舵機是什么？

伺服電機通常被稱為舵機，它是一種帶有輸出軸的小裝置。當我們向伺服器發(fā)送一個控制信號時，輸出軸就可以轉(zhuǎn)到特定的位置。只要控制信號持續(xù)不變，伺服機構(gòu)就會保持軸的角度位置不改變。如果控制信號發(fā)生變化，輸出軸的位置也會相應(yīng)發(fā)生變化。日常生活中，舵機常被用于遙控飛機、遙控汽車、機器人等領(lǐng)域。

舵機在機器人領(lǐng)域非常有用。因為舵機有內(nèi)置的控制電路，它們的尺寸雖然很小，但輸出力夠大。像Futaba S-148這樣的標準舵機能提供 0.3牛/米的扭矩，相對于它的外形大小來說這已經(jīng)足夠強大了。同時，舵機消耗的能量與機械負荷成正比。因此，一個輕載的舵機系統(tǒng)不會消耗太多的能量。

舵機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

舵機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如上圖所示。你可以看到控制電路，馬達，一組齒輪和外殼。

當然還包括電源線（+5V，紅色），地線（GND黑色）和PWM控制線（黃色或白色）。

舵機的工作原理

舵機內(nèi)部的控制電路，電位計（可變電阻器）和電機均被連接到電路板上，如內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖的右邊部分。控制電路通過電位計可監(jiān)控舵機的當前角度。

如果軸的位置與控制信號相符，那么電機就會關(guān)閉。如果控制電路發(fā)現(xiàn)這個角度不正確，它就會控制馬達轉(zhuǎn)動，直到它達到指定的角度。舵機角度根據(jù)制造商的不同而有所不同。比如，一個180度的舵機，它可以在0度至180度之間運動。由于限位裝置被安裝在主輸出裝置上，超出這個范圍機械結(jié)構(gòu)就不能再轉(zhuǎn)動了。

舵機的輸出功率與它所需要轉(zhuǎn)動的距離成正比。如果輸出軸需要轉(zhuǎn)動很長的距離，馬達就會全速運轉(zhuǎn)，如果它只需要短距離轉(zhuǎn)動，馬達就會以較慢的速度運行，這叫做速度比例控制。

如何讓舵機轉(zhuǎn)到指定角度？

控制線用于傳輸角度控制信號。這個角度是由控制信號脈沖的持續(xù)時間決定的，這叫做脈沖編碼調(diào)制（PCM）。舵機的控制一般需要一個20ms左右的時基脈沖，該脈沖的高電平部分一般為0.5ms-2.5ms范圍，總間隔為2ms。脈沖的寬度將決定馬達轉(zhuǎn)動的距離。例如：1.5毫秒的脈沖，電機將轉(zhuǎn)向90度的位置（通常稱為中立位置，對于180°舵機來說，就是90°位置）。如果脈沖寬度小于1.5毫秒，那么電機軸向朝向0度方向。如果脈沖寬度大于1.5毫秒，軸向就朝向180度方向。以180度舵機為例，對應(yīng)的控制關(guān)系是這樣的：

0.5ms————-0度；

1.0ms————45度；

1.5ms————90度；

2.0ms———–135度；

2.5ms———–180度；

用Arduino UNO 控制舵機

測試的硬件條件：
• 1 × Arduino UNO.
• 1 × 舵機.
• 1 × ULN2003 驅(qū)動IC（用于防止直接通過Arduino驅(qū)動舵機造成問題.）
• 1 × 10 KΩ 電阻.
按照下圖所示進行連接，如圖所示：

打開Arduino IDE，新建一個文件。

/* 使用可變電位計控制舵機轉(zhuǎn)動 */
#include
Servo myservo; // 創(chuàng)建一個 servo object
int potpin = 0; // analog pin 用來連接電位計
int val; // val存儲analog pin的值
void setup() {
myservo.attach(9); // 連接舵機控制信號（黃或白）至 pin 9
}
void loop() {
val = analogRead(potpin);
// 讀出可變電位計的值 (范圍 0 - 1023)
val = map(val, 0, 1023, 0, 180);
// 按舵機角度進行設(shè)置 (范圍 0 - 180)
myservo.write(val); //根據(jù)val值設(shè)置舵機位置
delay(15);
}

連線注意：舵機有三個引腳（電源、GND和信號）。電源線通常是紅色的，應(yīng)該連接到Arduino控制板上的5V針腳；GND地線通常是黑色或棕色的，應(yīng)該連接到ULN2003 IC上10-16針的任意一個；信號線通常是黃色或白色的，應(yīng)該連接到Arduino 9號引腳。

可變電位計

可變電位計是一個分壓器，它可以根據(jù)可變電阻的值來調(diào)整電路的輸出電壓，電阻是通過旋鈕來控制的。它有三個引腳：GND，信號， +5 V，如下圖所示

以上工作就緒并上傳代碼后，正常情況下當我們旋轉(zhuǎn)可變電位計，舵機將對應(yīng)改變其角度位置。