接收机与舵机相连的信号线上发生了什么 --- PWM调制通俗介绍

jetair

通俗的讲，接收机每隔大约1/50秒，通过与舵机相连的三根线其中的信号线，输出持续一定时间的高电压（一般是5伏）给舵机，舵机根据这个高电压持续时间长短来调节舵机臂位置。这个持续时间最小约为1/1000秒（1毫秒，或1000微秒），最大约为1/500秒（2毫秒，或2000微秒）。那么舵机处于中立位时，可知持续时间约为1500微秒，FUTABA接收机中立位比较特别，为1520微秒。

输出高电压后，接收机会输出低电压（就是0伏），然后等1/50秒左右再次输出一个如上所述持续一定时间的高电压。舵机接收到新的电压信号后，会根据新的信号的持续时间长短再来调节舵机臂位置。


【图1】示波器显示的信号线电压波形，示波器就是把电压随时间的变化显示在显示器中（横轴是时间，纵轴是电压），可以看到电压随时间脉动变化。


【图2】单独放大一个电压波形，现在摇杆处在中立位，每个脉冲持续时间大约1500微秒


【图3】摇杆拨到一侧，脉冲持续时间变短，约为988微秒



【图4】摇杆拨到另一侧，脉冲持续时间变长，约为2012微秒。

因为示波器上脉冲持续时间显示为其宽度，所以它也被称作脉冲宽度，所以舵机中立位时，脉冲宽度约为1500微秒。这种传输信息的方式也叫作脉宽调制（Pulse Width Modulation, PWM)。

下面简单介绍下窄频舵机原理。窄频锁机一般用作电直的锁尾舵机。
由【图1】可见，接收机每1/50秒发出一个脉冲，也就是每秒发出50个脉冲，或者说刷新率是50赫兹。

这也就是说，舵机每秒最多改变50次位置。这对于自己就倾向于稳定的固定翼来说，用起来也没啥问题。但是对于无副翼电直，因为其天生就是不稳定的，需要三轴陀螺高速修正，所以每秒50次就有些不够了。
那怎么办呢？我们从【图1】可以看到，两个脉冲之间还有很大的空，所以三轴陀螺仪就把这个空地利用起来，中间再插上几个脉冲。这样舵机每秒就可以改变位置（刷新位置）100次甚至200次了。如果用BeastX的MB陀螺仪的话，可以手动设置斜盘舵机的刷新率，一般数码舵机最高支持200赫兹的刷新率。

对于斜盘来说，一秒钟变化200次位置基本就够用了，但是对于锁尾来说，200次有时还嫌不够，有时希望锁尾舵机每秒能改变500次位置。
但是中间插的脉冲不能太多，太多就挤满了，因为脉冲总是有宽度的，挤得太满两个脉冲会重叠到一起分不清了。我们算一下，一个脉冲最大宽度是2毫秒，1秒除以2毫秒=500，所以最多1秒虽然理论上可以塞进最多500个脉冲，但是此时已经挨在一起分不清了。所以又采用了另外一个办法，就是减小每一个脉冲的宽度，本来是最小1毫秒，最大2毫秒，减小到最小0.5毫秒，最大1毫秒，这样1秒内塞进500个脉冲就没问题了。这是中立位脉冲宽度大约是(0.5+1)/2=0.75毫秒，也就是750微秒。窄频舵机的760微秒就是这么来的。这样1秒钟内塞进500个脉冲就没问题了。

所以在使用三轴陀螺仪的时候，一般要预先设置锁尾舵机是窄频还是宽频，三轴陀螺会根据设置输出相应的脉冲波形给锁尾舵机。因为目前的接收机还没法将脉冲中立位设置成760微秒，所以窄频舵机是无法直接插在接收机上使用的。

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