数字舵机与模拟舵机各种问题祥解
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【专题】小事故,大问题——船舶舵机常见故障分析,这些内容你要知道事故117年6月19日,“Y”轮航行出口时,液压舵的传动皮带脱落以致舵机故障,进而航向失去控制,与靠泊在码头的船舶尾部发生碰撞。
事故22017年2月14日,“S”轮航行过程中,突发舵机跳电,受强流漂移并与锚泊的集装箱船发生擦碰。
船舶舵机是直接关连着船舶可操纵性的重要辅机之一,倘若一旦失灵,轻则严重影响航行安全,重则可能肇事,造成巨大经济损失。
相关管理人员,必须熟悉舵机的规则原理和运行特点,掌握装置及其系统和各种阀件的作用与结构,做好日常的维护保养工作,严格按照相关设备说明书的规定要求,正确地操作与管理,以切实保证舵机的正常可靠运行。
液压舵机是由转舵机构、舵机油泵、控制阀件与操纵系统等许多环节所组成的一整套装置与系统。
不论对其中一个环节管理不良或调节失当,都可能使舵机及其系统工作产生故障。
这里仅就液压舵机的常见故障,作原则分析。
舵机常见故障分析,这些内容你要知道!故障1:舵机不能转动(即不能向左也不能向右动作)遥控系统失灵机旁操纵通常能够正常工作主油泵不能供油可换用另一台主泵,加以判断主油路旁通或严重泄漏主泵吸、排压力相近主油路不通或舵叶转动受阻主泵排出压力升高,直至安全阀开启;主油路不通最可能是泵阀、缸阀未开启或主油路液锁闭阀不能开启操纵机构中机械传动部分脱落或坏损储存弹簧的张力不足弹簧太软故障2:舵机只能作单向运转这种情况多半是操纵系统只能单向操纵所引起的,如换向阀卡死于某一端,或一端侧弹簧被压碎等。
遥控系统只能单向工作改用机旁操舵则即正常双向变量泵只能单向排油换用备用油泵则即正常主油路单向不通或旁通故障3:转舵太慢主要是油泵排量不够,如果不是选配上的问题,可能是对泵的最大排量的限制调节不当所造成的。
应检查系统中各个阀件的开关位置是否正确,该开的是否开足,该关的是否关严,特别是系统中的旁通阀一定要关严密(船舶运行中,振动较大——舵机系统中一般都有锁紧螺母);若油泵磨损过大,也将使泵的排量下降。
舵机基础知识单选题100道及答案解析1. 舵机主要用于()A. 控制速度B. 改变方向C. 增加动力D. 稳定平衡答案:B解析:舵机的主要作用是改变方向。
2. 舵机通常由()驱动。
A. 直流电机B. 步进电机C. 伺服电机D. 交流电机答案:C解析:舵机通常由伺服电机驱动。
3. 舵机的控制信号一般是()A. 模拟信号B. 数字信号C. 脉冲信号D. 正弦信号答案:C解析:舵机的控制信号一般是脉冲信号。
4. 舵机的转动角度取决于()A. 电压大小B. 电流大小C. 脉冲宽度D. 脉冲频率答案:C解析:舵机的转动角度取决于脉冲宽度。
5. 常见的舵机旋转角度范围是()A. 0 - 90 度B. 0 - 180 度C. 0 - 270 度D. 0 - 360 度答案:B解析:常见舵机的旋转角度范围是0 - 180 度。
6. 舵机的精度主要取决于()A. 电机性能B. 齿轮精度C. 控制电路D. 以上都是答案:D解析:舵机的精度受到电机性能、齿轮精度和控制电路等多方面因素的影响。
7. 以下哪种不是舵机的应用场景()A. 机器人关节B. 无人机姿态控制C. 汽车发动机D. 模型飞机方向控制答案:C解析:汽车发动机不是舵机的应用场景。
8. 舵机的响应速度主要与()有关。
A. 电机转速B. 齿轮比C. 控制算法D. 以上都是答案:D解析:舵机的响应速度与电机转速、齿轮比和控制算法等都有关系。
9. 为了提高舵机的扭矩,可以()A. 增加电压B. 减小齿轮比C. 使用更大功率的电机D. 以上都是答案:D解析:增加电压、减小齿轮比、使用更大功率的电机都可以提高舵机的扭矩。
