diy遙控飛機(jī)模型的基本要點(diǎn)-舵機(jī)

舵機(jī)

舵機(jī)是一種用于控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于遙控模型、機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等系統(tǒng)中。本文簡(jiǎn)要介紹舵機(jī)的基本知識(shí)：

定義和工作原理

舵機(jī)是一種電動(dòng)裝置，通過(guò)接收控制信號(hào)來(lái)控制輸出軸的角度位置，從而實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)控制。

其原理也比較簡(jiǎn)單，就是通過(guò)位置反饋建立閉環(huán)控制，使輸出軸位置可以固定在一個(gè)精確的角度。

結(jié)構(gòu)組成

舵機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

舵機(jī)是一種用于控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，由多個(gè)組成部分組合而成。下面詳細(xì)講解舵機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)：

1. 電機(jī)（Motor）：
   • 舵機(jī)的核心部件是電機(jī)，通常采用直流無(wú)刷電機(jī)或有刷電機(jī)。
   • 電機(jī)負(fù)責(zé)提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)輸出軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2. 減速裝置（Gearbox）：
   • 減速裝置用于減小電機(jī)輸出的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，并提供足夠的扭矩。
   • 通常采用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)齒輪的減速比來(lái)降低轉(zhuǎn)速并增加扭矩。
   • 減速裝置的設(shè)計(jì)決定了舵機(jī)的扭矩輸出和運(yùn)動(dòng)精度。
3. 控制電路（Control Circuitry）：
   • 控制電路是舵機(jī)的核心控制單元，接收來(lái)自遙控器或控制系統(tǒng)的控制信號(hào)。
   • 控制電路負(fù)責(zé)解析和處理控制信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)確定電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
4. 位置反饋裝置（Position Feedback Device）：
   • 位置反饋裝置用于提供舵機(jī)當(dāng)前角度位置的反饋信號(hào)，以確保準(zhǔn)確的位置控制。
   • 常見(jiàn)的位置反饋裝置包括旋轉(zhuǎn)電位器、光電編碼器等。
   • 位置反饋信號(hào)可以用于舵機(jī)的閉環(huán)控制，使其能夠?qū)崿F(xiàn)更高的運(yùn)動(dòng)精度和穩(wěn)定性。
5. 外殼（Casing）：
   • 舵機(jī)通常由堅(jiān)固的外殼包裹，保護(hù)內(nèi)部組件免受外部環(huán)境的影響。
   • 外殼通常由塑料或金屬材料制成，具有一定的防護(hù)性能和機(jī)械強(qiáng)度。
6. 輸出軸（Output Shaft）：
   • 輸出軸是舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，通過(guò)電機(jī)和減速裝置的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)角度位置的控制。
   • 輸出軸通常帶有一個(gè)齒輪或花鍵，用于連接和傳遞動(dòng)力給其他機(jī)械裝置。

舵機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)使其能夠?qū)崿F(xiàn)精確的角度控制和運(yùn)動(dòng)輸出。通過(guò)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和減速裝置的作用，舵機(jī)可以提供足夠的扭矩和運(yùn)動(dòng)精度?？刂齐娐泛臀恢梅答佈b置確保舵機(jī)能夠準(zhǔn)確地響應(yīng)控制信號(hào)并保持穩(wěn)定的位置。外殼和輸出軸則提供保護(hù)和連接功能，使舵機(jī)能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

控制模式

舵機(jī)有幾種常見(jiàn)的控制模式，下面簡(jiǎn)要講解每一種模式的工作原理：

1. 扭矩控制模式：
   • 在扭矩控制模式下，舵機(jī)根據(jù)控制信號(hào)提供的扭矩輸出來(lái)控制輸出軸的角度位置。
   • 控制信號(hào)通常是一個(gè)脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號(hào)，脈沖寬度代表所需的扭矩大小。
   • 舵機(jī)的控制電路根據(jù)控制信號(hào)的脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的電流，以提供相應(yīng)的扭矩輸出。
   • 這種模式適用于需要根據(jù)負(fù)載要求提供不同扭矩的應(yīng)用，如機(jī)器人臂的扭矩控制。
2. 位置控制模式：
   • 在位置控制模式下，舵機(jī)根據(jù)控制信號(hào)提供的角度位置要求來(lái)控制輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度。
   • 控制信號(hào)通常是一個(gè)脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號(hào)，脈沖寬度代表期望的角度位置。
   • 舵機(jī)的控制電路根據(jù)控制信號(hào)的脈沖寬度與位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)以達(dá)到指定角度位置。
   • 這種模式適用于需要控制舵機(jī)精確旋轉(zhuǎn)到特定角度位置的應(yīng)用，如航模中的方向舵控制。
3. 速度控制模式：
   • 在速度控制模式下，舵機(jī)根據(jù)控制信號(hào)提供的速度要求來(lái)控制輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度。
   • 控制信號(hào)通常是一個(gè)脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號(hào)，脈沖寬度代表期望的旋轉(zhuǎn)速度。
   • 舵機(jī)的控制電路根據(jù)控制信號(hào)的脈沖寬度和位置反饋信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到指定的旋轉(zhuǎn)速度。
   • 這種模式適用于需要控制舵機(jī)以特定速度旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用，如機(jī)械臂的關(guān)節(jié)控制。

