航模舵機工作原理_航模舵機的裝配及測試

本文主要詳解航模舵機，首先介紹了航模舵機工作原理，其次介紹了航模舵機的裝配及測試，最后闡述了影響影響航模舵機性能的因素分析，具體的跟隨小編來詳細的了解一下。

一、航模舵機工作原理

航模舵機主要由位置檢測器、控制電路板、空心杯電機（DC Coreless Motor）、減速齒輪組與舵盤所組成。其組成原理椎圖如圖1所示。

控制電路板是航模舵機的心臟，它負責接收和發(fā)出信號，控制整個舵機的運作。空心杯電機（空心杯電樞直流永磁伺服電動機）由細銅線繞成極薄的中空圓柱體，以形成重量極輕的無鐵芯中空轉子，然后將永磁體置于圓柱體內(nèi)。其重量、體積比普通鐵芯電機少1/3-1/2。航模舵機齒輪可以是塑膠齒輪或金屬齒輪，其中金屬齒輪不會因負載過大而崩齒。位置檢測器通常采用同軸電位器。舵盤一般安裝于航模舵機的輸出軸上，是聯(lián)接航模舵機與模型飛機連桿的部件，可將動力從航模舵機輸出軸傳給飛機模型。

航模舵機的工作原理如圖2所示。圖中，當接收機天線收到PWM控制信號后，經(jīng)接收通道進人信號解碼電路解調(diào)，可獲得一個直流偏置電壓U，，同時，與舵機的輸出軸相連的位置反饋電位器也將另一個位置電壓U反饋到控制電路?？刂齐娐穼，與Uj進行比較，再將得到的電慶差送人電機驅動電路來驅動空心杯電機轉動，直到電壓差趨于零， 空心杯電機停止轉動。此時位置偏差趨于零，舵盤達到預期位置。

二、航模舵機的裝配

航模舵機的裝配步驟是先將電機齒輪裝到電機軸上，并確保電機齒輪與電機上端面留有少許間隙，再將電機和電位器裝人中殼，同時將電路板置于中殼上，使電位器與電機的焊腳插入電路板對應的孔內(nèi)，并將其焊接于電路板上，然后再按照順序裝人齒輪，圖3所示是其安裝圖。裝好后，再打上齒輪油，并注意各齒間嚙合良好，軸要垂直中殼，齒輪油要均勻。最后將上殼置于中殼上并壓緊，然后調(diào)整好三條導線位置，并加上底殼，打好螺釘。

三、航模舵機的測試

航模舵機的測試項目包括角度（%）、 扭力（N.m）、噪音（dBA）、速度（s/60%）、 外形尺寸（mm）、測試電壓（V）和重最（kg） 等。其中速度的單位是sec/60^，表示航模舵機位置檢測器轉動609所需要的時間。

1、角度測試

航模舵機控制信號是周期為20 ms的脈寬調(diào)制（PWM）信號，輸人信號脈沖寬度為0.5~2.5ms， 相對應的舵盤位置為0*~180*，吳線性變化。圖4所示是舵機輸出角與輸人信號脈沖寬度的關系。由于航模舵機具有對應性和保持性，故當給其提供一定的脈寬時，其輸出軸就會保持在一個相應的角度，上。

最大輸出角度為輸入0.5~2.5 ms脈沖時航模舵機轉過的角度（大約為180）。當脈寬為0.5 ms時， 指針對準起始值零刻度。當航模舵機輸入1.5ms的脈沖時，輸出角為90*。

2、扭力測試

扭力測試是在特定電源電壓下，采用專用扭力測試夾具，用伺服控制器控制航模舵機，即在不打滑、不崩牙的情況下，測試其所能承受的最大扭力。

3、噪音測試

在環(huán)境噪音小于35 dBA的情況下，在特定電源電壓下，將航模舵機接好電源線，放人噪音箱內(nèi)并與噪音箱內(nèi)的噪音計相距100 mm。再用伺服控制器控制航模舵機，記錄測試數(shù)據(jù)峰值。