10. 舵机在工作时发热的主要原因是()A. 电流过大B. 摩擦损耗C. 电机效率低D. 以上都是答案:D解析:电流过大、摩擦损耗、电机效率低等都会导致舵机工作时发热。
11. 以下哪种舵机的精度较高()A. 塑料齿轮舵机B. 金属齿轮舵机C. 数字舵机D. 模拟舵机答案:C解析:数字舵机的精度通常较高。
舵机详解舵机(英文叫Servo):它由直流电机、减速齿轮组、传感器和控制电路组成的一套自动控制系统。
通过发送信号,指定输出轴旋转角度。
舵机一般而言都有最大旋转角度(比如180度。
)与普通直流电机的区别主要在,直流电机是一圈圈转动的,舵机只能在一定角度内转动,不能一圈圈转(数字舵机可以在舵机模式和电机模式中切换,没有这个问题)。
普通直流电机无法反馈转动的角度信息,而舵机可以。
用途也不同,普通直流电机一般是整圈转动做动力用,舵机是控制某物体转动一定角度用(比如机器人的关节)。
舵机的形状和大小多的让人眼花缭乱,大致可以分为下面这几种(如图所示)最右边的是常见的标准舵机,中间两个小的是微型舵机,左边魁梧的那个是大扭力舵机。
图上这几种舵机都是三线控制。
制作机器人常用的舵机有下面几种,而且每种的固定方式也不同,如果从一个型号换成一个型号,整个机械结构都需要重新设计。
第一种是MG995,优点是价格便宜,金属齿轮,耐用度也不错。
缺点是扭力比较小,所以负载不能太大,如果做双足机器人之类的这款舵机不是很合适,因为腿部受力太大。
做做普通的六足,或者机械手还是不错的。
第二种是SR 403,这款舵机是网友xqi2因MG995做双足机器人抖动太厉害,摸索找到的,经过测试。
制作双足机器人不错~~~至少不抖了。
优点是扭力大,全金属齿轮,价格也还算便宜。
缺点嘛。
做工很山寨。
其他缺点等待反馈第三种就是传说中的数字舵机AX12+,这个是久经考验的机器人专用舵机。
除了价格高,使用RS485串口通信(控制板就得换数字舵机专用控制板),其他都是优点。
下图是一个普通模拟舵机的分解图,其组成部分主要有齿轮组、电机、电位器、电机控制板、壳体这几大部分。
电机控制板主要是用来驱动电机和接受电位器反馈回来的信息。
电机嘛,动力的来源了,这个不用太多解释。
电位器这里的作用主要是通过其旋转后产生的电阻的变化,把信号发送回电机控制板,使其判断输出轴角度是否输出正确。
1陈述舵设备容易出现的故障有哪些?对于舵设备日常比较容易出现故障的情况,主要分为两大部分。
一是属于硬件类的故障,二是属于软件类的故障。
一、舵设备的硬件类的故障是指与舵机相关的机器、设备发生了功能性的障碍,使得舵机不能正常工作发挥效用。
常见的主要有:1.通信系统的故障。
驾驶员发出的舵令信号不能输出至舵机,舵机接收不到舵令。
驾驶台与舵机间无法通话等。
2.电力系统的故障。
动力电路、配电板等电力输出故障,使电动机无法正常运转。
两路电力线路只有一路可以使用.3.液压系统的故障。
液压系统密封性能出现问题,有油路泄漏或有旁通现象、主油路锁闭不严、油位过低、液压系统内有空气等问题。
使液压系统不能正常运行。
二、软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度,船员对舵机的操作存在的问题。
通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉,在需要的时候无法启动应急舵。
2、陈述在哪些方面应对舵机进行重点安全检查?一、检查应急舵的有效性。
对应急舵的检查一般要求船方进行应急舵的实操,观察应急舵是否能够使用,运转是否正常。
二、检查舵的运转情况。
在检查舵的运转情况时,一般应有两名船舶安检员相互配合进行。
一名安检员在驾驶台发出舵令,另一名安检员在舵机间观察舵机对于舵令的反映。
舵机在转舵运行过程中应运转平稳,无杂音无间歇性现象。
从一侧满舵运行到另一侧满舵时,应反映灵敏,能够达到28s的时间要求。
三、检查舵角指示的准确性。
