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小车私服舵机 HS-425BB

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楼主
laixinmin|  楼主 | 2008-10-20 19:44 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
小车舵机型号是 HS-425BB,我想问问它的PWM周期可以任意设定么?
比如20MS或15MS为周期都行么
那位大侠知道

下面的资料里速度0.16S是什么意思啊

型號      速度   扭力       用電/種類/齒種    車種    適合比例 
HS-425BB  0.16s  4.1Kg/cm   6V/Analog          EP     1/8 

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沙发
tyw| | 2008-10-20 20:23 | 只看该作者

是指转动60°角耗时0.16s哦

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laixinmin|  楼主 | 2008-10-21 10:00 | 只看该作者

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那用什么办法可以把转角时间加快么?

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tyw| | 2008-10-21 19:11 | 只看该作者

你得找到你的舵机使用手册

利用单片机PWM信号进行舵机控制(图)
作者:北京交通大学 时玮  日期:2005-10-1  来源:本网 
[url=http://seminar.21ic.com/meeting_detail.asp?meeting_id=22][/url] 
  基于单片机的舵机控制方法具有简单、精度高、成本低、体积小的特点,并可根据不同的舵机数量加以灵活应用。
   在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。
   舵机是一种位置伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。其工作原理是:控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽度为1.5ms的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。


图1 舵机的控制要求

  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。一般舵机的控制要求如图1所示。
单片机实现舵机转角控制
   可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号,但FPGA成本高且电路复杂。对于脉宽调制信号的脉宽变换,常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压,但是需要50Hz(周期是20ms)的信号,这对运放器件的选择有较高要求,从电路体积和功耗考虑也不易采用。5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动,对于机载的测控系统而言,电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV,所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。
   也可以用单片机作为舵机的控制单元,使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化,从而提高舵机的转角精度。单片机完成控制算法,再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机,由于单片机系统是一个数字系统,其控制信号的变化完全依靠硬件计数,所以受外界干扰较小,整个系统工作可靠。
   单片机系统实现对舵机输出转角的控制,必须首先完成两个任务:首先是产生基本的PWM周期信号,本设计是产生20ms的周期信号;其次是脉宽的调整,即单片机模拟PWM信号的输出,并且调整占空比。
   当系统中只需要实现一个舵机的控制,采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的初值,将20ms分为两次中断执行,一次短定时中断和一次长定时中断。这样既节省了硬件电路,也减少了软件开销,控制系统工作效率和控制精度都很高。
   具体的设计过程:例如想让舵机转向左极限的角度,它的正脉冲为2ms,则负脉冲为20ms-2ms=18ms,所以开始时在控制口发送高电平,然后设置定时器在2ms后发生中断,中断发生后,在中断程序里将控制口改为低电平,并将中断时间改为18ms,再过18ms进入下一次定时中断,再将控制口改为高电平,并将定时器初值改为2ms,等待下次中断到来,如此往复实现PWM信号输出到舵机。用修改定时器中断初值的方法巧妙形成了脉冲信号,调整时间段的宽度便可使伺服机灵活运动。
   为保证软件在定时中断里采集其他信号,并且使发生PWM信号的程序不影响中断程序的运行(如果这些程序所占用时间过长,有可能会发生中断程序还未结束,下次中断又到来的后果),所以需要将采集信号的函数放在长定时中断过程中执行,也就是说每经过两次中断执行一次这些程序,执行的周期还是20ms。软件流程如图2所示。

如图2 产生PWM信号的软件流程
   如果系统中需要控制几个舵机的准确转动,可以用单片机和计数器进行脉冲计数产生PWM信号。
   脉冲计数可以利用51单片机的内部计数器来实现,但是从软件系统的稳定性和程序结构的合理性看,宜使用外部的计数器,还可以提高CPU的工作效率。实验后从精度上考虑,对于FUTABA系列的接收机,当采用1MHz的外部晶振时,其控制电压幅值的变化为0.6mV,而且不会出现误差积累,可以满足控制舵机的要求。最后考虑数字系统的离散误差,经估算误差的范围在±0.3%内,所以采用单片机和8253、8254这样的计数器芯片的PWM信号产生电路是可靠的。图3是硬件连接图。
图3 PWA信号的计数和输出电路
   基于8253产生PWM信号的程序主要包括三方面内容:一是定义8253寄存器的地址,二是控制字的写入,三是数据的写入。软件流程如图4所示,具体代码如下。
//关键程序及注释:
//定时器T0中断,向8253发送控制字和数据
void T0Int() interrupt 1
{
TH0 = 0xB1;
TL0 = 0xE0;    //20ms的时钟基准
//先写入控制字,再写入计数值
SERVO0 = 0x30; //选择计数器0,写入控制字
PWM0 = BUF0L;  //先写低,后写高
PWM0 = BUF0H;
SERVO1 = 0x70;  //选择计数器1,写入控制字
PWM1 = BUF1L;
PWM1 = BUF1H;
SERVO2 = 0xB0;  //选择计数器2,写入控制字
PWM2 = BUF2L;
PWM2 = BUF2H;
}

