futaba数码舵机技术（翻译版）

flt008

  
    在过去的几年,舵机的技术发展是非常迅速的,更小的体积,更高的速度,更大的扭力,这些都是舵机发展的方向。近年出现的"数码舵机",是舵机的一大进步。

下面我们介绍一下数码舵机的一些知识：
数码舵机在工作方式上的优点：

数码舵机比传统的模拟舵机，即使是使用无线圈马达的模拟舵机，在工作方式上也有很多优点。但是这些优点也同时带来了一些缺点。在这篇文章里，我们尝试将为大家分析数码舵机的好的方面和不好的方面，也为大家解除一些疑问。

传统的模拟舵机（如图），有专有的逻辑芯片和定时装置，以及标准的30芯导线。

数字舵机（如图），有以石英晶体控制的微处理器，FET放大器（场效应管），和能承受更大功率的50芯导线。

首先，数码舵机和模拟舵机，在微处理器以外并没有什么分别（微处理器用于分析从接收机的输入信号，并控制马达转动）。但是，我们必须认识到数码舵机和模拟舵机的差别其实是非常大的，虽然它们有着相同的马达、齿轮和外壳、同样的反馈电位器，看起来极其相似。

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。然后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。

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，向舵机马达传动动力(电压)。

这种动力实际上每秒五十周期的，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。

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。
非常迟钝，或者根本就没有反应。

数字舵机特性.
  第一，因为微处理器的关系，数码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。

  第二，数码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；数码舵机提供更高的精度和更好的固定力量。

图片解释：


这是两个FUTABA的舵机的无反应区的比较图形，您可以看到S9450的无反应区远小于9402，并且在更早的时候输入更多的动力。

在实际使用中，这表示如果您尝试移动S9450的舵机摇臂，它的抵抗反应会明显的更快，更早地获得更多的动力/电压。并且，有更大的固定力量和更精确的定位。

这些明显的优点后面只有一个缺点，就是数码舵机需要消耗更多的动力。其实这是很自然的。更多的动力以更高的频率更早的输送到马达去，这一定会增加总体的动力消耗。

不过，现在的电池科技可谓日新月异。同样的重量，同样的尺寸，但是出厂的容量几乎每个月都在增加。虽然数码舵机以更大的耗电量换取更多的性能，但是对于现在的电池来说这已经不是一个问题。

但我们要注意的是，如果使用数码舵机，就必须在允许的尺寸很重量内安装最大容量的电池。您可以安装一个电流显示器以检查操作电流；如果可以的话，在每次行走前请确认将电池充满。

数码舵机是遥控模型的未来方向，所有使用过它们的人都会认识到它们和传统模拟舵机明显的差异，并且不再使用模拟舵机。

以喷气机模型表演驾驶员Steve Elias的话来说：“数码舵机的灵敏反映和精确度使得飞机就象飞行在轨道上一样，在飞过数码舵机之后，觉得模拟舵机简直不知所谓”。


  更高的精度，更少的无反应区，更准确的定位。
  更快的控制反应，更强的加速
  在舵机的整行程中更平均的扭力
  舵机在一个位置上更强的固定力量

那么，数码舵机是唯一的解决方案。

gzSnoopy

:em26:

red999

:em24: :em24: :em26: :em26:

王清华王清华

顶一个，好贴。

free-fly-h3

顶！这回对数码舵机有了更深刻的了解了！:em24: :em26:

旋翼头

好贴

cooleaf

不错，收了！

sagittarius

看过好多次:em15:

jzgenius

好贴，建议设精

renjutao

:em15: ,好贴

zhaui

:em26: :em26: :em26: :em26: :em26: :em26:

巡洋舰011

了解了...........收了:em03: :em00:

wehuang

:em26:

flt008

顶上去，建议版主设精啊。:em15:

飞狼

:em26: 很好的一课，精装本。

alkkk

好贴

ckyo

其实问题的根本不在是模拟还是数字，同样的控制理论可以用数字方式和模拟的方式来实现，模拟电路也可以实现PID控制。

现在的模拟舵机使用了简易的控制方法，如果用处理器按照同样的控制方法控制，那这样的数码舵机和模拟舵机不会有太大的差别。所以问题的关键在于采用什么样的控制理论。

早期的伺服控制也是使用模拟的方式，但是模拟的方式受到元器件、工作环境的影响比较大，而且参数调整不方便。现在微处理器已经很便宜，所以逐渐取代模拟的方式。

dfw66

学习了不少...:em15:

aolong

这样的帖子应该加精，虽然舵机还没用上，但看了这个帖子，感觉舵机不会差的:em26: :em26:

gzbzyj67

好贴，受益非浅