基本介紹
- 中文名：伺服機
- 性質：遙控模型控制動力來源
- 組成機件：電路板、電機、齒輪等
- 工作原理：由接收機發出訊號給伺服機
- 規格資料內容：外形尺寸(mm)、扭力(kg-cm)等
- 套用領域：機械電子等領域
基本介紹,技術規格,伺服機的構造,伺服機的選擇,油門,尾舵,副翼及升降舵,螺距,保養,注意事項,伺服機品牌,伺服機優點,
基本介紹
技術規格
廠商所提供的伺服機規格資料，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°，意思是伺服機轉動 60°所需要的時間。
電壓會直接影響伺服機的性能，例如 Futaba S-9001 在 4.8V 時扭力為 3.9kg、速度為 0.22 秒，在 6.0V 時扭力為 5.2kg、速度為 0.18 秒。若無特別註明，JR 的伺服機都是以 4.8V 為測試電壓，Futaba則是以 6.0V 作為測試電壓。
伺服機的構造
伺服機的位置檢測器其實就是可變電阻（電位器），當伺服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，與轉子外圍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。伺服機為求轉速快、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伺服機；並且因應不同的負載需求，伺服機的齒輪有塑膠及金屬之區分，金屬齒輪的伺服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。較高級的伺服機會裝置滾珠軸承，使得轉動時能更輕快精準。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 伺服機，主要是採用 FET(Field Effect 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。
伺服機的選擇
標準的直升機需搭配5顆伺服機，分別控制油門、副翼、升降舵、螺距及尾舵。
油門
油門伺服機的速度並不是愈快愈好，因為還要考慮引擎的反應時間。引擎必須經過吸氣、壓縮、爆炸、排氣這一連串的步驟，尤其直升機用的引擎並不屬於高轉速型，因此伺服機的速度如果太快，就會產生引擎運轉速度跟不上伺服機的動作，進而出現油氣混合比不適當的狀況。建議採用速度為 0.19~0.24 秒的伺服機。
尾舵
尾舵伺服機的扭力不需太大，3kg 就已經足夠了。請依據您所使用的陀螺儀等級來搭配尾舵伺服機。機械式陀螺儀因為反應速度較慢，因此無需使用高速伺服機。壓電式陀螺儀需搭配高速伺服機，才能發揮陀螺儀的性能。高級的陀螺儀都會指明建議使用的伺服機，例如 JR 5000T 陀螺儀建議搭配 NES-8700G 伺服機，Futaba GY-501 陀螺儀建議搭配 S-9205 伺服機。若您使用的壓電式陀螺儀並無特別指明伺服機的類型，建議您購買速度愈快的伺服機愈好。
如何以最經濟的方式購買合用的伺服機，請參考下列步驟∶
先決定螺距伺服機，選擇扭力 5kg 以上的伺服機，再依據預算的多寡決定伺服機的速度。
依據直升機的級數大小，選擇扭力為 3kg 或 5kg 以上，速度為 0.20~0.26 秒的伺服機，作為副翼及升降舵伺服機。
依據陀螺儀的等級來決定尾舵伺服機的速度，愈高級的陀螺儀才需使用高級的伺服機。
若您使用 CCPM 的直升機，因為是由副翼、升降舵及螺距伺服機采混控的方式共同來推動十字盤，所以這三個動作要選擇同型號的伺服機。CCPM 的優點是連桿數少、傳動直接、虛位小，並且可減輕伺服機的負荷，延長伺服機的使用壽命
副翼及升降舵
30 級及 46 級的直升機應選擇扭力 3kg 以上的伺服機，60 級的直升機則需選擇扭力 5kg 以上的伺服機。副翼及升降舵的反應速度，主要是由主旋翼轉速及平衡翼片的重量所控制，與伺服機的速度快慢，較無明顯且直接的關聯，所以不需使用太快的伺服機。建議採用速度為 0.20~0.26 秒的伺服機。
螺距
直升機的主旋翼螺距是出了名的重負載，因此螺距伺服機的扭力一定要夠，最好能選擇扭力 5kg 以上的伺服機。建議採用速度為 0.19~0.24 秒的伺服機。
保養
1、一般說來伺服機並不需要特別的保養，只要注意下列重點，就可使您的伺服機長命百歲。
2、直升機的機械可動部份，不可小於伺服機的行程活動範圍。
3、不要隨意改變電源電壓，例如接收機用 4.8V，請勿為了提升伺服機的性能而改用 6.0V。
4、避免伺服機過度負載，依照工作的性質與擺臂的長度，決定扭力的大小。
5、善用避振墊圈來保護伺服機，安裝伺服機時不可過度鎖緊，造成避振墊圈變形。
6、更換伺服機齒輪時必須使用陶瓷系潤滑油，請勿使用礦物系潤滑油，以免造成塑膠齒輪變質，容易斷裂。
7、若您的伺服機沒有防水防塵的功能，請避免讓水或塵土跑進伺服機內。
注意事項
國內的伺服機市場與遙控器的市場一樣，幾乎是 JR 與 Futaba 的天下。
用過這二種品牌的伺服機後，發覺 JR 與 Futaba 的伺服機除了接頭樣式不同之外，正逆轉的方向也正好相反。另外 Futaba 伺服機電線的包皮，比較容易產生破皮的現象。對於廠商無法統一伺服機的接頭樣式、電線色彩、排列順序與正逆轉方向深感無奈。若您想搭配不同廠牌的遙控系統與伺服機，請先查明電線的排列順序，三條線分別為電源線、接地線與訊號線。
JR Futaba
電源線∶紅色
接地線∶棕色
訊號線∶橙色
電源線∶紅色
接地線∶黑色
訊號線∶白色
伺服機品牌
國外：Futaba（日本雙葉電子工業株式會社）、JR、
國內：SAVOX（台灣）、SPRINGRC（深圳春天模型）、MKS（台灣廣運）
伺服機優點
1、精度：實現了位置，速度和力矩的閉環控制；克服了步進電機失步的問題；
2、轉速：高速性能好，一般額定轉速能達到2500轉左右；
3、適應性：抗過載能力強，能承受三倍於額定轉矩的負載，對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合特別適用；
4、穩定：低速運行平穩，低速運行時不會產生類似於步進電機的步進運行現象。適用於有高速回響要求的場合；
5、及時性：電機加減速的動態相應時間短，一般在幾十毫秒之內；
