舵机控制流程图
舵机原理应用和程序详解
图 2 微型舵机
2、舵机介绍 舵机英文叫 Servo，也称伺服机。其特点是结构紧凑、易安装调试、控制简单、大扭力、
成本较低等。舵机的主要性能取决于最大力矩和工作速度(一般是以秒/60°为单位)。它是一 种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并能够保持的控制系统。在机器人机电 控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机能够在微机电系统和航模中作为基 本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统很容易与之接口。
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舵机原理应用及程序详解
输入信号脉冲宽度（周期为 20ms）
0.5ms
哈尔滨天祥电子 舵机输出轴转角
0度
1ms
45 度
1.5ms
90 度
2ms
135 度
2.5ms
180 度
图 4 舵机输出转角与输入信号脉冲宽度的关系
4、用单片机实现舵机转角控制 单片机系统实现对舵机输出转角的控制，必须首先完成两个任务：首先是产生基本的
//判断0.5ms次数是否小于角度标识 //确实小于，PWM输出高电平
else
pwm=0; count=(count+1);
//大于则输出低电平 //0.5ms次数加1
count=count%40;
//次数始终保持为40 即保持周期为20ms
} void keyscan()
//按键扫描
{
if(jia==0)
单片机控制单个舵机是比较简单的，利用一个定时器即可，假设仅控制舵机 5 个角度转 动，其控制思路如下：只利用一个定时器 T0，定时时间为 0.5ms，定义一个角度标识，数值 可以为 1、2、3、4、5，实现 0.5ms、1ms、1.5ms、2ms、2.5ms 高电平的输出，再定义一个 变量，数值最大为 40，实现周期为 20ms。每次进入定时中断，判断此时的角度标识，进行 相应的操作。比如此时为 5，则进入的前 5 次中断期间，信号输出为高电平，即为 2.5ms 的 高电平。剩下的 35 次中断期间，信号输出为低电平，即为 17.5ms 的低电平。这样总的时间 是 20ms，为一个周期。
舵机控制程序
在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。
舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。
舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。
其工作原理是:控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。
它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms 的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。
最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转.当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动.舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。
一般舵机的控制要求如图1所示。
图1 舵机的控制要求单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号，但FPGA成本高且电路复杂。
对于脉宽调制信号的脉宽变换，常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压，但是需要50Hz（周期是20ms）的信号，这对运放器件的选择有较高要求，从电路体积和功耗考以上的控制电压的变化虑也不易采用.5mV就会引起舵机的抖动，对于机载的测控系统而言，电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV,所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。
