舵機是一種位置伺服的驅(qū)動器。它接收一定的控制信號,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)。在微機電系統(tǒng)和航模中,它是一個基本的輸出執(zhí)行機構(gòu)。以FUTABA-S3003型舵機為例,圖1是FUFABA-S3003型舵機的內(nèi)部電路。
舵機的工作原理是:PWM信號由接收通道進(jìn)入信號解調(diào)電路BA66881。的12腳進(jìn)行解調(diào),獲得一個直流偏置電壓。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。該輸出送人電機驅(qū)動集成電路BA6686,以驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速一定時,通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器R。,旋轉(zhuǎn),直到電壓差為O,電機停止轉(zhuǎn)動。舵機的控制信號是PWM信號,利用占空比的變化改變舵機的位置。
舵機的控制方法
電源線和地線用于提供舵機內(nèi)部的直流電機和控制線路所需的能源.電壓通常介于4~6V,一般取5V。注意,給舵機供電電源應(yīng)能提供足夠的功率??刂凭€的輸入是一個寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號,方波脈沖信號的周期為20 ms(即頻率為50 Hz)。當(dāng)方波的脈沖寬度改變時,舵機轉(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。某型舵機的輸出軸轉(zhuǎn)角與輸入信號的脈沖寬度之間的關(guān)系可用圍 3來表示。
舵機控制器硬件電路設(shè)計
從上述舵機轉(zhuǎn)角的控制方法可看出,舵機的控制信號實質(zhì)是一個可嗣寬度的方波信號(PWM)。該方波信號可由FPGA、模擬電路或單片機來產(chǎn)生。采用FPGA成本較高,用模擬電路來實現(xiàn)則電路較復(fù)雜,不適合作多路輸出。一般采用單片機作舵機的控制器。目前采用單片機做舵機控制器的方案比較多,可以利用單片機的定時器中斷實現(xiàn)PWM。該方案將20ms的周期信號分為兩次定時中斷來完成:一次定時實現(xiàn)高電平定時Th;一次定時實現(xiàn)低電平定時T1。Th、T1的時間值隨脈沖寬度的變換而變化,但,Th+T1=20ms。該方法的優(yōu)點是,PWM信號完全由單片機內(nèi)部定時器的中斷來實現(xiàn),不需要添加外圍硬件。缺點是一個周期中的PWM信號要分兩次中斷來完成,兩次中斷的定時值計算較麻煩;為了滿足20ms的周期,單片機晶振的頻率要降低;不能實現(xiàn)多路輸出。也可以采用單片機+8253計數(shù)器的實現(xiàn)方案。該方案由單片機產(chǎn)生計數(shù)脈沖(或外部電路產(chǎn)生計數(shù)脈沖)提供給8253進(jìn)行計數(shù),由單片機給出8253的計數(shù)比較值來改變輸出脈寬。該方案的優(yōu)點是可以實現(xiàn)多路輸出,軟件設(shè)計較簡單;缺點是要添加l片8253計數(shù)器,增加了硬件成本。本文在綜合上述兩個單片機舵機控制方案基礎(chǔ)上,提出了一個新的設(shè)計方案,如圖4所示。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