什么是伺服电机？
一个伺服电机是一种类型的电机，可以非常精确旋转的。通常，这种类型的电动机由控制电路组成，该控制电路提供有关电动机轴当前位置的反馈，该反馈使伺服电动机能够高精度旋转。如果要以某些特定角度或距离旋转对象，请使用伺服电机。它只是由一个通过伺服机构运行的简单电动机组成 。如果电动机由直流电源供电，则称为直流伺服电动机，如果是交流电电动机，则称为交流伺服电动机。在本教程中，我们将仅讨论直流伺服电机的工作原理。除了这些主要分类外，还有许多其他类型的伺服电动机，它们取决于齿轮布置的类型和工作特性。伺服电动机通常带有齿轮装置，使我们能够以小巧轻便的包装获得非常高扭矩的伺服电动机。由于这些功能，它们被用于许多应用中，例如玩具车，遥控直升机和飞机，机器人技术等。
伺服电动机的额定值为kg / cm（千克每厘米），大多数业余伺服电动机的额定值为3kg / cm或6kg / cm或12kg / cm。该公斤/厘米告诉您在特定距离下伺服电机可以举起多少重量。例如：如果负载悬吊在距电机轴1cm的位置，则6kg / cm的伺服电机应能够举起6kg，该距离越大，承载能力越小。伺服电机的位置由电脉冲决定，其电路位于电机旁边。
伺服电机工作机制
它包括三个部分：
- 受控装置
- 输出传感器
- 反馈系统
它是一个闭环系统，它使用正反馈系统来控制运动和轴的最终位置。在此，该设备由反馈信号控制，该反馈信号是通过比较输出信号和参考输入信号而生成的。
此处，将参考输入信号与参考输出信号进行比较，然后由反馈系统生成第三个信号。第三信号作为控制设备的输入信号。只要生成反馈信号或参考输入信号与参考输出信号之间存在差异，该信号就会存在。因此，伺服机构的主要任务是在存在噪声的情况下将系统的输出保持在所需的值。
伺服电机工作原理
伺服系统由电动机（直流或交流），电位计，齿轮组件和控制电路组成。首先，我们使用齿轮组件来降低RPM并增加电动机的扭矩。说在伺服电机轴的初始位置，电位器旋钮的位置应使在电位器的输出端口上不产生电信号。现在，将电信号提供给错误检测器放大器的另一个输入端子。现在，这两个信号之间的差异（一个来自电位计，另一个来自其他源）将通过反馈机制进行处理，并根据误差信号提供输出。该错误信号用作电动机的输入，电动机开始旋转。现在，电机轴已连接到电位计，并且随着电机旋转，电位计将产生信号。因此，随着电位计的角度位置变化，其输出反馈信号也会变化。一段时间后，电位器的位置到达电位器的输出与提供的外部信号相同的位置。在这种情况下，由于外部施加的信号与电位计产生的信号之间没有差异，因此放大器到电动机输入之间将没有输出信号，并且在这种情况下电动机停止旋转。由于外部施加的信号与电位器产生的信号之间没有差异，因此放大器到电动机的输入之间将不会有输出信号，并且在这种情况下电动机会停止旋转。由于外部施加的信号与电位器产生的信号之间没有差异，因此放大器到电机输入之间将没有输出信号，并且在这种情况下，电机停止旋转。
伺服电机与微控制器的接口：
诸如S90伺服电机之类的爱好伺服电机与MCU的连接非常简单。 伺服系统有三根导线。其中两个将用于电源（正和负），一个将用于从MCU发送的信号。一个 MG995金属齿轮伺服电机 ，其最常用于遥控汽车人形机器人等MG995所述的图片显示如下：
伺服电机的颜色编码可能会有所不同，因此请检查各自的数据表。
所有伺服电机都可以直接在+ 5V电源轨上工作，但是如果您打算使用两个以上的伺服电机，则必须谨慎设计电机会消耗的电流量，因此应设计适当的伺服屏蔽罩。
控制伺服电机：
所有电机都有三根电线。其中两个将用于电源（正和负），一个将用于从MCU发送的信号。
伺服电机由控制线提供的PWM（脉冲调制）控制。有最小脉冲，最大脉冲和重复率。伺服电动机可以从其中间位置的任一方向旋转90度。伺服电机期望每20毫秒（ms）看到一个脉冲，脉冲的长度将决定电机旋转多远。例如，一个1.5ms的脉冲将使电动机转到90°位置，例如，如果脉冲短于1.5ms，则轴将移至0°，如果脉冲长于1.5ms，则它将使伺服器旋转至180°。
伺服电动机基于 PWM（脉冲宽度调制） 原理工作，这意味着其旋转角度由施加到其控制PIN的脉冲的持续时间控制。伺服电动机基本上由直流电动机组成，该 直流电动机由可变电阻器（电位计）和一些齿轮控制。直流电动机的高速力通过齿轮转换为扭矩。我们知道，工作=力X距离，在直流电动机中，力较小，距离（速度）较大，在伺服中，力较大，距离较小。电位计连接到伺服的输出轴，以计算角度并将直流电动机停在所需的角度。
伺服电动机可以从0到180度旋转，但根据制造商的不同，它可以上升到210度。可以通过在其控制销上施加适当宽度的电脉冲来控制此旋转程度。伺服每20毫秒检查一次脉冲。宽度为1 ms（1毫秒）的脉冲可将伺服旋转至0度，将1.5ms的旋转可旋转至90度（空档），将2 ms的脉冲可将其旋转至180度。
所有伺服电机都可以直接在+ 5V电源轨上工作，但是如果您计划使用两个以上的伺服电机，则必须设计合适的伺服屏蔽罩，以确保电机消耗的电流量。
要了解有关伺服电机工作原理和实际用途的更多信息，请检查以下示例说明了伺服电机控制的应用：
- 伺服电机测试仪电路
- 伺服电机与8051微控制器的接口
- 使用Arduino进行伺服电机控制
- 用Arduino Due进行伺服控制
- 带柔性传感器的伺服控制
- Raspberry Pi伺服电机教程