Servos modifizieren oder umbauen 1 - Entwurf1

[wlater]

Moin zusammen !

 

Anbei möchte ich meine Recherchen zu Änderungen an Servos zusammenfassen. Ergänzungen und Korrekturen sind erwünscht, vielleicht ist das Endprodukt ein Artikel, der das Grundwissen zu diesem Thema gut verständlich zusammenfasst.

 

 

EINLEITUNG

Servos sind spannende Bastelobjekte, weil ein Motor, ein Getriebe und eine Elektronik zusammen im passenden Gehäuse für wenig Geld gekauft werden können. Außerdem gibt es unzählige Abmessungen, verschiedene Drehmomente und Ausstattungen.

Wenn man allerdings etwas anderes möchte als schnell nach links 40° - schnell nach rechts 40°,dann wird es schon schwieriger. Aber dafür sind wir ja Modellbauer.

 

 

INNENLEBEN EINES SERVOS

Die meisten Servos sind folgendermaßen aufgebaut:

 

 

Der Motor bewegt über ein Getriebe den Ruderhebel.

Das Potentiometer ist an die Achse dieses Ruderhebels gekoppelt und gibt eine Rückmeldung über die Hebelposition an die Elektronik.

Über die drei Adern des Kabels kommen Gleichstrom (+ und -) und das Steuersignal zur Elektronik. Für die Steckerbelegung und Kabelfarben haben die Hersteller unterschiedliche Systeme (Grafik dazu), mittels Adapter oder Umlöten sind die Servos aber an unterschiedlichen Empfängern nutzbar.

 

Servos für höhere Beanspruchung sind mit einem Metallgetriebe und Kugellager ausgestattet.

 

 

SERVOSTEUERUNG

Vom Empfänger bekommt das Servo alle 20 Millisekunden ein Signal. Die Länge dieses Signals gibt die Soll-Position für den Servo an:

 

• kurzes Signal (1 Millisekunde) = Endstellung (z.B. links)
  

• mitteres Signal (1,5 Millisekunden) = Mittelstellung
  

• langes Signal (2 Millisekunden) = andere Endstellung (z.B. rechts)
  

 

 

 

Auf der Seite Electronicsplanet.ch gibt es dazu eine sehr anschauliche Grafik.

 

Die Servoelektronik vergleicht diese Soll-Position mit der Ist-Position, die über das Potentiometer zurückgemeldet wird. Wenn beide nicht übereinstimmen, bekommt der Motor solange Strom, bis die gewünschte Position erreicht ist:

 

 

Bei Digitalservos erfolgt diese Regelung schneller und exakter. Dadurch ist eine höhere Haltekraft möglich, allerdings auch ein höherer Stromverbrauch.

 

 

MODIFIKATION DER SERVOEIGENSCHAFTEN

Damit mein Servo mehr kann als das oben beschriebene Standartverhalten (40° in jede Richtung), gibt es verschiedene Möglichkeiten:

 

• Einstellungen oder Programmierung in der Fernsteuerung (Z.B. Servoweg, Drehrichtung)
  
• Programmierung im Empfänger
  
• Module, die zwischen Empfänger und Servo gesteckt werden (Z.B. Für Geschwindigkeit, Drehwinkel)
  
• Programmierung von Digitalservos (Winkel, Geschwindigkeit... ) Solche Servos sind mittlerweile bezahlbar (Hyperion 35€, USB-Adapter 15€ oder Programmierung durch den Händler)
  
• Hebel, Getriebe oder Seilscheiben, die vom Servo angetrieben werden können auch oft weiterhelfen.
  
• Am Servo rumbasteln, auch „Servohacking“ genannt. Vielleicht die brutalste Methode, macht aber Spaß.
  

Weiter im zweiten Teil.

Edited March 4, 2012 by Antias
Bilder eingefügt.