舵機(jī)的控制可以通過(guò)調(diào)整控制信號(hào)的脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常，脈沖寬度的范圍為 1ms 到 2ms，其中 1.5ms 表示中立位置。增加脈沖寬度會(huì)使舵機(jī)旋轉(zhuǎn)到一個(gè)方向，減小脈沖寬度會(huì)使舵機(jī)旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)方向。通過(guò)改變脈沖寬度的值，可以控制舵機(jī)的位置、速度或扭矩。

需要注意的是，不同品牌和型號(hào)的舵機(jī)可能會(huì)有不同的工作模式和控制方式。在使用舵機(jī)之前，應(yīng)仔細(xì)閱讀舵機(jī)的技術(shù)規(guī)格和說(shuō)明書，以確保正確的操作和控制。以上只是針對(duì)航模中最常見(jiàn)的舵機(jī)進(jìn)行說(shuō)明，比如在機(jī)器人關(guān)節(jié)使用的舵機(jī)一般就是總線舵機(jī)，這種舵機(jī)通過(guò)總線數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制。

主要參數(shù)

舵機(jī)的主要參數(shù)包括以下幾個(gè)方面：

1. 扭矩（Torque）：扭矩是舵機(jī)能夠提供的力矩大小，通常以重量 × 力臂的積（如 kg·cm 或 oz·in）表示。較高的扭矩意味著舵機(jī)具有更大的輸出力量，可以應(yīng)對(duì)更大的負(fù)載或提供更強(qiáng)的控制力。1kg·cm 表示力臂為 1cm 時(shí)可以轉(zhuǎn)動(dòng) 1kg 重的物體。
2. 速度（Speed）：速度是舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度，通常以單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度（如度/秒）表示。較高的速度意味著舵機(jī)可以更快地響應(yīng)控制信號(hào)和實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3. 分辨率（Resolution）：分辨率指的是舵機(jī)能夠分辨的最小角度單位。它決定了舵機(jī)的精度和控制的精確度。較高的分辨率表示舵機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)更精細(xì)的角度控制。
4. 工作電壓（Operating Voltage）：工作電壓是舵機(jī)正常工作的電源電壓范圍。舵機(jī)通常支持一定范圍的電壓，超出范圍可能會(huì)導(dǎo)致性能下降或損壞。
5. 工作溫度（Operating Temperature）：工作溫度是舵機(jī)正常工作的溫度范圍。舵機(jī)通常具有一定的工作溫度范圍，超出范圍可能會(huì)影響其性能和壽命。
6. 重量（Weight）：重量是舵機(jī)本身的重量。較輕的舵機(jī)可以減輕整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載，適用于對(duì)重量要求較高的應(yīng)用。
7. 尺寸（Dimensions）：尺寸指的是舵機(jī)的物理尺寸，包括長(zhǎng)度、寬度和高度。尺寸信息對(duì)于安裝和布局設(shè)計(jì)非常重要，以確保舵機(jī)適合應(yīng)用環(huán)境。
8. 接口類型（Interface Type）：接口類型是舵機(jī)與其他設(shè)備連接的方式。常見(jiàn)的接口類型包括 PWM 接口、Serial 接口（如 UART 或 I2C）、Analog 接口等。正確選擇與控制系統(tǒng)兼容的接口類型是確保舵機(jī)正常工作的關(guān)鍵。

這些參數(shù)可以幫助用戶選擇適合特定應(yīng)用的舵機(jī)，并了解其性能和限制。在選擇舵機(jī)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際需求和應(yīng)用場(chǎng)景綜合考慮這些參數(shù)，并參考舵機(jī)的技術(shù)規(guī)格和制造商提供的說(shuō)明。

舵機(jī)雖然看似簡(jiǎn)單，但是與其它產(chǎn)品一樣，真正做好并不容易，高端產(chǎn)品也是貴的離譜。在航模圈，有一些知名品牌和代表型號(hào)，供參考：

航模舵機(jī)有許多品牌和型號(hào)可供選擇，以下列出一些知名的航模舵機(jī)品牌和代表型號(hào)：

1. Futaba：
   • S3003 Standard Servo
   • S3004 Standard Servo
   • S3150 Digital Servo
   • S9650 Mini Digital Servo
2. Hitec：
   • HS-55 Feather Servo
   • HS-65HB Karbonite Gear Servo
   • HS-81 Standard Servo
   • HS-7955TG High Torque Digital Servo
3. Savox：
   • SC-0251MG High Torque Digital Servo
   • SC-1258TG Coreless Digital Servo
   • SH-1250MG Super Speed Digital Servo
   • SB-2274SG Monster Torque Brushless Servo
4. Spektrum：
   • A3030 Sub-Micro Digital Aircraft Servo
   • A5060 Mini Metal Gear Aircraft Servo
   • A6180 Digital High Torque Aircraft Servo
   • A6270 Ultra Torque High Speed Metal HV Aircraft Servo
5. TowerPro：
   • MG90S Metal Gear Micro Servo
   • SG90 Plastic Gear Micro Servo
   • MG996R Metal Gear Digital Servo
   • MG958 Digital Metal Gear Servo

這些品牌和型號(hào)僅作為參考，市場(chǎng)上還有許多其他品牌和型號(hào)的航模舵機(jī)可供選擇。在選擇舵機(jī)時(shí)，建議根據(jù)自己的需求和預(yù)算，并結(jié)合舵機(jī)的性能指標(biāo)和用戶評(píng)價(jià)，選擇適合的品牌和型號(hào)。此外，還應(yīng)確保所選舵機(jī)與遙控器和接收器兼容，并滿足飛行器的要求。