数字舵机与模拟舵机：修訂版本之間的差異

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=== 数字舵机控制原理 ===
 
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 　　'''数字舵机控制原理'''
 
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　　控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0， 电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。
 
  
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　　控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0， 电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。
 
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 　　'''数字舵机的优缺点'''
 
 　　'''数字舵机的优缺点'''
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 　　优势
 
 　　优势
  
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 　　数码舵机与模拟舵机的区别
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 　　1、数码舵机在位置准确度方面要高于模拟舵机。
 
 　　1、数码舵机在位置准确度方面要高于模拟舵机。
  
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 　　6、对于不是特别需要灵敏度的场合，如低速固定翼（二战飞机，练习机，低速滑翔机等），船模，娱乐用车模等。可以考虑模拟舵机。
 
 　　6、对于不是特别需要灵敏度的场合，如低速固定翼（二战飞机，练习机，低速滑翔机等），船模，娱乐用车模等。可以考虑模拟舵机。
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 　　数码舵机的反应速度为何比模拟舵机快
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 　　''' 数码舵机的反应速度为何比模拟舵机快'''
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 　　很多模友错误以为：“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” 。这里请大家注意占空比的概念，脉宽为每周期有效电平时间，占空比为脉宽/周期的百分比，所以大小与频率无关。占空比决定施加在电机上的电压，在负载转矩不变时，就决定电机转速，与 PWM 的频率无关。
 
 　　很多模友错误以为：“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” 。这里请大家注意占空比的概念，脉宽为每周期有效电平时间，占空比为脉宽/周期的百分比，所以大小与频率无关。占空比决定施加在电机上的电压，在负载转矩不变时，就决定电机转速，与 PWM 的频率无关。
  
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 　　结论：不管是模拟还是数码舵机，在负载转矩不变时，电机转速取决于驱动信号占空比大小而与频率无关。数码舵机可接收更高频率的 PWM 外部控制信号，可在更短的周期时间后获得位置信息，对舵机摇臂位置做最新调整。所以说数码舵机的反应速度比模拟舵机快，而不是驱动电机转速比模拟舵机快。
 
 　　结论：不管是模拟还是数码舵机，在负载转矩不变时，电机转速取决于驱动信号占空比大小而与频率无关。数码舵机可接收更高频率的 PWM 外部控制信号，可在更短的周期时间后获得位置信息，对舵机摇臂位置做最新调整。所以说数码舵机的反应速度比模拟舵机快，而不是驱动电机转速比模拟舵机快。
  
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 　　数码舵机的无反应区范围为何比模拟舵机小
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 　　''' 数码舵机的无反应区范围为何比模拟舵机小'''
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 　　根据上述对模拟舵机的分析可知模拟舵机约 20ms 才能做一次新调整。而数码舵机以更高频率的 PWM 驱动电机。PWM 频率的加快使电机的启动/停止，加/减速更柔和，更平滑，更有效的为电机提供启动所需的转矩。就象是汽车获得了更小的油门控制区间，则启动/停止，加/减速性能更好。所以数码舵机的无反应区比模拟舵机小。
 
 　　根据上述对模拟舵机的分析可知模拟舵机约 20ms 才能做一次新调整。而数码舵机以更高频率的 PWM 驱动电机。PWM 频率的加快使电机的启动/停止，加/减速更柔和，更平滑，更有效的为电机提供启动所需的转矩。就象是汽车获得了更小的油门控制区间，则启动/停止，加/减速性能更好。所以数码舵机的无反应区比模拟舵机小。
  
  
 
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2019年7月20日 (六) 14:56的修訂版本

數字舵機控制原理

數字舵機（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，而數字舵機和模擬舵機的最大區別則體現在控制電路上，數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着決定性的影響。

　　數字舵機控制原理

　　控制信號由接收機的通道進入信號調製芯片，獲得直流偏置電壓。它內部有一個基準電路，產生周期為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。最後，電壓差的正負輸出到電機驅動芯片決定電機的正反轉。當電機轉速一定時，通過級聯減速齒輪帶動電位器旋轉，使得電壓差為0， 電機停止轉動。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，至於管內的電子具體怎麼流動是可以完全不用去考慮的。

　　

　　數字舵機的優缺點

　　優勢

　　1、因為微處理器的關係，數字舵機可以在將動力脈衝發送到舵機馬達之前，對輸入的信號根據設定的參數進行處理。這意味着動力脈衝的寬度，就是說激勵馬達的動力，可以根據微處理器的程序運算而調整，以適應不同的功能要求，並優化舵機的性能。

　　2、數字舵機以高得多的頻率向馬達發送動力脈衝。就是說，相對與傳統的50脈衝/秒，現在是300脈衝/秒。雖然，以為頻率高的關係，每個動力脈衝的寬度被減小了，但馬達在同一時間裡收到更多的激勵信號，並轉動得更快。這也意味着不僅僅舵機馬達以更高的頻率響應發射機的信號，而且「無反應區」變小；反應變得更快；加速和減速時也更迅速、更柔和；數字舵機提供更高的精度和更好的固定力量。

　　缺點

　　1、數碼舵機需要消耗更多的動力。其實這是很自然的。數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。馬達總在轉來轉去做修正，這一定會增加馬達等轉動部位的消耗。

　　

　　數碼舵機與模擬舵機的區別

　　1、數碼舵機在位置準確度方面要高於模擬舵機。

　　2、在同樣標稱1.6公斤的舵機面前數碼舵機在實際表現中會感覺更加「力氣大」而模擬舵機就會「肉」點。

　　3、模擬舵機由於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，而數碼舵機在一致性方面就非常好。

　　4、數碼舵機一般均採用PID優化算法，所以，線性要好過模擬舵機。

　　5、對於高靈敏度的控制，建議選擇數碼舵機，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，雲台的控制等

　　6、對於不是特別需要靈敏度的場合，如低速固定翼（二戰飛機，練習機，低速滑翔機等），船模，娛樂用車模等。可以考慮模擬舵機。

　　數碼舵機的反應速度為何比模擬舵機快

　　很多模友錯誤以為：「數碼舵機的 PWM 驅動頻率 300Hz 比模擬舵機的 50Hz 高 6 倍，則舵機電機轉速快 6 倍，所以數碼舵機的反應速度就比模擬舵機快 6 倍」 。這裡請大家注意佔空比的概念，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，在負載轉矩不變時，就決定電機轉速，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，該差值經脈寬擴展（占空比改變，改變大小正比於差值）後驅動電機動作，也就是說由於受 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整。

　　數碼舵機通過 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，去驅動電機動作，做舵機搖臂位置最新調整。

　　結論：不管是模擬還是數碼舵機，在負載轉矩不變時，電機轉速取決於驅動信號占空比大小而與頻率無關。數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後獲得位置信息，對舵機搖臂位置做最新調整。所以說數碼舵機的反應速度比模擬舵機快，而不是驅動電機轉速比模擬舵機快。

　　數碼舵機的無反應區範圍為何比模擬舵機小

　　根據上述對模擬舵機的分析可知模擬舵機約 20ms 才能做一次新調整。而數碼舵機以更高頻率的 PWM 驅動電機。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矩。就象是汽車獲得了更小的油門控制區間，則啟動/停止，加/減速性能更好。所以數碼舵機的無反應區比模擬舵機小。


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