遙控模型控制動(dòng)作的動(dòng)力來(lái)源 伺服電機(jī)簡(jiǎn)介
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技術(shù)規(guī)格
廠(chǎng)商所提供的伺服機(jī)規(guī)格資料，都會(huì)包含外形尺寸(mm)、扭力(kg-cm)、速度(秒/60°)、測(cè)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(zhǎng)度 1 公分處，能吊起幾公斤重的物體。這就是力臂的觀念，因此擺臂長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，則扭力愈小。速度的單
位是 sec/60°，意思是伺服機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 60°所需要的時(shí)間。電壓會(huì)直接影響伺服機(jī)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(jī)都是以 4.8V 為測(cè)試電壓，F(xiàn)utaba則是以 6.0V 作為測(cè)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(jī)，除了價(jià)格貴，還會(huì)伴隨著高耗電的特點(diǎn)。因此使用高級(jí)的伺服機(jī)時(shí)，務(wù)必搭配高品質(zhì)、高容量的鎳鎘電池，能提供穩(wěn)定且充裕的電流，才可發(fā)揮伺服機(jī)應(yīng)有的性能。離線(xiàn)伺服機(jī)的構(gòu)造伺服機(jī)主要是由外殼、電路板、無(wú)核心馬達(dá)、齒輪與位置檢測(cè)器所構(gòu)成。其工作原理是由接收機(jī)發(fā)出訊號(hào)給伺服機(jī)，經(jīng)由電路板上的 IC 判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向，再驅(qū)動(dòng)無(wú)核心馬達(dá)開(kāi)始
轉(zhuǎn)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(cè)器送回訊號(hào)，判斷是否已經(jīng)到達(dá)定位。位置檢測(cè)器其實(shí)就是可變電阻，當(dāng)伺服機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電阻值也會(huì)隨之改變，藉由檢測(cè)電阻值便可知轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。一般的伺服馬達(dá)是將細(xì)銅線(xiàn)纏繞在三極轉(zhuǎn)子上，當(dāng)電流流經(jīng)線(xiàn)圈時(shí)便會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子外圍的磁鐵產(chǎn)生排斥作用，進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的作用力。依據(jù)物理學(xué)原理，物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與質(zhì)量成正比，因此要轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量愈大的物體，所需的作用力也愈大。伺服機(jī)為求轉(zhuǎn)速快、耗電小，於是將細(xì)銅線(xiàn)纏繞成極薄的中空?qǐng)A柱體，形成一個(gè)重量極輕的五極中空轉(zhuǎn)子，并將磁鐵置於圓柱體內(nèi)，這就是無(wú)核心馬達(dá)。
為了適合不同的工作環(huán)境，有防水及防塵設(shè)計(jì)的伺服機(jī)；并且因應(yīng)不同的負(fù)載需求，伺服機(jī)的齒輪有塑膠及金屬之區(qū)分，金屬齒輪的伺服機(jī)一般皆為大扭力及高速型，具有齒輪不會(huì)因負(fù)載過(guò)大而崩牙的優(yōu)點(diǎn)。較高級(jí)的伺服機(jī)會(huì)裝置滾珠軸承，使得轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能更輕快精準(zhǔn)。滾珠軸承有一顆及二顆的區(qū)別，當(dāng)然是二顆的比較好。目前新推出的 FET 伺服機(jī)，主要是采用 FET(Field Effect Transistor)場(chǎng)效電晶體。FET 具有內(nèi)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(jī)
標(biāo)準(zhǔn)的直升機(jī)需搭配５顆伺服機(jī)，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(fù)載最輕的部位，且負(fù)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(jī)時(shí)，扭力不是問(wèn)題(1 就綽綽有馀)，速度才是關(guān)鍵。因?yàn)橹鄙龣C(jī)的油門(mén)與螺距作混控，故油門(mén)與螺距伺服機(jī)的速度最好要一致，才不會(huì)發(fā)生螺距伺服機(jī)已到達(dá)定位，油門(mén)服機(jī)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(jī)的速度不協(xié)調(diào)，會(huì)發(fā)生馬力延遲的狀況。油門(mén)伺服機(jī)的速度并不是愈快愈好，因?yàn)檫€要考慮引擎的反應(yīng)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(jī)用的引擎并不屬於高轉(zhuǎn)速型，因此伺服機(jī)的速度如果太快，就會(huì)產(chǎn)生引擎運(yùn)轉(zhuǎn)速度跟不上伺服機(jī)的動(dòng)作，進(jìn)而出現(xiàn)油氣混合比不適當(dāng)?shù)臓顩r。建議采用速度為 0.19~0.24 秒的伺服機(jī)。
