飞思卡尔--智能车舵机讲解

飞思卡尔--智能车舵机讲解

2.2 舵机的安装

完成了玩具车的拆卸之后要做的第二步就是安装舵机，现在市场上卖的玩具车虽然也具有转向

功能，但是前轮的转向多是依靠直流电机来驱动，无论向哪个方向转都是一下打到底，无法控制转

过固定的角度，因此根据我们的设计需求，需要将原有的转向部分替换成现有的舵机，以实现固定

转角的转向。舵机的实物图如图 2.1所示。

需要说明的是由于小车系玩具车改装，在安装舵机是需要合理的利用小车的结构，将舵机安装

牢固，同时还需注意合理利用购买舵机是附赠的齿轮，从而将舵机固定在合适的位置。舵机的安装

方式有俯式、卧式多种，不同的安装方法力臂长短、响应速度都有所不同，这一点请自己根据实际

情况合理选择，图 2.2 为舵机的安装图。

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图 2.1 舵机实物图图 2.2 舵机安装图

舵机安装过程中有一点需要尤其注意，由于舵机不是360°可转的，因此必须保证车轮左右转

的极限在舵机的转角范围之内。

舵机安装完毕之后就可以对小车的转角进行控制了，但是由于玩具车的车体设计往往限制了小

车的转角，因此可以对小车进行局部的“破坏”来增大前轮的转角，要知道在比赛中追求速度的同

时一个大的转角对小车的可控性会有一个很大的提升，如图2.3 所示，就是对增加小车转角的一个

改造，这是我在去年小车比赛中的用法。将阻碍前轮转角的一部分用烙铁直接烫掉。

但是这种做法也有风险，由于你的改造会破坏小车的整体

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结构，有可能会对小车的硬件结构造

成破坏，因此如果你的小车在改造之后显得过于脆弱的话那你就要对你的小车采取些加固措施了。

3.4 舵机转向模块设计

舵机是小车转向的控制机构，具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳定性高等特

点，无论是在硬件还是软件舵机设计是小车控制部分的重要组成部分，舵机的主要工作流程

为：控制信号→控制电路板→电机转动→齿轮组减速→舵盘转动→位置反馈电位计→控制电路板反馈。图 3.11 为舵机的实物图。

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图3.12 为舵机的内部结构图，舵机根据力矩划分有多种型号，价格也从几十到几百元

不等，作为本文中介绍的智能小车的应用，实物如图 3.11 所示，价格在30元左右的舵机已

经能够满足要求，但是在使用时应注意硬件连接，根据以往的情况来看舵机烧坏的情况也比

较常见。舵机的安装在前一章中已经有过介绍，舵机的电路连接也较为简单，如实物图所示，

舵机一般有三根线，两根电源线，一根信号线，上图舵机中，黑色为负极，白色为信号。因

此在电路设计中只需将信号线连至单片机的引脚同时连好

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电源就可以了。

对于舵机的连接有以下注意以下两点：

①常用舵机的额定工作电压为6V，可以使用LM1117 等芯片单独提供6V的电压，如果

为了简化硬件设计直接使用5V 供电影响也不是很大，但是一定要和单片机分开供电，

否则会造成单片机无法正常工作。

②一般来说可以将信号线连接至单片机任意一引脚，但是如过连接像A VR等带有PWM

输出功能的单片机时而且打算使用快速PWM功能时，应将信号线连接到对应的引脚。

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3.5 对舵机的调整

1）加长舵机力臂。鉴于舵机的响应速度有限，大大影响了赛车的入弯速度，但舵机的输出力矩却很大，所以可以通过加长舵机输出力臂的方法来提高舵机的响应速度。我们将力臂加长了2cm,前轮摆动相同的角度时，舵机只要转动原来转动角度的60%，所以前轮的摆动速度比原来快了40%。（2）舵机反向安装。之这所以要这样做的原因是为了保持横拉杆的水平。因为只有舵机使出的力的水平分力才是使前轮转向的有效分力，保持橫拉竿水平可以使舵机输出的力就是使前轮转向的有效分力。

对舵机的改动后小车的过弯性能将有很大的提高，特别是S型的弯道。但对于直道高速入弯的性能影响不大，改动前后都差不多。说明影响高速入弯性能的主要因素不在于总结：根据汽车动力理论将主销后倾角设为３度，使车轮具有自动回正的功能。将舵机力臂加长了2cm,使前轮的摆动速度提高了40%。舵机反向安装的方案，使舵机输出的水平分力能被前轮更为充分的利用，使赛车过弯的性能有了很大的提高。通过调整底盘前部的高度，使赛车的底盘呈现前

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高后低的姿态，提高了赛车过斜坡的的性能。重心的调整，使赛车后轮的抓地力和前轮转向力之间有了一个很好的均衡。对前轮、后轮、和舵机的一系列调整，一定程度上的提高了赛车的行驶性能，实践证明这些改动是有效的。

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