遙控模型控制動(dòng)作的動(dòng)力來(lái)源 伺服電機簡(jiǎn)介
加入技術(shù)交流群
技術(shù)規格
廠(chǎng)商所提供的伺服機規格資料，都會(huì )包含外形尺寸(mm)、扭力(kg-cm)、速度(秒/60°)、測試電壓(V)及重量(g)等基本資料。扭力的單位是 kg-cm，意思是在擺臂長(cháng)度 1 公分處，能吊起幾公斤重的物體。這就是力臂的觀(guān)念，因此擺臂長(cháng)度愈長(cháng)，則扭力愈小。速度的單
位是 sec/60°，意思是伺服機轉動(dòng) 60°所需要的時(shí)間。電壓會(huì )直接影響伺服機的性能，例如 Futaba S-9001 在 4.8V 時(shí)扭力為 3.9kg、速度為0.22 秒，在 6.0V 時(shí)扭力為 5.2kg、速度為 0.18 秒。若無(wú)特別注明，JR 的伺服機都是以 4.8V 為測試電壓，Futaba則是以 6.0V 作為測試電壓。所謂天下沒(méi)有白吃的午餐，速度快、扭力大的伺服機，除了價(jià)格貴，還會(huì )伴隨著(zhù)高耗電的特點(diǎn)。因此使用高級的伺服機時(shí)，務(wù)必搭配高品質(zhì)、高容量的鎳鎘電池，能提供穩定且充裕的電流，才可發(fā)揮伺服機應有的性能。離線(xiàn)伺服機的構造伺服機主要是由外殼、電路板、無(wú)核心馬達、齒輪與位置檢測器所構成。其工作原理是由接收機發(fā)出訊號給伺服機，經(jīng)由電路板上的 IC 判斷轉動(dòng)方向，再驅動(dòng)無(wú)核心馬達開(kāi)始
轉動(dòng)，透過(guò)減速齒輪將動(dòng)力傳至擺臂，同時(shí)由位置檢測器送回訊號，判斷是否已經(jīng)到達定位。位置檢測器其實(shí)就是可變電阻，當伺服機轉動(dòng)時(shí)電阻值也會(huì )隨之改變，藉由檢測電阻值便可知轉動(dòng)的角度。一般的伺服馬達是將細銅線(xiàn)纏繞在三極轉子上，當電流流經(jīng)線(xiàn)圈時(shí)便會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)，與轉子外圍的磁鐵產(chǎn)生排斥作用，進(jìn)而產(chǎn)生轉動(dòng)的作用力。依據物理學(xué)原理，物體的轉動(dòng)慣量與質(zhì)量成正比，因此要轉動(dòng)質(zhì)量愈大的物體，所需的作用力也愈大。伺服機為求轉速快、耗電小，於是將細銅線(xiàn)纏繞成極薄的中空圓柱體，形成一個(gè)重量極輕的五極中空轉子，并將磁鐵置於圓柱體內，這就是無(wú)核心馬達。
為了適合不同的工作環(huán)境，有防水及防塵設計的伺服機；并且因應不同的負載需求，伺服機的齒輪有塑膠及金屬之區分，金屬齒輪的伺服機一般皆為大扭力及高速型，具有齒輪不會(huì )因負載過(guò)大而崩牙的優(yōu)點(diǎn)。較高級的伺服機會(huì )裝置滾珠軸承，使得轉動(dòng)時(shí)能更輕快精準。滾珠軸承有一顆及二顆的區別，當然是二顆的比較好。目前新推出的 FET 伺服機，主要是采用 FET(Field Effect Transistor)場(chǎng)效電晶體。FET 具有內阻低的優(yōu)點(diǎn)，因此電流損耗比一般電晶體少。
選擇伺服機
標準的直升機需搭配５顆伺服機，分別控制油門(mén)、副翼、升降舵、螺距及尾舵。
一 油門(mén)
油門(mén)是所有動(dòng)作中負載最輕的部位，且負載不會(huì )受到外在因素的影響而改變，所以選擇油門(mén)伺服機時(shí)，扭力不是問(wèn)題(1 就綽綽有馀)，速度才是關(guān)鍵。因為直升機的油門(mén)與螺距作混控，故油門(mén)與螺距伺服機的速度最好要一致，才不會(huì )發(fā)生螺距伺服機已到達定位，油門(mén)服機卻姍姍來(lái)遲的情況。尤其作劇烈的3D飛行時(shí)，油門(mén)與螺距的變化量極大，若油門(mén)與螺距伺服機的速度不協(xié)調，會(huì )發(fā)生馬力延遲的狀況。油門(mén)伺服機的速度并不是愈快愈好，因為還要考慮引擎的反應時(shí)間。引擎必須經(jīng)過(guò)吸氣、壓縮、爆炸、排氣這一連串的步驟，尤其直升機用的引擎并不屬於高轉速型，因此伺服機的速度如果太快，就會(huì )產(chǎn)生引擎運轉速度跟不上伺服機的動(dòng)作，進(jìn)而出現油氣混合比不適當的狀況。建議采用速度為 0.19~0.24 秒的伺服機。
