小型伺服（電機）馬達原理與控制
小(xiao)型(xing)伺(si)服(fu)馬達(da)內(nei)(nei)部結構(gou) 一個(ge)小(xiao)型(xing)伺(si)服(fu)馬達(da)內(nei)(nei)部包括(kuo)了一個(ge)小(xiao)型(xing)直(zhi)流(liu)馬達(da);一組變速(su)(su)(su)(su)齒(chi)輪組;一個(ge)反饋可調(diao)電位(wei)器;及一塊電子(zi)控制(zhi)板(ban)。其中，高(gao)速(su)(su)(su)(su)轉(zhuan)動的(de)(de)(de)直(zhi)流(liu)馬達(da)提供了原始(shi)動力，帶動變速(su)(su)(su)(su)(減速(su)(su)(su)(su))齒(chi)輪組，使之產生高(gao)扭力的(de)(de)(de)輸(shu)出，齒(chi)輪組的(de)(de)(de)變速(su)(su)(su)(su)比愈大(da)，伺(si)服(fu)馬達(da)的(de)(de)(de)輸(shu)出扭力也(ye)愈大(da)，也(ye)就是(shi)說越(yue)能承受更大(da)的(de)(de)(de) 重量，但轉(zhuan)動的(de)(de)(de)速(su)(su)(su)(su)度也(ye)愈低。
小(xiao)型伺(si)服(fu)馬(ma)(ma)(ma)達(da)的工作原理 一個微型伺(si)服(fu)馬(ma)(ma)(ma)達(da)是一個典(dian)型閉環反饋(kui)系(xi)統(tong)，其原理可由(you)下(xia)圖表示： 減(jian)速齒輪組由(you)馬(ma)(ma)(ma)達(da)驅(qu)動(dong)，其終端(duan)(輸出端(duan))帶動(dong)一個線(xian)性(xing)的比(bi)例電(dian)位(wei)器(qi)作位(wei)置檢測，該電(dian)位(wei)器(qi)把(ba)轉(zhuan)(zhuan)角坐標轉(zhuan)(zhuan)換為一比(bi)例電(dian)壓反饋(kui)給控制(zhi)線(xian)路板，控制(zhi)線(xian)路板將其與輸入(ru)的控制(zhi)脈沖信號比(bi)較，產(chan)生糾正(zheng)脈沖，并驅(qu)動(dong)馬(ma)(ma)(ma)達(da)正(zheng)向(xiang)或反向(xiang)地轉(zhuan)(zhuan)動(dong)，使齒輪組的輸出位(wei)置與期望值(zhi)相符，令糾正(zheng)脈沖趨 于為0，從而達(da)到使伺(si)服(fu)馬(ma)(ma)(ma)達(da)精確(que)定位(wei)的目的。
如何(he)控制伺服馬達(da) 標準(zhun)的微型伺服馬達(da)有(you)三條(tiao)控制線，分別(bie)為：電(dian)源、地及控制。電(dian)源線與地線用于提供內部的直流(liu)馬達(da)及控制線路所需的能源，電(dian)壓(ya)通(tong)常介(jie)于4V—6V之間(jian)，該電(dian)源應盡可能與處理系統的電(dian)源
隔(ge)離(因為伺服(fu)馬達會產生噪音(yin))。甚(shen)至小伺服(fu)馬達在(zai)重負載時(shi)(shi)也會拉低放(fang)大(da)器(qi)的(de)電壓，所(suo)以(yi)(yi)整 個系統的(de)電源供應的(de)比例必須合理。 輸入(ru)一(yi)(yi)個周期性的(de)正向脈(mo)沖(chong)(chong)(chong)信(xin)號，這(zhe)個周期性脈(mo)沖(chong)(chong)(chong)信(xin)號的(de)高電平時(shi)(shi)間通常(chang)在(zai)1ms—2ms之(zhi)間，而低電平時(shi)(shi)間應在(zai)5ms到20ms之(zhi)間，并不很嚴(yan)格(ge)，下表(biao)(biao)表(biao)(biao)示出一(yi)(yi)個典型(xing)的(de)20ms周期性脈(mo)沖(chong)(chong)(chong) 的(de)正脈(mo)沖(chong)(chong)(chong)寬度與(yu)微(wei)型(xing)伺服(fu)馬達的(de)輸出臂位置的(de)關系： 在(zai)參(can)照上表(biao)(biao)設計控制脈(mo)沖(chong)(chong)(chong)寬度時(shi)(shi)應注(zhu)意以(yi)(yi)下的(de)注(zhu)意事項。
伺服馬達的(de)電源引線(xian) 電源引線(xian)有(you)三條(tiao)，如(ru)圖中所示。伺服馬達三條(tiao)線(xian)中紅色的(de)線(xian)是控制線(xian)，接到控制芯片上。中間(jian)的(de) 是SERVO工作電源線(xian)，一般工作電源是5V。第三條(tiao)是地(di)線(xian)。
