PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)控制舵機(jī)的核心原理是通過固定周期內(nèi)高電平的持續(xù)時(shí)間（脈寬）對(duì)應(yīng)舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，舵機(jī)內(nèi)部電路根據(jù)檢測(cè)到的脈寬驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到目標(biāo)位置并保持。以下是具體實(shí)現(xiàn)過程：

一、核心控制邏輯

舵機(jī)的控制依賴于特定頻率和脈寬的 PWM 信號(hào)，關(guān)鍵參數(shù)如下：

PWM 信號(hào)頻率：固定為 50Hz（周期 20ms），這是舵機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接收頻率，頻率過高或過低會(huì)導(dǎo)致舵機(jī)無(wú)響應(yīng)或角度偏差。

高電平脈寬與角度對(duì)應(yīng)關(guān)系：舵機(jī)通過檢測(cè)一個(gè)周期內(nèi)高電平的時(shí)長(zhǎng)來(lái)確定目標(biāo)角度，典型對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

0.5ms 脈寬 → 0°（占空比 2.5%，即 0.5ms/20ms）

1.0ms 脈寬 → 45°（占空比 5.0%）

1.5ms 脈寬 → 90°（占空比 7.5%，中位角度）

2.0ms 脈寬 → 135°（占空比 10.0%）

2.5ms 脈寬 → 180°（占空比 12.5%）

二、舵機(jī)內(nèi)部工作流程

當(dāng) PWM 信號(hào)通過信號(hào)線輸入舵機(jī)后，內(nèi)部電路會(huì)執(zhí)行以下步驟：

信號(hào)檢測(cè)：舵機(jī)內(nèi)部的控制電路接收 PWM 信號(hào)，解析高電平持續(xù)時(shí)間，確定目標(biāo)角度。

電壓比較：將檢測(cè)到的脈寬轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的偏置電壓，與舵機(jī)內(nèi)部電位器（隨輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)）的電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生電壓差。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)：電壓差觸發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過減速齒輪組帶動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)電位器也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，改變自身電壓。

位置鎖定：當(dāng)電位器電壓與目標(biāo)偏置電壓相等（電壓差為 0）時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，舵機(jī)保持在目標(biāo)角度。

三、硬件連接與實(shí)現(xiàn)步驟

以 Arduino 控制器為例，具體操作如下：

硬件準(zhǔn)備：

控制器：Arduino UNO（需支持 PWM 輸出，引腳標(biāo)有 “~”）。

舵機(jī)：如 SG90（3 線制：紅色 VCC、棕色 GND、黃色信號(hào)線）。

電源：小舵機(jī)可直接接 Arduino 的 5V 電源，大扭矩舵機(jī)需外接獨(dú)立電源（避免燒毀控制器）。

接線方式：

舵機(jī) VCC → Arduino 5V（或外接電源正極）。

舵機(jī) GND → Arduino GND（必須共地，否則信號(hào)紊亂）。

舵機(jī)信號(hào)線 → Arduino PWM 引腳（如～9）。

軟件編程：

使用 Arduino 自帶的Servo.h庫(kù)簡(jiǎn)化控制，示例代碼如下：

若需更精準(zhǔn)控制，可使用writeMicroseconds()直接指定脈寬：

四、關(guān)鍵注意事項(xiàng)

共地原則：控制器、舵機(jī)、電源的 GND 必須連接在一起，否則 PWM 信號(hào)無(wú)法正常傳輸。

電源匹配：大扭矩舵機(jī)（如 MG996R）需外接 6V/12V 電源，避免直接使用控制器 5V 供電導(dǎo)致過載。

角度校準(zhǔn)：不同舵機(jī)的脈寬 - 角度對(duì)應(yīng)關(guān)系可能存在差異，需通過實(shí)際測(cè)試微調(diào)（如某些舵機(jī) 180° 需 2.2ms 脈寬）。

機(jī)械保護(hù)：避免強(qiáng)行讓舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)超過物理極限角度（如部分舵機(jī)最大角度為 120°），防止齒輪損壞。

審核編輯 黃宇