我思故我在: Raspberry Pi硬體PWM控制舵機Servo Moto

BCM 編號 12, 13, 18, 19 的四隻腳位,有支援硬體 PWM 功能

duty_cycle工作週期計算公式來由:

Python 套件所指定 PWM 是工作週期而非脈衝寬度，所以我們必須先進行轉換。

當頻率為 50 Hz 時，則每一個週期為 1/50 = 0.02 秒，也就是 20 毫秒 (ms)。

1 ms 的脈衝寬度其工作週期為 1 / 20 * 100% = 5%。

故PWM 的頻率設定為 50 Hz，然後控制工作週期在 5~10% 之間，就可以從 -90 度旋轉到 +90 度(0~180度)。

旋轉角度	工作週期 (當頻率為 50 Hz 時)
0 度	5%
45 度	6.25%
90 度	7.5%
135 度	8.75%
180 度	10%

$\begin{aligned} 當角度為 x 時的工作週期 (%) & = 5 + \frac{10 - 5}{180} \times x \\ = 5 + \frac{x}{36} (公式一) \end{aligned}$

另外舵機當頻率一般5V供電50HZ時0.5ms為0度佔2.5%,2.4ms為180度佔12%

$\begin{aligned} 當角度為 x 時的工作週期 (%) & = 2.5 + \frac{12 - 2.5}{180} \times x \\ = 2.5 + \frac{19}{36} \times x (公式二) \end{aligned}$ $\begin{aligned} 當角度為 x 時的工作週期 (%) & = 2.5 + \frac{12 - 2.5}{180} \times x \\ = 2.5 + \frac{19}{36} \times x (公式二) \end{aligned}$

$\begin{aligned} 所以脈衝寬度為 0.5 m s 時的工作週期 (%) & = \frac{0.5}{\frac{10^{3}}{P W M_F R E Q}} \times 100 \\ = \frac{0.5 \times P W M_F R E Q}{10^{3}} \times 100 \\ = \frac{0.5 \times P W M_F R E Q}{10} \\ = 0.05 \times P W M_F R E Q \end{aligned}$ $\begin{aligned} 而脈衝寬度為 2.4 m s 時的工作週期 (%) & = \frac{2.4}{\frac{10^{3}}{P W M_F R E Q}} \times 100 \\ = \frac{2.4 \times P W M_F R E Q}{10^{3}} \times 100 \\ = \frac{2.4 \times P W M_F R E Q}{10} \\ = 0.24 \times P W M_F R E Q \end{aligned}$

$\begin{aligned} 而脈衝寬度為 2.4 m s 時的工作週期 (%) & = \frac{2.4}{\frac{10^{3}}{P W M_F R E Q}} \times 100 \\ = \frac{2.4 \times P W M_F R E Q}{10^{3}} \times 100 \\ = \frac{2.4 \times P W M_F R E Q}{10} \\ = 0.24 \times P W M_F R E Q \end{aligned}$

$\begin{aligned} 所以脈衝寬度為 0.5 m s 時的工作週期 (%) & = \frac{0.5}{\frac{10^{3}}{P W M_F R E Q}} \times 100 \\ = \frac{0.5 \times P W M_F R E Q}{10^{3}} \times 100 \\ = \frac{0.5 \times P W M_F R E Q}{10} \\ = 0.05 \times P W M_F R E Q \end{aligned}$ $\begin{aligned} 所以公式二可以改成 \\ 當頻率為 P W M_F R E Q 且角度為 x 時的工作週期 (%) \\ = 0.05 \times P W M_F R E Q + \frac{0.24 \times P W M_F R E Q - 0.05 \times P W M_F R E Q}{180} \times x \\ = 0.05 \times P W M_F R E Q + \frac{0.19 \times P W M_F R E Q}{180} \times x \\ = 0.05 \times P W M_F R E Q + \frac{0.19 \times P W M_F R E Q \times x}{180} (公式三) \end{aligned}$

$\begin{aligned} 所以公式二可以改成 \\ 當頻率為 P W M_F R E Q 且角度為 x 時的工作週期 (%) \\ = 0.05 \times P W M_F R E Q + \frac{0.24 \times P W M_F R E Q - 0.05 \times P W M_F R E Q}{180} \times x \\ = 0.05 \times P W M_F R E Q + \frac{0.19 \times P W M_F R E Q}{180} \times x \\ = 0.05 \times P W M_F R E Q + \frac{0.19 \times P W M_F R E Q \times x}{180} (公式三) \end{aligned}$

要使用Raspberry pi的硬體PWM需啟動pigpio daeman

指令如左:systemctl start pigpiod

python 測試程式如下:

import pigpio
import time

PWM_CONTROL_PIN = 18#(18是BCM腳位,實體腳位是12)
PWM_FREQ = 50#頻率50HZ
STEP = 15

pi = pigpio.pi()

def angle_to_duty_cycle(angle=0):
duty_cycle = int((500 * PWM_FREQ + (1900 * PWM_FREQ * angle / 180)))
return duty_cycle

#一般舵機是500~2400ms,轉0~180度

    #MG996R舵機似乎是771~2193ms

try:
    print('按下 Ctrl-C 可停止程式')
    for angle in range(0, 181, STEP):
        dc = angle_to_duty_cycle(angle)
        print('角度={: >3}, 工作週期={: >6}'.format(angle, dc))
        pi.hardware_PWM(PWM_CONTROL_PIN, PWM_FREQ, dc)
        time.sleep(0.5)
    for angle in range(180, -1, -STEP):
        dc = angle_to_duty_cycle(angle)
        print('角度={: >3}, 工作週期={: >6}'.format(angle, dc))
        pi.hardware_PWM(PWM_CONTROL_PIN, PWM_FREQ, dc)
        time.sleep(0.5)
    pi.hardware_PWM(PWM_CONTROL_PIN, PWM_FREQ, angle_to_duty_cycle(90))
    while True:
        next
except KeyboardInterrupt:
    print('關閉程式')
finally:
    pi.set_mode(PWM_CONTROL_PIN, pigpio.INPUT)#恢復腳位預設狀態

我思故我在

2021年3月31日星期三

Raspberry Pi硬體PWM控制舵機Servo Moto

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