一、步進電機和舵機及伺服電機的區別

　　步進電機：是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。簡單的說是靠電脈沖信號來控制角度與轉動圈數。所以說他只靠脈沖信號來決定轉動多少。因沒有傳感器，所以停止角度會有偏差。但是精確的脈沖信號則會將偏差減至最低。

　　伺服電機：靠伺服控制電路來控制電機的轉速，通過傳感器來控制轉動位置。所以位置控制十分精確。而轉速也是可變的。

　　舵機（電子舵機）：舵機的主要組成部分為伺服電機。其中包含伺服電機控制電路+減速齒輪組。哦，對了，伺服電機沒有減速齒輪組。而舵機有減速齒輪組。

　　如果是限位舵機，靠輸出軸下面的電位器來確定舵臂轉向角度。舵機信號控制是一種脈寬調制（PWM）信號，凡是微控制器能輕松的產生這種信號。

　　二、步進電機基本原理

　　工作原理：

　　通常電機的轉子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉。所以可用控制脈沖數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。

　　發熱原理：

　　通常見到的各類電機，內部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻，通電會產生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，如果電流不是標準的直流或正弦波，還會產生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應，在交變磁場中也會產生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關，這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發熱的形式表現出來，從而影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉速而變化，因而步進電機普遍存在發熱情況，且情況比一般交流電機嚴重。

　　三、舵機的構造

　　舵機主要是由外殼、電路板、驅動馬達、減速器與位置檢測元件所構成。其工作原理是由接收機發出訊號給舵機，經由電路板上的 IC驅動無核心馬達開始轉動，透過減速齒輪將動力傳至擺臂，同時由位置檢測器送回訊號，判斷是否已經到達定位。位置檢測器其實就是可變電阻，當舵機轉動時電阻值也會隨之改變，藉由檢測電阻值便可知轉動的角度。一般的伺服馬達是將細銅線纏繞在三極轉子上，當電流流經線圈時便會產生磁場，與轉子外圍的磁鐵產生排斥作用，進而產生轉動的作用力。依據物理學原理，物體的轉動慣量與質量成正比，因此要轉動質量愈大的物體，所需的作用力也愈大。舵機為求轉速快、耗電小，于是將細銅線纏繞成極薄的中空圓柱體，形成一個重量極輕的無極中空轉子，并將磁鐵置於圓柱體內，這就是空心杯馬達。

　　為了適合不同的工作環境，有防水及防塵設計的舵機；并且因應不同的負載需求，舵機的齒輪有塑膠及金屬之區分，金屬齒輪的舵機一般皆為大扭力及高速型，具有齒輪不會因負載過大而崩牙的優點。較高級的舵機會裝置滾珠軸承，使得轉動時能更輕快精準。滾珠軸承有一顆及二顆的區別，當然是二顆的比較好。目前新推出的 FET 舵機，主要是采用 FET（Field Effect Transistor）場效電晶體。FET 具有內阻低的優點，因此電流損耗比一般電晶體少。

　　四、舵機工作原理

　　由pwm波進入內部電路產生一個偏置電壓，觸發電機通過減速齒輪帶動電位器移動，使電壓差為零時，電機停轉，從而達到伺服的效果。

　　舵機PWM的協議都是相同的，但最新出現的舵機可能不一樣

　　協議一般為：高電平寬度在0.5ms~2.5ms控制舵機轉過不同的角度

　　例如某一型號如下：

　　對于不同的型號可以查找相關的舵機文檔

　　分析：

　　在此以工作頻率為50HZ，即周期為20MS的futaba s3003舵機，和51單片機為主控芯片進行詳細程序編寫分析：

　　有上圖可知：不同寬度的脈沖可以產生不同的角度輸出，可以利用定時器和IO口模擬產生PWM波，通過定時控制占空比從而達到角度的控制，理論上計算51可以產生us級別的脈沖，180/2000us=0.09，可以達到0.1左右的精度。

　　五、伺服電機的工作原理

　　如下圖所示是一種采用功率運算放大器LM675制成的伺服電動機控制電路，電動機采用直流伺服電動機。從圖可見，功率運算放大器LM675由15V供電，15V電壓經RP 1加到運算放大器LM675的同相輸入端，LM675的輸出電壓加到伺服電動機的輸入端。電動機上裝有測速信號產生器，用于實時檢測電動機的轉速。實際上測速信號產生器是一種發電機，它輸出的電壓與轉速成正比。測速信號產生器G輸出的電壓經分壓電路后作為速度誤差信號反饋到運算放大器的反相輸入端。速度指令電位器RP1設定的電壓值經R1.R2分壓后加到運算放大器的同相輸入端，相當于基準電壓。

　　伺服電動機的控制原理圖

　　伺服電動機用字母M表示伺服電動機，是驅動系統的動力之源。運算放大器：用電路名稱表示，即LM675，是伺服控制電路中的放大器件，為伺服電動機提供驅動電流。

　　速度指令電位器RP1：在電路中設定運算放大器的基準電壓，即速度設定。放大器增益調整電位器RP2：在電路中分別用于微調放大器的增益和速度反饋信號的大小。

　　當電動機的負載發生變動時，反饋到運算放大器反相輸入端的電壓也會發生變化，即電動機負載加重時，速度會降低，測速信號產生器的輸出電壓也會降低，使運算放大器反相輸入端的電壓降低，該電壓與基準電壓之差增加，運算放大器的輸出電壓增加。反之，當負載變小、電動機速度增加時，測速信號產生器的輸出電壓上升，加到運算放大器反相輸入端的反饋電壓增加，該電壓與基準電壓之差減小，運算放大器的輸出電壓下降，會使電動機的速度隨之下降，從而使轉速能自動穩定在設定值。