什么是舵机

Question

那位能告诉一下，我不胜感激！

Answer 1

舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于需要角度不断变化并可以保持的控制系统，由下壳、控制电路、电机、中壳、齿轮组、轴承以及上壳组成。舵机是一个闭环控制系统。控制电路板接收来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴与位置反馈电位计相连，舵盘转动的同时带动位 置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。

舵机根据电子分类可以分为模拟舵机与数字舵机。模拟舵机通过简单地发送开关脉冲来调节电机的速度，对小指令的反应迟缓，马达旋转较慢快。数字舵机相对于传统模拟舵机可以根据微处理器的程序运算而调整激励马达的动力，以适应不同的功能要求，并优化舵机的性能，能提供更高的精度以及更快的响应和加速效果。根据信号类型可以分为PWM信号舵机、RS-485串口型舵机、TTL串口型舵机。主要有普通型、超小型，强力型和特殊用途型等几种。

Answer 2

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，至於其它种类的模型，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，於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。