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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
8 \# G8 v/ F. J  k# V
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

0 |  `: ~# @' u; S4 y- p" v# d
* S" b1 [9 Y  k/ o, v! `. d& `
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。

( Q6 B1 k) O( p' b5 f
' [4 u* l) O7 N
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。
3 N- f4 ?7 z& H+ _( R2 d
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。, c$ e# S+ z, i& F* _- M
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。7 C  W: q& e+ X6 o
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。
" Y9 Y4 J# q+ {$ A: A- O/ x9 }
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。$ w* Y; ?6 O, M0 {5 F
  
& m& M( }0 W( N, _$ {" L- }

, m0 _' }- A5 C  a$ P
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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
2 I* P; ]0 c; Y
; J. D+ Q5 W, D( c) T5 s+ W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。
, L$ k& \+ d" _6 x8 ]; ~# D' q6 G/ E% \
属性
! |. t' {4 n1 q6 J( X高速马达
+ z  Q0 y& i0 U/ L  b& L+ L1 Z" I低速马达 1 v0 T8 [0 C+ q( {. C% |
微马达
$ a  N4 h% f9 P+ ?
# g) Y( J. f4 a1 }最大电压   G# i- g1 a* S. q3 [
9VDC 3 A/ D4 W: W; l! ^) U
9VDC
3 z- B8 O/ m, N: {0 x' w* F9VDC
9 G" x2 |& K1 e* S
" c+ F, n" H1 J$ l1 O- |: ]% ?最小电流(无负载)
+ w5 T, k8 ^9 n- r1 f100mA ( r0 O7 E! o: R
10Ma 1 B; ^3 ]" w2 Z( Y& X
5mA 0 y  w2 K3 i" ]5 Z2 C. H

% \6 o; S6 `9 T9 q最大电流(stall)
8 j6 ]4 N0 Q' \# P8 G$ X450mA
6 p) _- K0 S( O) ^250mA # [/ }. I( y. V, q4 Z! X
90mA
% O; L/ n* N) m) L  Q
5 o4 I$ m! G. L4 f最大速度(无负载)
3 ^  V, s( l. m1 @! k0 L5 j4000rpm ; Q; N+ Y  k: A! }6 @, P" {
300rpm
' p6 ?* z- v) T1 R( [30rpm
  b. e* `2 J5 C: f, m' v; |
( E+ a2 p+ b. R: r0 }在一般负载下的速度
7 I: r; Z/ s# M0 C2500rpm
8 X/ N1 v7 o( Y* n& V8 p200rpm + O7 E* K. _4 x" p
25rpm 4 L, X2 w7 M0 J3 H' ^! U

3 N. `% _# o3 y1 d0 P& j3 b3 D% ~& j( T# z# E" Z. i

' ?' \$ ]6 ^0 e2 A( z- `# l$ F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。
1 V6 @3 |) W# |# }) x: X! U- Q; I& G! T4 y0 u
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。
2 u; l+ |& [- x8 M; t
" k5 R" o- f# o/ B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。 9 Q+ k, {/ l. P8 a- P, b
( E" o& |+ J3 ^0 i- {8 u2 h0 W
方法和技巧
- n! K9 F7 f$ R( l- |9 B+ u1 r" ]( e$ V( E$ |5 S4 r. a
如何解除微马达被卡住情况:
- U! G" D! z7 j4 q6 H1 a2 d/ `% e5 V% q- v$ s/ X( ?- w) ^$ e9 d
微马达是很容易卡住的,此时,你只需按下列步骤进行: 1 |8 O4 Y! b) @7 w; o
4 L% O/ {4 T- ?9 {( ], ?% V
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。5 M# D' ]$ q3 l4 X9 F# c

% Z5 j4 m) L' o- ~) k1 A! ^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。7 m, _  H: d! m- }% U
) b! I# Y- D& C" G/ }# I# T4 h. ~/ k" q
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。
. v- ~  N* I* b( y1 v0 M- c* q/ E
) B* _1 ^" X4 X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。
. A# l& H% w% q. w$ }# s
2 [/ G8 g8 q' z4 ~, @( a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)
: M% B9 |6 V$ O
4 p2 U9 t+ L, f! U" s3.3固定马达
: l9 H' D  z9 ^, K( y* L" |: r) J  C1 _, t
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。 8 U$ P# y2 r) b0 K1 |
* h& W+ q- R  D1 k" n+ R
    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。
. l: o( ?9 r  m- H  \  s" _+ z* Q) q* P# B; N0 O
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。 " Q$ J8 t/ e! o8 o
& _! ~5 g. M6 C2 B: j
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。
( t  B+ n1 C; B8 `# d  t5 U/ @/ l8 y: S: e
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
楼主也是一位老师吧!
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发表于 2010-1-6 12:32:02 | 显示全部楼层
顶一下
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发表于 2010-4-29 15:10:21 | 显示全部楼层
看了要学习的东西,多啊
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发表于 2010-6-8 15:57:55 | 显示全部楼层
谢谢分享,要学的东西很多
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发表于 2010-6-8 20:25:16 | 显示全部楼层
圖貌似掛了?
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发表于 2010-9-12 16:14:49 | 显示全部楼层
谢谢分享!
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发表于 2010-9-15 10:13:48 | 显示全部楼层
学习了
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发表于 2010-11-14 18:47:41 | 显示全部楼层
学习
0 f$ \+ K+ k7 a8 ]9 S# K
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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
看不见图
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发表于 2010-11-22 08:41:49 | 显示全部楼层
学习了
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