什么是舵機呢?首先,“舵機”這個名號其實是一個俗稱,是那些玩航模、船模的人起的名字,因為這種電機常被用于舵面控制。舵機其實就是一個簡單的伺服電機系統,也是最常見的伺服電機系統。
舵機是一種位置(角度)伺服的驅動器,適用于需要角度不斷變化并可以保持的控制系統,由外殼(上,中,下殼)、控制電路、電機、齒輪組、位置傳感器以及軸承組成。舵機是一個閉環控制系統。控制電路板接收來自信號線的控制信號,控制電機轉動,電機帶動一系列齒輪組,減速后傳動至輸出舵盤。舵機的輸出軸與位置反饋電位器(或磁編碼器等)相連,舵盤轉動的同時帶動位置反饋電位計,電位計將輸出一個電壓信號到控制電路板進行反饋,然后控制電路板根據所在位置決定電機轉動的方向和速度,從而達到目標停止。
如果拆開舵機,我們就可以很明顯的看出,舵機和步進電機的動力是有著很大區別的,舵機的驅動力來自——直流電機,通過變速齒輪的傳動和變速,將動力傳輸到輸出軸,同時,舵機內部都設有角度傳感器和控制電路板,用來參與舵機的轉動角度的控制和信號的反饋檢測工作

如果還不夠直觀的話,我們再來看一張舵機實物的拆解圖

接下來介紹舵機的結構構成,可以詳細分為以下幾個部分,它們共同協作以實現舵機的功能:
1. 外殼:
- 舵機的外部保護結構,通常由金屬或堅固的塑料制成。
- 保護內部組件免受外界環境(如灰塵、水分、沖擊等)的損害。
2. 直流電機:
- 作為舵機的動力源,提供必要的旋轉力矩。
- 直流電機的類型、功率和轉速等參數根據舵機的具體應用場景而定。
3. 減速齒輪組:
- 位于直流電機和輸出軸之間,用于降低電機的轉速并放大扭矩。
- 減速齒輪組通常由多級齒輪組成,可以實現較大的扭矩輸出和較慢的旋轉速度。
- 齒輪的精度和耐磨性對舵機的性能和壽命至關重要。
4. 角度傳感器(電位器、磁編碼器):
- 電位器通過其電阻值的變化來反映舵機的角度位置。
- 磁性編碼器利用磁場傳感器來實現角度測量。
- 當磁編碼器旋轉時,磁性材料的磁場也會隨之改變,傳感器會檢測到磁場的變化從而輸出對應的脈沖信號
- 角度傳感器的精度和穩定性直接影響舵機的控制精度和穩定性。
5. 控制驅動電路:
- 舵機的核心部分,接收外部接口傳來的信號(如PWM信號)和角度傳感器反饋的電壓值。
- 經過處理后,控制驅動電路驅動直流電機旋轉,并通過閉環控制確保舵機能夠準確、穩定地工作。
- 控制驅動電路還負責處理電機過流、過熱等保護功能,確保舵機的安全運行。
6. 接口線纜:
- 用于連接舵機與外部控制系統(如遙控器、計算機等)。
- 接口線纜通常包括電源線、地線、控制信號線等,用于傳輸電能和控制信號。
7. 舵盤/搖臂:
- 連接在舵機的輸出軸上,是舵機與外界機械結構相連的部件。
- 舵盤可以將舵機的旋轉運動轉換為線性運動或角度變化,以適應不同的應用需求。
- 舵盤的位置和角度可以通過外部控制信號進行精確調整。
8. 其他組件:
根據舵機的具體應用場景和性能要求,還可能包括其他組件,如反饋電位器支架、齒輪固定座、軸承等。在性能方面還可根據客戶的需求進行定制,例如:防水、耐高溫低溫
總結:
舵機是一種由外殼、舵盤、直流電機、減速齒輪組、角度傳感器、控制驅動電路和接口線纜等部件組成的位置(角度)伺服驅動器。這些部件共同協作,使舵機能夠準確、穩定地實現角度變化,并廣泛應用于無人機、機器人、生活家電、自動化設備、steam教育等領域。在實際應用中,舵機的性能參數(如扭矩、速度、精度等)和接口類型(如指令信號、數字信號等)可以根據具體需求進行選擇。
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