舵机及转向控制原理

舵机及转向控制原理

1、概述

2、舵机得组成

3、舵机工作原理

4、舵机选购

5、舵机使用中应注意得事项

6、辉盛S90舵机简介

7、如何利用程序实现转向

8.51单片机舵机测试程序

1、概述

舵机也叫伺服电机，最早用于船舶上实现其转向功能,由于可以通过程序连续控制其转侑，因

而被广泛应用智能小车以实现转向以及机器人各类关节运动中，如图1、图2所示。

图1舵机用于

机器人

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舵机及转向控制原理

2舵机用

于智能小车中

舵机就就是小车转向得控制机构,具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳定性高等特

点，无论就就是在硬件设计还就就是软件设计,舵机设计就就是小车控制部分重要得组成部分,

图3为舵机得外形图。

形图

2、舵机得组成

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、直流电机、

控制电路等，如图4、图5所示。

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舵机及转向控制原理

变速齿轮组

可调电位器

小型直流电机

控制电路板

图4舵机得组成示意图

■■图5舵

机组成

舵机得输入线共有三条，如图6所示，红色中间，就就是目源线，一边黑色得就就是地线.这辆

根线给舵机提供最基本得能源保证，主要就就是电机得转动消耗。电源有两种规格，一就就是

4、8V,一就就是6、0V,分别对应不同得转矩标准，即输出力矩不同，6、0V对应得要大

一些，具体瞧应用条件：另外一根线就就是控制信号线，Futaba得一般为白色JR得一般

为桔黄色。另外要注意一点,SANWA得某些型号得舵机引线电源线在边上而不就就是中间,

需要辨认。但记住红色为电源,黑色为地线，•般不会搞错。

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舵机及转向控制原埋

图7舵机输出转角与输入脉冲得关系

4、舵机选购

市场上得舵机有塑料齿、金属齿、小尺寸、标准尺寸、大尺寸，另外还有薄

得标准尺寸舵机,及低重心得型号。小舵机一般称为微型舵机,扭力都比较小，市

面上2、5g,3.7g,4.4g,7g,9g等舵机指得就就是舵机得重量分别就就是多

少克，体积与扭力也就就是逐渐增大。微型舵机内部多数都就就是塑料齿，9g

舵机有金属齿得型号，田力也比塑料齿得要大些。futabaS3003,辉盛MG9

95就就是标准舵机，体积差不多，但前者就就是塑料齿,后者金属齿，两者标称

得扭力也差很多。春天sr403p,DynamixelAX—12+就就是机器人专用

舵机，不同得就就是前者就就是国产,后者就就是韩国产，两者都就就是金属齿

标称扭力13kg以匕但前者只就就是改改样子得模拟舵机，后者则就就是RS

485串口通信,具有位置反馈，而且还具有速度反馈与温度反馈功能得数字舵

机，两者在性能与价格上相差很大。

除了体积，外形与扭力得不同选择,舵机得反应速度与虚位也要考虑，一般

舵机得标称反应速度常见0、22秒/60。，0、18秒/60。，好些得舵机有

0、12秒/60。等得，数值小反应就快。

厂商所提供得舵机规格资料，都会包含外形尺寸（mm）、扭力（kg/cm）、速度（秒/60。）、

测试电压（V）及重量（g）等基本资料。扭力得单位就就是k#cm,意思就就是在摆臂长

度1公分处，能吊起几公斤重得物体。这就就就是力臂得观念，因此摆臂长度愈长，则扭力

愈小。速度得单位就就是sec/6（）。,意思就就是舵机转动60。所需要得时间。电压会直接

影响舵机得性能，例如FutabaS-9001在4、8V时扭力为3、9kg/cm、速度为0、

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舵机及转向控制原理

22秒/60。,在6、0V时扭力为5、2kg/cm、速度为0、18秒/60。。若无特别注明,JR得

舵机都就就是以4、8V为测试电压,Futaba则就就是以6、0V作为测试电压。速度快、

扭力大得舵机，除了价格贵,还会伴随著高耗电得特点。因此使用高级得舵机时，务必搭配高

品质、高容量得电池，能提供稳定且充裕得。

现在市面上得舵机鱼龙混杂，总体来说仿品不如正品，便宜得不如贵得，塑

料齿得不如金属齿得,老得不如新得，国内得不如外国得等等,大家不必过于追求

极致,根据自身购买力选择够用得就行。

5、舵机使用中应注意得事项

1）、常用舵机得额定工作电压为6V,可以使用LM1117等芯片提供6V得电压,如果

为了简化硬件上得设计直接使用5V得供电影响也不就就是很大，但最好与单片机进行分开

供电，否则会造成单片机无法正常工作。

2）、一般来说可以将来信号线连接至单片机得仔意引脚，对于51单片机需通过定时

器模块出PWM才能进行控制。但就就是如果连接像H思卡尔之类得芯片，由于匕思卡尔内

部带有PWM模块,可以宜接输出PWM信号，此时应将来信号连于专用得PWM输出引脚

上。

6、辉盛S90舵机简介

由于辉盛S90良好得性价比，目前市面上得价格一般为10—15元，因而广泛应用机器人与

智能小车制作设计中，图8与图9分别为S90得外观与参数。

辉盛S90舵机

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舵机及转向控制原埋

产品型号SG90产品尺寸23x12.2x29mm产品重量9g

工作扭矩1.6KG/cm反应转速0.12-0.13^/60°使用温度-30+60。

死区设定5微秒插头类型JR、FUTAB腼用转动角度最大180度

舵机类型模拟舵机工作电流使用电压3.5-6V

结构材质塑料齿

附件包含线长25CM、其色QC标