也可以用单片机作为舵机的控制单元，使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化,从而提高舵机的转角精度。
单片机完成控制算法，再将计算结果转化为 PWM信号输出到舵机,由于单片机系统是一个数字系统,其控制信号的变化完全依靠硬件计数，所以受外界干扰较小，整个系统工作可靠。
单片机系统实现对舵机输出转角的控制，必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM 周期信号，本设计是产生20ms的周期信号；其次是脉宽的调整，即单片机模拟PWM信号的输出，并且调整占空比。
当系统中只需要实现一个舵机的控制，采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的初值,将20ms分为两次中断执行,一次短定时中断和一次长定时中断.这样既节省了硬件电路，也减少了软件开销，控制系统工作效率和控制精度都很高。
舵机及其转向控制基本原理
-/舵机及转向控制原理1、概括2、舵机的构成3、舵机工作原理4、舵机选购5、舵机使用中应注意的事项6、辉盛 S90 舵机简介7、怎样利用程序实现转向8、51 单片机舵机测试程序1、概括舵机也叫伺服电机，最早用于船舶上实现其转向功能，因为能够经过程序连续控制其转角，因此被宽泛应用智能小车以实现转向以及机器人各种关节运动中，如图 1 、图 2 所示。
图 1 舵机用于机器人图 2 舵机用于智能小车中舵机是小车转向的控制机构，拥有体积小、力矩大、外面机械设计简单、稳固性高等特色，不论是在硬件设计仍是软件设计，舵机设计是小车控制部分重要的构成部分，图 3 为舵机的外形图。
图 3 舵机外形图2、舵机的构成一般来讲，舵机主要由以下几个部分构成，舵盘、减速齿轮组、地点反应电位计、直流电机、控制电路等，如图 4、图 5 所示。
图 4 舵机的构成表示图图 5 舵机构成舵机的输入线共有三条，如图 6 所示，红色中间，是电源线，一边黑色的是地线，这辆根线给舵机供给最基本的能源保证，主假如电机的转动耗费。
电源有两种规格，一是，一是 6.0V ，分别对应不一样的转矩标准，即输卖力矩不一样，6.0V 对应的要大一些，详细看应用条件；此外一根线是控制信号线， Futaba 的一般为白色， JR 的一般为桔黄色。
此外要注意一点， SANWA的某些型号的舵机引线电源线在边上而不是中间，需要辨识。
但记着红色为电源，黑色为地线，一般不会搞错。
图 6 舵机的输出线3、舵机工作原理控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。
舵机的输出轴和地点反应电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动地点反应电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反应，而后控制电路板依据所在地点决定电机转动的方向和速度，进而达到目标停止。
其工作流程为：控制信号→控制电路板→电机转动→齿轮组减速→舵盘转动→地点反应电位计→控制电路板反应。
舵机控制流程图演示教学
舵机控制流程图常规舵机控制流程图1.5ms脉宽)带动电位器柄旋舵机电路方框图0.5—2.5msDC马达舵机说明1,电机经过变速(减速)后连接到电位器柄旋转2,输入脉冲宽度为0.5—2.5ms,周期为3ms—20ms(数字舵机的脉冲周期因不同的客户使用的周期不同,常用为10ms;模拟舵机周期为20ms.)3,脉冲宽度,表示电位器转动的角度不同(即舵臂角度不同) 4,电机转速为14000/分钟,减速比为250:1,要求舵角转速为0.10-0.2S/60度(此部份与电机转速有关,程序方面需注意及时扫描电位器角度而给电机改变不同供电方式),扫描不及时易出现舵臂回抖现象.5,脉冲宽度不变的情况下,能锁住电机.6,堵转4秒钟后,电机进入低压供电(或PWM少占空比)工作模式,堵转一旦去除,电机供电进入正常模式.