智能車學習（十四）——舵機學習

一、舵機基礎知識

1、定義

     舵機簡單的說就是集成了直流電機、電機控制器和減速器等，並封裝在一個便於安裝的外殼里的伺服單元。能夠利用簡單的輸入信號比較精確的轉動給定角度的電機系統。

     舵機安裝了一個電位器（或其它角度傳感器）檢測輸出軸轉動角度，控制板根據電位器的信息能比較精確的控制和保持輸出軸的角度。這樣的直流電機控制方式叫閉環控制，所以舵機更准確的說是伺服馬達，英文servo。

2、舵機組成

3、工作原理

      控制電路接收信號源的控制信號，並驅動電機轉動；齒輪組將電機的速度成大倍數縮小，並將電機的輸出扭矩放大響應倍數，然后輸出；電位器和齒輪組的末級一起轉動，測量舵機軸轉動角度；電路板檢測並根據電位器判斷舵機轉動角度，然后控制舵機轉動到目標角度或保持在目標角度。

 

二、舵機的規格

1、轉速：

（1）定義：轉速由舵機無負載的情況下轉過60°角所需時間來衡量。

（2）一般在0.11S/60°~0.21S/60°之間。

 

2、轉矩

（1）定義：舵機扭矩的單位是KG·CM，這是一個扭矩單位。可以理解為在舵盤上距舵機軸中心水平距離1CM處，舵機能夠帶動的物體重量。

 

3、電壓

     廠商提供的速度、轉矩數據和測試電壓有關，在4.8V和6V兩種測試電壓下這兩個參數有比較大的差別。如Futaba S-9001 在 4.8V 時扭力為 3.9kg、速度為 0.22 秒，在 6.0V 時扭力為 5.2kg、速度為 0.18 秒。若無特別注明，JR 的舵機都是以 4.8V 為測試電壓，Futaba則是以 6.0V 作為測試電壓。

 

三、模擬舵機及其控制原理

1、工作原理

     工作原理是控制電路接收信號源的控制脈沖，並驅動電機轉動；齒輪組將電機的速度成大倍數縮小，並將電機的輸出扭矩放大響應倍數，然后輸出；電位器和齒輪組的末級一起轉動，測量舵機軸轉動角度；電路板檢測並根據電位器判斷舵機轉動角度，然后控制舵機轉動到目標角度或保持在目標角度。

 

2、控制信號

舵機的控制脈沖周期20ms，脈寬從0.5ms-2.5ms，分別對應-90度到+90度的位置。如下圖所示：

 

四、使用PWM控制舵機輸出

在main函數中的測試代碼

#include "include.h"
#include "init.h"
#include "OLED.h"
#include "menu.h"
#include "keySquare.h"


void main()
{
  
  DisableInterrupts;
  system_init();
  EnableInterrupts;
  
  u16 duty = 450;
  FTM_PWM_init(FTM2,CH0,50,duty);
  OLED_Write_Int(0,0,duty);

  while(1)
  {
    if(keyBoard_get() == Keynum1)
    {
      time_delay_ms(100);
      if(keyBoard_get() == Keynum1)
      {
         duty += 10;
         FTM_PWM_Duty(FTM2,CH0,duty);
         
         OLED_Clear();
         OLED_Write_Int(0,0,duty);
         time_delay_ms(100);
      }
    }
  
    if(keyBoard_get() == Keynum2)
    {
      time_delay_ms(100);
      if(keyBoard_get() == Keynum2)
      {
         duty -= 10;
         FTM_PWM_Duty(FTM2,CH0,duty);
  
         OLED_Clear();
         OLED_Write_Int(0,0,duty);
         time_delay_ms(100);
        

      }
    }
  }
}