闲来无事测舵机(更新GDW BLS892MG、Fastech RAZOR-C1)

cyclone1983

前言：
        在航模的各种电子设备里，舵机是一个非常综合和基础的元件。这么一个不到80克的小小玩意里面，有机械有电子，同时控制算法对舵机性能影响也很大，不好做。
        一颗舵机，有卖一二十的有卖一千的，参数相近价格却千差万别。模友选择舵机很难直接比较数据，因此选择就变成了一种玄学。既然是玄学，嘿嘿。
        市场上那么多牌子，F牌J牌A牌K牌D牌G牌O牌S牌B牌，有的卖情怀，有的卖壳，有的卖托(大雾)，都没关系，大家衣服脱了衣服来PK一下。
        声明一下，没收钱。手上有什么测什么，标准化测试项目，不定期更新。何时更新看我心情。
        

测试原理：
        舵机是一种位置伺服装置，输出轴跟随输入指令(也就是控制信号PWM波的高电平宽度)。我们给舵机输出轴上对拖一个伺服电机，由伺服电机输出可控的扭矩。
        通过伺服驱动器的调试软件和示波器+电流探头，我们可以采集舵机输出的扭矩、速度、位置曲线以及舵机动作过程中的电流电压曲线，通过这些数据，我们可以评价舵机的性能。
        

测试仪器和工具：
        转矩传感器：中航科电ZH007，用于负载伺服电机的扭矩标定               
        

        示波器：Keysight MSOX6004A，电流电压曲线采集，舵机信号确认
        

        电流探头：Tek TCPA300+TCP312                                                
        

        舵机电源：TAKASAGO FX060-50(7.4V/50A)，质疑供电不足的，请把电源举起来               
        

        负载伺服驱动器电源：TAKASAGO EX-1500H(36V/25A)                                
        

        温度采集：FLUKE Ti100                                                
        

        伺服系统：VMMORE ISD400-S50A，负载加载、位置/速度/转矩曲线采集，17位编码器(131072/圈)               
        

        舵机测试夹具：针对标准舵机专门设计的，没错我就是蛋 疼                        
        

        FUTABA T8FG+R6208SB：一般舵机信号               
                        
        某不值一提的工装：温升测试舵机240秒PWM信号序列生成        
        
测试项目和方法：
1>静态抖动
        就是电机上电后自己在那里吱吱吱叫的时候的位置抖动

2>虚位
        舵机位置锁定，舵机输出轴加载+-1Kg.cm(0.1NM)扭矩，测试正反方向的最大偏移角度曲线
        

3>空载速度(60度)
        舵机输出轴不带载，给舵机最大位置信号，测量舵机在达到最高速度后扫过60度角的时间
        

4>带载速度(60度，斜盘5Kg.cm(0.5NM)，琐尾2Kg.cm(0.2NM))
        舵机输出轴加负载，给舵机最大位置信号，测量舵机在达到最高速度后扫过60度角的时间
        

5>空载阶跃速度(0-60度)
        舵机输出轴不带载，给舵机60度的阶跃位置信号，测量从信号发生跳变到舵机输出轴到达到60度位置并稳定的时间-位置曲线
        

6>带载阶跃速度(0-60度，斜盘5Kg.cm(0.5NM)，琐尾2Kg.cm(0.2NM))
        舵机输出轴加负载，给舵机60度阶跃的位置信号，测量从信号发生跳变到舵机输出轴到达到60度位置并稳定的时间-位置曲线
        

7>带载阶跃电流曲线(0-60度，斜盘5Kg.cm(0.5NM)，琐尾2Kg.cm(0.2NM))
        舵机输出轴加负载，给舵机60度阶跃的位置信号，测量从信号发生跳变到舵机输出轴到达到60度位置并稳定的时间-电流曲线

8>堵转
        舵机位置锁定，舵机输出轴加载舵机标称的堵转扭矩，测试舵机轴的最大偏移角度曲线
        

9>堵转电流电压曲线
        测量舵机在堵转时的电流电压曲线

10>温升(0-60度，2Hz，斜盘5Kg.cm(0.5NM)扭矩，锁尾2Kg.cm(0.2NM)扭矩，240秒)
        伺服电机输出5Kg.cm位置保持力矩，以1Hz的频率反复给舵机1100/1900us脉宽信号，持续240秒，测量240秒时舵机表面的温度

参测舵机及厂家标称参数，点击进入相应链接
斜盘组：                                
RJX FS0521HV           19.5Kg.cm        0.055s/60度               7.4V
FUTABA BLS177SV     37kg.cm           0.11s/60度                7.4V
FUTABA S9373SV       24.6Kg.cm        0.06s/60度                7.4V
DEKO 3300                18Kg.cm           0.07s/60度                7.4V
GDW BLS892MG         23Kg.cm           0.10s/60度                7.4V
Fastech RAZOR-C1     34Kg.cm           0.071s/60度               7.4V

锁尾组：        
FUTABA BLS256HV     5Kg.cm                0.05s/60度                7.4V
KST MS805                7.5Kg.cm             0.04s/60度                7.4V
Fastech RAZOR-T1     19Kg.cm              0.047s/60度              7.4V

测试环境：

cyclone1983

先来个老舵机RJX(Servoking)：19.5Kg.cm，0.055s/60度

1>静态抖动
        曲线的含义：黄色曲线为采集到的舵机轴旋转角度，在17位编码器的分辨率下，等效计算出静态抖动的角度。
        测试结果：
        静态抖动角度：0.32度
       

