本帖最后由 tyw 于 2023-2-13 18:48 编辑
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1. 舵机 舵机是一种常用的角度伺服驱动器器件，适用于需角度调节与保持的场合，如在高档遥控玩具、飞机、潜艇模型，遥控机器人上常见到它的身影。
通常舵机由以下几个部分组成，即：舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位器、直流电机、控制电路等，见图1至图3所示。
图1 拆除固定螺丝
图2 减速齿轮组
图3控制电路
舵机有三条输入线，分别是红色的电源线，黑褐色的地线及橙色的信号输入线。
舵机有多种类型和型号，Micro Servo SG90是一种常用的舵机型号，它只有9克的重量。
仅就SG90来讲，又分为90度、180度、360度等类型。
舵机的工作流程为：控制信号→控制电路板→电机转动→齿轮组减速→舵盘转动→位置反馈电位器→控制电路板反馈。
控制舵机一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分为0.5ms-2.5ms范围内的角度控制脉冲，总间隔为20ms。 对于180度的舵机来讲，其对应的控制关系为： 0.5ms--------------0度； 1.0ms------------45度； 1.5ms------------90度； 2.0ms-----------135度； 2.5ms-----------180度；
2. 占空比可调模块 要驱动舵机，必须有占空比可调的脉冲发生器，其实现方式有2种，一种是由微控器编程来实现，另一种则是使用占空比可调的功能模块。
就脉冲发生器来讲，它也有多种类型。如NE555脉冲发生器、PWM脉冲可调模块等。
对于舵机，NE555脉冲发生器是不适合使用的，虽然它可以调整频率到50HZ，即20ms的周期，但其占空比是无法调整的。 图4 脉冲发生器
因此这里介绍的是2路PWM脉冲占空比可调模块，见图5所示。
图5 功能模块
该功能模块的特点为：
1）有2路独立的PWM输出，以对应2个舵机的控制；
2）不但可以调节频率，也能够调整占空比，从而能控制舵机的转动角度；
3）通过按键可手动实现参数的设置，并由数码管来显示输出；
4）具有串行通讯控制功能，即使用串口通信就可实现程序控制。
该调节模块的串行通讯波特率为9600bps，数据位数为8位，停止位为1位，无校验位。
其PWM的频率可分为4个频段来设置：
在001~999HZ的频率段，其参数形式为Fxxx，例如设置101HZ的参数形式为F101;
在1KHZ~9.99KHZ的频率段，其参数形式为Fx.xx，例如设置1.01KHZ的参数形式为F1.01;
在10KHZ~99.9KHZ的频率段，其参数形式为Fxx.x，例如设置10.1KHZ的参数形式为F10.1;
在100HZ~150KHZ的频率段，其参数形式为Fx.x.x，例如设置101KHZ的参数形式为F1.0.1.
该调节模块所设置的占空比范围为1%~100%，其参数的形式为Dxxx，例如设置50%占空比的参数形式为D050。
在设置时，若设置成功则显示DOWN；否则显示FALL。
在串口通信的情况下，将第一路输出设置为50HZ频率的指令为S1F050，见图6所示。
图6 设置频率
而将占空比设置为50%的指令为S1D050，见图7所示。
图7 设置占空比
通过计算和实际测试，将占空比设置在2%~12%之间时，即可产生0度~180度之间的11个角度状态。
这样在该功能模块的配合下，为了是通过电脑，还是通过微控制器均可实现电机的角度控制。
3. 双向调节 双向调节在超声波测距、太阳能追踪等方面都有很重要的作用。
实现双向调节的基本结构见图8所示，它主要有双自由度云台支架和2个SG90的180度舵机。 图8 双向调节结构
该双向调节结构的安装步骤如下： 1）底座与水平方向舵机的连接 修剪后，将一字舵盘放置到底座内，见图9所示。 图9 放置舵盘
然后在背面用2个螺钉进行加固连接，见图10所示。 图10 加固连接
将舵机插入舵盘，见图11所示。然后用螺钉进行加固连接，完成后如图12所示。 图11 连接舵机
图12 完成连接 2）中间环节的连接 将舵机嵌到中间连接环节的配件上，见图13和图14所示。 图13 中间环节连接
图14 嵌入处理
将另一侧的连接配件扣合，然后用2个螺钉进行加固，见图16和图17所示。 图15 扣合处理
图16 完成连接（侧视）
图17 完成连接（俯视）
注：当垂直方向的转动幅度比较小的情况下，可将导线从前部引出。否则，宜从后端引出。
3）支架与垂直方向舵机的连接 将垂直方向的舵机固定到支架配件上，见图18所示。 图18 固定舵机
将支架的转动轴嵌到中间配件的圆孔内，见图19所示。 图19 完成连接
修剪指针式舵盘，并将其放置到中间连接配件的固定槽内，然后用螺钉进行加固，见图20所示。 图20 完成连接
这样基于180度电机的双向调节装置就组装好了，若使用超声波测距来完成雷达检测效果的模拟，可按图21所示将超声波测距模块固定到支架上。 图21 雷达模拟装置
这个控制装置的构成如图22所示，其线路连接关系如图23所示。 图22 实物连接
图23 控制结构
在使用时，首先为PWM1和PWM2设置脉冲频率（50Hz），相应的指令为“S1F050”和“S2F050”，然后将PWM1和PWM2的占空比设置为7%，相应的指令为“S1D007”和“S2D007”，再重新将舵盘调整到90度的中间位置，以便后续的功能测试， 这样就完成了使用前的准备工作。
随后，通过调整PWM1的占空比就可控制垂直方向舵机的转动位置；若调整PWM2的占空比就可控制水平方向舵机的转动位置，具体的控制效果可观看下面的演示视频。
此外，除了用串口以指令的方式控制舵机转动外，还可用占空比调节模块上的3个按键来控制舵机。其操作的相应步骤是先完成使用前基本设置，然后进入指定舵机的占空比设置，以增减占空比键即可快速地控制舵机的旋转状态。也就是说在没有串口通信的调节下，也可手工完成舵机的控制，这种应用方案是不是很实用。
另外若是按云台来使用则更为简单，只需见摄像头模块插到支架的卡槽中即可。 此外若是将小型的太阳能板固定到支架上，通过与阳光检测器等的配合则可以实现阳光的跟踪处理。
演示视频：
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楼主
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@21小跑堂 ：以后争取以开发板来实现PWM的输出控制
通过模块的方式，简化舵机的控制，作者可着重描述PWM控制的实现，组装部分着墨过多。