電機(jī)+減速齒輪組+反饋電位器的方案，以下稱為方案2。市面上加裝數(shù)碼驅(qū)動板把模擬舵機(jī)改數(shù)碼舵機(jī)屬方案1。

二、舵機(jī)電機(jī)調(diào)速原理及如何加快電機(jī)速度
       常見舵機(jī)電機(jī)一般都為永磁直流電動機(jī)，如直流有刷空心杯電機(jī)。直流電動機(jī)有線形的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性和轉(zhuǎn)矩-電流特性，可控性好，驅(qū)動和控制電路簡單，驅(qū)動控制有電流控制模式和電壓控制兩種模式。舵機(jī)電機(jī)控制實(shí)行的是電壓控制模式，即轉(zhuǎn)速與所施加電壓成正比，驅(qū)動是由四個功率開關(guān)組成H橋電路的雙極性驅(qū)動方式，運(yùn)用脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)調(diào)節(jié)供給直流電動機(jī)的電壓大小和極性，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向（正/反轉(zhuǎn)）的控制。電機(jī)的速度取決于施加到在電機(jī)平均電壓大小，即取決于PWM驅(qū)動波形占空比（占空比為脈寬/周期的百分比）的大小，加大占空比，電機(jī)加速，減少占空比電機(jī)減速。
       所以要加快電機(jī)速度：1、加大電機(jī)工作電壓；2、降低電機(jī)主回路阻值，加大電流；二者在舵機(jī)設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)，均涉及在滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求情況下重新選擇舵機(jī)電機(jī)。

三、數(shù)碼舵機(jī)的反應(yīng)速度為何比模擬舵機(jī)快
       很多模友錯誤以為：“數(shù)碼舵機(jī)的PWM驅(qū)動頻率300Hz比模擬舵機(jī)的50Hz高6倍，則舵機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速快6倍，所以數(shù)碼舵機(jī)的反應(yīng)速度就比模擬舵機(jī)快6倍” 。這里請大家注意占空比的概念，脈寬為每周期有效電平時間，占空比為脈寬/周期的百分比，所以大小與頻率無關(guān)。占空比決定施加在電機(jī)上的電壓，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時，就決定電機(jī)轉(zhuǎn)速，與PWM的頻率無關(guān)。
       模擬舵機(jī)是直流伺服電機(jī)控制器芯片一般只能接收50Hz頻率（周期20ms）~300Hz左右的PWM外部控制信號，太高的頻率就無法正常工作了。若PWM外部控制信號為50Hz，則直流伺服電機(jī)控制器芯片獲得位置信息的分辨時間就是20ms，比較PWM控制信號正比的電壓與反饋電位器電壓得出差值,該差值經(jīng)脈寬擴(kuò)展(占空比改變,改變大小正比于差值)后驅(qū)動電機(jī)動作，也就是說由于受PWM外部控制信號頻率限制，最快20ms才能對舵機(jī)搖臂位置做新的調(diào)整。
       數(shù)碼舵機(jī)通過MCU可以接收比50Hz頻率（周期20ms）快得多的PWM外部控制信號，就可在更短的時間分辨出PWM外部控制信號的位置信息，計(jì)算出PWM信號占空比正比的電壓與反饋電位器電壓的差值，去驅(qū)動電機(jī)動作，做舵機(jī)搖臂位置最新調(diào)整。
       結(jié)論：不管是模擬還是數(shù)碼舵機(jī)，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時，電機(jī)轉(zhuǎn)速取決于驅(qū)動信號占空比大小而與頻率無關(guān)。數(shù)碼舵機(jī)可接收更高頻率的PWM外部控制信號，可在更短的周期時間后獲得位置信息，對舵機(jī)搖臂位置做最新調(diào)整。所以說數(shù)碼舵機(jī)的反應(yīng)速度比模擬舵機(jī)快，而不是驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速比模擬舵機(jī)快。