图4 基于8253产生PWA信号的软件流程
   当系统的主要工作任务就是控制多舵机的工作,并且使用的舵机工作周期均为20ms时,要求硬件产生的多路PWM波的周期也相同。使用51单片机的内部定时器产生脉冲计数,一般工作正脉冲宽度小于周期的1/8,这样可以在1个周期内分时启动各路PWM波的上升沿,再利用定时器中断T0确定各路PWM波的输出宽度,定时器中断T1控制20ms的基准时间。
   第1次定时器中断T0按20ms的  1/8设置初值,并设置输出I/O口,第1次T0定时中断响应后,将当前输出I/O口对应的引脚输出置高电平,设置该路输出正脉冲宽度,并启动第2次定时器中断,输出I/O口指向下一个输出口。第2次定时器定时时间结束后,将当前输出引脚置低电平,设置此中断周期为20ms的1/8减去正脉冲的时间,此路PWM信号在该周期中输出完毕,往复输出。在每次循环的第16次(2×8=16)中断实行关定时中断T0的操作,最后就可以实现8路舵机控制信号的输出。
   也可以采用外部计数器进行多路舵机的控制,但是因为常见的8253、8254芯片都只有3个计数器,所以当系统需要产生多路PWM信号时,使用上述方法可以减少电路,降低成本,也可以达到较高的精度。调试时注意到由于程序中脉冲宽度的调整是靠调整定时器的初值,中断程序也被分成了8个状态周期,并且需要严格的周期循环,而且运行其他中断程序代码的时间需要严格把握。
   在实际应用中,采用51单片机简单方便地实现了舵机控制需要的PWM信号。对机器人舵机控制的测试表明,舵机控制系统工作稳定,PWM占空比 (0.5~2.5ms 的正脉冲宽度)和舵机的转角(-90°~90°)线性度较好。
参考文献
1 胡汉才.单片机原理及接口技术.清华大学出版社.1996
2 王时胜,姜建平.采用单片机实现PWM式D/A转换技术.电子质量.2004
3 刘歌群.卢京潮.闫建国.薛尧舜.用单片机产生7路舵机控制PWM波的方法.机械与电子.2004



 
舵机的构造 

舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机,经由电路板上的 IC判断转动方向,再驱动无核心马达开始转动,透过减速齿轮将动力传至摆臂,同时由位置检测器送回讯号,判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻,当舵机转动时电阻值也会随之改变,藉由检测电阻值便可知转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上,当电流流经线圈时便会产生磁场,与转子外围的磁铁产生排斥作用,进而产生转动的作用力。依据物理学原理,物体的转动惯量与质量成正比,因此要转动质量愈大的物体,所需的作用力也愈大。舵机为求转速快、耗电小,於是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体,形成一个重量极轻的五极中空转子,并将磁铁置於圆柱体内,这就是无核心马达。 
为了适合不同的工作环境,有防水及防尘设计的舵机;并且因应不同的负载需求,舵机的齿轮有塑胶及金属之区分,金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。较高级的舵机会装置滚珠轴承,使得转动时能更轻快精准。滚珠轴承有一颗及二颗的区别,当然是二颗的比较好。目前新推出的 FET 舵机,主要是采用 FET(Field Effect Transistor)场效电晶体。FET 具有内阻低的优点,因此电流损耗比一般电晶体少。 

技术规格 

厂商所提供的舵机规格资料,都会包含外形尺寸(mm)、扭力(kg-cm)、速度(秒/60°)、测试电压(V)及重量(g)等基本资料。扭力的单位是 kg-cm,意思是在摆臂长度 1 公分处,能吊起几公斤重的物体。这就是力臂的观念,因此摆臂长度愈长,则扭力愈小。速度的单位是 sec/60°,意思是舵机转动 60°所需要的时间。 
电压会直接影响舵机的性能,例如 Futaba S-9001 在 4.8V 时扭力为 3.9kg、速度为 0.22 秒,在 6.0V 时扭力为 5.2kg、速度为 0.18 秒。若无特别注明,JR 的舵机都是以 4.8V 为测试电压,Futaba则是以 6.0V 作为测试电压。所谓天下没有白吃的午餐,速度快、扭力大的舵机,除了价格贵,还会伴随著高耗电的特点。因此使用高级的舵机时,务必搭配高品质、高容量的镍镉电池,能提供稳定且充裕的电流,才可发挥舵机应有的性能。

 

