遥控伺服
RC Servo或称为遥控伺服或RC伺服，是小型低价，大量生产的伺服马达或是致动器，用在遥控模型（radio control）装置或是小型的机器人上。
大部分的RC Servo是旋转致动器，不过也有其他的种类。有时也会用线性致动器，不过更常见的是用旋转致动器配合双摇臂或是推杆。有些用在遥控船的RC Servo，可以持续旋转。
结构[编辑]
典型的伺服包括小的马达，驱动减速齿轮组。输出轴会连接电位器。有些会用电路提供闭回路的伺服机构。
运作[编辑]
输出的位置用电位器加以量测，并且持续的和控制端提供的位置命令（遥控命令）比较。两者的差形成误差信号，再配合其正负号，会使马达正转或是反转，使输出轴移动到命令指定的位置。若伺服机构到达指定位置，误差信号减小，最后变成零，伺服机构也就会暂停运动。
若伺服机构的位置偏离了命令的位置（可能是因为命令改变，或是伺服机构受到外力，偏离了原位置），又会产生误差信号，使伺服机构回到命令的位置。
几乎所有现代的伺服都是“比例式伺服”，其命令位置可以在活动范围中的任意位置。早期的伺服，以及一种称为擒纵器的早期设备，只能在几个位置之间转动。
接线方式[编辑]
遥控伺服的接线一般是用标准的三线式接线，二线是直流电源，一线是脉冲宽度调变（PWM）的控制信号。每个伺服有独立的接线，以及由无线电控制接收器产生的PWM控制信号。信号可以由简单的电路产生，或是由单片机（像Arduino）产生。由于其控制信号简单，以及其价格值，已广为应用在机器人学及实体计算上。
遥控伺服的连接器是3 pin 0.1英寸的母座，配合标准0.025英寸的方形金属插梢。最常见的顺序是信号、正电压、地。标准的电压是4.8V DC，不过也有些遥控伺服是用6V及12V的电压。控制信号是数位的PWM信号，其信号框频率50Hz。每一个信号框为20ms，高准位的数位方波来控制位置。方波高准位的时间一般会在1.0 ms至2.0 ms之间，而其信号范围中心点为1.5 ms。超过上述范围的方波可以用在超程（overtravel）应用，将遥控伺服移动到正常范围以外的位置。
PWM讯号一般可分为二种。每一种都会定义数值，让遥控伺服判断是否已到其预期位置。第一种是绝对型，由高准位的宽度决定其数值，之后会有一段长度不限的低准位信号。第二种是相对型，由高准位信号相对于低准位信号的比例来决定其数值。绝对型的PWM可以用多路复用的方式，利用简单的电路，将八个遥控伺服的信号用一个通讯通道来传输，是许多现在遥控伺服的基础。相对型的是比较传统的PWM用法，之后会接一个低通滤波器，将PWM讯号转换为类比电压。这二种的遥控伺服都会依方波的宽度而有动作，因此都是PWM。不过，第一种的遥控伺服比较容易受到方波顺序的影响。
遥控伺服是由三条线所控制的，分别是电源线、地线以及控制线。遥控伺服会依控制线上的脉波来运动，设定其致动器臂的角度。遥控伺服一般会在每20ms接收到一个脉波，可以知道有关其角度的正确资讯，伺服脉波的波宽表示其伺服运动的角度。
伺服脉波波宽1.5ms会让遥控伺服维持在其“中间”位置，对于90°伺服而言，波宽1ms表示0°位置，而波宽2ms表示90°位置。伺服硬件的物体限制及时序会依厂牌及型号而不同，不过一般的伺服可运动范围宽度会是90°或180°，而其“中间”位置（45°或90°）会对应1.5 ms。这是业余爱好者类比遥控伺服的“标准脉波伺服模式”。
业余爱好者的数位遥控伺服也可以用相同的方式控制。[1]。有些数位遥控伺服可以设定为其他模式，让控制器可以读取实际位置。有些数位遥控服务器还可以设定为其他程式化的模型，若由数位遥控接收器控制时，可以有PID控制器的特性。[2]。
遥控伺服多半是由遥控的接收器供电，其电源一般会是电池组，或是电子变速器（ESC），可能有整合去电池电路（BEC），或是有独立的去电池电路。常用的电池组可能是镍镉电池（NiCd）、镍氢电池（NiMH）或是锂离子电池（LiPo）。遥控伺服的电压各有不同，不过大部分的接收器是用5V或是6V的电源
机械规格[编辑]
业余遥控伺服的制造商及经锁商会用特别的缩写来标示其伺服的机械特性。一般会列出二个值：伺服轴的旋转角速度，以及轴可以产生的力矩。速度是以伺服让轴旋转60度需要的时间来表示。力矩则是在轴上装了特定半径的滑轮后，可以承载的重量来表示。
例如，若伺服的规格为“0.2 s / 2 kg”，意思是伺服可以在0.2秒旋转60度，而且配合半径１公分的滑轮，可以承载2公斤的重量。
因此，此伺服的角速度为(2π / 6) / 0.2 s = 5.2 rad/s，在半径１公分的滑轮，可以施力为２公斤= 19.6牛顿，因此其力矩为19.6 N × 0.01 m = 0.196 N m。
上述的标示方式不是国际标准制，也不是英制，不过相当常用。在业余遥控伺服的领域中，60度的旋转角，半径1公分的滑轮以及用公斤重表示的重量都已是常用的标示方式。
连续旋转伺服[编辑]
连续旋转的伺服装置可以360度旋转，没有运作角度的限制，配合伺服控制输入讯号时，可以当成马达及齿轮组来使用。这类伺服的输入信号为转向及转速，而典型的1.5 ms中心值则是停止。较小的数值会使伺服顺时针旋转，较大的数值会使伺服逆时针旋转。
相关条目[编辑]
参考资料[编辑]
- ^ Society of Robots, "What is the difference between an analog and digital servo?" （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ "Digital Servo Operation and Interface", robosavvy.com （页面存档备份，存于互联网档案馆） basicmicro.com 互联网档案馆的存档，存档日期2012-03-08.
