北京联合大学 毕业设计

4、尺寸、重量和材质

舵机的功率（速度×转矩）和舵机的尺寸比值可以理解为该舵机的功率密度，一般同样品牌的舵机，功率密度大的价格高。塑料齿轮的舵机在超出极限负荷的条件下使用可能会崩齿，金属齿轮的舵机则可能会电机过热损毁或外壳变形。所以材质的选择并没有绝对的倾向，关键是将舵机使用在设计规格之内。

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3、舵机电路结构实验与工作原理分析

本毕业设计最重要的一项内容就是以futaba s3003模拟舵机为研究对象，分析了解舵机内部电路结构并对舵机工作原理进行深入的研究。并根据研究的结果，分析研究对舵机电路改善方案，以满足更高的控制特性要求。

舵机的控制电路是控制整个舵机运行的重要部分，理解舵机的工作原理就要从控制电路入手，从控制电路的芯片入手。由于无法找到关于futaba s3003模拟舵机控制电路中芯片的具体资料，所以毕业设计中采用对电路进行实验，用直接检测的方法研究舵机的工作原理。用检测的方法去验证电路中原件参数的选择是否合理，验证控制芯片如何控制舵机工作。

本次毕业设计中使用的futaba s3003模拟舵机的电路图如图6所示：

图6 futaba s3003的舵机电路框图

电路由一块信号调制芯片BA6688L，一块电机驱动芯片BAL6686（为H桥驱动电路），一个直流电机，一个5K电位器，及相应的电阻电容构成。

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3.1实验内容及实验结果

由电路框图可知在舵机电路中两块芯片是整个控制电路的关键器件，因此把主要检测对象放在这两块芯片上。

检测方法是在电路运行过程中，用示波器对芯片的管脚波形进行检测，调节控制器的脉冲宽度分别是周期为20ms的0.5ms ，1ms ，1.5ms ，2ms ，2.5ms的正脉宽，各个管脚的波形会根据输入的脉冲宽度按照一定的规律变化，记录各个管脚的电压波形变化情况。

由于舵机的电路全部封装在舵机的外壳内，示波器的信号笔无法触到芯片管脚，想要对其电路进行检测存在一定的困难。所采用的方法是拆开舵机外壳，给芯片的管脚焊接连接线，把连接线引出舵机外壳，以方便测量，需要注意的是连接线一定绝缘，否则会引起控制电路的短路，可能会损坏整个舵机电路。 3.1.1信号调制芯片BA6688L的管脚电压检测

信号调制芯片BA6688L中有几个环节，分别为线性脉冲产生器、参考电压调节器、脉冲宽度比较器和脉冲展宽器。芯片通过这几个环节的组合作用，实现对输入脉冲信号的解调。

2、3管脚为芯片中脉冲展宽器的输出，通过滤波电容进行滤波后把信号传送给电机驱动芯片BAL6686，以起到对驱动电路的控制作用。由于舵机在闭环过程中，电机转动到指定角度后很快停止，这个过程只用了很短的时间，且电机一但转动就会产生一定的电磁干扰。因此无法很快检测到波形的变化，所以采用断开电机让电机停转的方式，也就是断开了反馈环节的方法对管脚波形进行检测。

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2管脚无法检测到波形变化，3管脚在五种输入脉冲变化下的波形变化如图7：

图7 信号调制芯片3管脚波形变化图

得到占空比不断变化高低电平近似相等的方波，这些经过展宽后的方波进入电机驱动芯片，由此可以看出电机的转动是靠调整方波占空比的驱动方式。

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