PWM（脈沖寬度調制）信號控制舵機的核心原理是通過固定周期內高電平的持續時間（脈寬）對應舵機的旋轉角度，舵機內部電路根據檢測到的脈寬驅動電機轉動到目標位置并保持。以下是具體實現過程：

一、核心控制邏輯

舵機的控制依賴于特定頻率和脈寬的 PWM 信號，關鍵參數如下：

PWM 信號頻率：固定為 50Hz（周期 20ms），這是舵機的標準接收頻率，頻率過高或過低會導致舵機無響應或角度偏差。

高電平脈寬與角度對應關系：舵機通過檢測一個周期內高電平的時長來確定目標角度，典型對應關系為：

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、舵機內部工作流程

當 PWM 信號通過信號線輸入舵機后，內部電路會執行以下步驟：

信號檢測：舵機內部的控制電路接收 PWM 信號，解析高電平持續時間，確定目標角度。

電壓比較：將檢測到的脈寬轉換為對應的偏置電壓，與舵機內部電位器（隨輸出軸同步轉動）的電壓進行比較，產生電壓差。

電機驅動：電壓差觸發電機轉動，通過減速齒輪組帶動輸出軸旋轉，同時電位器也隨之轉動，改變自身電壓。

位置鎖定：當電位器電壓與目標偏置電壓相等（電壓差為 0）時，電機停止轉動，舵機保持在目標角度。

三、硬件連接與實現步驟

以 Arduino 控制器為例，具體操作如下：

硬件準備：

控制器：Arduino UNO（需支持 PWM 輸出，引腳標有 “~”）。

舵機：如 SG90（3 線制：紅色 VCC、棕色 GND、黃色信號線）。

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

接線方式：

舵機 VCC → Arduino 5V（或外接電源正極）。

舵機 GND → Arduino GND（必須共地，否則信號紊亂）。

舵機信號線 → Arduino PWM 引腳（如～9）。

軟件編程：

使用 Arduino 自帶的Servo.h庫簡化控制，示例代碼如下：

若需更精準控制，可使用writeMicroseconds()直接指定脈寬：

四、關鍵注意事項

共地原則：控制器、舵機、電源的 GND 必須連接在一起，否則 PWM 信號無法正常傳輸。

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

角度校準：不同舵機的脈寬 - 角度對應關系可能存在差異，需通過實際測試微調（如某些舵機 180° 需 2.2ms 脈寬）。

機械保護：避免強行讓舵機轉動超過物理極限角度（如部分舵機最大角度為 120°），防止齒輪損壞。

審核編輯 黃宇