伺服馬達(da)(da)的(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)速(su)(su)度(du)(du)(du)(du) 伺服馬達(da)(da)的(de)(de)瞬時運(yun)動(dong)(dong)速(su)(su)度(du)(du)(du)(du)是由其內部的(de)(de)直(zhi)流馬達(da)(da)和(he)變(bian)速(su)(su)齒(chi)輪組的(de)(de)配合決定的(de)(de)，在恒定的(de)(de)電壓驅動(dong)(dong)下，其數(shu)值。但其平(ping)均(jun)運(yun)動(dong)(dong)速(su)(su)度(du)(du)(du)(du)可通過(guo)分段(duan)停(ting)頓的(de)(de)控制方式來改變(bian)，例(li)如，我們(men)可把(ba)動(dong)(dong)作幅度(du)(du)(du)(du)為90o的(de)(de)轉動(dong)(dong)細(xi)分為128個停(ting)頓點，通過(guo)控制每(mei)個停(ting)頓點的(de)(de)時間長短來實現0o—90o變(bian)化的(de)(de) 平(ping)均(jun)速(su)(su)度(du)(du)(du)(du)。對(dui)于多數(shu)伺服馬達(da)(da)來說，速(su)(su)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)單位由“度(du)(du)(du)(du)數(shu)/秒”來決定。
使(shi)用伺(si)(si)(si)服馬(ma)(ma)達(da)的(de)(de)注意事項(xiang) l 除非你使(shi)用的(de)(de)是(shi)數碼式的(de)(de)伺(si)(si)(si)服馬(ma)(ma)達(da)，否則以上的(de)(de)伺(si)(si)(si)服馬(ma)(ma)達(da)輸出臂位置只是(shi)一個不準確的(de)(de)大(da)約 數。 l 普通(tong)的(de)(de)模(mo)擬微型(xing)伺(si)(si)(si)服馬(ma)(ma)達(da)不是(shi)一個精確的(de)(de)定位器件(jian)，即使(shi)是(shi)使(shi)用同一品牌(pai)型(xing)號的(de)(de)微型(xing)伺(si)(si)(si)服馬(ma)(ma)達(da)
產品，他們之間的(de)(de)差別也(ye)是(shi)非常大的(de)(de)，在(zai)同(tong)一脈沖(chong)(chong)驅(qu)動時，不(bu)同(tong)的(de)(de)伺(si)服(fu)馬達(da)存在(zai)±10o的(de)(de)偏(pian)差也(ye) 是(shi)正常的(de)(de)。 l 正因上述的(de)(de)原(yuan)因，不(bu)推(tui)薦使用小(xiao)于(yu)1ms及大于(yu)2ms的(de)(de)脈沖(chong)(chong)作為(wei)驅(qu)動信(xin)號，實(shi)際(ji)上，伺(si)服(fu)馬達(da)的(de)(de)最初設計表也(ye)只(zhi)是(shi)在(zai)±45o的(de)(de)范圍。而(er)(er)且，超出(chu)此范圍時，脈沖(chong)(chong)寬(kuan)度(du)轉動角度(du)之間的(de)(de)線性關系 也(ye)會(hui)(hui)變(bian)差。 l 要特別注意，絕不(bu)可加載(zai)讓伺(si)服(fu)馬達(da)輸(shu)出(chu)位(wei)置超過±90o的(de)(de)脈沖(chong)(chong)信(xin)號，否則會(hui)(hui)損壞伺(si)服(fu)馬達(da)的(de)(de)輸(shu) 出(chu)限位(wei)機構或齒輪組等機械部件(jian)。 l 由于(yu)伺(si)服(fu)馬達(da)的(de)(de)輸(shu)出(chu)位(wei)置角度(du)與控制信(xin)號脈沖(chong)(chong)寬(kuan)度(du)沒(mei)有(you)明顯統(tong)一的(de)(de)標準，而(er)(er)且其行程的(de)(de)總(zong)量對于(yu)不(bu)同(tong)的(de)(de)廠(chang)家來(lai)說(shuo)也(ye)有(you)很大差別，所以(yi)控制軟(ruan)件(jian)必須具(ju)備有(you)依據不(bu)同(tong)伺(si)服(fu)馬達(da)進行單獨設置的(de)(de)功 能。
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