在舵机上都安装有舵角指示器,舵角指示器是为了正确显示舵叶转动的准确位置,其所显示的角度指数应与驾驶台操舵转向的角度度数相吻合。
当舵角指示器显示不准时,就会影响到驾驶员的对船舶的操纵,使驾驶员的判断产生误差,有可能使船舶发生触碰事故。
在检查舵角指示的准确性时,是由两名船舶安检员相互配合进行的。
一名安检员在驾驶台观察驾驶台上的检查舵角指示器显示的读数,另一名安检员在舵机间观察舵机上舵角指示器显示的读数。
二者应读数相同。
四、检查舵角限位器的有效性。
摇杆电位器与舵机电位器的原理,以及数码舵机VS 模拟舵机一、舵机的原理标准的舵机有3条导线,分别是:电源线、地线、控制线,如图2所示。
以日本FUTABA-S3003型舵机为例,图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路。
3003舵机的工作原理是:PWM信号由接收通道进入信号解调电路BA6688的12脚进行解调,获得一个直流偏置电压。
该直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差由BA6688的3脚输出。
该输出送入电机驱动集成电路BAL6686,以驱动电机正反转。
当电机转动时,通过级联减速齿轮带动电位器Rw1旋转,直到电压差为O,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。
有个很有趣的技术话题可以稍微提一下,就是BA6688是有EMF控制的,主要用途是控制在高速时候电机最大转速。
原理是这样的:收到1个脉冲以后,BA6688内部也产生1个以5K电位器实际电压为基准的脉冲,2个脉冲比较以后展宽,输出给驱动使用。
当输出足够时候,马达就开始加速,马达就能产生EMF,这个和转速成正比的。
因为取的是中心电压,所以正常不能检测到的,但是运行以后就电平发生倾斜,就能检测出来。
超过EMF判断电压时候就减小展宽,甚至关闭,让马达减速或者停车。
这样的好处是可以避免过冲现象(就是到了定位点还继续走,然后回头,再靠近)一些国产便宜舵机用的便宜的芯片,就没有EMF控制,马达、齿轮的机械惯性就容易发生过冲现象,产生抖舵电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源.电压通常介于4~6V,一般取5V。
注意,给舵机供电电源应能提供足够的功率。
控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号,方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。
当方波的脉冲宽度改变时,舵机转轴的角度发生改变,角度变化与脉冲宽度的变化成正比。
某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。
dark课堂:舵机的原理,以及数码舵机 VS 模拟舵机一、舵机的原理标准的舵机有3条导线,分别是:电源线、地线、控制线,如图2所示。
以日本FUTABA-S3003型舵机为例,图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路。
3003舵机的工作原理是:PWM信号由接收通道进入信号解调电路BA6688的12脚进行解调,获得一个直流偏置电压。
该直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差由BA6688的3脚输出。
该输出送入电机驱动集成电路BAL6686,以驱动电机正反转。
当电机转动时,通过级联减速齿轮带动电位器Rw1旋转,直到电压差为O,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。
有个很有趣的技术话题可以稍微提一下,就是BA6688是有EMF控制的,主要用途是控制在高速时候电机最大转速。