三 副翼及升降舵
30 級及 46 級的直升機應選擇扭力 3kg 以上的伺服機，60 級的直升機則需選擇扭力 5kg 以上的伺服機。副翼及升降舵的反應速度，主要是由主旋翼轉速及平衡翼片的重量所控制，與伺服機的速度快慢，較無(wú)明顯且直接的關(guān)聯(lián)，所以不需使用太快的伺服機。建議采用速度為 0.20~0.26 秒的伺服機。
四 螺距
直升機的主旋翼螺距是出了名的重負載，因此螺距伺服機的扭力一定要夠，最好能選擇扭力 5kg 以上的伺服機。建議采用速度為 0.19~0.24 秒的伺服機。
五 尾舵
尾舵伺服機的扭力不需太大，3kg 就已經(jīng)足夠了。請依據您所使用的陀螺儀等級來(lái)搭配尾舵伺服機。機械式陀螺儀因為反應速度較慢，因此無(wú)需使用高速伺服機。壓電式陀螺儀需搭配高速伺服機，才能發(fā)揮陀螺儀的性能。高級的陀螺儀都會(huì )指明建議使用的伺服機，例如 JR 5000T 陀螺儀建議搭配 NES-8700G 伺服機，Futaba GY-501 陀螺儀建議搭配 S-9205 伺服機。若您使用的壓電式陀螺儀并無(wú)特別指明伺服機的類(lèi)型，建議您購買(mǎi)速度愈快的伺服機愈好。
如何以最經(jīng)濟的方式購買(mǎi)合用的伺服機，請參考下列步驟∶
1.先決定螺距伺服機，選擇扭力 5kg 以上的伺服機，再依據預算的多寡決定伺服機的速度。
2.依照螺距伺服機的速度，選擇同速度但扭力小的伺服機，作為油門(mén)伺服機。
3.依據直升機的級數大小，選擇扭力為 3kg 或 5kg 以上，速度為 0.20~0.26 秒的伺服機，作為副翼及升降舵伺服機。
4.依據陀螺儀的等級來(lái)決定尾舵伺服機的速度，愈高級的陀螺儀才需使用高級的伺服機。
若您使用 CCPM 的直升機，因為是由副翼、升降舵及螺距伺服機采混控的方式共同來(lái)推動(dòng)十字盤(pán)，所以這三個(gè)動(dòng)作要選擇同型號的伺服機。CCPM 的優(yōu)點(diǎn)是連桿數少、傳動(dòng)直接、虛位小，并且可減輕伺服機的負荷，延長(cháng)伺服機的使用壽命。愛(ài)惜您的伺服機一般說(shuō)來(lái)伺服機并不需要特別的保養，只要注意下列重點(diǎn)，就可使您的伺服機長(cháng)命百歲。
1.直升機的機械可動(dòng)部份，不可小於伺服機的行程活動(dòng)范圍。
2.不要隨意改變電源電壓，例如接收機用 4.8V，請勿為了提升伺服機的性能而改用 6.0V。
3.避免伺服機過(guò)度負載，依照工作的性質(zhì)與擺臂的長(cháng)度，決定扭力的大小。
4.善用避振墊圈來(lái)保護伺服機，安裝伺服機時(shí)不可過(guò)度鎖緊，造成避振墊圈變形。
5.更換伺服機齒輪時(shí)必須使用陶瓷系潤滑油，請勿使用礦物系潤滑油，以免造成塑膠齒輪
變質(zhì)，容易斷裂。
6.若您的伺服機沒(méi)有防水防塵的功能，請避免讓水或塵土跑進(jìn)伺服機內。
使用心得
國內的伺服機市場(chǎng)與遙控器的市場(chǎng)一樣，幾乎是 JR 與 Futaba 的天下。用過(guò)這二種品牌
的伺服機後，發(fā)覺(jué) JR 與 Futaba 的伺服機除了接頭樣式不同之外，正逆轉的方向也正好
相反。另外 Futaba 伺服機電線(xiàn)的包皮，比較容易產(chǎn)生破皮的現象。對於廠(chǎng)商無(wú)法統一伺
服機的接頭樣式、電線(xiàn)色彩、排列順序與正逆轉方向深感無(wú)奈。若您想搭配不同廠(chǎng)牌的遙
控系統與伺服機，請先查明電線(xiàn)的排列順序，三條線(xiàn)分別為電源線(xiàn)、接地線(xiàn)與訊號線(xiàn)。[/img]
伺服電機相關(guān)文章:伺服電機工作原理
評論