程序其它要求(因客户要求不同,需做不同类型的舵机)1,马达供电PWM(周期或占空比可调)2,电位器角度识别精度可调(1023分,255分,511分..)3,舵转动角度可调(-90 +90度)参考电路图:VR15KR1220C4104123J1CON3VDDS11G12S23G24D25D26D17D18U1UD4606GS11G12S23G24D25D26D17D18U2UD4606GVDDVDDVSS1P3.0/SCL2SDA/P3.13VPP/P3.24ADC8/P005ADC9/P016ADC10/P027ADC11/P038ADC12/P049ADC13/P0510ADC14/P0611ADC0/P1012ADC1/P1113ADC2/P1214ADC3/P1315ADC4/P1416ADC5/P1517ADC6/P1618ADC7/P1719VDD20U3SC51P5708SN+C210uin3G1o u t2U4XC6206-33+C310USinSin3.3V3.3VR3220KR4220K A-+MG1MOTOR SERVO R21KC1104o u t1o u t2o u t3o u t4o u t1o u t2o u t3o u t4mo ter正转1111反转111111STOP STOPSTOP 电机正转电机反转不良舵机现象:1,堵转保护人为堵转电机时,约3秒后电机进入低电流(即低压,占空比少)供电方式,用以降低电机损耗而保护舵机.堵转一旦去除,电机需立即进入正常供电方式.不良现象:A,无保护功能B,堵转去除后电机不能马上进入正常状态2,马达抖动轻微外力作用舵臂时,因电位器角度有此而有细微变化(如:0.02度)下,马达转动以校正角度差.不良现象:A,马达校正时力度过大在,是出现抖动现象.(如角度差与电机供电时间或PWM没有建立关系;全压供电方式)堵转保护流程图无刷舵机控制流程图。
舵机控制方案
舵机控制方案
通过单片机产生周期为20ms ，占空比在0.5ms/20ms —2.5ms/20ms 范围内变化的PWM 信号来控制舵机的转向。
一.舵机转向控制：
控制舵机从-45°转到+45°。
控制程序流程图如下所示：
控制舵机从-90°转到+90°。
控制程序流程图如下所示：
二.舵机转速测量
将以扇形纸板固定在舵盘上，在舵机从-45°—+45°（或-90°—+90°）位置之间的-30°—+30°角线的适当位置制作两小孔（下图A ，B 处为红外对管信息采集通道），以给红外射对管提供信息传递通道。
这样就可以在这两个信息通道采集舵机在转过60°范围的起始位置和结束位置的信号变化，将采集到的信号经过比较器（LM393）整形后送入单片机进行处理（这里可将整形后的数字变化信号进行定时中断处理），就可以获得舵机在转过60°范围的起始位置和结束位置过程中需要的时间值，并将时间值通过数码管显示出来。
从而测得舵机的转速值。
红外对管测速结构图如下所示：
三.转矩测量：
舵机扭矩的单位是K g·cm,可以理解为在舵盘上距舵机轴中心水平距离1cm 处，舵机能够带动物体重量。
船舶舵机的电力拖动与控制ppt课件
人
操舵手轮
放大器
执行机构
舵叶
船舶
反馈装置
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3.自动操舵的工作原理
自动操舵的基本工作原理如图所示。M为执行电动机；操舵 开关为两半圆环2和3，它们被一绝缘块4分离。两半圆环与舵 角反馈装置机械相连，滚动触头（滚轮）1与航向接收器机械
相连。航向接收器与陀螺罗经发讯器是同步传递的。
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3.自动操舵的工作原理
当船舶偏离预定航向时，通过 陀螺罗经发讯器使航向接收器也转 动同一角度，滚轮1与左或右半圆 铜环接触，使接触器J1（或J2）动 作，电动机正转或反转，拖动舵叶 偏转，由于采用舵角反馈，故当舵 叶偏转时，半圆环也朝滚轮滚动方 向进行跟踪，在船舶偏离航向最大 角时，半圆环追上滚轮，使滚轮处 在绝缘块上，接触器断电，电动机 停转，因而最大偏舵角发生在船舶 偏航角最大的时候。
船舶在舵的作用下回航时，电动机反转。舵叶向 首尾线方向回转，半圆环又开始向滚轮运动方向跟踪。 当船舶回到预定航向时，半圆环追上滚轮，使滚轮处 在绝缘块上，电动机停转。
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舵机 自动舵校正航向的工作过程
罗经
Ⅰ：船舶沿正航向K航行，滚轮1恰好与绝缘 块4接触，电动机不转动，舵叶在艏艉线上，
通常把二者统称为船舶的操纵性。
最新版整理ppt
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§10-1 舵机电力拖动与控制的基本要求
1. 舵机装置 舵机装置由操舵装置、舵机、传动机构和舵叶四部分组成。
1）电动—机械舵机装置（小船） 电动机通过齿轮转动带动舵叶
2）电动—液压舵机装置（远洋船） 电动机（普通长期工作制）通过液压系统转动带动舵叶。