原理是这样的:收到1个脉冲以后,BA6688内部也产生1个以5K电位器实际电压为基准的脉冲,2个脉冲比较以后展宽,输出给驱动使用。
当输出足够时候,马达就开始加速,马达就能产生EMF,这个和转速成正比的。
因为取的是中心电压,所以正常不能检测到的,但是运行以后就电平发生倾斜,就能检测出来。
超过EMF 判断电压时候就减小展宽,甚至关闭,让马达减速或者停车。
这样的好处是可以避免过冲现象(就是到了定位点还继续走,然后回头,再靠近)一些国产便宜舵机用的便宜的芯片,就没有EMF控制,马达、齿轮的机械惯性就容易发生过冲现象,产生抖舵电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源.电压通常介于4~6V,一般取5V。
注意,给舵机供电电源应能提供足够的功率。
控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号,方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。
当方波的脉冲宽度改变时,舵机转轴的角度发生改变,角度变化与脉冲宽度的变化成正比。
某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。
数字舵机与模拟舵机_控制方法与性能比较之一(我觉得你应该看看)一、舵机的原理标准的舵机有3条导线,分别是:电源线、地线、控制线,以日本FUTABA-S3003型舵机为例,3003舵机的工作原理是:PWM信号由接收通道进入信号解调电路BA6688的12脚进行解调,获得一个直流偏置电压。
该直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差由BA6688的3脚输出。
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当电机转动时,通过级联减速齿轮带动电位器Rw1旋转,直到电压差为O,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。
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原理是这样的:收到1个脉冲以后,BA6688内部也产生1个以5K电位器实际电压为基准的脉冲,2个脉冲比较以后展宽,输出给驱动使用。
当输出足够时候,马达就开始加速,马达就能产生EMF,这个和转速成正比的。
因为取的是中心电压,所以正常不能检测到的,但是运行以后就电平发生倾斜,就能检测出来。
超过EMF判断电压时候就减小展宽,甚至关闭,让马达减速或者停车。
这样的好处是可以避免过冲现象(就是到了定位点还继续走,然后回头,再靠近)一些国产便宜舵机用的便宜的芯片,就没有EMF控制,马达、齿轮的机械惯性就容易发生过冲现象,产生抖舵电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源.电压通常介于4~6V,一般取5V。
注意,给舵机供电电源应能提供足够的功率。
控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号,方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。
当方波的脉冲宽度改变时,舵机转轴的角度发生改变,角度变化与脉冲宽度的变化成正比。
某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。
二、数码舵机VS 模拟舵机数码舵机比传统的模拟舵机,在工作方式上有一些优点,但是这些优点也同时带来了一些缺点。
舵机知识分享一,舵机的分类1,按照舵机的工作信号来分类:航模舵机有数码舵机Digital Servo,模拟舵机Analog Servo。
