기술 지원
게시됨 2026-04-20
원격 조종 자동차가 어떻게 조종하는지, 로봇 팔이 어떻게 정밀하게 움직이는지 궁금하신가요? 펄스 폭 변조(PWM)라는 간단하면서도 강력한 기술에 답이 있습니다. 이 기사에서는 PWM이 제어하는 방법의 기본 원리를 설명합니다.서보 기구모터 – 많은 애호가와 엔지니어가 묻는 질문입니다. 본질적으로 PWM은서보 기구20밀리초마다 모터에 전송되는 전기 펄스의 폭을 변경하여 모터를 작동시킵니다. 그만큼서보 기구이 펄스 폭을 읽고 출력 샤프트를 특정 각도(예: 0°, 90° 또는 180°)로 돌립니다. 복잡한 디지털 신호나 브랜드별 프로토콜이 필요하지 않습니다. "켜짐" 시간이 변경되는 반복 펄스만 있으면 됩니다.
펄스 폭 변조(PWM)는 전기 신호를 개별적인 온-오프 펄스로 분할하여 전달되는 평균 전력을 줄이는 방법입니다. 일정한 DC 전압 대신 일련의 구형파를 얻습니다. 핵심 매개변수는듀티 사이클– 고정된 기간 내에서 신호가 HIGH(켜짐) 상태인 시간의 백분율입니다.
서보 제어의 경우,기간거의 항상 20밀리초(ms)입니다. 이는 초당 50펄스(50Hz)를 의미합니다. 각 20ms 기간 내에서 신호는 짧은 "펄스 폭"에 대해 HIGH이고 남은 시간 동안 LOW입니다. 서보의 내부 전자 장치는 정확한 HIGH 시간을 측정하고 이를 목표 위치와 비교합니다.
기본 원리는 펄스 폭("켜짐" 시간)과 서보 출력 각도 간의 선형 매핑입니다. 다음은 표준 취미 서보(로봇 팔, RC 비행기, 팬틸트 카메라와 같은 일상 프로젝트에서 흔히 사용되는)에 대해 보편적으로 허용되는 값입니다.
0.5ms 펄스(5% 듀티 사이클)→ 샤프트가 회전0도(시계 반대 방향으로 전체, 일반적인 한계)
1.5ms 펄스(7.5% 듀티 사이클)→ 샤프트가 회전90도(중앙 위치)
2.5ms 펄스(12.5% 듀티 사이클)→ 샤프트가 회전180도(전체 시계 방향, 일반적인 제한)
0.5ms에서 2.5ms 사이의 펄스 폭은 비례 각도를 생성합니다. 예를 들어, 1.0ms 펄스는 대략 45°를 제공하고 2.0ms 펄스는 대략 135°를 제공합니다.
작은 공을 집는 로봇 그리퍼를 만든다고 상상해 보세요. 그리퍼의 조에 표준 서보를 부착합니다. 20ms마다 1.5ms 펄스를 전송하면 서보가 90°로 이동하여 조가 반쯤 열린 상태로 유지됩니다. 조를 닫으려면 0.5ms 펄스를 보내십시오. 서보는 0°로 회전하여 그리퍼를 완전히 닫습니다. 해제하려면 2.5ms 펄스를 전송합니다. 서보는 180°로 이동하여 조를 완전히 엽니다. 이러한 정밀하고 반복 가능한 제어 덕분에 PWM이 업계 표준이 되었습니다.
표준 서보 모터 내부에는 DC 모터, 전위차계(위치 센서), 기어 트레인 및 소형 제어 회로의 네 가지 주요 구성 요소가 있습니다. PWM 신호는 20ms마다 3단계를 수행하는 제어 회로에 입력됩니다.
1. 측정하다들어오는 펄스 폭(예: 1.5ms)
2. 읽다전위차계의 현재 위치(예: 현재 70°).
3. 비교하다– 원하는 위치(펄스 폭 기준)가 현재 위치보다 큰 경우 회로는 DC 모터에 전력을 공급하여 앞으로 회전합니다. 작을수록 뒤로 회전합니다. 기어열은 속도를 줄이고 토크를 증가시켜 출력 샤프트를 움직입니다.
4. 멈추다전위차계 전압이 펄스 폭과 동등한 전압과 일치할 때.
이 폐쇄 루프 피드백은 지속적으로 발생하여 외부 힘(서보의 토크 정격까지)에도 위치를 유지합니다. 외부 인코더나 컨트롤러가 필요하지 않습니다. 서보의 내부 전자 장치가 모든 작업을 수행합니다.