4、速度測試

將航模舵機周定于速度測試儀上，并將測試儀放人暗箱中，冉把帶有指針的舵盤固定于其輸出軸上，然后在特定電源電壓下，用伺服控制器控制航模舵機，使指針從轉角的一個極限位轉向另一個極限位，觀測測試儀顯示屏顯示的轉速，并記錄最大值。

四、影響航模舵機性能的因素分析

從航模舵機的組成看，影響其特性的主要因素是控制電路板、位置檢測器、空心杯電機和齒輪組的裝配，它們的匹配對其整體性能有決定性的影響。

控制電路板是整個航模舵機的關鍵部分，對其特性的影響較明顯。航模舵機性能要保證在額定負載下，控制環(huán)路應有較小超調(diào)（穩(wěn)態(tài)誤差小于5%）。圖5所示是10個不同航模舵機在相同條件下，分別配用兩種不同型號電路板的力矩測試結果。由圖5可知，控制電路板1的力矩均小于控制電路板2的力矩，這說明電路板2的整體性能比電路板1的整體性能要好?？刂齐娐钒宀粌H對力矩有影響，對其他特性也有影響，表1所列是電路板上不同電阻值對角度的影響。事實上，將電路板上同一個阻值為1.5kQ的電阻分別改為不同的電阻值2600和1kQ時，所對應的角度脈寬值就會隨之變化，這說明電路板的改變對航模舵機的角度有一定的影響。

牙箱（此處的牙箱包括位置檢測器、空心杯電機和齒輪組）各部件對航模舵機性能的影響也比較明顯?？招谋姍C對其扭力、速度、噪音都有一定的影響，空心杯電機會對電路板輸人端電流產(chǎn)生一定的干擾， 千擾的程度取決于空心杯電機的質量。位置檢測器會影響航模舵機所能達到的最大角度，航模舵機的靈敏度由位置檢測器的空載扭轉力矩決定， 位置檢測器的壽命必然會影響到航模舵機的壽命。齒輪傳動比將影響航模舵機的傳出速度和扭力大小。齒輪的中心距、零件的精度、材料的選擇都對其壽命、噪音有很大影響。位置檢測器、空心杯電機和齒輪組組裝后的相互作用對航模舵機的特性也有影響。表2所列是同一電路板配同型號但不同牙箱的各項指標測試結果，其中舵機1、2、3為一廠家同型號的三款不同牙箱，舵機4、5、6為另一廠家同型號的三款不同牙箱，該六款牙箱均配用同一塊控制電路板，數(shù)據(jù)表明，同一廠家的牙箱性能差距不大。而不同廠家的牙箱對舵機性能的影響較為明顯。說明相同型號的部件組合后，舵機的綜合性能稍有差異，而不同型號的部件組合后，舵機的綜合特性差異很大。

裝配時作業(yè)方式的差異直接導致航模舵機特性的不同。如裝配時齒輪未完全嚙合，或軸被裝歪，扭力就可能達不到要求，容易打齒，且會出現(xiàn)較大噪音。如果未打牙油或者底蓋沒安裝到位，也會出現(xiàn)噪音大、壽命短的問題。

對航模舵機進行綜合測試、全面評價各項性能指標，是保證其質量的重要環(huán)節(jié)。如測試不按測試標準執(zhí)行而違規(guī)操作，那么，當該部件被安裝于成品機上時，就很可能直接導致其性能下降甚至變?yōu)閺U品。

電壓也會直接影響航模舵機的性能。一般在5.0 V電源電壓下的扭力要小于6.0 V電源電壓下的扭力，而在5.0 V電源電壓下的速度卻大于6.0V電源電壓下的速度。事實上， 速度快、扭力大的舵機，除了需要較高的電源電壓外，還必須搭配高質量的空心杯電機、齒輪組、控制電路板和反應靈敏的位置檢測控制器，同時要配有高品質、高容量的電源電池。

五、結束語

控制電路板、位置檢測器、空心杯電機和齒輪組的性能是影響航模舵機整體性能的主要因素。要得到性能良好的舵機，除了確保各零部件合理的設計和優(yōu)良的特性以外，還要嚴格控制裝配工藝，確保各部件的匹配，這樣才能保證舵機性能的正常穩(wěn)定。