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乐高扫盲~~马达<开始配图片>

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发表于 2008-12-28 10:51:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
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根据大家的反应,我很努力的去找相应的图片配合上去了,但可能因为这个原因,上传扫盲帖的更新没有那么快了,请多多见谅:lol

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8 S! z. u( _8 d9 {. Y
在机器人系统中,我们已经介绍了动力传输系统——结构是如何传递力的,接下来,我们要讨论动力源——马达,包括各种马达的安装固定,以及马达的使用技巧,如,怎么获得更大的动力输出?同时简单介绍怎样并联马达,如何控制其工作等内容。
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" z/ c$ |2 u/ y
马达是机器人的主要动力源,它可以使机器人执行移动、载重,控制手臂,抓取物体,抽气等其它需要动力源的动作。马达有不同的种类,但都有一个共同点:将电能转换为机械能。在这一章,我们要讨论不同的乐高马达及其使用、安装、连接。
在讲解马达之前,我们先介绍一下有关电子学的理论。我们知道,电流分为直流电(DC)和交流电(AC)。家里使用的就是交流电,而电池是一种最常用的直流电源,所有乐高的电动组件包括马达都使用直流电源。$ b' ^" w" y# T, j8 `( _
为了更好地理解什么是直流电,我们可以把它想象成从山上流下的一股泉水。流过导线的电流与之类似:当你将电池与灯或者马达连接时,电流的流动差不多像水流。我们知道电池有正负极,它表示电流的流动方向:从负极流向正极,就好像负极在山顶。在溪流中放一个水车就能把水的能量转化为机械能,同样,马达可以将电流转变成运动。假如改变水流的方向,水车会发生什么情况呢?它会改变旋转方向。直流马达也是如此。每一个马达都有两个接头,一个接到负极,另一个接到直流电源的正极。你可以想象的到电流从电池的负极流入马达,使马达运动,然后电流又流回到正极。如果将马达与电池之间的导线变换方向,马达的旋转方向也随之改变了。
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那么,如何来描述在溪流中流过的水量呢?它由两个因素决定:水的流速,水流的宽度,两者对水车的工作状态都有影响。在电流里,流动的速度称为电压,它的宽度(强度)称为电流。它们的单位分别可以用伏特(V)和安培(A)来表达,还有比它小的单位:毫伏(mV)和毫安(mA)。这两者的乘积就称为功率,用瓦特(W)来衡量它的大小。3 x  s5 v# ]; b/ R4 ^, |
每个马达都有额定电压,当然,电压低于额定电压时马达也能工作,只是会转得慢一些;但如果超过额定电压,马达就有可能烧掉。+ i2 Q7 o" u8 O5 l% L! o. _: ?
电流还有其它特性:电流的变化是根据马达的工作状态改变的:负载越高,电流就越大。当马达与RCX连接使用时,如果有力阻碍它旋转,必须停止马达。因为马达会把电流不断的转变成能量来抵抗阻力,如果不成功,所有流过马达的电流就会转变成了热能而不是机械能,这对马达来说很危险。第二章讨论过的离合齿轮在这里就起作用了,它限制了最大的扭距,防止马达卡住的这种情况发生。在以后的章节中你会知道RCX对保护马达也有积极的作用。
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 楼主| 发表于 2008-12-28 10:52:02 | 显示全部楼层
3.2微型马达、低速马达、高速马达
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每一个马达都含有一个或更多的铁心和磁铁,用来将电能转化为机械能,但你不需要知道这个转化的过程。作为一个搭建者,你所要记住的是每个马达都有一个输入能量的接头,一根输出轴,目前乐高套装提供了三种9V直流马达(如上图):高速马达(a)、低速马达(b)和微马达(c)。还有比较特殊的马达,如train马达、带有电池箱的马达和Micro Scout马达等,但这些马达不常用,通用性不如前三种好,因此在这里我们就不测试它们了,表中总结了前三种马达的一些属性。 - \/ R' m2 ]6 c- f; H: ]