실수 1: 잘못된 기간을 사용합니다.일부 초보자는 20ms 이외의 기간(예: 10ms 또는 50ms)을 사용합니다. 일부 디지털 서보는 더 넓은 범위를 수용하지만 표준 아날로그 서보는 흔들리거나 과열됩니다.항상 20ms(50Hz)부터 시작하십시오.
실수 2: 0.5~2.5ms 범위를 벗어나 펄스를 전송합니다.0.5ms보다 짧은 펄스는 서보를 움직이지 않을 수 있으며, 2.5ms보다 긴 펄스는 기계적 정지에 대해 서보를 구동하여 잠재적으로 기어를 벗겨낼 수 있습니다.안전한 범위 내에 머무르십시오.
실수 3: 맥박을 너무 느리거나 불규칙하게 업데이트합니다.서보는 20ms마다 새로운 펄스를 기대합니다. 몇 초 동안 정지하면 서보가 유지 토크를 잃을 수 있습니다.50Hz 새로고침 빈도를 꾸준히 유지하세요.
PWM-각도 매핑은 사실상의 표준(수십 년 전에 취미 서보 제조업체에서 확립)이기 때문에 학교 프로젝트를 위한 저가형 서보를 구입하든 로봇용 고토크 서보를 구입하든 관계없이 접하게 될 모든 일반 서보에서 작동합니다. 독점 소프트웨어, 드라이버 또는 브랜드별 하드웨어가 필요하지 않습니다. 20ms마다 정확한 0.5~2.5ms 펄스를 생성할 수 있는 모든 마이크로컨트롤러(또는 간단한 555 타이머 회로)는 모든 표준 서보를 제어할 수 있습니다.
1. 알려진 양호한 설정으로 테스트합니다.서보를 연결하기 전에 오실로스코프나 로직 분석기를 사용하여 PWM 신호의 펄스 폭과 주기를 확인하십시오. 이렇게 하면 우발적인 손상을 방지할 수 있습니다.
2. 중앙 위치부터 시작하십시오.연결이 끊어질 수 있는 갑작스러운 점프를 방지하려면 항상 서보를 1.5ms(90°)에서 초기화하십시오.
3. 각 위치 변경 후 약간의 지연을 추가합니다.0°에서 180°로 이동할 때 서보가 물리적으로 움직일 수 있도록 20~50ms 지연을 사용하여 증분 펄스 폭(예: 0.5ms → 0.7ms → 0.9ms …)을 보냅니다. 갑자기 크게 점프하면 모터가 멈출 수 있습니다.
4. 전용 전원 공급 장치를 사용하십시오.서보는 움직일 때 200~500mA 이상을 소모할 수 있습니다. 마이크로컨트롤러의 5V 핀에서 직접 전원을 공급하지 마십시오. 별도의 5V~6V 배터리 또는 공통 접지가 있는 조정된 전원을 사용하십시오.
5. 서보의 실제 한계를 측정하십시오.모든 서보가 0.5ms에서 정확히 0°를 달성하거나 2.5ms에서 180°를 달성하는 것은 아닙니다. 간단한 테스트 프로그램을 사용하여 0.4ms에서 2.6ms까지 스윕하고 서보가 물리적으로 정지하는 위치를 확인합니다. 그런 다음 그에 따라 소프트웨어 제한을 설정하십시오.
PWM으로 서보 모터를 제어하려면 다음 사항만 기억하면 됩니다.20ms 주기, 0.5ms~2.5ms 사이의 펄스 폭, 0~180도까지의 직접 선형 매핑.서보는 위치 읽기, 비교, 유지 등 나머지 작업을 수행합니다. 이 간단한 원리는 장난감 자동차 조향부터 산업 자동화 암에 이르기까지 수많은 실제 장치에 전원을 공급합니다. 이제 "이유"와 "방법"을 이해했으므로 자신의 프로젝트에서 PWM 서보 제어를 자신있게 구현할 수 있습니다. 기본 테스트로 시작합니다. 20ms마다 1.5ms 펄스를 생성하고 서보가 중앙으로 이동하는 것을 관찰한 다음 펄스를 2.0ms로 변경합니다. 샤프트가 회전하는 것을 볼 수 있습니다. 이것이 행동의 기본 원칙입니다.
업데이트 시간：2026-04-20
