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什么是PWM信号PWM? 英文名Pulse Width Modulation是脉冲宽度调制的缩写,是通过调制一系列脉冲的宽度,等效计算所需的波形(包括形状和振幅),以及对模拟信号电平进行数字编码。 也就是说,通过调节占空比变化来调节信号、能量等的变化。 占空比是指在一个周期内信号处于高电平时间
什么是舵机
人们常说的舵机,学名叫伺服电机。 这是一个有输出轴的小装置。 向服务器发送控制信号后,输出轴可以移动到特定位置。 只要控制信号不变化,伺服机构就不改变轴的角度位置。 控制信号发生变化时,输出轴的位置也会相应地发生变化。 在日常生活中,舵机常用于遥控机、遥控车、机器人等领域。
舵机在机器人领域非常有用。 舵机内置了控制电路,所以它们的尺寸小,但输出力足够大。 标准舵功能(如Futaba S-148 )提供0.3牛/米的扭矩,相对于其外形大小足够强大。 同时,舵机的能耗与机械负荷成正比。 因此,轻负荷的舵机系统很少消耗能量。
伺服电机的结构
舵机的内部结构如上图所示。 可以看到控制电路、电机、减速齿轮和外壳。
当然,也包括电源线(5V、红色)、接地线(GND黑色)、PWM控制线) (黄色或白色)。
舵机工作原理
舵机内部的控制电路、电位器(可变电阻器)和电机都与电路板连接。 例如,内部结构图的右侧部分。 控制电路可以通过电位计监测舵机的当前角度。
轴的位置与控制信号一致时,电机关闭。 如果控制电路发现此角度不正确,它将控制电机的旋转,直到达到指定角度。 舵机的角度因制造商而异。 例如,180度的舵机,可以在0度到180度之间工作。 止动装置安装在主输出装置上,因此超出该范围的机械结构无法再旋转。
舵机的输出与其需要旋转的距离成正比。 如果需要长距离旋转输出轴,则电机全速运转;如果需要短距离旋转输出轴,则电机以慢速度旋转。 这称为速度比例控制。
如何将舵机转到指定角度?
控制线用于传输角度控制信号。 该角度由控制信号脉冲的持续时间确定,将其称为脉冲编码调制[PCM]。 舵机控制一般需要20ms左右的时基脉冲,该脉冲的高电平部分一般在0.5ms-2.5ms范围,总间隔为2ms。 脉冲的宽度决定了电机旋转的距离。 例如,在1.5毫秒的脉冲中,电机位于90度的位置(通常称为中立位置,对于180舵机来说为90的位置)。 脉冲宽度小于1.5毫秒时,电机的轴向朝向0度方向。 脉冲宽度超过1.5毫秒时,轴向朝向180度方向。 以180度舵机为例,对应的控制关系如下。
0.5ms————-0度; 1.0毫秒——335445度; 1.5毫秒——335490度; 2.0毫秒————135度; 2.5毫秒————180度; 该控制信号可以由单片机或草莓馅饼等产生
下面以PWM信号发生器作为信号源演示一下
频率为100Hz
占空比为5%时
占空比为10%时
占空比为25%时