(1)数码舵机是数字传输(数字舵机Digital Servo),灵活方便、可靠、兼容性好,抗干扰能力强,可方便实现双向通信,是必然的趋势;(2)模拟舵机是现有的PWM模拟传输(模拟舵机Analog Servo),即脉宽的变化直接代表控制矢量,容易受干扰;2,按照舵机的工作电压来分类:普通电压舵机(4.8-6V),高压舵机HV SERVO (6-7.4V);高压舵机HV SERVO(9.4-12V)。
高压舵机是工作电压高在6-7.4V;9.4-12V(以后高压舵机的工作电压应该还会更高的),高压舵机的优点就是发热小,反应更灵敏,扭力更大。
3, 按照是否防水来分类:全防水舵机,普通舵机。
(全防水舵机的视频)4,机器人专用舵机与模型舵机的区别机器人用的大部分舵机和模型舵机都是一样的,只是航模用舵机限制转角,一般是90-270°,有些机器人舵机的工作角度到达360度,360度舵机一般都是用到机器人上的。
二,舵机的结构(舵机的结构视频)1,外壳:外壳材料有金属,塑料,半金属半塑料三种。
(全金属外壳舵机,半金属半塑料外壳舵机,塑料外壳舵机)2,马达: 无刷马达,空心杯马达,铁心马达。
(无刷马达舵机,空心杯马达舵机,铁芯马达舵机)3,齿轮套件:舵机的齿轮材料(Gear Material)有塑料和金属之区分,金1 / 2属齿轮的舵机一般皆为大扭力及高速型,具有齿轮不会因负载过大而崩牙的优点。
4,动力输出轴:(1),动力输出轴材料有塑料和金属之分,大扭力的一般都采用金属材料。
(2),标准舵机的输出轴的齿数有以下三种:25T(FUTABA品牌的舵机),24T (HITEC品牌的舵机),23T (JR品牌的舵机)。
这个参数主要用来匹配舵臂的,因为常规舵臂的齿数也是:25T (FUTABA),24T(HITEC),23T(JR)这三种,只有舵机轴的齿数和舵臂的齿数一样才能使用。
舵机故障分析及应急措施(共5页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--舵机故障分析及应急措施陈向阳中港疏浚有限公司港浚6轮[摘要] 众所周知,船舵的作用是用来改变船舶方向和保持航向的,它的好坏直接影响着整个船舶的航行,所以对船舶舵机的安全检查是轮机人员的经常性进行的最重要的工作之一。
本文希望通过船舶舵机容易出现的故障分析和对船舶舵机进行安全检查的重点的论述,使大家对舵机的故障分析提供一些借鉴的经验,船舶故障大部分原因是认为造成的,只有提高轮机人员的技术水平,才能有效的避免因船舶故障引起的海事事故。
[关键词] 船舶;液压舵机;故障分析引言施工船舶在航道施工挖泥及在港区内施工需要良好的操纵性能。
除了侧推和双主机外舵机是保证船舶安全的重要装置。
对于舵机日常比较容易出现故障的情况,主要分为两大部分。
一是属于硬件类故障,二是属于软件类故障。
常见故障有:1 通信类故障,2 电力系统故障,3 液压系统故障。
软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度,船员对舵机的操作存在问题。
通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉,在需要的时候无法启动应急舵。
因此加强对舵机的日常维护与保养对工作的可靠性和延长舵机的无故障寿命至关重要,轮机员必须依照使用说明书的要求严格执行,不可因为舵机工作正常而放松对其的维护管理。
液压舵机的基本工作原理船舵主要由舵叶、舵杆、舵机等部分组成。
船舶舵机按驱动动力分为蒸汽舵机、电动舵机与电动液压舵机(简称液压舵机)。
液压舵机具有重量轻、尺寸小、灵敏度高,工作平稳安全可靠,能缓冲风浪对舵叶的冲击,运转噪音低、振动小,而且可实现无级变速,功率的范围广。
所以现代化的大中型船舶上,广泛采用液压舵机。
故本文以液压舵机作为分析对象。