舵机原理演示文稿PPT教学课件
舵机内部的电路和齿轮等零件都是很精细的，自己较难制作，多采 用成品舵机。日产成品舵机品质较好，剩余功率大，不易打齿、比较耐 用。安装舵机也很重要，安装方法主要有三种：
(1)用胶直接把舵机粘在模型上。要求帖接技术较高，不能更换， 通常用于一些简单模型。
日前市场上出售的模型舵机，主要是比例式的，类型 有普通型、超小型，强力型和特殊用途型等几种。 普通型：
45克，0.2秒／60度，力矩3千克·厘米。这种舵机各 方面性能都比较适中，一般用在尺寸不是很大的玩具飞机 模型上。 超小型：
20克，0.15秒／60度，力矩2千克·厘米。它的体积小、 重量轻，输出力矩小，通常用于小尺寸、舵面阻力相对小 的小型电动类模型等。
舵机转角与脉宽的关 系：
转角
+45
舵机位置调中脉冲：
1500 微秒
0 1100
脉宽
1500
1900 微秒
-45
脉冲周期一般选在20毫秒左右
10-30 毫秒
工作原理是：
控制信号由接收机的通道进入信号处理芯片，获得直 流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms， 宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位 器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输 出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时 ，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0， 电机停止转动。
如图所示为机器人常用的一种
舵机，可以调节机器人手臂的 角度，+特性
舵机技术指标
舵机的内部结构
舵机本身是一个位置随动系统，构成如上图所 示。通过内部位置反馈，它的舵盘输出转角正比于 给定的控制信号，因此对它的控制可以使用开环方 式。在负载力矩小于其最大输出力矩（6.5Kg.cm)的 情况下，它的输出转角正比于给定脉冲宽度。
船舶舵机的电力拖动与控制(1)幻灯片PPT
二、随动操舵工作方式
随动操舵的方法：
电力拖动
随动控制已经广泛应用于船舶舵机电力拖动中， 它可以简化操舵工作，操舵人员不必不断扳动操舵 手柄并连续查看舵角指示器。随动是自动的根底。
船舶左偏航操右舵，舵轮操右舵，舵叶右偏， 并自动停在右舵上。为了减少航迹的振幅，船舶在 返回正航向过程中，必须回舵。
舵又称为舵叶，安装于推进螺旋桨后侧，承 受水流作用而产生转船力矩。
舵机提供转舵的动力，都配备驱动电动机， 其直接经传动机构或液压设备带动转舵机构，以转 动舵叶。
传动机构将舵机发出的功率传递给舵柱的设 备。
在驾驶台设有操舵控制台，其上有操舵手轮，操舵方式
转换开关、单动操舵用的手柄及自动舵设备。
电力拖动
电力拖动
船舶舵机的电力拖动与控 制(1)幻灯片PPT
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第10章 船舶舵机的电力拖动与控制电力拖动
〔2〕检查电磁阀、伺服马达、限位开关等动作是 否可靠； 〔3〕观察各仪表读数、机组运行指示、舵角指示 等装置的工作是否正常；
10.2 操舵方式及其根本工作原理 电力拖动
一、单动操舵工作原理
单动操舵也就是通过转换开关进展的应急操舵。
人 手柄
放大器
执行机构
传动装置
Байду номын сангаас
舵叶
手动操舵系统框图
单动操舵的操作方法可以归纳为：手板舵动， 复零舵停；左舵左扳，回舵右扳；右舵右扳，回 舵左扳。
电力拖动
• 进展单动操舵，操舵人员必须经常观察罗 径上航向指示及舵角指示器，再根据操舵 要求扳动操舵手柄，发出操舵信号。每转 舵一次，扳动操舵手柄两次〔一次发出信 号使舵偏转，一次消除信号使舵停转〕。 因此，这种操舵系统虽简单，但操舵人员 劳动强度大。
舵机控制流程图