四、數(shù)碼舵機(jī)的無反應(yīng)區(qū)范圍為何比模擬舵機(jī)小
       根據(jù)上述對模擬舵機(jī)的分析可知模擬舵機(jī)約20ms才能做一次新調(diào)整。而數(shù)碼舵機(jī)以更高頻率的PWM驅(qū)動電機(jī)。PWM頻率的加快使電機(jī)的啟動/停止，加/減速更柔和，更平滑，更有效的為電機(jī)提供啟動所需的轉(zhuǎn)矩。就象是汽車獲得了更小的油門控制區(qū)間，則啟動/停止，加/減速性能更好。所以數(shù)碼舵機(jī)的無反應(yīng)區(qū)比模擬舵機(jī)小。

五、模擬舵機(jī)加裝數(shù)碼舵機(jī)驅(qū)動板并未提升反應(yīng)速度
       根據(jù)以上分析可知，模擬舵機(jī)加裝數(shù)碼舵機(jī)驅(qū)動板，要提升反應(yīng)速度，PMW外部控制信號（如陀螺儀送來的尾舵機(jī)信號）的頻率必須加快，如果還是50Hz，那舵機(jī)反應(yīng)速度當(dāng)然就沒提升了。

六、舵機(jī)控制死區(qū)、滯環(huán)、定位精度、輸入信號分辨率、回中性能的認(rèn)識
       每一個閉環(huán)控制系統(tǒng)由于信號的振蕩等原因，輸入信號和反饋信號不可能完全相等，這就涉及到控制死區(qū)和滯環(huán)的問題，系統(tǒng)無法辨別輸入信號和反饋信號的差異范圍就是控制死區(qū)范圍。舵機(jī)自動控制系統(tǒng)由于信號震蕩、機(jī)械精度等原因造成控制系統(tǒng)在控制死區(qū)范圍外的小范圍老是做調(diào)整，為使舵機(jī)在小范圍內(nèi)不對震蕩做調(diào)整，這就需要引入滯環(huán)的作用了。滯環(huán)比控制死區(qū)大，一般控制死區(qū)范圍為±0.4%，滯環(huán)可設(shè)置為±2%，輸入信號和反饋信號的差值在滯環(huán)內(nèi)電機(jī)不動作，輸入信號和反饋信號的差值進(jìn)入滯環(huán)，電機(jī)開始制動-停止。定位精度取決于舵機(jī)系統(tǒng)的整體精度：如控制死區(qū)、機(jī)械精度、反饋電位器精度、輸入信號分辨率。輸入信號分辨率指舵機(jī)系統(tǒng)對輸入信號最小分辨范圍，數(shù)碼舵機(jī)輸入信號分辨率大大優(yōu)于模擬舵機(jī)。回中性能取決于滯環(huán)和定位精度。

七、舵機(jī)為何會老發(fā)出吱吱的響聲
       舵機(jī)老發(fā)出吱吱的來回定位調(diào)整響聲，是由于有的舵機(jī)無滯環(huán)調(diào)節(jié)功能，控制死區(qū)范圍調(diào)得小，只要輸入信號和反饋信號老是波動，它們的差值超出控制死區(qū)，舵機(jī)就發(fā)出信號驅(qū)動電機(jī)。另沒有滯環(huán)調(diào)節(jié)功能，如果舵機(jī)齒輪組機(jī)械精度差，齒虛位大，帶動反饋電位器的旋轉(zhuǎn)步，步范圍就已超出控制死區(qū)范圍，那舵機(jī)必將調(diào)整不停，吱吱不停。

八、為何有的舵機(jī)炸機(jī)易燒電路板
        有的舵機(jī)選用的功率器件電流大同時系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有或芯片自帶有過流保護(hù)功能，能檢測出堵轉(zhuǎn)過流及短路狀態(tài)迅速停止電機(jī)驅(qū)動信號。還有可在電機(jī)回路接壓敏電阻防止瞬間過壓及在功率器件前端設(shè)計(jì)有吸收電容。此類舵機(jī)炸機(jī)堵轉(zhuǎn)不容易燒電路板和電機(jī)。與舵機(jī)是金屬齒還是塑料齒并無絕對關(guān)系。

