小型伺服（電機）馬達原理與控制
小型伺服馬達內(nèi)部結(jié)構(gòu) 一個小型伺服馬達內(nèi)部包括了一個小型直流馬達;一組變速齒輪組;一個反饋可調(diào)電位器;及一塊電子控制板。其中，高速轉(zhuǎn)動的直流馬達提供了原始動力，帶動變速(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，也就是說越能承受更大的 重量，但轉(zhuǎn)動的速度也愈低。
小型伺服馬達的工作原理 一個微型伺服馬達是一個典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其原理可由下圖表示： 減速齒輪組由馬達驅(qū)動，其終端(輸出端)帶動一個線性的比例電位器作位置檢測，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線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(qū)動馬達正向或反向地轉(zhuǎn)動，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，分別為：電源、地及控制。電源線與地線用于提供內(nèi)部的直流馬達及控制線路所需的能源，電壓通常介于4V—6V之間，該電源應盡可能與處理系統(tǒng)的電源
隔離(因為伺服馬達會產(chǎn)生噪音)。甚至小伺服馬達在重負載時也會拉低放大器的電壓，所以整 個系統(tǒng)的電源供應的比例必須合理。 輸入一個周期性的正向脈沖信號，這個周期性脈沖信號的高電平時間通常在1ms—2ms之間，而低電平時間應在5ms到20ms之間，并不很嚴格，下表表示出一個典型的20ms周期性脈沖 的正脈沖寬度與微型伺服馬達的輸出臂位置的關(guān)系： 在參照上表設(shè)計控制脈沖寬度時應注意以下的注意事項。
伺服馬達的電源引線 電源引線有三條，如圖中所示。伺服馬達三條線中紅色的線是控制線，接到控制芯片上。中間的 是SERVO工作電源線，一般工作電源是5V。第三條是地線。
伺服馬達的運動速度 伺服馬達的瞬時運動速度是由其內(nèi)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(qū)動下，其數(shù)值。但其平均運動速度可通過分段停頓的控制方式來改變，例如，我們可把動作幅度為90o的轉(zhuǎn)動細分為128個停頓點，通過控制每個停頓點的時間長短來實現(xiàn)0o—90o變化的 平均速度。對于多數(shù)伺服馬達來說，速度的單位由“度數(shù)/秒”來決定。
使用伺服馬達的注意事項 l 除非你使用的是數(shù)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不準確的大約 數(shù)。 l 普通的模擬微型伺服馬達不是一個精確的定位器件，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(qū)動時，不同的伺服馬達存在±10o的偏差也 是正常的。 l 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(qū)動信號，實際上，伺服馬達的最初設(shè)計表也只是在±45o的范圍。而且，超出此范圍時，脈沖寬度轉(zhuǎn)動角度之間的線性關(guān)系 也會變差。 l 要特別注意，絕不可加載讓伺服馬達輸出位置超過±90o的脈沖信號，否則會損壞伺服馬達的輸 出限位機構(gòu)或齒輪組等機械部件。 l 由于伺服馬達的輸出位置角度與控制信號脈沖寬度沒有明顯統(tǒng)一的標準，而且其行程的總量對于不同的廠家來說也有很大差別，所以控制軟件必須具備有依據(jù)不同伺服馬達進行單獨設(shè)置的功 能。
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