液压舵机一般采用电动机带动油泵,因而又称电动液压舵机。
液压舵机用油液作为传递能量的介质,利用油液的不可压缩性及流量、压力和流向的可控性来实现转舵。
数字舵机与模拟舵机_控制方法与性能比较之一(我觉得你应该看看)一、舵机的原理标准的舵机有3条导线,分别是:电源线、地线、控制线,以日本FUTABA-S3003型舵机为例,3003舵机的工作原理是:PWM信号由接收通道进入信号解调电路BA6688的12脚进行解调,获得一个直流偏置电压。
该直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差由BA6688的3脚输出。
该输出送入电机驱动集成电路BAL6686,以驱动电机正反转。
当电机转动时,通过级联减速齿轮带动电位器Rw1旋转,直到电压差为O,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。
有个很有趣的技术话题可以稍微提一下,就是BA6688是有EMF控制的,主要用途是控制在高速时候电机最大转速。
原理是这样的:收到1个脉冲以后,BA6688内部也产生1个以5K电位器实际电压为基准的脉冲,2个脉冲比较以后展宽,输出给驱动使用。
当输出足够时候,马达就开始加速,马达就能产生EMF,这个和转速成正比的。
因为取的是中心电压,所以正常不能检测到的,但是运行以后就电平发生倾斜,就能检测出来。
超过EMF判断电压时候就减小展宽,甚至关闭,让马达减速或者停车。
这样的好处是可以避免过冲现象(就是到了定位点还继续走,然后回头,再靠近)一些国产便宜舵机用的便宜的芯片,就没有EMF控制,马达、齿轮的机械惯性就容易发生过冲现象,产生抖舵电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源.电压通常介于4~6V,一般取5V。
注意,给舵机供电电源应能提供足够的功率。
控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号,方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。
当方波的脉冲宽度改变时,舵机转轴的角度发生改变,角度变化与脉冲宽度的变化成正比。
某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。
二、数码舵机VS 模拟舵机数码舵机比传统的模拟舵机,在工作方式上有一些优点,但是这些优点也同时带来了一些缺点。
传统的舵机在空载的时候,没有动力被传到舵机马达。
当有信号输入使舵机移动,或者舵机的摇臂受到外力的时候,舵机会作出反应,向舵机马达输出驱动电压。
由第一节的电路分析我们知道——马达是否获得驱动电压,取决于BA6688的第3脚是否输出一个电压信号给BAL6686马达驱动IC。
数码舵机最大的差别是在于它处理接收机的输入信号的方式。
相对与传统的50脉冲/秒的PWM信号解调方式,数码舵机使用信号预处理方式,将频率提高到300脉冲/秒。
因为频率高的关系,意味着舵机动作会更精确,“无反应区”变小。
以下的三个图表各显示了两个周期的开/关脉冲。
图1是空载的情况;图2是脉冲宽度较窄,比较小的动力信号被输入马达;图3是更宽,持续时间更长的脉冲,更多的输入动力。
您可以想象,一个短促的脉冲,紧接着很长的停顿,这意味着舵机控制精度是不够高的,这也是为什么模拟舵机有“无反应区”的存在。
比如说,舵机对于发射机的细小动作,反应迟钝或者根本就没有反应。
而数码舵机提升了脉冲密度,轻微的信号改变都会变的可以读取,这样无论是遥控杆的轻微变动,或者舵机摇臂在外力作用下的极轻微变动,都会能够检测出来,从而进行更细微的修正。
三、数码舵机的缺点:以上我们已经知道数码舵机会更精确这个优点,那么我们来看数码舵机的缺点1、数码舵机需要消耗更多的动力。
其实这是很自然的。
