舵機(jī)是什么？舵機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)解析

什么是舵機(jī)呢？首先，“舵機(jī)”這個(gè)名號(hào)其實(shí)是一個(gè)俗稱(chēng)，是那些玩航模、船模的人起的名字，因?yàn)檫@種電機(jī)常被用于舵面控制。舵機(jī)其實(shí)就是一個(gè)簡(jiǎn)單的伺服電機(jī)系統(tǒng)，也是最常見(jiàn)的伺服電機(jī)系統(tǒng)。
舵機(jī)是一種位置（角度）伺服的驅(qū)動(dòng)器，適用于需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)，由外殼（上，中，下殼）、控制電路、電機(jī)、齒輪組、位置傳感器以及軸承組成。舵機(jī)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)?？刂齐娐钒褰邮諄?lái)自信號(hào)線的控制信號(hào)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)一系列齒輪組，減速后傳動(dòng)至輸出舵盤(pán)。舵機(jī)的輸出軸與位置反饋電位器（或磁編碼器等）相連，舵盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)位置反饋電位計(jì)，電位計(jì)將輸出一個(gè)電壓信號(hào)到控制電路板進(jìn)行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和速度，從而達(dá)到目標(biāo)停止。

如果拆開(kāi)舵機(jī)，我們就可以很明顯的看出，舵機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)力是有著很大區(qū)別的，舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自——直流電機(jī)，通過(guò)變速齒輪的傳動(dòng)和變速，將動(dòng)力傳輸?shù)捷敵鲚S，同時(shí)，舵機(jī)內(nèi)部都設(shè)有角度傳感器和控制電路板，用來(lái)參與舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的控制和信號(hào)的反饋檢測(cè)工作

如果還不夠直觀的話，我們?cè)賮?lái)看一張舵機(jī)實(shí)物的拆解圖

接下來(lái)介紹舵機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，可以詳細(xì)分為以下幾個(gè)部分，它們共同協(xié)作以實(shí)現(xiàn)舵機(jī)的功能：

1. 外殼：

• 舵機(jī)的外部保護(hù)結(jié)構(gòu)，通常由金屬或堅(jiān)固的塑料制成。
• 保護(hù)內(nèi)部組件免受外界環(huán)境（如灰塵、水分、沖擊等）的損害。

2. 直流電機(jī)：

• 作為舵機(jī)的動(dòng)力源，提供必要的旋轉(zhuǎn)力矩。
• 直流電機(jī)的類(lèi)型、功率和轉(zhuǎn)速等參數(shù)根據(jù)舵機(jī)的具體應(yīng)用場(chǎng)景而定。

3. 減速齒輪組：

• 位于直流電機(jī)和輸出軸之間，用于降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速并放大扭矩。
• 減速齒輪組通常由多級(jí)齒輪組成，可以實(shí)現(xiàn)較大的扭矩輸出和較慢的旋轉(zhuǎn)速度。
• 齒輪的精度和耐磨性對(duì)舵機(jī)的性能和壽命至關(guān)重要。

4. 角度傳感器（電位器、磁編碼器）：

• 電位器通過(guò)其電阻值的變化來(lái)反映舵機(jī)的角度位置。
• 磁性編碼器利用磁場(chǎng)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)角度測(cè)量。
• 當(dāng)磁編碼器旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁性材料的磁場(chǎng)也會(huì)隨之改變，傳感器會(huì)檢測(cè)到磁場(chǎng)的變化從而輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)
• 角度傳感器的精度和穩(wěn)定性直接影響舵機(jī)的控制精度和穩(wěn)定性。

5. 控制驅(qū)動(dòng)電路：

• 舵機(jī)的核心部分，接收外部接口傳來(lái)的信號(hào)（如PWM信號(hào)）和角度傳感器反饋的電壓值。
• 經(jīng)過(guò)處理后，控制驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)閉環(huán)控制確保舵機(jī)能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定地工作。
• 控制驅(qū)動(dòng)電路還負(fù)責(zé)處理電機(jī)過(guò)流、過(guò)熱等保護(hù)功能，確保舵機(jī)的安全運(yùn)行。

6. 接口線纜：

• 用于連接舵機(jī)與外部控制系統(tǒng)（如遙控器、計(jì)算機(jī)等）。
• 接口線纜通常包括電源線、地線、控制信號(hào)線等，用于傳輸電能和控制信號(hào)。

7. 舵盤(pán)/搖臂：

• 連接在舵機(jī)的輸出軸上，是舵機(jī)與外界機(jī)械結(jié)構(gòu)相連的部件。
• 舵盤(pán)可以將舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動(dòng)或角度變化，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。
• 舵盤(pán)的位置和角度可以通過(guò)外部控制信號(hào)進(jìn)行精確調(diào)整。

8. 其他組件：

根據(jù)舵機(jī)的具體應(yīng)用場(chǎng)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(jù)客戶的需求進(jìn)行定制，例如：防水、耐高溫低溫

總結(jié)：

舵機(jī)是一種由外殼、舵盤(pán)、直流電機(jī)、減速齒輪組、角度傳感器、控制驅(qū)動(dòng)電路和接口線纜等部件組成的位置（角度）伺服驅(qū)動(dòng)器。這些部件共同協(xié)作，使舵機(jī)能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)角度變化，并廣泛應(yīng)用于無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、生活家電、自動(dòng)化設(shè)備、steam教育等領(lǐng)域。在實(shí)際應(yīng)用中，舵機(jī)的性能參數(shù)（如扭矩、速度、精度等）和接口類(lèi)型（如指令信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等）可以根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。