九、舵機(jī)為何抖舵
        控制死區(qū)敏感，輸入信號和反饋信號因各種原因波動，差值超出范圍，舵臂動，所以抖舵。

十一、舵機(jī)為何抖舵
控制死區(qū)敏感，輸入信號和反饋信號因各種原因波動，差值超出范圍，舵臂動，所以抖舵。

舵機(jī)一般故障判斷： 　　

1）炸機(jī)后舵機(jī)電機(jī)狂轉(zhuǎn)、舵盤搖臂不受控制、搖臂打滑------------------可以斷定：齒輪掃齒了，換齒輪。 　　

2）炸機(jī)后舵機(jī)一致性銳減，現(xiàn)象是炸壞的舵機(jī)反應(yīng)遲鈍，發(fā)熱嚴(yán)重，但是可以隨著控的指令運(yùn)行，但是舵量很小很慢-------------基本斷定：舵機(jī)電機(jī)過流了，拆下電機(jī)后發(fā)現(xiàn)電機(jī)空載電流很大（>150MA），失去完好的性能(完好電機(jī)空載電流≤60-90MA)，換舵機(jī)電機(jī)。 　　

3）炸機(jī)后舵機(jī)打舵后無任何反應(yīng)---------------基本確定舵機(jī)電子回路斷路、接觸不良或舵機(jī)的電機(jī)、電路板的驅(qū)動部分燒毀導(dǎo)致的，先檢查線路，包括插頭，電機(jī)引線和舵機(jī)引線是否有斷路現(xiàn)象，如果沒有的話，就進(jìn)行逐一排除，先將電機(jī)卸下測試空載電流，如果空載電流小于90MA，則說明電機(jī)是好的，那問題絕對是舵機(jī)驅(qū)動燒壞了，9-13克微型舵機(jī)電路板上面就有2個或四個小貼片三極管，換掉就可以了，有2個三極管的那肯定是用Y2或IY直接代換，也就是SS8550，如果是有四個三極管的H橋電路，則直接用2個Y1（SS8050）和2個(SS8550)直接代換，65MG的UYR ---- 用Y 1(SS8050 IC=1.5A); UXR------用Y2（SS8550，IC=1.5A）直接代換。 　　

4）舵機(jī)故障是搖臂只能一邊轉(zhuǎn)動，另外一邊不動的話-----------判斷：舵機(jī)電機(jī)是好的，主要檢查驅(qū)動部分，有可能燒了一邊的驅(qū)動三極管，按照（3）維修即可。 　　

5）維修好舵機(jī)后通電，發(fā)現(xiàn)舵機(jī)向一個方向轉(zhuǎn)動后就卡住不動了，舵機(jī)吱吱地響--------------說明舵機(jī)電機(jī)的正負(fù)極或電位器的端線接錯了，電機(jī)的兩個接線倒個方向就可以了。 　　

6）嶄新的舵機(jī)買回來后，通電發(fā)現(xiàn)舵機(jī)狂抖，但用一下控的搖臂后，舵機(jī)一切正常----------說明舵機(jī)在出廠的時候裝配不當(dāng)或齒輪精度不夠，這個故障一般發(fā)生在金屬舵機(jī)上面，如果不想退貨或者更換的話，自行解決的方法：卸下舵機(jī)后蓋，將舵機(jī)電機(jī)與舵機(jī)減速齒輪分離后，在齒輪之間擠點(diǎn)牙膏，上好舵機(jī)齒輪頂蓋，上好減速箱螺絲后，安上舵機(jī)搖臂，用手反復(fù)旋轉(zhuǎn)搖臂碾磨金屬舵機(jī)齒輪，直至齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)順滑、齒輪摩擦噪音減小后，將舵機(jī)齒輪卸下汽油清洗后，裝齒輪上硅油組裝好舵機(jī)，即可解決舵機(jī)故障。 　　