数码舵机以更高频率去修正马达,这一定会增加总体的动力消耗。
2、相对教短的寿命。
其实这是很自然的。
马达总在转来转去做修正,这一定会增加马达等转动部位的消耗。
四、拟人化比喻技术性的东西说了这么多,也许很多对电路原理不熟悉的朋友还是不明白,呵呵,举个简单的例子来说明吧!比如遥控器是老师,舵机控制电路是家长,舵机的马达是小孩现在的任务是老师要求家长辅导孩子做一个动作,比如倒立以数字舵机而言,家长自主地给这个动作设置了非常非常严格的标准,他要求孩子倒立时在鞋面上摆一个竖立的硬币,然后盯着硬币,硬币向左一震动他在右边给孩子一鞭子,硬币向右一震动他在左边给孩子一鞭子.........总之他要求的不再是老师要求的“倒立”,而是倒立以后顶一枚不倒的硬币..........模拟舵机的家长部分则是柔和派,老师要求倒立是吧?他忠实地按老师的要求,让孩子倒立起来,孩子身体的轻微调整他不去关注了,他只关心是不是偏移了老师的标准,呵呵五、实际应用选择我们已经知道模拟舵机对于极轻微的外力干扰导致舵机盘移位的敏感度,和舵机执行命令的精确度,是不如数码舵机的了,那么我们是不是应该尽量使用数码舵机呢我个人而言不是这么认为。
首先——舵机的素质,其实不单纯是电路决定的,还有舵机的齿轮精度,还有非常非常关键的舵机电位器的精度。
一颗质量上乘的模拟舵机,往往比电路虽然是数码但是零件却是普通货色的数码舵机更准确,更不会抖舵。
其次,要知道我们在模型车上应用的时候,很多时候太高的精度并不是好事!比如你玩1/8的车,特别是大脚车和越野车,那么烂的路面导致车时而滑动适合腾空,动不动就是零点几秒、N公分的偏差,舵机的微秒级别敏感、微米级别精度对整个事件能起怎么改善??那叫神经质的舵机反应...........其实应用在1/8车辆上,一颗0.1秒反应的模拟舵机是更合适的搭配。
它会更省电,更顺滑,不会那么神经质。
而且最重要的——它不会在一台转向虚位有几毫米的1/8越野车上,去不停地吱吱叫着去找那0.1毫米的居中(其实你即使把舵机连杆给它拆掉,让舵机空转,它也往往找不到那0.1毫米的居中,只是自己不停地吱吱叫着折腾自己而已,哈哈)实际的应用上,我建议是1/10的竞赛级别房车,暴力型的飞机,可以选用数码舵机。
所谓神经质配神经质,呵呵。
数码舵机常见问题原理分析及解决:一、数码舵机与模拟舵机的区别传统模拟舵机和数字比例舵机(或称之为标准舵机)的电子电路中无MCU微控制器,一般都称之为模拟舵机。
老式模拟舵机由功率运算放大器等接成惠斯登电桥,根据接收到模拟电压控制指令和机械连动位置传感器(电位器)反馈电压之间比较产生的差分电压,驱动有刷直流电机伺服电机正/反运转到指定位置。
数字比例舵机是模拟舵机最好的类型,由直流伺服电机、直流伺服电机控制器集成电路(IC),减速齿轮组和反馈电位器组成,它由直流伺服电机控制芯片直接接收PWM(脉冲方波,一般周期为20ms,脉宽1~2 ms,脉宽1 ms为上限位置,1.5ms 为中位,2ms为下限位置)形式的控制驱动信号,迅速驱动电机执行位置输出,直至直流伺服电机控制芯片检测到位置输出连动电位器送来的反馈电压与PWM控制驱动信号的平均有效电压相等,停止电机,完成位置输出。
数码舵机电子电路中带MCU微控制器故俗称为数码舵机,数码舵机凭借比之模拟舵机具有反应速度更快,无反应区范围小,定位精度高,抗干扰能力强等优势已逐渐取代模拟舵机在机器人、航模中得到广泛应用。
数码舵机设计方案一般有两种:一种是MCU+直流伺服电机+直流伺服电机控制器集成电路(IC)+减速齿轮组+反馈电位器的方案,以下称为方案1,另一种是MCU+直流伺服电机+减速齿轮组+反馈电位器的方案,以下称为方案2。
市面上加装数码驱动板把模拟舵机改数码舵机属方案1。
二、舵机电机调速原理及如何加快电机速度常见舵机电机一般都为永磁直流电动机,如直流有刷空心杯电机。
