树莓派+S90舵机的旋转角度换算成电平宽度PWM的计算方法

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看了前辈发的帖子 树莓派第三课之SG90舵机-万能的舵机 中描述的舵机在PWM的占空比

舵机的频率为50HZ，占空比为2.5%-12.5%，线性对应舵机转动角度的0-180度。

作者说是查阅的了大量的资料和测试做出来，所以针对树莓派，旋转舵机角度和PWM算法则如下：

[Python] 纯文本查看 复制代码

def degree_to_duty_cycle(degree: int) -> float:
  if degree >= 0 and degree <= 180:
    return degree * 10 / 180 + 2.5

  raise Error("out of range")

pwm = GPIO.PWM(13, 50) # 控制第GPIO-13的电平宽度，50Hz
pwm.start(degree_to_duty_cycle(0)) # 归零, 舵机角度0

pwm.ChangeDutyCycle(degree_to_duty_cycle(30)) # 旋转舵机为30度

以上是直接借用的作者的思路得出的代码，下面来聊一下这个2.5% ~ 12.5%到底是怎么得出的

经过查看资料 或者某宝的产品介绍，可以得出下面的结论

1. 电平宽度在0.5ms~2.5ms控制舵机转过不同的角度0-180°，某宝上面写的是500us~2500us，这是时间单位，意思一样
2. 舵机支持的频率是 50Hz
3. 舵机原理是: 由pwm波进入内部电路产生一个偏置电压，触发电机通过减速齿轮带动电位器移动，使电压差为零时，电机停转，从而达到伺服的效果。

看下图：（以下单位都是时长ms）



所谓50Hz, 也就是1s内，舵机会读取信号50次，即1000ms / 50Hz = 20ms取信号端一次(如上图20ms)，然后计算这20ms中，实际有电压（即高电平）的时长

根据上图，20ms内仅仅只有0.5ms有电平，即电平宽度为0.5ms / 20ms = 0.025 = 2.5% 对应-90°
20ms内有2.5ms时长电平，即电平宽度为2.5ms / 20ms = 0.125 = 12.5% 对应90°
为了方便计算，我们将-90°人为定义为0°，90°自然就是180°

PWM.ChangeDutyCycle() 可以输入0 - 100，即电平脉冲宽度百分比

所以得到代码，degree * 10 / 180 + 2.5 即可计算出0-180°的电平脉冲宽度
注意： 10 其实是 12.5 - 2.5的结果

gentlespider

不明觉厉

塞北的雪

写的很详细，有的时候看别人优化后的代码一头雾水，这个参数哪里来的……
看了LZ的帖子，一下就明白了，感谢

张海洋

lz厉害了

Zhao_rc

degree * 10 / 180 + 2.5   为啥是加2.5 ，前半部分意思不是占90°里面的百分之几吗，按道理最后不应该是乘以一个值吗

无敌VS小嘟嘟

感谢大佬分享

天域至尊

哇，看到自己帖子被引用了，好开心，加油加油，欢迎一起探讨学习

var

Zhao_rc 发表于 2021-4-12 08:47
degree * 10 / 180 + 2.5   为啥是加2.5 ，前半部分意思不是占90°里面的百分之几吗，按道理最后不应该是乘 ...

如果按照-90°~90°这么计算太麻烦，其实在舵机中的-90° 我们就可以理解为0°，90°则是180°

完整的算式是：

先计算每1°的电平脉冲宽度 = 12.5% - 2.5% / 180° - 0° = 10% / 180°
如果按照-90°~90°的话 也就是12.5% - 2.5% / 90° - (-90°) = 10% / 180° 一样
现在需要旋转40°，则在起步电平脉冲宽度的基础上，还需要增加的电平脉冲宽度 = 40° * 10% / 180° = 2.22%
已知舵机的起步是2.5% 所以 最终结果 = 2.22% + 2.5%

最终PWM.ChangeDutyCycle(4.72)

Zhao_rc

var 发表于 2021-4-12 19:44
如果按照-90°~90°这么计算太麻烦，其实在舵机中的-90° 我们就可以理解为0°，90°则是180°

完整的 ...

，受教了

编程新星

这是用什么语言写的