第三章 樂高馬達

作者:dzchen 文章來源:本站原創 發布時間:2005年09月19日 點擊數:0 字體:

在機器人系統中,我們已經介紹了動力傳輸系統——結構是如何傳遞力的,接下來,我們要討論動力源——馬達,包括各種馬達的安裝固定,以及馬達的使用技巧,如,怎么獲得更大的動力輸出?同時簡單介紹怎樣并聯馬達,如何控制其工作等內容。

本章包含的內容:

微馬達、低速馬達、高速馬達

安裝馬達

馬達導線連接

控制能量

連接馬達

3.1簡介:馬達是機器人的主要動力源,它可以使機器人執行移動、載重,控制手臂,抓取物體,抽氣等其它需要動力源的動作。馬達有不同的種類,但都有一個共同點:將電能轉換為機械能。在這一章,我們要討論不同的樂高馬達及其使用、安裝、連接。

在講解馬達之前,我們先介紹一下有關電子學的理論。我們知道,電流分為直流電(DC)和交流電(AC)。家里使用的就是交流電,而電池是一種最常用的直流電源,所有樂高的電動組件包括馬達都使用直流電源。

為了更好地理解什么是直流電,我們可以把它想象成從山上流下的一股泉水。流過導線的電流與之類似:當你將電池與燈或者馬達連接時,電流的流動差不多像水流。我們知道電池有正負極,它表示電流的流動方向:從負極流向正極,就好像負極在山頂。在溪流中放一個水車就能把水的能量轉化為機械能,同樣,馬達可以將電流轉變成運動。假如改變水流的方向,水車會發生什么情況呢?它會改變旋轉方向。直流馬達也是如此。每一個馬達都有兩個接頭,一個接到負極,另一個接到直流電源的正極。你可以想象的到電流從電池的負極流入馬達,使馬達運動,然后電流又流回到正極。如果將馬達與電池之間的導線變換方向,馬達的旋轉方向也隨之改變了。

那么,如何來描述在溪流中流過的水量呢?它由兩個因素決定:水的流速,水流的寬度,兩者對水車的工作狀態都有影響。在電流里,流動的速度稱為電壓,它的寬度(強度)稱為電流。它們的單位分別可以用伏特(V)和安培(A)來表達,還有比它小的單位:毫伏(mV)和毫安(mA)。這兩者的乘積就稱為功率,用瓦特(W)來衡量它的大小。

每個馬達都有額定電壓,當然,電壓低于額定電壓時馬達也能工作,只是會轉得慢一些;但如果超過額定電壓,馬達就有可能燒掉。

電流還有其它特性:電流的變化是根據馬達的工作狀態改變的:負載越高,電流就越大。當馬達與RCX連接使用時,如果有力阻礙它旋轉,必須停止馬達。因為馬達會把電流不斷的轉變成能量來抵抗阻力,如果不成功,所有流過馬達的電流就會轉變成了熱能而不是機械能,這對馬達來說很危險。第二章討論過的離合齒輪在這里就起作用了,它限制了最大的扭距,防止馬達卡住的這種情況發生。在以后的章節中你會知道RCX對保護馬達也有積極的作用。

3.2微型馬達、低速馬達、高速馬達

每一個馬達都含有一個或更多的鐵心和磁鐵,用來將電能轉化為機械能,但你不需要知道這個轉化的過程。作為一個搭建者,你所要記住的是每個馬達都有一個輸入能量的接頭,一根輸出軸,目前樂高套裝提供了三種9V直流馬達(如圖3.1):高速馬達(a)、低速馬達(

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