伺服馬達簡(jiǎn)介及工作原理

概述:伺服馬達內部包括了一個(gè)小型直流馬達；一組變速齒輪組；一個(gè)反饋可調電位器；及一塊電子控制板。其中，高速轉動(dòng)的直流馬達提供了原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速（減速）齒輪組，使之產(chǎn)生高扭力的輸出，齒輪組的變速比愈大，伺服馬達的輸出扭力也愈大，也就是說(shuō)越能承受更大的重量，但轉動(dòng)的速度也愈低

微行伺服馬達的工作原理

一個(gè)微型伺服馬達是一個(gè)典型閉環(huán)反饋系統減速齒輪組由馬達驅動(dòng)，其終端（輸出端）帶動(dòng)一個(gè)線(xiàn)性的比例電位器作位置檢測，該電位器把轉角坐標轉換為一比例電壓反饋給控制線(xiàn)路板，控制線(xiàn)路板將其與輸入的控制脈沖信號比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅動(dòng)馬達正向或反向地轉動(dòng)，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于為0，從而達到使伺服馬達精確定位的目的。

如何控制伺服馬達
標準的微型伺服馬達有三條控制線(xiàn)，分別為：電源、地及控制。電源線(xiàn)與地線(xiàn)用于提供內部的直流馬達及控制線(xiàn)路所需的能源，電壓通常介于4V—6V之間，該電源應盡可能與處理系統的電源隔離（因為伺服馬達會(huì )產(chǎn)生噪音）。甚至小伺服馬達在重負載時(shí)也會(huì )拉低放大器的電壓，所以整個(gè)系統的電源供應的比例必須合理。

伺服馬達的電源引線(xiàn)
電源引線(xiàn)有三條，如圖中所示。伺服馬達三條線(xiàn)中紅色的線(xiàn)是控制線(xiàn)，接到控制芯片上。中間的是SERVO工作電源線(xiàn)，一般工作電源是5V。 第三條是地線(xiàn)

伺服馬達的運動(dòng)速度
伺服馬達的瞬時(shí)運動(dòng)速度是由其內部的直流馬達和變速齒輪組的配合決定的，在恒定的電壓驅動(dòng)下，其數值唯一。但其平均運動(dòng)速度可通過(guò)分段停頓的控制方式來(lái)改變，例如，我們可把動(dòng)作幅度為90o的轉動(dòng)細分為128個(gè)停頓點(diǎn)，通過(guò)控制每個(gè)停頓點(diǎn)的時(shí)間長(cháng)短來(lái)實(shí)現0o—90o變化的平均速度。對于多數伺服馬達來(lái)說(shuō)，速度的單位由“度數/秒”來(lái)決定。

使用伺服馬達的注意事項

除非你使用的是數碼式的伺服馬達，否則以上的伺服馬達輸出臂位置只是一個(gè)不準確的大約數。
普通的模擬微型伺服馬達不是一個(gè)精確的定位器件，即使是使用同一品牌型號的微型伺服馬達產(chǎn)品，他們之間的差別也是非常大的，在同一脈沖驅動(dòng)時(shí)，不同的伺服馬達存在±10o的偏差也是正常的。
正因上述的原因，不推薦使用小于1ms及大于2ms的脈沖作為驅動(dòng)信號，實(shí)際上，伺服馬達的最初設計表也只是在±45o的范圍。而且，超出此范圍時(shí)，脈沖寬度轉動(dòng)角度之間的線(xiàn)性關(guān)系也會(huì )變差。
要特別注意，絕不可加載讓伺服馬達輸出位置超過(guò)±90o的脈沖信號，否則會(huì )損壞伺服馬達的輸出限位機構或齒輪組等機械部件。
由于伺服馬達的輸出位置角度與控制信號脈沖寬度沒(méi)有明顯統一的標準，而且其行程的總量對于不同的廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)也有很大差別，所以控制軟件必須具備有依據不同伺服馬達進(jìn)行單獨設置的功能。