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[电子设备] 数字舵机和模拟舵机(科普贴)

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大核桃 元老 Fans 发消息
发表于 12-4-13 00:00:03 |显示全部楼层 来自: 中国重庆
数字舵机(Digital Servo)和模拟舵机(Analog Servo)在基本的机械结构方面是完全一样的,主要由马达、减速齿轮、控制电路等组成,而数字舵机和模拟舵机的最大区别则体现在控制电路上,数字舵机的控制电路比模拟舵机的多了微处理器和晶振。不要小看这一点改变,它对提高舵机的性能有着决定性的影响。
     数字舵机在以下两点与模拟舵机不同:
     1.处理接收机的输入信号的方式;
     2.控制舵机马达初始电流的方式,减少无反应区(对小量信号无反应的控制区域),增加分辨率以及产生更大的固定力量。
   
     模拟舵机在空载时,没有动力被传到舵机马达。当有信号输入使舵机移动,或者舵机的摇臂受到外力的时候,舵机会作出反应,向舵机马达传动动力(电压)。这种动力实际上每秒传递50次,被调制成开/关脉冲的最大电压,并产生小段小段的动力。当加大每一个脉冲的宽度的时候,如电子变速器的效能就会出现,直到最大的动力/电压被传送到马达,马达转动使舵机摇臂指到一个新的位置。然后,当舵机电位器告诉电子部分它已经到达指定的位置,那么动力脉冲就会减小脉冲宽度,并使马达减速。直到没有任何动力输入,马达完全停止。

     模拟舵机的“缺点”是:假设一个短促的动力脉冲,紧接着很长的停顿,并不能给马达施加多少激励,使其转动。这意味着如果有一个比较小的控制动作,舵机就会发送很小的初始脉冲到马达,这是非常低效率的。这也是为什么模拟舵机有“无反应区”的存在。比如说,舵机对于发射机的细小动作,反应非常迟钝,或者根本就没有反应。

      相对于传统模拟舵机,数字舵机的两个优势是:1.因为微处理器的关系,数字舵机可以在将动力脉冲发送到舵机马达之前,对输入的信号根据设定的参数进行处理。这意味着动力脉冲的宽度,就是说激励马达的动力,可以根据微处理器的程序运算而调整,以适应不同的功能要求,并优化舵机的性能。2.数字舵机以高得多的频率向马达发送动力脉冲。就是说,相对与传统的50脉冲/秒,现在是300脉冲/秒。虽然,以为频率高的关系,每个动力脉冲的宽度被减小了,但马达在同一时间里收到更多的激励信号,并转动得更快。这也意味着不仅仅舵机马达以更高的频率响应发射机的信号,而且“无反应区”变小;反应变得更快;加速和减速时也更迅速、更柔和;数字舵机提供更高的精度和更好的固定力量。
在机器人的制作中电机一直是机器人的重要组成部分,其中舵机在各种创新设计使用尤为广泛。目前在市场上舵机主要有模拟和数字舵机两种,这里我们来简叙数字舵机跟模拟舵机有什么不同。

传统的舵机在空载的时候,没有动力被传到舵机马达。当有信号输入使舵机移动,或者舵机的摇臂受到外力的时候,舵机会作出反应,向舵机马达输出驱动电压。

数码舵机最大的差别是在于它处理接收机的输入信号的方式。相对与传统的50脉冲/秒的PWM信号解调方式,数码舵机使用信号预处理方式,将频率提高到300脉冲/秒。因为频率高的关系,意味着舵机动作会更精确,“无反应区”变小。

以下的三个图表各显示了两个周期的开/关脉冲。图1是空载的情况;图2是脉冲宽度较窄,比较小的动力信号被输入马达;图3是更宽,持续时间更长的脉冲,更多的输入动力。



您可以想象,一个短促的脉冲,紧接着很长的停顿,这意味着舵机控制精度是不够高的,这也是为什么模拟舵机有“无反应区”的存在。比如说,舵机对于发射机的细小动作,反应迟钝或者根本就没有反应。而数码舵机提升了脉冲密度,轻微的信号改变都会变的可以读取,这样无论是遥控杆的轻微变动,或者舵机摇臂在外力作用下的极轻微变动,都会能够检测出来,从而进行更细微的修正。

数码舵机的缺点:

以上我们已经知道数码舵机会更精确这个优点,那么我们来看数码舵机的缺点

数码舵机需要消耗更多的动力。其实这是很自然的。数码舵机以更高频率去修正马达,这一定会增加总体的动力消耗。
相对教短的寿命。其实这是很自然的。马达总在转来转去做修正,这一定会增加马达等转动部位的消耗。
拟人化比喻

技术性的东西说了这么多,也许很多对电路原理不熟悉的朋友还是不明白,呵呵,举个简单的例子来说明吧!