常规舵机控制流程图1.5ms脉宽)舵机电路方框图0.5—2.5ms舵机说明1,电机经过变速(减速)后连接到电位器柄旋转2,输入脉冲宽度为0.5—2.5ms,周期为3ms—20ms(数字舵机的脉冲周期因不同的客户使用的周期不同,常用为10ms;模拟舵机周期为20ms.)3,脉冲宽度,表示电位器转动的角度不同(即舵臂角度不同) 4,电机转速为14000/分钟,减速比为250:1,要求舵角转速为0.10-0.2S/60度(此部份与电机转速有关,程序方面需注意及时扫描电位器角度而给电机改变不同供电方式),扫描不及时易出现舵臂回抖现象.5,脉冲宽度不变的情况下,能锁住电机.6,堵转4秒钟后,电机进入低压供电(或PWM少占空比)工作模式,堵转一旦去除,电机供电进入正常模式.程序其它要求(因客户要求不同,需做不同类型的舵机)1,马达供电PWM(周期或占空比可调)2,电位器角度识别精度可调(1023分,255分,511分..)3,舵转动角度可调(-90 +90度)参考电路图:VR15KR1220C4104123J1CON3VDDS11G12S23G24D25D26D17D18U1UD4606GS11G12S23G24D25D26D17D18U2UD4606GVDDVDDVSS1P3.0/SCL2SDA/P3.13VPP/P3.24ADC8/P005ADC9/P016ADC10/P027ADC11/P038ADC12/P049ADC13/P0510ADC14/P0611ADC0/P1012ADC1/P1113ADC2/P1214ADC3/P1315ADC4/P1416ADC5/P1517ADC6/P1618ADC7/P1719VDD20U3SC51P5708SN+C210uin3G1o u t2U4XC6206-33+C310USinSin3.3V3.3VR3220KR4220K A-+MG1MOTOR SERVO R21KC1104o u t1o u t2o u t3o u t4o u t1o u t2o u t3o u t4mo ter正转1111反转111111STOP STOPSTOP 电机正转电机反转舵机角度及脉冲宽度关系:不良舵机现象:1,堵转保护人为堵转电机时,约3秒后电机进入低电流(即低压,占空比少)供电方式,用以降低电机损耗而保护舵机.堵转一旦去除,电机需立即进入正常供电方式.不良现象:A,无保护功能B,堵转去除后电机不能马上进入正常状态2,马达抖动轻微外力作用舵臂时,因电位器角度有此而有细微变化(如:0.02度)下,马达转动以校正角度差.不良现象:A,马达校正时力度过大在,是出现抖动现象.(如角度差与电机供电时间或PWM没有建立关系;全压供电方式)堵转保护流程图无刷舵机控制流程图。
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常规舵机控制流程图
1.5ms脉宽)
舵机电路方框图
0.5—2.5ms
舵机说明
1,电机经过变速(减速)后连接到电位器柄旋转
2,输入脉冲宽度为0.5—2.5ms,周期为3ms—20ms
(数字舵机的脉冲周期因不同的客户使用的周期不同,常用为10ms;
模拟舵机周期为20ms.)
3,脉冲宽度,表示电位器转动的角度不同(即舵臂角度不同) 4,电机转速为14000/分钟,减速比为250:1,要求舵角转速为0.10-0.2S/60度(此部份与电机转速有关,程序方面需注意及时扫描电位器角度而给电机改变不同供电方式),扫描不及时易出现舵臂回抖现象.
5,脉冲宽度不变的情况下,能锁住电机.
6,堵转4秒钟后,电机进入低压供电(或PWM少占空比)工作模式,堵转一旦去除,电机供电进入正常模式.
程序其它要求(因客户要求不同,需做不同类型的舵机)
1,马达供电PWM(周期或占空比可调)
2,电位器角度识别精度可调(1023分,255分,511分..)
3,舵转动角度可调(-90 +90度)
参考电路图:
3
4
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Rev isio 7-Ju n -2012
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Drawn By :
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正转
101
010
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000STOP
舵机角度及脉冲宽度关系:
不良舵机现象:
1,堵转保护
人为堵转电机时,约3秒后电机进入低电流(即低压,占空比少)供电方式,用以降低电机损耗而保护舵机.堵转一旦去除,电机需立即进入正常供电方式.
不良现象:
A,无保护功能
B,堵转去除后电机不能马上进入正常状态
2,马达抖动
轻微外力作用舵臂时,因电位器角度有此而有细微变化(如:0.02度)下,马达转动以校正角度差.
不良现象:
A,马达校正时力度过大在,是出现抖动现象.(如角度差与电机供电时间或PWM没有建立关系;全压供电方式)
堵转保护流程图
无刷舵机控制流程图。