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标题:
认识舵机
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作者:
喀秋莎
时间:
2009-6-16 18:43
标题:
认识舵机
这几天一直在忙毕业设计，就差答辩了，终于要解脱了。没有什么好的东西给新手们介绍介绍舵机。
舵机是遥控模型控制动作的动力来源，不同类型的遥控模型所需的舵机种类也随之不同。如何审慎地选择经济且合乎需求的舵机，也是一门不可轻忽的学问。本文章主要探讨适合各等级直升机各工作部位所使用的舵机，至于其它种类的模型，如飞机、车、船，则不在本篇文章讨论范围之内。
舵机的构造
舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的
IC
判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。舵机为求转速快、耗电小，于是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体，形成一个重量极轻的五极中空转子，并将磁铁置於圆柱体内，这就是无核心马达。
为了适合不同的工作环境，有防水及防尘设计的舵机；并且因应不同的负载需求，舵机的齿轮有塑胶及金属之区分，金属齿轮的舵机一般皆为大扭力及高速型，具有齿轮不会因负载过大而崩牙的优点。较高级的舵机会装置滚珠轴承，使得转动时能更轻快精准。滚珠轴承有一颗及二颗的区别，当然是二颗的比较好。目前新推出的
FET
舵机，主要是采用
FET(Field Effect Transistor)
场效电晶体。
FET
具有内阻低的优点，因此电流损耗比一般电晶体少。
技术规格
厂商所提供的舵机规格资料，都会包含外形尺寸
(mm)
、扭力
(kg-cm)
、速度
(
秒
/60
°
)
、测试电压
(V)
及重量
(g)
等基本资料。扭力的单位是
kg-cm
，意思是在摆臂长度
1
公分处，能吊起几公斤重的物体。这就是力臂的观念，因此摆臂长度愈长，则扭力愈小。速度的单位是
sec/60
°，意思是舵机转动
60
°所需要的时间。
电压会直接影响舵机的性能，例如
Futaba S-9001
在
4.8V
时扭力为
3.9kg
、速度为
0.22
秒，在
6.0V
时扭力为
5.2kg
、速度为
0.18
秒。若无特别注明，
JR
的舵机都是以
4.8V
为测试电压，
Futaba
则是以
6.0V
作为测试电压。所谓天下没有白吃的午餐，速度快、扭力大的舵机，除了价格贵，还会伴随著高耗电的特点。因此使用高级的舵机时，务必搭配高品质、高容量的镍镉电池，能提供稳定且充裕的电流，才可发挥舵机应有的性能。
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