2>虚位
        曲线的含义：绿色曲线是加载在舵机上的周期性正负切换扭矩，+-1Kg.cm，黄色曲线为采集到的舵机轴旋转角度，在17位编码器的分辨率下，等效计算出虚伪的角度。
        测试结果：
        虚位角度：1.66度
       

3>空载速度(60度)
        曲线的含义：黄色曲线为采集到的舵机轴旋转角度，在17位编码器的分辨率下，等效计算出舵机在最高速度下扫过60度的时间。
        测试结果：
        扫过60度时间：0.068秒
       

4>带载速度(5Kg.cm，60度)
        曲线的含义：持续加载5Kg.cm的反向扭矩，控制舵机旋转120度，黄色曲线为采集到的舵机轴旋转角度，在17位编码器的分辨率下，等效计算出舵机在最高速度下扫过60度的时间。
        测试结果：
        扫过60度时间：0.112秒
       

5>空载阶跃速度(0-60度)
        曲线的含义：黄色曲线为采集到的舵机轴旋转角度，在17位编码器的分辨率下，等效计算出舵机从开始启动到到达60度稳定的时间。
        测试结果：
        60度阶跃时间：0.137秒
       

6>带载阶跃速度(5Kg.cm，0-60度)
        曲线的含义：持续加载5Kg.cm的反向扭矩，控制舵机旋转60度，黄色曲线为采集到的舵机轴旋转角度，在17位编码器的分辨率下，等效计算出舵机从开始启动到到达60度稳定的时间。
        测试结果：
        60度阶跃时间：0.202秒
       

7>带载阶跃电流曲线(5Kg.cm，0-60度)
        曲线的含义：持续加载5Kg.cm的反向扭矩，控制舵机旋转60度，测量从信号发生跳变到舵机输出轴到达到60度位置并稳定的时间-电流曲线，黄色为舵机供电电压，粉色为舵机电流
        测试结果：
        见图片，RJX舵机是数字舵机，每个控制周期都有一个小调整电流，但是占空比很小，在阶跃信号出现时，电流的占空比变大，但是似乎舵机电机能消耗电流的峰值也不大，最大电流都没有超过5A。
       
        前面放大看看
       

8>堵转
        曲线的含义：舵机轴位置锁定，绿色曲线是加载在舵机上的扭矩，19.5Kg.cm，黄色曲线为采集到的舵机轴旋转角度，在17位编码器的分辨率下，等效计算出偏移的角度。
        测试结果：
        见图片，加载19.5Kg.cm扭矩时，舵机轴偏转了约5.5度，转矩撤掉后，舵机轴能正确回位。
       

9>堵转电流电压曲线
        曲线的含义：舵机轴位置锁定，伺服电机在舵机上加载19.5Kg.cm扭矩，黄色为舵机供电电压，一格是5V，粉色为舵机电流，一格是5A。
        测试结果：
        见图片，电源上读取的消耗电流为3.8A。
       

10>温升(0-60度，2Hz，5Kg.cm(0.2NM)扭矩，240秒)
        伺服电机输出5Kg.cm位置保持力矩，以1Hz的频率反复给舵机1100/1900us脉宽信号，持续240秒，测量240秒时舵机表面的温度
        测试结果：
        见图片，初始时室温22度，舵机表面温度27度
       
        测试240秒时，舵机表面温度48.8度
       
        看看周期动作的电流和电压曲线：
       
       

        评论：
        实际的速度和宣传的参数差的有点多，在带载后，速度的衰减比较厉害；
        工作时电流消耗不大，对供电来说比较友好，嘻嘻

mmyyhh7532

好专业啊

ytzy

厉害

grignard

好帖，评测样品容量再大点就好了

roland-c

好帖顶起。

但有一个问题或需注意：数字舵机的最大扭矩，往往不是舵臂静止情况下能够承受的最大扭矩，而是舵臂运动状态下承受的最大扭矩。在超过一定扭矩之后，舵臂会卡在一个地方不动，继续加大扭矩之后再会顺着扭矩方向运动。这可能是舵机内的电路保护措施产生的效果。模拟舵机不存在这个情况。

cyclone1983

roland-c 发表于 2018-12-29 11:47
好帖顶起。

但有一个问题或需注意：数字舵机的最大扭矩，往往不是舵臂静止情况下能够承受的最大扭矩，而 ...

是的，我按照运动加载的方式实际测试过，这些舵机似乎都是通过比例的方式控制的，偏移角度越大，力矩越大，目前测试的舵机，实际能输出扭矩都大于标称的扭矩，为了方便比(tou)较(lan)，我就直接按静态测试了。

funison

留名      

fly100

不错，产品性能需要这样来验证，而不是靠厂家吹

见客

沙发先

star00

技术贴一定要顶  楼主能不能测试一下银燕舵机和其他舵机对比数据  毕竟银燕舵机历史很久了  那些gdwk等牌子都是无副翼时代来临时候才出来的  

普加乔夫

6666，这么专业的评测还时第一次看见，

daitingke

顶！！！

依然特雷西

专业，此贴应该加精！

纯净星空

火前留名

Myth

哈哈楼主这是不给托厂留活路啊。支持支持。
不过有个问题，热成像仪测金属表面感觉会比实际温度低一些，尤其是表面没喷漆的裸露铝材。

铁翼雄心

强帖留名

默如雷

专业啊

qjc

这样测试是论坛中少数有意义的测试。有些舵机生产商甚至采用粗劣的测试方法。

金土丶

强贴留名