直流电动机有线形的转速-转矩特性和转矩-电流特性,可控性好,驱动和控制电路简单,驱动控制有电流控制模式和电压控制两种模式。
舵机电机控制实行的是电压控制模式,即转速与所施加电压成正比,驱动是由四个功率开关组成H桥电路的双极性驱动方式,运用脉冲宽度调制(PWM)技术调节供给直流电动机的电压大小和极性,实现对电动机的速度和旋转方向(正/反转)的控制。
电机的速度取决于施加到在电机平均电压大小,即取决于PWM驱动波形占空比(占空比为脉宽/周期的百分比)的大小,加大占空比,电机加速,减少占空比电机减速。
所以要加快电机速度:1、加大电机工作电压;2、降低电机主回路阻值,加大电流;二者在舵机设计中要实现,均涉及在满足负载转矩要求情况下重新选择舵机电机。
三、数码舵机的反应速度为何比模拟舵机快很多模友错误以为:“数码舵机的PWM驱动频率300Hz比模拟舵机的50Hz高6倍,则舵机电机转速快6倍,所以数码舵机的反应速度就比模拟舵机快6倍”。
这里请大家注意占空比的概念,脉宽为每周期有效电平时间,占空比为脉宽/周期的百分比,所以大小与频率无关。
占空比决定施加在电机上的电压,在负载转矩不变时,就决定电机转速,与PWM的频率无关。
模拟舵机是直流伺服电机控制器芯片一般只能接收50Hz频率(周期20ms)~300Hz左右的PWM外部控制信号,太高的频率就无法正常工作了。
若PWM外部控制信号为50Hz,则直流伺服电机控制器芯片获得位置信息的分辨时间就是20ms,比较PWM控制信号正比的电压与反馈电位器电压得出差值,该差值经脉宽扩展(占空比改变,改变大小正比于差值)后驱动电机动作,也就是说由于受PWM外部控制信号频率限制,最快20ms才能对舵机摇臂位置做新的调整。
数码舵机通过MCU可以接收比50Hz频率(周期20ms)快得多的PWM 外部控制信号,就可在更短的时间分辨出PWM外部控制信号的位置信息,计算出PWM信号占空比正比的电压与反馈电位器电压的差值,去驱动电机动作,做舵机摇臂位置最新调整。
结论:不管是模拟还是数码舵机,在负载转矩不变时,电机转速取决于驱动信号占空比大小而与频率无关。
数码舵机可接收更高频率的PWM 外部控制信号,可在更短的周期时间后获得位置信息,对舵机摇臂位置做最新调整。
所以说数码舵机的反应速度比模拟舵机快,而不是驱动电机转速比模拟舵机快。
四、数码舵机的无反应区范围为何比模拟舵机小根据上述对模拟舵机的分析可知模拟舵机约20ms才能做一次新调整。
而数码舵机以更高频率的PWM驱动电机。
PWM频率的加快使电机的启动/停止,加/减速更柔和,更平滑,更有效的为电机提供启动所需的转矩。
就象是汽车获得了更小的油门控制区间,则启动/停止,加/减速性能更好。
所以数码舵机的无反应区比模拟舵机小。
五、模拟舵机加装数码舵机驱动板并未提升反应速度根据以上分析可知,模拟舵机加装数码舵机驱动板,要提升反应速度,PMW外部控制信号(如陀螺仪送来的尾舵机信号)的频率必须加快,如果还是50Hz,那舵机反应速度当然就没提升了。
六、如何选择舵机电机舵机电机按直流伺服电机的标准选用,根据电机种类、负载力矩、转速、工作电压等要求。
舵机一般都用空心杯电动机,有用有刷的,也有用无刷无感的。
空心杯电动机属于直流永磁、伺服微特电机,与普通电机的主要区别采用是无铁芯转子,也叫空心杯型转子。
具有以下优势:1、最大的能量转换效率(衡量其节能特性的指标):其效率一般在70%以上,部分产品可达到90%以上(普通铁芯电机在15-50%);2、激活、制动迅速,响应极快:机械时间常数小于28毫秒,部分产品可以达到10毫秒以内,在推荐运行区域内的高速运转状态下,转速调节灵敏;3、可靠的运行稳定性:自适应能力强,自身转速波动能控制在2%以内;4、电磁干扰少:采用高品质的电刷、换向器结构,换向火花小,可以免去附加的抗干扰装置;5、能量密度大:与同等功率的铁芯电机相比,其重量、体积减轻1/3-1/2;转速-电压、转速-转矩、转矩-电流等对应参数都呈现标准的线性关系。