舵机控制系统原理图详解
本篇文章给大家谈谈《舵机控制系统原理图详解》对应的知识点，希望对各位有所帮助。
本文目录一览：
- 1、舵机原理是什么
- 2、舵机的工作原理是什么？
- 3、液压舵机工作原理
- 4、如何使用安卓开发板控制舵机
舵机原理是什么
其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的 IC驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。
位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。
依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。舵机为求转速快、耗电小，于是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体，形成一个重量极轻的无极中空转子，并将磁铁置於圆柱体内，这就是空心杯马达。
扩展资料
船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作，有两种类型：
一种是往复柱塞式舵机，其原理是通过高低压油的转换而做功产生直线运动，并通过舵柄转换成旋转运动。
另一种是转叶式舵机，其原理是高低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。
这两类舵机的差别是：
1、往复柱塞式舵机以上舵承来承重舵系，下舵承来定位，舵柄的压入量仅几毫米；而转叶式舵机不需要上舵承，由舵机直接承重，但是在舵机平台需要考虑水密性，舵柄的压入量需几十毫米。
2、往复柱塞式舵机对尺寸的要求较大。往复柱塞式舵机可以向一舷偏转不到40°，转叶式舵机可达70°。
参考资料：百度百科——舵机
舵机的工作原理是什么？
控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。
舵机最早出现在航模运动中。在航空模型中，飞行机的飞行姿态是通过调节发动机和各个控制舵面来实现的。举个简单的四通飞机来说，飞机上有以下几个地方需要控制：
1、发动机进气量，来控制发动机的拉力（或推力）；
2、副翼舵面（安装在飞机机翼后缘），用来控制飞机的横滚运动；
3、水平尾舵面，用来控制飞机的俯仰角；
4、垂直尾舵面，用来控制飞机的偏航角；
遥控器有四个通道，分别对应四个舵机，而舵机又通过连杆等传动元件带动舵面的转动，从而改变飞机的运动状态。舵机因此得名：控制舵面的伺服电机。
一般来讲，舵机主要由以下几个部分组成， 舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计5k、直流电机、控制电路板等。
舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停止。
舵机的基本结构是这样，但实现起来有很多种。例如电机就有有刷和无刷之分，齿轮有塑料和金属之分，输出轴有滑动和滚动之分，壳体有塑料和铝合金之分，速度有快速和慢速之分，体积有大中小三种之分等等。
液压舵机工作原理
液压舵机由两部分组成:机械机构和液压控制系统，而液压控制系统又是由液压系统和电路控制系统两部分组成，其中反馈信号的检测、放大、校正都是在电路控制系统中完成的。机械机构的作用是将液压能转换成机械能，推动舵面偏转。液压系统的作用是向舵机提供足够的液压能，并设置所需的保护与控制装置。控制系统则是电路部分，其作用有二，一是传递舵令，二是控制操舵精度。这其中液压控制系统起着决定性的作用，它的性能的好坏直接决定着舵机性能的优劣，进而直接影响飞行器性能的高低。液压舵机的工作原理如图所示。
控制系统的电信号通过控制液压系统的电液伺服阀阀芯开度来控制流入流出液压缸A, B两腔的流量，从而控制液压缸中的活塞的位移，活塞的位移又通过液压舵机的执行机构一机械系统来控制舵面的偏转;而液压系统的主要作用是向舵机提供足够的液压能，设置所需的保护与控制装置，实现电路控制系统与机械系统之间的信号转换，将控制系统的控制信号转换为液压缸中的活塞的位移，从而驱动舵机的曲柄连杆机构进行转动，达到控制舵面偏转角度的目的。
如何使用安卓开发板控制舵机
准备实验需要用到的硬件，如图所示：
Arduino 控制舵机
2
如下图所示进行硬件的连接，此步我们先不连接任何其他元件，只需将Arduino UNO控制器连接到电脑
Arduino 控制舵机
如下图所示，我们先不使用电位计控制，只是使用程序来控制一个舵机，将下列程序复制到Arduino IDE中或者可以直接在最后一步中提供的百度网盘地址中直接下载代码和 Fritzing 电路图
#include Servo.h
Servo myservo;
int pos = 0;
void setup()
{
myservo.attach(9);
}
void loop()
{
for(pos = 0; pos = 180; pos += 1)
{
myservo.write(pos);
delay(15);
}
for(pos = 180; pos=0; pos-=1)
{
myservo.write(pos);
delay(15);
}
}
Arduino 控制舵机
如图所示，选择正确的板卡型号和端口，将程序上传到控制器中。
Arduino 控制舵机
Arduino 控制舵机
如图所示，程序上传无误的情况下 Arduino IDE 软件会显示如下结果，在上传过程中，Arduino 控制器板载的 TX RX 灯会频闪
Arduino 控制舵机
如下图所示，使用舵盘连接螺丝，连接舵盘和舵机
Arduino 控制舵机
按照下图中的电路，进行实验硬件的连接
注意：舵机线一种是：红、黑、黄（红色连接 Vcc、黑色连接 GND、黄色连接信号 S）
还有较为常见的一种是：棕、红、橙（棕色连接 GND、红色连接 Vcc、橙色连接信号 S）
Arduino 控制舵机
实验效果如图所示，舵机会自动从 -90 度转动到 90 度，再从 90 度转动到 -90 度。注意当 Arduino UNO 控制器连接到电脑供电时，舵机会自动归回中间位置
Arduino 控制舵机
代码回顾：
（1）#includeServo.h 载入 Servo.h 库文件
（2）Servo myservo; 建立一个舵机对象，名称为 myservo
（3）myservo.attach(9); 将引脚 9 上的舵机与舵机对象连接起来
attach 函数连接一个舵机对象到指定的引脚上，attch 函数可以有 1 或 3 个参数。如果使用 3 个函数，第一个参数表示引脚，第二个参数表示最小角度（0度）的脉冲宽度，单位是微秒（默认是 544），第三个参数表示最大角度（180度）的脉冲宽度，单位是微秒（默认是2400）。通常情况下，只需要设置舵机引脚，忽略第二和第三个参数。
（4）myservo.write(pos); 写角度到舵机
代码位置如下图所示：
Arduino 控制舵机
硬件回顾：
舵机：包括一个直流点击，一套装在电机和输出轴之间的齿轮系统，一个位置传感结构和一个控制电路。位置传感机构检测舵机的位置并提供给控制系统，控制系统使用电机控制舵机臂运动到指定位置。有很多不同尺寸、速度、精度的舵机，功率越大、精度越高的舵机相对价位也比较高。使用汽车、机器人、飞机时，舵机是很常用的一种方式。通过PWM信号实现舵机位置的控制，一般来说脉宽在 500 微秒到 2500 微秒之间，舵机从 -90 到 90 度。下图所示为舵机的内部结构图
Arduino 控制舵机
下图分别为（1）舵机控制原理（2）舵机扭矩计算方法（3）输入脉冲宽度与舵机角度对应关系图，供大家参考
Arduino 控制舵机
Arduino 控制舵机
Arduino 控制舵机
关于《舵机控制系统原理图详解》的介绍到此就结束了。