7）有一種故障舵機(jī)表現(xiàn)很古怪：搖動控的遙感，舵機(jī)有正常的反應(yīng)，但是固定控的遙感某一位置后，故障舵機(jī)搖臂還在慢慢的運(yùn)行，或者搖臂動作拖泥帶水，并來回動作------------------經(jīng)過多次維修后發(fā)現(xiàn)問題所在：應(yīng)該緊密卡在舵機(jī)末級齒輪中電位器的金屬轉(zhuǎn)柄，與舵機(jī)搖臂大齒輪（末級）結(jié)合不緊，甚至發(fā)生打滑現(xiàn)象，導(dǎo)致舵機(jī)無法正確尋找控發(fā)出的位置指令，反饋不準(zhǔn)，不停尋找導(dǎo)致的，解決了電位器與搖臂齒輪的緊密結(jié)合后，故障可以排除。按照改方法檢修后故障仍舊存在的話，也有可能是舵機(jī)電機(jī)的問題或電位器的問題，需要綜合分析逐一排查！ 　　

8）故障舵機(jī)不停的抖舵，排除無線電干擾，動控?fù)u臂仍舊抖動的話----------電位器老化，換之，或直接報廢掉，當(dāng)配件！ 　　

9）數(shù)碼斜盤舵機(jī)裝機(jī)過后發(fā)現(xiàn)舵機(jī)運(yùn)行不正常，快慢不一，退回廠家，后來換回3個后還是一致性差，最后才知道是什么原因-----有些數(shù)碼舵機(jī)對BEC要求，加裝5.V3A 外置 BEC后，故障排除，與舵機(jī)質(zhì)量無關(guān)。

舵機(jī)選購：

市場上的舵機(jī)有塑料齒、金屬齒、小尺寸、標(biāo)準(zhǔn)尺寸、大尺寸，另外還有薄的標(biāo)準(zhǔn)尺寸舵機(jī)，及低重心的型號。小舵機(jī)一般稱為微型舵機(jī)，扭力都比較小，市面上2.5g，3.7g，4.4g，7g，9g等舵機(jī)指的是舵機(jī)的重量分別是多少克，體積和扭力也是逐漸增大。微型舵機(jī)內(nèi)部多數(shù)都是塑料齒，9g舵機(jī)有金屬齒的型號，扭力也比塑料齒的要大些。futaba S3003，輝盛 MG995是標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)，體積差不多，但前者是塑料齒，后者金屬齒，兩者標(biāo)稱的扭力也差很多。春天sr403p，Dynamixel AX-12+是機(jī)器人專用舵機(jī)，不同的是前者是國產(chǎn)，后者是韓國產(chǎn)，兩者都是金屬齒標(biāo)稱扭力13kg以上，但前者只是改改樣子的模擬舵機(jī)，后者則是RS485串口通信，具有位置反饋，而且還具有速度反饋與溫度反饋功能的數(shù)字舵機(jī)，兩者在性能和價格上相差很大。

除了體積，外形和扭力的不同選擇，舵機(jī)的反應(yīng)速度和虛位也要考慮，一般舵機(jī)的標(biāo)稱反應(yīng)速度常見0.22 秒/60°，0.18 秒/60°，好些的舵機(jī)有0.12 秒/60°等的，數(shù)值小反應(yīng)就快。

舵機(jī)虛位產(chǎn)生和舵機(jī)的扭力和制造工藝有關(guān)，扭力大相應(yīng)的負(fù)載范圍也大，虛位就相應(yīng)小，普通舵機(jī)新的時候虛位一般比較小,也就是半個齒的角度,這個應(yīng)該是機(jī)械加工的精度問題,好的舵機(jī)就比較小。但使用了一段時間以后，尤其是大扭距的舵機(jī)，虛位就越來越大了，這個應(yīng)該不是齒輪磨損造成的，解剖了幾個舵機(jī)，發(fā)現(xiàn)都是舵機(jī)蓋的塑料材質(zhì)不夠硬，齒輪的的軸都是直接裝在這個塑料蓋上的，時間一長，這幾個孔都被擴(kuò)大成橢圓形了。一扳搖臂，齒輪的軸就會左右晃動，虛位就產(chǎn)生了。

現(xiàn)在市面上的舵機(jī)魚龍混雜，總體來說仿品不如正品，便宜的不如貴的，塑料齒的不如金屬齒的，老的不如新的，國內(nèi)的不如外國的等等，大家不必過于追求極致，根據(jù)自身購買力選擇夠用的就行。