船用舵机的工作原理

舵机的构造
舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的
IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。舵机为求转速快、耗电小，于是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体，形成一个重量极轻的五极中空转子，并将磁铁置於圆柱体内，这就是无核心马达。
为了适合不同的工作环境，有防水及防尘设计的舵机；并且因应不同的负载需求，舵机的齿轮有塑胶及金属之区分，金属齿轮的舵机一般皆为大扭力及高速型，具有齿轮不会因负载过大而崩牙的优点。较高级的舵机会装置滚珠轴承，使得转动时能更轻快精准。滚珠轴承有一颗及二颗的区别，当然是二颗的比较好。目前新推出的
FET
舵机，主要是采用
FET(Field
Effect
Transistor)场效电晶体。FET
具有内阻低的优点，因此电流损耗比一般电晶体少。
技术规格
厂商所提供的舵机规格资料，都会包含外形尺寸(mm)、扭力(kg-cm)、速度(秒/60°)、测试电压(V)及重量(g)等基本资料。扭力的单位是
kg-cm，意思是在摆臂长度
1
公分处，能吊起几公斤重的物体。这就是力臂的观念，因此摆臂长度愈长，则扭力愈小。速度的单位是
sec/60°，意思是舵机转动
60°所需要的时间。
电压会直接影响舵机的性能，例如
Futaba
S-9001
在
48V
时扭力为
39kg、速度为
022
秒，在
60V
时扭力为
52kg、速度为
018
秒。若无特别注明，JR
的舵机都是以
48V
为测试电压，Futaba则是以
60V
作为测试电压。所谓天下没有白吃的午餐，速度快、扭力大的舵机，除了价格贵，还会伴随著高耗电的特点。因此使用高级的舵机时，务必搭配高品质、高容量的镍镉电池，能提供稳定且充裕的电流，才可发挥舵机应有的性能。

给舵机单独供电，不但能提高电压，增大电流，以提供大的驱动功率，而且能改善单片机体统供电质量，提高抗干扰能力，是一比较优化的供电方案。
要提供更高的电压给舵机单独供电，要把舵机的vcc端用线引出来，接到电源上，同时将两电源的地线连接到一起。需要注意的是，单独供电的电源电压要保证舵机电路安全，单片机驱动部分，如果需要还要进行电平转换。

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