數(shù)字舵機控制原理是什么_數(shù)字舵機與模擬舵機的區(qū)別

數(shù)字舵機（Digital Servo）和模擬舵機（Analog Servo）在基本的機械結構方面是完全一樣的，主要由馬達、減速齒輪、控制電路等組成，而數(shù)字舵機和模擬舵機的最大區(qū)別則體現(xiàn)在控制電路上，數(shù)字舵機的控制電路比模擬舵機的多了微處理器和晶振。不要小看這一點改變，它對提高舵機的性能有著決定性的影響。

數(shù)字舵機控制原理

控制信號由接收機的通道進入信號調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個基準電路，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負輸出到電機驅(qū)動芯片決定電機的正反轉(zhuǎn)。當電機轉(zhuǎn)速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0， 電機停止轉(zhuǎn)動。當然我們可以不用去了解它的具體工作原理，知道它的控制原理就夠了。就象我們使用晶體管一樣，知道可以拿它來做開關管或放大管就行了，至于管內(nèi)的電子具體怎么流動是可以完全不用去考慮的。

數(shù)字舵機的優(yōu)缺點

優(yōu)勢

1、因為微處理器的關系，數(shù)字舵機可以在將動力脈沖發(fā)送到舵機馬達之前，對輸入的信號根據(jù)設定的參數(shù)進行處理。這意味著動力脈沖的寬度，就是說激勵馬達的動力，可以根據(jù)微處理器的程序運算而調(diào)整，以適應不同的功能要求，并優(yōu)化舵機的性能。

2、數(shù)字舵機以高得多的頻率向馬達發(fā)送動力脈沖。就是說，相對與傳統(tǒng)的50脈沖/秒，現(xiàn)在是300脈沖/秒。雖然，以為頻率高的關系，每個動力脈沖的寬度被減小了，但馬達在同一時間里收到更多的激勵信號，并轉(zhuǎn)動得更快。這也意味著不僅僅舵機馬達以更高的頻率響應發(fā)射機的信號，而且“無反應區(qū)”變??；反應變得更快；加速和減速時也更迅速、更柔和；數(shù)字舵機提供更高的精度和更好的固定力量。

缺點

1、數(shù)碼舵機需要消耗更多的動力。其實這是很自然的。數(shù)碼舵機以更高頻率去修正馬達，這一定會增加總體的動力消耗。

2、相對教短的壽命。其實這是很自然的。馬達總在轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去做修正，這一定會增加馬達等轉(zhuǎn)動部位的消耗。

數(shù)碼舵機與模擬舵機的區(qū)別

1、數(shù)碼舵機在位置準確度方面要高于模擬舵機。

2、在同樣標稱1.6公斤的舵機面前數(shù)碼舵機在實際表現(xiàn)中會感覺更加“力氣大”而模擬舵機就會“肉”點。

3、模擬舵機由于控制芯片是模擬電路，所以即便是相同型號的舵機會存在小小的性能差異，而數(shù)碼舵機在一致性方面就非常好。

4、數(shù)碼舵機一般均采用PID優(yōu)化算法，所以，線性要好過模擬舵機。

5、對于高靈敏度的控制，建議選擇數(shù)碼舵機，如直升機的控制，高速固定翼飛機，高速滑翔機，比賽用車膜型，云臺的控制等

6、對于不是特別需要靈敏度的場合，如低速固定翼（二戰(zhàn)飛機，練習機，低速滑翔機等），船模，娛樂用車模等?？梢钥紤]模擬舵機。

數(shù)碼舵機的反應速度為何比模擬舵機快

很多模友錯誤以為：“數(shù)碼舵機的 PWM 驅(qū)動頻率 300Hz 比模擬舵機的 50Hz 高 6 倍，則舵機電機轉(zhuǎn)速快 6 倍，所以數(shù)碼舵機的反應速度就比模擬舵機快 6 倍” 。這里請大家注意占空比的概念，脈寬為每周期有效電平時間，占空比為脈寬/周期的百分比，所以大小與頻率無關。占空比決定施加在電機上的電壓，在負載轉(zhuǎn)矩不變時，就決定電機轉(zhuǎn)速，與 PWM 的頻率無關。

模擬舵機是直流伺服電機控制器芯片一般只能接收 50Hz 頻率（周期 20ms）~300Hz 左右的 PWM外部控制信號，太高的頻率就無法正常工作了。若 PWM 外部控制信號為 50Hz，則直流伺服電機控制器芯片獲得位置信息的分辨時間就是 20ms，比較 PWM 控制信號正比的電壓與反饋電位器電壓得出差值，該差值經(jīng)脈寬擴展（占空比改變，改變大小正比于差值）后驅(qū)動電機動作，也就是說由于受 PWM 外部控制信號頻率限制，最快 20ms 才能對舵機搖臂位置做新的調(diào)整。

數(shù)碼舵機通過 MCU 可以接收比 50Hz 頻率（周期 20ms）快得多的 PWM 外部控制信號，就可在更短的時間分辨出 PWM 外部控制信號的位置信息，計算出 PWM 信號占空比正比的電壓與反饋電位器電壓的差值，去驅(qū)動電機動作，做舵機搖臂位置最新調(diào)整。

結論：不管是模擬還是數(shù)碼舵機，在負載轉(zhuǎn)矩不變時，電機轉(zhuǎn)速取決于驅(qū)動信號占空比大小而與頻率無關。數(shù)碼舵機可接收更高頻率的 PWM 外部控制信號，可在更短的周期時間后獲得位置信息，對舵機搖臂位置做最新調(diào)整。所以說數(shù)碼舵機的反應速度比模擬舵機快，而不是驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速比模擬舵機快。

數(shù)碼舵機的無反應區(qū)范圍為何比模擬舵機小

根據(jù)上述對模擬舵機的分析可知模擬舵機約 20ms 才能做一次新調(diào)整。而數(shù)碼舵機以更高頻率的 PWM 驅(qū)動電機。PWM 頻率的加快使電機的啟動/停止，加/減速更柔和，更平滑，更有效的為電機提供啟動所需的轉(zhuǎn)矩。就象是汽車獲得了更小的油門控制區(qū)間，則啟動/停止，加/減速性能更好。所以數(shù)碼舵機的無反應區(qū)比模擬舵機小。