舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動(dòng)器。它接收一定的控制信號(hào)，輸出一定的角度，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)。在微機(jī)電系統(tǒng)和航模中，它是一個(gè)基本的輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)。以FUTABA-S3003型舵機(jī)為例，圖1是FUFABA-S3003型舵機(jī)的內(nèi)部電路。
舵機(jī)的工作原理是：PWM信號(hào)由接收通道進(jìn)入信號(hào)解調(diào)電路BA66881。的12腳進(jìn)行解調(diào)，獲得一個(gè)直流偏置電壓。該直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差由BA6688的3腳輸出。該輸出送人電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路BA6686，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，通過(guò)級(jí)聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器R。，旋轉(zhuǎn)，直到電壓差為O，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。舵機(jī)的控制信號(hào)是PWM信號(hào)，利用占空比的變化改變舵機(jī)的位置。
舵機(jī)的控制方法
電源線和地線用于提供舵機(jī)內(nèi)部的直流電機(jī)和控制線路所需的能源．電壓通常介于4～6V，一般取5V。注意，給舵機(jī)供電電源應(yīng)能提供足夠的功率。控制線的輸入是一個(gè)寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號(hào)，方波脈沖信號(hào)的周期為20 ms（即頻率為50 Hz）。當(dāng)方波的脈沖寬度改變時(shí)，舵機(jī)轉(zhuǎn)軸的角度發(fā)生改變，角度變化與脈沖寬度的變化成正比。某型舵機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)角與輸入信號(hào)的脈沖寬度之間的關(guān)系可用圍 3來(lái)表示。
舵機(jī)控制器硬件電路設(shè)計(jì)
從上述舵機(jī)轉(zhuǎn)角的控制方法可看出，舵機(jī)的控制信號(hào)實(shí)質(zhì)是一個(gè)可嗣寬度的方波信號(hào)（PWM）。該方波信號(hào)可由FPGA、模擬電路或單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生。采用FPGA成本較高，用模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)則電路較復(fù)雜，不適合作多路輸出。一般采用單片機(jī)作舵機(jī)的控制器。目前采用單片機(jī)做舵機(jī)控制器的方案比較多，可以利用單片機(jī)的定時(shí)器中斷實(shí)現(xiàn)PWM。該方案將20ms的周期信號(hào)分為兩次定時(shí)中斷來(lái)完成：一次定時(shí)實(shí)現(xiàn)高電平定時(shí)Th；一次定時(shí)實(shí)現(xiàn)低電平定時(shí)T1。Th、T1的時(shí)間值隨脈沖寬度的變換而變化，但，Th+T1=20ms。該方法的優(yōu)點(diǎn)是，PWM信號(hào)完全由單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，不需要添加外圍硬件。缺點(diǎn)是一個(gè)周期中的PWM信號(hào)要分兩次中斷來(lái)完成，兩次中斷的定時(shí)值計(jì)算較麻煩；為了滿(mǎn)足20ms的周期，單片機(jī)晶振的頻率要降低；不能實(shí)現(xiàn)多路輸出。也可以采用單片機(jī)+8253計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)方案。該方案由單片機(jī)產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖（或外部電路產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖）提供給8253進(jìn)行計(jì)數(shù)，由單片機(jī)給出8253的計(jì)數(shù)比較值來(lái)改變輸出脈寬。該方案的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)多路輸出，軟件設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是要添加l片8253計(jì)數(shù)器，增加了硬件成本。本文在綜合上述兩個(gè)單片機(jī)舵機(jī)控制方案基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)新的設(shè)計(jì)方案，如圖4所示。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