[wlater]

 

BESCHREIBUNG EINZELNER UMBAUTEN AN SERVOS

 

DREHRICHTUNG ÄNDERN

Stecker umdrehen hilft nicht. Wegen der oben beschriebenen Rückkopplung müssen am Motor und am Poti die Kabel getauscht werden: Link

 

 

GESCHWINDIGKEIT ÄNDERN

Für viele Sonderfunktionen ist es schöner, wenn die Bewegungen langsam ablaufen. Dies ist über zwischengeschaltete Module möglich, die wohl auch selbst gebaut werden können: Link1 Link2

 

DREHWINKEL ÄNDERN (allgemein)

Durch Einfügen von Widerständen am Poti kann die Rückmeldung zur Elektronik und damit der Drehwinkel recht leicht geändert werden. Wenn Trimmer statt fester Widerstände verwendet werden, wird der Drehwinkel sogar justierbar. Dabei kann der maximale Drehwinkel des Potis von ca. 270 Grad nicht überschritten werden. In der Modellwerft gab es wohl 2001 mal eine Tabelle zu Widerständen und erreichtem Drehwinkel.

 

 

DREHWINKEL 180 GRAD

Umbau durch Einfügen von Widerständen, speziell um 180° zu erreichen. Der Winkel von 180 Grad ist für die Ansteuerung von Gestängen oder Schoten sinnvoll, da so von einem Totpunkt bis zum anderen geschwenkt wird. Nahe den Endstellungen ergibt sich ein geringer Weg (=feinfühlige Steuerung), dafür hohe Kraft an Schot oder Gestänge.

Link1

Link 2 (Umbau HTX 900),

Link 3 (Umbau HS 85, PDF, englisch)

 

 

DREHWINKEL MEHR ALS 360 GRAD (SEGELWINDE)

Um größere Drehwinkel proportional zu steuern, gibt es 2-3 Umbaumöglichkeiten. Immer ist es dabei erforderlich, den mechanischen Anschlag am letzten Servorad zu entfernen. Außerdem muss darauf geachtet werden, dass dieses letzte Zahnrad vollständig gezahnt ist.

 

Variante 1:

Das Poti wird durch ein Spindelpotentiometer ersetzt, welches bei gleichem Widerstand 10 oder 15 Umdrehungen macht. Dabei ist nur wenig mechanischer Umbau im Servo notwendig.

Links:

2 Anleitungen auf DSV-modellsegeln

Verschiedene Anleitungen bei minisail.ev (weiter runter scrollen)

Variante 2:

Das Poti wird ausgebaut und über ein Schneckengetriebe angesteuert. Dadurch dreht das Poti langsamer mit und der Servo muss mehr Umdrehungen machen, bis der Sollwert erreicht ist. Im Servo muss ggf. ein Ersatz für die entfallene Achse des Potis eingebaut werden.

Anleitung von Niels Fries

 

 

Variante 3:

Das Poti wird an geeigneter Stelle der Sonderfunktion eingebaut. Der Servo wird nun so lange laufen, bis die gewünschte Position erreicht ist. Wichtig ist, dass diese Position erreicht werden kann, sonst läuft der Servo, bis der Akku leer ist oder (bei Blockade) bis etwas durchbrennt. Eine solche Abtastung habe ich irgendwo mal bei minisail.ev gesehen und hier für mein Segelboot gebaut.

 

 

UMBAU ZU WINDE / GEREGELTEM GETRIEBEMOTOR

Dieser Umbau ist an vielen Stellen als 360°-Umbau oder Servohacking beschrieben. Das Poti verliert seine Regelungsfunktion, da es nicht mehr an die Abtriebsachse gekoppelt ist. Nun kann nur noch für eine Stellung (meist Mittelstellung) der Sollwert erreicht werden. Für alle anderen Fälle funktioniert die Servoelektronik als Fahrtenregler. Beim Einsatz in Sonderfunktionen kann eine Endabschaltung oder Rutschkupplung erforderlich sein. Außerdem beachten, dass der Strom für diese Anwendung vom Empfänger kommt und diesem eventuell den Akku leersaugt.

