舵機產品應用知識解說 @ VR、電位器、可變電阻、開關、編碼器~~亮販電

舵機產品應用知識解說(The products use knowledge to explain)

一、

何謂舵機舵機是一種位置（角度）伺服的驅動器，適用於那些需要角度不斷變化並可以保持的控制系統，目前在高檔遙控玩具，如航模、高檔遙控模擬車、電動遙控飛機、包括飛機模型、潛艇模型、遙控機器人中已經使用得比較普遍。舵機是一種俗稱，其實是一種伺服馬達。在機器人機電控制系統中，舵機控制效果是性能的重要影響因素。舵機可以在微機電系統和航模中作為基本的輸出執行機構，其簡單的控制和輸出使得單片機系統非常容易與之介面。舵機是遙控模型控制動作的動力來源，不同類型的遙控模型所需的舵機種類也隨之不同。如何審慎地選擇經濟且合乎需求的舵機，也是一門不可輕忽的學問。本文章主要探討適合各等級直升機各工作部位所使用的舵機，至於其它種類的模型、如機器人中、車、船，則不在本篇文章討論範圍之內.

二、

舵機工作原理控制信號由接收機的通道進入信號調製晶片，獲得直流偏置電壓，它內部有一個基準電路，產生週期為20ms，寬度為1.5ms的基準信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最後，電壓差的正負輸出到電機驅動晶片決定電機的正反轉。當電機轉速一定時，通過級聯減速齒輪帶動電位器旋轉，使得電壓差為0，電機停止轉動。當然我們可以不用去了解它的具體工作原理，知道它的控制原理就夠了。就象我們使用電晶體一樣，知道可以拿它來做開關管或放大管就行了，至於管內的電子具體怎麼流動是可以完全不用去考慮的。

三、

舵機的構造舵機主要是由外殼、電路板、無核心馬達、齒輪與位置檢測器所構成。其工作原理是由接收機發出訊號給舵機,經由電路板上的IC判斷轉動方向，再驅動無核心馬達開始轉動，透過減速齒輪將動力傳至擺臂,同時由位置檢測器送回訊號，判斷是否已經到達定位。位置檢測器其實就是可變電阻,當舵機轉動時電阻值也會隨之改變，藉由檢測電阻值便可知轉動的角度。一般的伺服馬達是將細銅線纏繞在三極轉子上，當電流流經線圈時便會產生磁場，與轉子週邊的磁鐵產生排斥作用,進而產生轉動的作用力.依據物理學原理，物體的轉動慣量與質量成正比，因此要轉動質量愈大的物體,所需的作用力也愈大。舵機為求轉速快、耗電小，於是將細銅線纏繞成極薄的中空圓柱體，形成一個重量極輕的五極中空轉子，並將磁鐵置於圓柱體內，這就是無核心馬達。為了適合不同的工作環境，有防水及防塵設計的舵機；並且因應不同的負載需求，舵機的齒輪有塑膠及金屬之區分，金屬齒輪的舵機一般皆為大扭力及高速型，具有齒輪不會因負載過大而崩牙的優點，較高級的舵機會裝置滾珠軸承，使得轉動時能更輕快精准。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 舵機，主要是採用FET(FieldEffect Transistor)場效電晶體。FET 具有內阻低的優點，因此電流損耗比一般電晶體少。

四、

技術規格廠商所提供的舵機規格資料，都會包含外形尺寸(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，因此擺臂長度愈長，則扭力愈小。速度的單位是sec/60°，意思是舵機轉動60°所需要的時間

市面中舵機常用選項機種：

圖片	產品名稱	外形尺寸	壽命	開關選項	卡點	公差	操作方式	額定功率	詳細規格
	F131K	13mm	300K cycles	N/A	N/A	+/-20%	水平方向竖直方向	0.1W
	F10	10mm	100K cycles	N/A	N/A	+/-20%	水平方向竖直方向	0.1W
	FSE07	7mm	1Million cycles	N/A	N/A	+/-20%	Rotary	0.1W
	F10KV	10 mm	300K cycles	N/A	N/A	+/-20%	水平方向竖直方向	0.1W
	FSE11	12mm	1 million cycles	N/A	N/A	+/-20%	Rotary	0.1W