舵机是什么？舵机内部结构解析

什么是舵机呢？首先，“舵机”这个名号其实是一个俗称，是那些玩航模、船模的人起的名字，因为这种电机常被用于舵面控制。舵机其实就是一个简单的伺服电机系统，也是最常见的伺服电机系统。
舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于需要角度不断变化并可以保持的控制系统，由外壳（上，中，下壳）、控制电路、电机、齿轮组、位置传感器以及轴承组成。舵机是一个闭环控制系统。控制电路板接收来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴与位置反馈电位器（或磁编码器等）相连，舵盘转动的同时带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。

如果拆开舵机，我们就可以很明显的看出，舵机和步进电机的动力是有着很大区别的，舵机的驱动力来自——直流电机，通过变速齿轮的传动和变速，将动力传输到输出轴，同时，舵机内部都设有角度传感器和控制电路板，用来参与舵机的转动角度的控制和信号的反馈检测工作

如果还不够直观的话，我们再来看一张舵机实物的拆解图

接下来介绍舵机的结构构成，可以详细分为以下几个部分，它们共同协作以实现舵机的功能：

1. 外壳：

• 舵机的外部保护结构，通常由金属或坚固的塑料制成。
• 保护内部组件免受外界环境（如灰尘、水分、冲击等）的损害。

2. 直流电机：

• 作为舵机的动力源，提供必要的旋转力矩。
• 直流电机的类型、功率和转速等参数根据舵机的具体应用场景而定。

3. 减速齿轮组：

• 位于直流电机和输出轴之间，用于降低电机的转速并放大扭矩。
• 减速齿轮组通常由多级齿轮组成，可以实现较大的扭矩输出和较慢的旋转速度。
• 齿轮的精度和耐磨性对舵机的性能和寿命至关重要。

4. 角度传感器（电位器、磁编码器）：

• 电位器通过其电阻值的变化来反映舵机的角度位置。
• 磁性编码器利用磁场传感器来实现角度测量。
• 当磁编码器旋转时，磁性材料的磁场也会随之改变，传感器会检测到磁场的变化从而输出对应的脉冲信号
• 角度传感器的精度和稳定性直接影响舵机的控制精度和稳定性。

5. 控制驱动电路：

• 舵机的核心部分，接收外部接口传来的信号（如PWM信号）和角度传感器反馈的电压值。
• 经过处理后，控制驱动电路驱动直流电机旋转，并通过闭环控制确保舵机能够准确、稳定地工作。
• 控制驱动电路还负责处理电机过流、过热等保护功能，确保舵机的安全运行。

6. 接口线缆：

• 用于连接舵机与外部控制系统（如遥控器、计算机等）。
• 接口线缆通常包括电源线、地线、控制信号线等，用于传输电能和控制信号。

7. 舵盘/摇臂：

• 连接在舵机的输出轴上，是舵机与外界机械结构相连的部件。
• 舵盘可以将舵机的旋转运动转换为线性运动或角度变化，以适应不同的应用需求。
• 舵盘的位置和角度可以通过外部控制信号进行精确调整。

8. 其他组件：

根据舵机的具体应用场景和性能要求，还可能包括其他组件，如反馈电位器支架、齿轮固定座、轴承等。在性能方面还可根据客户的需求进行定制，例如：防水、耐高温低温

总结：

舵机是一种由外壳、舵盘、直流电机、减速齿轮组、角度传感器、控制驱动电路和接口线缆等部件组成的位置（角度）伺服驱动器。这些部件共同协作，使舵机能够准确、稳定地实现角度变化，并广泛应用于无人机、机器人、生活家电、自动化设备、steam教育等领域。在实际应用中，舵机的性能参数（如扭矩、速度、精度等）和接口类型（如指令信号、数字信号等）可以根据具体需求进行选择。