舵机的问与答及故障分析

Q:舵机（Servo）里面都是些什么？

A:电机控制板、无核心马达（电机）、齿轮组、电位器

电机控制板主要是用来驱动电机和接受电位器反馈回来的信息。电机嘛，动力的来源了，这个不用太多解释。电位器这里的作用主要是通过其旋转后产生的电阻的变化，把信号发送回电机控制板，使其判断输出轴角度是否输出正确。齿轮组的作用主要是力量的放大，使小功率电机产生大扭矩。

舵机底壳拆开后就可以看到，主要是电机与控制板

控制板拿起来后下方是与控制板连接的电位器

从顶部来看电机与电位器，与电机齿轮直接相连的为第一级放大齿轮。

经过一级齿轮放大后，再经过二、三、四级放大齿轮，最后再通过输出轴输出。

Q:舵机外的三根线是从上面哪个构件上引出来的？

A：全部由控制电路板引出，

Q:舵机依靠什么控制？（得说哪国语言舵机才听得懂）

A:PWM信号

Q:PWM是什么？

A: PWM，全称Pulse Width Modulation，是脉冲宽度调制缩写，它是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的波形（包含形状以及幅值），对模拟信号电平进行数字编码，也就是说通过调节占空比的变化来调节信号、能量等的变化，占空比就是指在一个周期内，信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比，例如方波的占空比就是50%。

如下图就是占空比为20%的PWM波

PWM相关概念

脉冲：如图

脉宽：就是PWM信号的一个周期内有效电平的时间

占空比=脉宽/周期。其大小由PWM的频率和卖矿共同决定。

控制死区：

死区说白了就是停止角度的精确度，也就是所说的定位精度。

Q:舵机工作原理是啥？

A: 舵机的工作原理是由接收机或者单片机发出讯号（PWM）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。

舵机有很多种。例如电机就有有刷和无刷之分，控制电路有数码和模拟之分，齿轮有塑料和金属之分，输出轴有滑动和滚动之分，壳体有塑料和铝合金之分，速度有快速和慢速之分，体积有大中小三种之分等等，组合不同，价格也千差万别。

以下两个问题只做了解

Q:舵机调速原理

A:常见舵机电机一般都是永磁直流电动机，如直流有刷空心杯电机。直流电动机有线性的转速-转矩特性和转矩-电流特性，可控性好，驱动和控制电路简单，驱动控制有电流控制模式和电压控制两种模式。舵机电机控制实行的是电压控制模式，即转速与所施加电压成正比，驱动是由四个功率开关组成H桥电路的双极性驱动方式，运用脉冲宽度调制（PWM）技术调节供给直流电动机的电压大小和极性，实现对电动机的速度和旋转方向（正/反转）的控制。

Q：数码舵机的反应速度为何必模拟舵机快（我们组的所有舵机都是模拟舵机）

A：数码舵机的PWM驱动频率300Hz比模拟舵机的50Hz高6倍，则舵机电机转速快6倍，所以数码舵机的反应速度就比模拟舵机快6倍---这种说法就不对

模拟舵机是直流伺服电机控制器芯片，只能接收50Hz到300Hz以内的PWM外部控制信号，太高的频率就不行了。

舵机一般故障判断

1）炸机后舵机电机狂转、舵盘摇臂不受控制、摇臂打滑。

可以断定：齿轮扫齿了，换齿轮。

2）炸机后舵机一致性锐减，现象是炸坏的舵机反应迟钝，发热严重，但是可以随着控的指令运行，但是舵量很小很慢。

基本断定：舵机电机过流了，拆下电机后发现电机空载电流很大（>150MA），失去完好的性能(完好电机空载电流≤60-90MA)，换舵机电机。

3）炸机后，驱动舵机，无任何反应。

基本确定：舵机电子回路断路、接触不良或舵机的电机、电路板的驱动部分烧毁导致的，先检查线路，包括插头，电机引线和舵机引线是否有断路现象，如果没有的话，就进行逐一排除，先将电机卸下测试空载电流，如果空载电流小于90MA，则说明电机是好的，那问题绝对是舵机驱动烧坏了，9-13克微型舵机电路板上面就有2个或四个小贴片三极管，换掉就可以了，有2个三极管的那肯定是用Y2或IY直接代换，也就是SS8550，如果是有四个三极管的H桥电路，则直接用2个Y1（SS8050）和2个(SS8550)直接代换，65MG的UYR ---- 用Y 1(SS8050 IC=1.5A); UXR------用Y2（SS8550，IC=1.5A）直接代换。

4）舵机故障是摇臂只能一边转动，另外一边不动的话。

判断：舵机电机是好的，主要检查驱动部分，有可能烧了一边的驱动三极管，按照（3）维修即可。

5）维修好舵机后通电，发现舵机向一个方向转动后就卡住不动了，舵机吱吱地响。

断定：说明舵机电机的正负极或电位器的端线接错了，电机的两个接线倒个方向就可以了。

6）崭新的舵机买回来后，通电发现舵机狂抖，但用一下控的摇臂后，舵机一切正常。

断定：说明舵机在出厂的时候装配不当或齿轮精度不够，这个故障一般发生在金属舵机上面，如果不想退货或者更换的话，自行解决的方法：卸下舵机后盖，将舵机电机与舵机减速齿轮分离后，在齿轮之间挤点牙膏，上好舵机齿轮顶盖，上好减速箱螺丝后，安上舵机摇臂，用手反复旋转摇臂碾磨金属舵机齿轮，直至齿轮运转顺滑、齿轮摩擦噪音减小后，将舵机齿轮卸下汽油清洗后，装齿轮上硅油组装好舵机，即可解决舵机故障。

7）有一种故障舵机表现很古怪：驱动舵机转动，舵机有正常的反应，但是驱动舵机固定某在一位置时，故障舵机摇臂还在慢慢的运行，或者摇臂动作拖泥带水，并来回动作。

经过多次维修后发现问题所在：应该紧密卡在舵机末级齿轮中电位器的金属转柄，与舵机摇臂大齿轮（末级）结合不紧，甚至发生打滑现象，导致舵机无法正确寻找控发出的位置指令，反馈不准，不停寻找导致的，解决了电位器与摇臂齿轮的紧密结合后，故障可以排除。按照改方法检修后故障仍旧存在的话，也有可能是舵机电机的问题或电位器的问题，需要综合分析逐一排查！

8）故障舵机不停的抖舵，排除无线电干扰，驱动摇臂仍旧抖动的话。

断定：电位器老化，换之，或直接报废掉，当配件！

9）数码斜盘舵机装机过后发现舵机运行不正常，快慢不一，退回厂家，后来换回3个后还是一致性差。

断定：最后才知道是什么原因，有些数码舵机对BEC要求，加装5.V3A 外置 BEC后，故障排除，与舵机质量无关。

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