8 y9 S$ F% ^" m5 C+ `. e3 W- J属性 ' i& C  J  J" @# c. a* n
高速马达 8 e0 \7 O* H% `% S" ]. H" _
低速马达
. Q( O& e. q1 v* |微马达 8 X; h5 r; w! Z$ q, ~8 v7 s) z

  W/ ~; W* F4 O4 P9 B最大电压
4 J' h* e% U4 ]4 u: }) ]# e9VDC 2 k+ _2 O* |+ G" _% B
9VDC , b: _# ~; W1 x! H9 ?
9VDC ( k$ p3 S) C' b4 \% S
+ h3 }, p  u( ^$ e' X; d% s
最小电流(无负载) " |, {6 W' c3 @  J& L3 A. f
100mA : V8 u8 ~$ K3 Q( t0 b0 M5 D. f
10Ma
/ v8 J/ e' [2 v# d! X5mA ) x  V! M0 @( e% V( v. l/ v, q7 s
1 r) @4 A5 V: k2 }# n3 r* w
最大电流(stall)
% j- f+ F) _5 |5 r5 Z, g' V- Q450mA ( l1 B* V; N# c; U
250mA
+ [# L1 b1 X4 k, a0 M; M90mA + V( u8 |1 L% u$ Y2 ]. S7 V( }

; _  l7 t3 s8 \3 k, L  h最大速度(无负载)
" x* O! q5 H9 e" X7 u8 l4000rpm
$ K2 R2 r/ ?( f% K; r& R5 i300rpm 3 L+ d# ?, U5 d: F3 X8 s9 e: D; T
30rpm 6 Y  c7 l2 s; R9 W+ a; h8 a

$ o8 r3 l- T% S* W! u5 _, U" u在一般负载下的速度
$ I: F7 o: g3 l+ i/ ~& K2500rpm % \2 ^. h4 o8 B' q" Z0 O
200rpm + _5 B1 L0 ]4 k
25rpm
0 p; M3 k% \4 d: u- T, {
9 g2 a# i3 m! e' G6 @: j+ b1 V# Q" ~: v1 p/ f4 R7 [7 J
$ X. `$ X5 l3 z; o' e5 p" H/ ?! M  g
无传动链马达是乐高技术系列套装的标准马达,它的轴是内部马达轴的延长,因此我们称它为高速马达,它的转速非常高(转速可高达4000rpm)。在大多数实际应用中,它都需要非常高的减速传动比,从而需要非常复杂的传动链,而且还会消耗大量的电流。 ! P% e5 H  T; \8 d3 i  q1 E: r
: \0 ^+ G- Y: J# \( B
在本书中的例子中,没有涉及到高速马达的使用,你可以安全地使用它,不会损坏RCX且自身也不会损坏,唯一的缺点就是消耗电池。
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5 c% V; S$ N* ~. K3 T本书中我们提到的马达一般为低速马达。它有一个内置多级减速传动链,无负载时的转速为350rpm(一般负载的转速为200/250rpm),它的特点是高效率、低能耗。它也用了复杂的传动链,在机器人挑战套装中有两个马达。 - g% T% w# d# f9 U
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方法和技巧
1 V7 @. q3 J2 ]  [2 _8 e: R/ x* T$ t7 m8 }
如何解除微马达被卡住情况: + H9 o3 a% m- ~9 k. X
$ p2 n) G, L. g8 o
微马达是很容易卡住的,此时,你只需按下列步骤进行:
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1. 尽快关掉马达,将马达与其它组件分离或关闭电源,否则将会永久性的损坏马达。
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2. 把马达与它连接的齿轮、皮带等脱离以减小震动,在马达轴上留下小滑轮。
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3. 用手指握住马达,轻轻转动滑轮,但转动方向必须与马达卡住时的转动方向一致,同时将滑轮拔出,当听到咔的一声,说明马达没有损坏。假如不知道马达卡住时的转动方向,两个方向都试一下。, A. m6 P* a% I5 c5 T5 |4 O! z. u) L

