舵机是一种广泛应用于航模、船模、车模和机器人领域的关键执行机构,它具有位置伺服功能,能够精确控制物体的转向。舵机的核心组成部分包括电机、减速齿轮组、位置检测电位器以及控制线路板。电机驱动减速齿轮组,齿轮组的输出端连接电位器,电位器将转角转化为电信号反馈给控制线路板,通过比较输入的PWM控制脉冲与反馈的电位器电压,实现精确的位置控制。
在智能车中,舵机主要负责转弯控制,同时也可以用于传感器的摇头控制和刹车操作。例如,S3010型号的伺服器,常被指定为“飞思卡尔”智能车比赛的专用舵机,其特点是低成本和高扭矩。它采用S256基板、Tricore GM1510电机以及MATAL轴承,具备一定的负载能力,如在6.0V电压下,其输出扭矩可达6.5±1.3[Kg.cm],动作速度为0.16±0.02[Sec/60度]。此外,舵机的转角由输入脉冲宽度决定,脉宽在1520-920[us]至1520-2120[us]之间变化,对应顺时针和逆时针转动,角度范围通常在60±10度。
舵机的工作原理依赖于PWM(脉宽调制)信号,脉冲周期通常设定为20毫秒左右,而脉冲宽度决定了舵机转过的角度。为了控制舵机,需要连接地线、正电源线(如+5V)以及控制信号线(脉宽信号)。在51单片机中,可以通过定时器中断的方式,改变定时器中断的定时系数来生成不同宽度的脉冲,以控制舵机的旋转角度。
在实际应用中,需要注意以下几点:
1. 安装时,摇杆的初始0度角可能与舵机的机械0度角不一致,需要进行校准。
2. 为了确保精确控制,应精细调整机械装置,并可通过软件修正位置误差。
3. 避免在舵机工作时施加过大的外力,特别是在通电状态下,以防损坏内部齿轮。
4. 确保供电电压稳定,防止因电压波动引起的舵机抖动。
5. 不可超出±60度的脉冲信号范围,以免损坏舵机的限位机构和齿轮。
6. 对于提高响应时间,可以延长摇杆长度或选择较高工作电压。
舵机是实现精准定位和控制的关键组件,其原理和应用涉及到机械、电子和控制等多个领域,是智能设备中的重要元件。了解和掌握舵机的工作原理和使用技巧,对于设计和操控各类模型或机器人至关重要。