[原创]舵机驱动FLASH
一个舵机驱动的FLASH,比较有意思.给大家瞧瞧





在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。
   舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具,如航模,包括飞机模型,潜艇模型;遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称,其实是一种伺服马达。
舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲,该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例,那么对应的控制关系是这样的:
   0.5ms--------------0度;
   1.0ms------------45度;
   1.5ms------------90度;
   2.0ms-----------135度;
   2.5ms-----------180度;
请看下形象描述吧:



这只是一种参考数值,具体的参数,请参见舵机的技术参数。
   小型舵机的工作电压一般为4.8V或6V,转速也不是很快,一般为0.22/60度或0.18/60度,所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时,舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应,就需要更高的转速了。
要精确的控制舵机,其实没有那么容易,很多舵机的位置等级有1024个,那么,如果舵机的有效角度范围为180度的话,其控制的角度精度是可以达到180/1024度约0.18度了,从时间上看其实要求的脉宽控制精度为2000/1024us约2us。如果你拿了个舵机,连控制精度为1度都达不到的话,而且还看到舵机在发抖。在这种情况下,只要舵机的电压没有抖动,那抖动的就是你的控制脉冲了。而这个脉冲为什么会抖动呢?当然和你选用的脉冲发生器有关了。一些前辈喜欢用555来调舵机的驱动脉冲,如果只是控制几个点位置伺服好像是可以这么做的,可以多用几个开关引些电阻出来调占空比,这么做简单吗,应该不会啦,调试应该是非常麻烦而且运行也不一定可靠的。其实主要还是他那个年代,单片机这东西不流行呀,哪里会哟!
使用传统单片机控制舵机的方案也有很多,多是利用定时器和中断的方式来完成控制的,这样的方式控制1个舵机还是相当有效的,但是随着舵机数量的增加,也许控制起来就没有那么方便而且可以达到约2微秒的脉宽控制精度了。听说AVR也有控制32个舵机的试验板,不过精度能不能达到2微秒可能还是要泰克才知道了。其实测试起来很简单,你只需要将其控制信号与示波器连接,然后让试验板输出的舵机控制信号以2微秒的宽度递增。
     为什么FPPA就可以很方便地将脉宽的精度精确地控制在2微秒甚至2微秒一下呢。主要还是 delay memory这样的具有创造性的指令发挥了功效。该指令的延时时间为数据单元中的立即数的值加1个指令周期(数据0出外,详情请参见delay指令使用注意事项)因为是8位的数据存储单元,所以memory中的数据为(0~255),记得前面有提过,舵机的角度级数一般为1024级,所以只用一个存储空间来存储延时参数好像还不够用的,所以我们可以采用2个内存单元来存放舵机的角度伺服参数了。所以这样一来,我们可以采用这样的软件结构了:

程序原理可以是这样的:      
pushw   pwm0 ; //注意这里的pwmn指第n路的pwm参数值,是个16位数
//据存放空间,相信8位机中一次操作个16位数据也是首见吧
       popw    pwmtemp; //将16位数据移动到一个临时空间
       set1     s_motor0_drv
       call     pwm_delay
       set0     s_motor0_drv
     ;
       pushw    pwm1
       popw     pwmtemp
       set1      s_motor1_drv
       call      pwm_delay
       set0     s_motor1_drv
     ;
      按这样写下去,一路PC写7个这样的伺服也一点不紧张的,因为PWM的周期是20毫秒,而最大脉宽才2.5毫秒,7*2.5=17.5毫秒。写完了所有的脉冲后又做什么,跳回再等待下一个20毫秒有效的信号量。而20毫秒的信号量从哪里来,因为多核心,当然可以随便拿个工作频率低点的CPU来产生啦。这样一来,一颗14PIN的FPPA ,PDK80C02-SOP14就可以通过无线或者红外来精确控制7路舵机。当然你想控制40路左右的驱动都没有问题,因为我们的最大封装就有40几个IO口。
     舵机驱动的应用场合:
       1.  高档遥控仿真车,至少得包括左转和右转功能,高精度的角度控制,必然给你最真实的驾车体验.
       2.  多自由度机器人设计,为什么日本人设计的机器人可以上万RMB的出售,
           而国内设计的一些两三千块也卖不出去呢,还是一个品质的问题.
       3.  多路伺服航模控制,电动遥控飞机,油动遥控飞机,航海模型等
     也许各位同行有比这更厉害的处理方法,希望可以拿出来一起分享下,谢谢!

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laixinmin|  楼主 | 2008-10-22 12:32 | 只看该作者

RE

谢谢你了

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6
jiyiche| | 2009-8-11 15:25 | 只看该作者
谢谢楼上那位哥们!

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7
ningling_21| | 2009-10-17 18:39 | 只看该作者
这个资料不错...

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8
狂邪的笑容| | 2012-2-6 17:03 | 只看该作者
不错,虽然暂时还不是很理解

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