比如遥控器是老师,舵机控制电路是家长,舵机的马达是小孩,现在的任务是老师要求家长辅导孩子做一个动作,比如倒立,以数字舵机而言,家长自主地给这个动作设置了非常非常严格的标准,他要求孩子倒立时在鞋面上摆一个竖立的硬币,然后盯着硬币,硬币向左一震动他在右边给孩子一鞭子,硬币向右一震动他在左边给孩子一鞭子.........总之他要求的不再是老师要求的“倒立”,而是倒立以后顶一枚不倒的硬币..........模拟舵机的家长部分则是柔和派,老师要求倒立是吧?他忠实地按老师的要求,让孩子倒立起来,孩子身体的轻微调整他不去关注了,他只关心是不是偏移了老师的标准,呵呵

实际应用选择

我们已经知道模拟舵机对于极轻微的外力干扰导致舵机盘移位的敏感度,和舵机执行命令的精确度,是不如数码舵机的了,那么我们是不是应该尽量使用数码舵机呢???我个人而言不是这么认为。

舵机的性能,其实不单纯是电路决定的,还有舵机的齿轮精度,还有非常非常关键的舵机电位器的精度。一颗质量上乘的模拟舵机,往往比电路虽然是数码但是零件却是普通货色的数码舵机更准确,更不会抖舵。
YRD.苍瞳月夜 论坛元老 发消息
发表于 12-4-13 00:02:29 |显示全部楼层 来自: 中国江西九江
杀伐。。。。。。扫马钢。。。'。。。。。。。
逸逸的逸 长老 Fans 发消息
发表于 12-4-13 00:05:25 |显示全部楼层 来自: 中国新疆伊犁哈萨克自治州
顶下            
逸逸的逸 长老 Fans 发消息
发表于 12-4-13 00:07:54 |显示全部楼层 来自: 中国新疆伊犁哈萨克自治州
我想知道甲醇机为什么寿命短?还有为什么模型车的轮胎都要用海绵而不用真车的那种轮胎?求科普!!!

点评

only炫紫  因为汽车店不会修补模型轮胎!  发表于 12-4-13 08:26
大核桃  体积小,转速高,燃油温度高,所以寿命就短  发表于 12-4-13 00:10
無雙 超级元老 发消息
发表于 12-4-13 00:16:27 |显示全部楼层 来自: 中国广东广州
数码舵机发热量会更大,因为在接收不是很好的情况下它要不停的校准数据。。马达会不断的工作。。虽然它精准但是有得有失。。。大脚车玩模似的以戳戳有余。不一定比数码的差。。。

点评

比刀郎还冲动  竞技 和娱乐车种 我都有在玩 舵机 不是有没有必要升级 而是有没有条件升级 有条件 我还是建议用数字舵机 我用数据几乎一样模拟和数字 试用在一台车上 出入弯的动作 天差地别!!  发表于 12-4-13 15:15
比刀郎还冲动  新人 打错 不是信任  发表于 12-4-13 15:08
比刀郎还冲动  理论永远是理论 你去实践过就知 数字和模拟的区别了 在动作 和精准上 不是不一定比数码差 是一定比数码差 至于是不是 自己去实践一下就知 我从来都是理论与实践结合后 最后发言 以免对信任造成误导  发表于 12-4-13 15:07
大核桃  我和你的认识是相同的,大脚很粗糙的操作  发表于 12-4-13 00:22
头像被屏蔽
发表于 12-4-13 02:03:06 |显示全部楼层 来自: 中国贵州
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taoge 长老 Fans 发消息
发表于 12-4-13 07:00:07 |显示全部楼层 来自: 中国广东汕头
楼主是厂家吗?

点评

大核桃  哈哈,不是,就是造福摩友  发表于 12-4-13 12:07
阿建911 论坛元老 发消息
发表于 12-4-13 08:02:48 |显示全部楼层 来自: 中国江西赣州
在普通的PPM模式下根本发挥不出数码舵机的优势!
nxlyh900226 超级元老 发消息
发表于 12-4-13 09:26:29 |显示全部楼层 来自: 中国河北保定
大脚用数码舵机还有个缺点,如果转向虚位大的话,舵机要不断的定位,会降低寿命的
wang2006wl 元老 Fans 发消息
发表于 12-4-13 09:49:29 |显示全部楼层 来自: 中国山东

数字舵机和模拟舵机(科普贴)

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