三 副翼及升降舵
30 級(jí)及 46 級(jí)的直升機(jī)應(yīng)選擇扭力 3kg 以上的伺服機(jī)，60 級(jí)的直升機(jī)則需選擇扭力 5kg 以上的伺服機(jī)。副翼及升降舵的反應(yīng)速度，主要是由主旋翼轉(zhuǎn)速及平衡翼片的重量所控制，與伺服機(jī)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(jī)。建議采用速度為 0.20~0.26 秒的伺服機(jī)。
四 螺距
直升機(jī)的主旋翼螺距是出了名的重負(fù)載，因此螺距伺服機(jī)的扭力一定要夠，最好能選擇扭力 5kg 以上的伺服機(jī)。建議采用速度為 0.19~0.24 秒的伺服機(jī)。
五 尾舵
尾舵伺服機(jī)的扭力不需太大，3kg 就已經(jīng)足夠了。請(qǐng)依據(jù)您所使用的陀螺儀等級(jí)來(lái)搭配尾舵伺服機(jī)。機(jī)械式陀螺儀因?yàn)榉磻?yīng)速度較慢，因此無(wú)需使用高速伺服機(jī)。壓電式陀螺儀需搭配高速伺服機(jī)，才能發(fā)揮陀螺儀的性能。高級(jí)的陀螺儀都會(huì)指明建議使用的伺服機(jī)，例如 JR 5000T 陀螺儀建議搭配 NES-8700G 伺服機(jī)，F(xiàn)utaba GY-501 陀螺儀建議搭配 S-9205 伺服機(jī)。若您使用的壓電式陀螺儀并無(wú)特別指明伺服機(jī)的類(lèi)型，建議您購(gòu)買(mǎi)速度愈快的伺服機(jī)愈好。
如何以最經(jīng)濟(jì)的方式購(gòu)買(mǎi)合用的伺服機(jī)，請(qǐng)參考下列步驟∶
1.先決定螺距伺服機(jī)，選擇扭力 5kg 以上的伺服機(jī)，再依據(jù)預(yù)算的多寡決定伺服機(jī)的速度。
2.依照螺距伺服機(jī)的速度，選擇同速度但扭力小的伺服機(jī)，作為油門(mén)伺服機(jī)。
3.依據(jù)直升機(jī)的級(jí)數(shù)大小，選擇扭力為 3kg 或 5kg 以上，速度為 0.20~0.26 秒的伺服機(jī)，作為副翼及升降舵伺服機(jī)。
4.依據(jù)陀螺儀的等級(jí)來(lái)決定尾舵伺服機(jī)的速度，愈高級(jí)的陀螺儀才需使用高級(jí)的伺服機(jī)。
若您使用 CCPM 的直升機(jī)，因?yàn)槭怯筛币?、升降舵及螺距伺服機(jī)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(hào)的伺服機(jī)。CCPM 的優(yōu)點(diǎn)是連桿數(shù)少、傳動(dòng)直接、虛位小，并且可減輕伺服機(jī)的負(fù)荷，延長(zhǎng)伺服機(jī)的使用壽命。愛(ài)惜您的伺服機(jī)一般說(shuō)來(lái)伺服機(jī)并不需要特別的保養(yǎng)，只要注意下列重點(diǎn)，就可使您的伺服機(jī)長(zhǎng)命百歲。
1.直升機(jī)的機(jī)械可動(dòng)部份，不可小於伺服機(jī)的行程活動(dòng)范圍。
2.不要隨意改變電源電壓，例如接收機(jī)用 4.8V，請(qǐng)勿為了提升伺服機(jī)的性能而改用 6.0V。
3.避免伺服機(jī)過(guò)度負(fù)載，依照工作的性質(zhì)與擺臂的長(zhǎng)度，決定扭力的大小。
4.善用避振墊圈來(lái)保護(hù)伺服機(jī)，安裝伺服機(jī)時(shí)不可過(guò)度鎖緊，造成避振墊圈變形。
5.更換伺服機(jī)齒輪時(shí)必須使用陶瓷系潤(rùn)滑油，請(qǐng)勿使用礦物系潤(rùn)滑油，以免造成塑膠齒輪
變質(zhì)，容易斷裂。
6.若您的伺服機(jī)沒(méi)有防水防塵的功能，請(qǐng)避免讓水或塵土跑進(jìn)伺服機(jī)內(nèi)。
使用心得
國(guó)內(nèi)的伺服機(jī)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(jī)後，發(fā)覺(jué) JR 與 Futaba 的伺服機(jī)除了接頭樣式不同之外，正逆轉(zhuǎn)的方向也正好
相反。另外 Futaba 伺服機(jī)電線(xiàn)的包皮，比較容易產(chǎn)生破皮的現(xiàn)象。對(duì)於廠(chǎng)商無(wú)法統(tǒng)一伺
服機(jī)的接頭樣式、電線(xiàn)色彩、排列順序與正逆轉(zhuǎn)方向深感無(wú)奈。若您想搭配不同廠(chǎng)牌的遙
控系統(tǒng)與伺服機(jī)，請(qǐng)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(hào)線(xiàn)。[/img]
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評(píng)論