標籤: 暫無標籤

  前言
  伺服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伺服機種類也隨之不同。如何審慎地選擇經濟且合乎需求的伺服機,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伺服機,至於其它種類的模型,如飛機、車、船,則不在本篇文章討論範圍之內。
  --------------------------------------------------------------------------------
  伺服機的構造
  伺服機主要是由外殼、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伺服機,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。
  --------------------------------------------------------------------------------
  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。
  所謂天下沒有白吃的午餐,速度快、扭力大的伺服機,除了價格貴,還會伴隨著高耗電的特點。因此使用高級的伺服機時,務必搭配高品質、高容量的鎳鎘電池,能提供穩定且充裕的電流,才可發揮伺服機應有的性能。
  --------------------------------------------------------------------------------
  選擇伺服機
  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
  油門是所有動作中負載最輕的部位,且負載不會受到外在因素的影響而改變,所以選擇油門伺服機時,扭力不是問題(1 就綽綽有餘),速度才是關鍵。因為直升機的油門與螺距作混控,故油門與螺距伺服機的速度最好要一致,才不會發生螺距伺服機已到達定位,油門伺服機卻姍姍來遲的情況。尤其作劇烈的3D飛行時,油門與螺距的變化量極大,若油門與螺距伺服機的速度不協調,會發生馬力延遲的狀況。
  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。
  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。
  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。
  依照螺距伺服機的速度,選擇同速度但扭力小的伺服機,作為油門伺服機。
  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。
  --------------------------------------------------------------------------------
  愛惜您的伺服機
  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。
  直升機的機械可動部份,不可小於伺服機的行程活動範圍。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  --------------------------------------------------------------------------------
  使用心得
  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
  國內的廣營電子(GWS)出產一系列的伺服機,基於愛用國貨的心理,我一口氣買了五顆小型伺服機,裝在 15 級的飛機上。結果發現伺服機打右舵再回到中立點,與打左舵再回到中立點,回歸中立點的位置竟然不同,頓時對 GWS 信心全無,也不知是否運氣太差買到不良品,還是 GWS 的品質不佳,因為後來就沒再嘗試了。我有一個朋友非常稱讚 GWS,因為有一次飛機掉到草叢中很難發現,但是因為 GWS 的伺服機在轉動時會發出較大的聲響,他就是靠著聽音辨位才找到飛機,唉...真不知應感到高興還是該覺得悲哀

相關評論

同義詞:暫無同義詞