舵机主要通过PWM(脉宽调制)信号执行信号命令,部分特殊类型舵机也支持串行总线或模拟信号控制,具体执行方式及原理如下:
主流控制方式:PWM 信号控制
这是最常见的舵机控制方式,核心通过脉冲宽度对应目标角度,实现精准定位。
信号参数标准
周期:通常为 20ms(即频率 50Hz),是信号重复的固定间隔。
脉冲宽度与角度对应关系:脉冲宽度(高电平持续时间)决定舵机转动角度,标准范围为 0.5ms-2.5ms,对应 0°-180°(不同舵机范围可能略有差异),例如 1ms 对应 0°、1.5ms 对应 90°(中位)、2ms 对应 180°。
执行流程
信号解码:舵机内部控制电路接收外部 PWM 信号后,解析脉冲宽度,确定目标角度,并将其转换为对应的偏置电压。
电机驱动:控制电路将解码后的信号放大,驱动直流电机转动,电机动力经减速齿轮组传递到输出轴,降低转速并提升扭矩。
闭环调节:内置位置传感器(如电位计)实时检测输出轴实际位置,将位置信息转换为电压信号反馈给控制电路。电路对比目标电压与反馈电压,若存在差值则继续调整电机转动,直至两者相等,输出轴稳定在目标角度。
其他控制方式
串行总线控制
适用场景:需同时控制多个舵机的场景,如多关节机器人。
通信协议:支持 I2C、串口通信(如 UART)等协议,舵机内置解码电路,可接收串行信号中的地址、角度等指令。
优势:通过一条总线即可控制多个舵机,减少布线复杂度,且能实现更丰富的控制逻辑(如速度调节、多舵机同步动作)。
模拟信号控制
信号形式:通过 0V-5V 的模拟电压信号控制,电压值与角度呈线性对应关系,例如 0V 对应 0°、2.5V 对应 90°、5V 对应 180°。
特点:电路结构简单,但抗干扰能力较弱,精度低于 PWM 控制,主要用于对精度要求不高的简易设备。 |