"360-Grad" Umbau eines GWS-IQ 200

Servohacking

 

 

UMBAU ZU NORMALEM GETRIEBEMOTOR

Die Elektronik wird mitsamt Poti außer Betrieb genommen. Also nur abklemmen, Anschlag am letzten Zahnrad und Koppelung an Poti entfernen und fertig ist der Getriebemotor. Da mit der Servoelektronik auch die Entstörung des Motors außer Kraft gesetzt wurde, muss diese evtl. nachgerüstet werden.

Anleitung auf electronicplanets.ch

 

 

[Schifferlfahrer]

Sehr interessant und sehr gut zusammengefasst!

Bezeiten habe ich auch schon in Servos rumgepfuscht, mit mehr oder weniger großem Erfolg. Mit diesen Tips klappts beim nächsten mal hoffendlich besser:)

 

Wenn das jetzt noch jemand oben im Forum festpinnen könnte...:D

[JL]

Hallo Martin,

 

gute Zusammenstellung. Eine kleine Ergänzung zur Servosteuerung: Bei manchen 2,4 GHz-Anlagen wird nicht mehr mit 20 ms übertragen, sondern mit 14 ms.

[wlater]

Hallo zusammen !

 

Irgendwie sind im ersten Beitrag Bilder verschwunden. Bestimmt weil ich damals den Beitrag doppelt gesendet hatte und dann den falschen (wo die Bilder drin waren) gelöscht. Hier die fehlenden Bilder:

 

Die meisten Servos sind folgendermaßen aufgebaut:

 

Bild zu den Servosignalen:

 

Grafik zum Regelungsablauf (hinter "...bis die gewünschte Position erreicht ist"):

 

Vielleicht kann man es nachträglich wieder oben reinbasteln ?

 

Schöne Grüße,

 

Martin.

[Guest jb750]

Hallo @ all,

oder man benutzt das hier:

Das Dingens kann:

Die Elektronik ermöglicht es den Drehwinkel eines Servos in 32 unterschiedlichen Stufungen

zu variieren – von stark vermindert bis stark erweitert. Weiterhin kann die Servogeschwindigkeit

und Servoreverse eingestellt werden.

Speziell ergeben sich für den Servo die folgenden Eigenschaften:

· Drehwinkelverdopplung (z. B. 90 Grad (Standard) auf 180 Grad; hier ist auf den

mechanischen Anschlag der Servos zu achten um diese nicht zu beschädigen)

· Einstellung der Servogeschwindigkeit (bis zu ca. 50s für 90/180°)

· Servoreverse

· Definition der Neutralposition des Servos

Die Einstellungen sind gerade für Sonderfunktionen bei Schiffen z. B. langsame Krandrehungen,

Geschützdrehungen, Scheinwerferdrehungen usw. sehr interessant.

Gruss

Michael

[Schifferlfahrer]

Modellbauerisch interessanter ist aber die Lösung von Martin;)

 

Klar, wenn man ein Servo-Delay braucht, muss man sich was anderes überlegen.

[Guest jb750]

Hallo Jürgen,

 

klar finde ich die Lösung von Martin auch toll. Ich habe das auch schon selbst öfter mal gemacht und die günstigen Servos vom großen " C " Typ RS-2 dafür genommen. Mit denen geht das extrem gut und einfach. Aber manche Leute haben es nicht so mit löten. Auch gibt es Servos, bei welchen nicht gerade viel Platz im Innern ist, wie z.B. die 9 Gramm Servos Typ SG90. ( die benutze ich auch ganz gerne mal, wenn nicht so viel Platz ist) Da ist es viel einfacher, so ein Teil wie im Video vorzuschalten.

 

Gruss

Michael

[Schifferlfahrer]

Ja klar, wenn es nicht anders geht bzw. man die Möglichkeiten nicht hat, ist so ein elektronisches Helferlein ausgesprochen nützlich.

Vor allem die Delay-Funktion ist für Sonderfunktion schon was ganz feines.