( W9 k+ |8 {7 b: ]这几个步骤通常很有效,如果不行,试着使用小电流脉冲朝两个方向驱动马达,同时执行第3步。; \2 y: k( w9 @# e3 s5 X5 q* e

0 p4 q8 s" a7 W& b; n微马达也是一个带有传动链的马达。它的输出轴的转速大约是30rpm,扭矩也相当低(小于1Ncm),它的噪音比较大而且很容易卡死。你可能想知道为什么要使用这种马达,答案就在于它的名字:因为它的体积小,在有些情况下,马达的大小比所需的扭矩和速度有更多的限制。使用它时要使用一些特殊的支架和连接马达轴的小滑轮(如图) . b9 R! K' S' o- A7 i  K  u

* w( h3 S& G# z3.3固定马达
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  I1 s6 D" i/ B9 K乐高马达的宽度和长度都是4个乐高单位,马达的顶部形状是不规则的,低处的高度为2.8个乐高单位,高处的高度是3.6个乐高单位。马达的底部也是不规则的,因为它有一块2×2大小的凸起区域,因此直接将马达固定在规则表面上是不可能的,所以,固定马达需要一定的技巧。下面我们将介绍一些常见的技巧。 5 `! }0 M! U" r& F0 ~) F4 [
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    尽管它的形状不规则,但它与标准的积木块配合得很好。如图,使用两根梁以4个孔的间距可以将马达低处部分固定。在一个稳固的结构中,马达的固定是很重要的,否则当马达承受负载时结构就会散架。在图中你还可看到距离梁的底部是一个乐高单位,这样就可以与前一章讲过的齿轮(8齿和24齿,16齿和16齿)配合,在第二个例子(如图)也是一个坚固装置,这里延长了马达的输出轴以便于在上面固定一个蜗轮。这个装置适合低速高扭矩应用。9 Z6 @8 ]7 q& |& N* y. [
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注意:这几幅图片重点说明它们之间的关系和距离,因此,为了能看到内部结构,我们没有在两边固定马达,在实际的应用中,应该两边固定马达并调整将梁调整为合适的长度。
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在乐高机器人挑战套装中有8块带有导轨的1×2板,是专门用于固定马达(如图)的。显示了固定马达的一个小巧且稳固的结构,更重要的是,此装置不需要拆散就能移除马达:移除马达后面的两块2×6板,不需要调整其余组件就可直接将马达拆下,用于其他模型的搭建。
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马达是乐高组件中较贵的组件,因此,同时搭建多个机器人模型时,应该考虑重复利用马达。
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发表于 2008-12-28 13:37:20 | 显示全部楼层
很高兴论坛能有你这样一位热心的朋友,在我期末没什么时间来论坛的时候帮忙照顾论坛。
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 楼主| 发表于 2008-12-28 15:32:01 | 显示全部楼层
:lol放心,一有时间就帮忙~~~:victory:
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发表于 2008-12-28 18:40:51 | 显示全部楼层
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发表于 2010-1-6 12:32:02 | 显示全部楼层
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发表于 2010-4-29 15:10:21 | 显示全部楼层
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发表于 2010-6-8 15:57:55 | 显示全部楼层
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发表于 2010-6-8 20:25:16 | 显示全部楼层
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发表于 2010-9-12 16:14:49 | 显示全部楼层
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发表于 2010-9-15 10:13:48 | 显示全部楼层
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发表于 2010-11-14 18:47:41 | 显示全部楼层
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发表于 2010-11-14 22:10:38 | 显示全部楼层
期待上图。谢谢楼主详细的讲解。
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发表于 2010-11-17 00:22:42 | 显示全部楼层
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发表于 2010-11-22 08:41:49 | 显示全部楼层
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