舵机抖动不听使唤？教你用PWM信号调教机器人

你可曾碰到这般状况：满心带着欢喜为机器人装上舵机，一旦接通电源，它便即刻开始持续不断地“抖动”个不停，又或者压根就不听从指令使唤？大概是PWM信号未被妥善处理好。好多人认为控制舵机仅仅是给予一个信号这般容易，然而实际上其中的窍门可着实不少。今日咱们就详细深入地、彻底剖析地，探讨一番这个令新手感到头疼的PWM信号，助力你将机器人调教得规规矩矩。

舵机PWM信号到底是什么

严格来讲，PWM信号乃是一种针对舵机下达指令的特定语言形式。它借助改变高电平于一个周期之内的占比情况，换而言之，即占空比，以此告知舵机“你转向哪一个位置”。能够将它想象成一名极为顺从的士兵，你手中所拥有的信号等同于指挥官。该信号拥有一个固定的周期时间，通常为20毫秒，高电平持续的时间一旦有所不同，那么舵机要转向的角度便会不一样。

例如，当高电平持续时长为1毫秒的时候，舵机有可能就转动到0度；当高电平的持续时间为1.5毫秒时，舵机所处角度便是90度；当高电平持续2毫秒，舵机所对应的位置就是180度。所以你瞧舵机厂家伟创动力，想要舵机执行何种动作，完全取决于这个所谓的“脉冲宽度”。一旦理解了这一点，你便掌握了用于控制舵机的关键所在。那些舵机出现不听从指令情况的问题，大概率都是这个“语言”没有被准确翻译。

怎么产生标准的PWM信号

喜欢用或者STM32这类单片机来当主控的朋友有很多，这当然没什么问题，关键在于代码以及硬件设置得正确。最直接的办法便是使用单片机自身带有的PWM外设，譬如是里的函数。但需要留意的是，这个函数默认的频率大概是490Hz，与舵机所需的50Hz（周期为20毫秒）不太相匹配。你得手动去设置定时器伟创动力，把频率降低下来。

要是你运用的是更为高级的控制器，像树莓派这种，那就能够直接去调用其硬件PWM引脚。千万不要存有利用软件模拟延时以产生信号的想法，这于简单的测试当中还算可以，一旦系统任务数量增多了，信号便会不稳定，舵机必定会抖动。最为可靠的办法，始终是采用硬件所支持的PWM输出，又或者加设一个专门的舵机驱动板，将主控解放出来。

PWM频率选多少才合适

这着实是个堪称经典的问题，标准舵机的工作频率为50Hz，这意味着其周期是20毫秒，你于这个框架范围之内去改变占空比，便能够精准地控制角度，然而在市面上还存在着一种360度能够连续旋转的舵机，它的控制逻辑是不太相同的，它同样是运用PWM进行控制，不过当高电平时间处于1.5毫秒附近的时候是处于停止状态，要是小于1.5毫秒就会朝着正方向旋转，要是大于1.5毫秒就会朝着反方向旋转。

那些高级数码舵机还是有的，它们能够接纳更高频率，像200Hz乃至更高频率。运用高频率可使舵机响应速度趋于更快，感受更为“跟手”。然而前提在于你的舵机必定要予以支持，不然就会发热甚至被烧坏。所以，最为稳妥的举措是先弄清楚你手上这款舵机的数据手册，比如似这般的高压无刷舵机，它所支持的PWM频率范围相较于普通舵机宽出许多。

线材和接线怎么处理

信号正确无误了，接线同样是不可以有丝毫马虎大意的。舵机一般情况下会有三根线，分别是电源线，地线以及信号线。颜色通常来讲是红色的代表电源，棕色或者黑色的代表地线，橙色或者黄色的代表信号。有许多人出于想要省事的缘故，直接将舵机的电源与主控板拿来共用一组电。这实际上是一个很大的坑呢。舵机启动以及堵转的时候电流是非常大的，就好比那个RC30P 30kg大扭矩舵机，电流有可能会飙升到几安培，会将主控板的电压瞬间地往低拉，致使单片机重新启动。

“供电分离”乃是正确举措 ，电池直接为舵机供电 ，主控板与舵机仅共用地线 ，信号线直接连接起来。二者地线共连的本意 ，是使其拥有共同参考电压 ，如此信号方可被精准识别。倘若需控制多个舵机 ，更应考量靠谱之才具 ，即舵机驱动板或电源管理模块 ，不然电源不失稳 ，再好的PWM信号也是枉然。

信号干扰和抖动怎么解决

在机器人相关产品体系当中，PWM信号线极易遭受干扰状况，尤其是当电机以及电源线两者捆绑在一起之际。此信号线犹如一根天线装置，会吸纳周围环境当中的电磁噪声。当噪声叠加于PWM信号之上时，舵机接收到的指令便会陷入混乱状态，所呈现出来的即无规律的抖动情形。解决该问题的办法并不复杂，那便是给信号线增添一个上拉电阻，一般采用10kΩ的电阻将信号线连接至5V或者3.3V，能够切实有效地提升抗干扰能力。

要是依旧不行，那就得思索信号线的屏蔽事宜了。采用带有屏蔽层的线材，且将屏蔽层进行单端接地，如此能够大幅削减外界干扰。此外，PWM信号线要尽可能短，还要远离大电流的电机线。倘若你在制作一个精密的产品，这些细节方面的处理，会直接判定你的机器人在他人面前是“稳如泰山般稳固”，还是“手舞足蹈般混乱”。

选对舵机和控制方案

不同的舵机舵机品牌伟创动力，对于PWM信号的要求，差异是非常大的。比如说，有些小型塑胶齿舵机，响应相对慢一些，使用普通的PWM，就能够带得很稳。然而，像那些用于竞技机器人的高压无刷全铝舵机，就像或者，它们内部的控制电路更为精密，对PWM信号的精度以及频率要求，也更高。你在选择舵机的时候，不能够单单只看扭矩和速度，还要看它所支持的控制协议。

就当下而言，诸多超高端的舵机，已然不再单单是支持PWM了，其还对TTL串口、RS485等数字协议予以支持。借助数字协议能够将舵机的温度、电压、位置等数据直接进行读取，进而达成闭环控制，在精准度以及可靠性方面，均是远远超过PWM的。要是你正在开展一款需要具备高精度、高可靠性的产品，那么不妨对这类舵机予以考虑。当你有需求为你的项目寻觅最为合适的舵机以及驱动方案之际，可以去搜索一下“舵机厂家”或“机器人舵机”，有许多专业公司，像拥有相关产品线的厂商，其官网都有着详尽的技术支撑。

聊了好些些，从信号相关原理开始，到接线方面，再到选型这块，你会发觉，将舵机玩得很熟练，真的不单单是编写几行代码这般简单的事儿。那么，在你所做过的产品当中，有没有碰到过那种“看上去是软件层面的问题，然而查到却发现是硬件接线方面没处理妥当”的奇特经历呢？欢迎在评论区域分享你的经历，让大家一同避开陷阱。要是觉得有帮助的话，点个赞给予支持，也千万别忘了分享给身旁正遭受舵机“困扰”的朋友。