Getriebemotor zu Servo umbauen

[Klebwax]

Da ja eh ein Getriebemotor verwendet wird, ist man ja nicht mehr auf das Format von Servoplatinen angewiesen, daher dürften die wohl auch ruhig ein Stückchen größer sein, denk ich mal.
Wenn man Bock drauf hat, eine H-Brücke so aufzubauen, bitte, aber da würde ich irgendwie lieber was Fertiges nehmen. Ist kleiner, einfacher und bestimmt auch günstiger.
Generell, was ist eigentlich der Vorteil daon, die Elektronik direkt an den Motor ranzubauen? Wärs nicht sinnvoll, Motor und Steuerung getrennt zu lassen?

Ich zitiere mich mal selbst https://www.roboternetz.de/community...l=1#post594115

Wichtig ist eigentlich, die Servoelektronik von der Motorversorgung zu trennen. Diese sollten immer aus getrennten Quellen kommen. Die Elektronik ist auf dem Weg zu 3,3V, für Motoren gilt: je höher desto besser. Mit einer integrierten Brücke ist das leicht zu erreichen.

Im Automotiv Umfeld gibt es solche Brücken ohne Zahl, von der Rückspiegel und Scheinwerfereinstellung bis zu Sitzverstellung und Fensterhebern. Die können alle problemlos an 3S oder 4S Lipos oder LiFe betrieben werden. Als Beispiel Infineon (Siemens) oder ST oder ...

Da ich PICs verwende, käme als einer der kleinsten ein PIC12F1822 im SO8 Gehäuse in Frage (würde ich zwar nicht gerne zum Entwickeln einsetzen, da die Pins zum Debuggen nicht frei bleiben). Einen externen Quarz braucht man nicht, der interne Oszillator ist immer besser als irgendein externer Elyt, wie bei den Servo-ICs. Dieser zusammen mit einem VNH3SP30-E und einem großen Scheibenwischermotor könnte ein 250W, oder anders gesagt 1/3 PS, Servo abgeben. Wenn man den Motor günstig bekommt (es soll auf Schrottplätzen Autos geben, die nie wieder einen Scheibenwischer brauchen), kann man selbst mit Hobby-Preisen für die Halbleiter billiger als Dynamixel bleiben (Silizium ist billig, Mechanik ist teuer).

Selbst wenn man es nicht auf diesen Wert treibt ist zu sehen, daß man mit einer eigenen digitalen Servosteuerung leicht die Probleme in der Stromversorgung von vielen Servos vermeiden kann.

MfG Klebwax

[HannoHupmann]

Keine Frage, man kann so ein Projekt beliebt ausdehnen und immer noch mehr Features einbauen, aber für manche Anwendungen braucht es gar nicht all diese Gimmiks. Die Idee hinter diesem Projekt ist es, wirklich nur ein 1:1 äquivalent zu einem Modelbau-Servo mit Getriebemotor aufzubauen. Dabei bleibt die Rahmenbedingung eben:
1) Es wird ein PWM Signal als Steuersignal verwendet
2) Es wird mit einem Potentiometer die Position erkannt
3) Es wird ein Getriebemotor mit 6V - 12V verwendet.
Fertig!

Die Platine soll später auch sehr nah am Motor sitzen (am besten auf diesem, dass eine Einheit) entsteht. Auf dieser gibt es den klassischen Servoanschluss mit 3 Leitern (GND, 5V und Signal) und einen Anschluss für die Motorspannung, nicht mehr!

Die fertige Schaltung soll sich später eben auch mit einer handelsüblichen RC-Fernsteuerung ansprechen lassen, dafür gibt es genug Anwendungen. Für eine Anwendung mit Temperatursensoren, Strom und Spannungsüberwachung etc. gibt es genug Lösungen bzw. es ist ein anderes Thema. Da nicht jeder Modellbauer über einen Programmierdongle verfügt, sehe ich leider schwarz für eine Lösung mit µC. Die Platine würde ich später gerne zum Herstellungspreis verkaufen (nein ich will damit nichts verdienen, es ist nur günstiger 20Platinen fertigen zu lassen, als zwei) und jeder kann sich selbst die Bauteile dazu kaufen.

Daher bitte ich nun zurück zum Kern dieser Aufgabenstellung zu kommen. Hessibaby hat das ja schon so schön gesagt
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Aktuelle Aufgaben:
Mit dem M51660L sind wir jetzt schon recht weit gekommen, aber noch nicht zu einer finalen Lösung, d.h. die Positionierung des Motors ist noch nicht hinreichend genau genug. Hier gilt es noch die bestehende Schaltung zu optimieren.

Könnte es sein, dass das Stellpoti nicht fein genug auflöst? Einige "Bastler" haben hier ja sogar Multiturn Potis eingesetzt, was auch eine schöne Sache wäre wenn damit ein Bereich von 1080° abgedeckt werden könnte.

[Geistesblitz]

Ist ja schon gut, am besten wir lagern das mit der µC-Lösung irgendwie mal aus, bevor wir den Thread noch ganz highjacken.

Ich steck jetzt nicht so in den Details von eurem IC drin wie ihr, aber ich versuch trotzdem was Konstruktives beizutragen.
Die Positionierung ist nicht genau genug...wie äußert sich das denn? Bleibt der kurz vor der gewollten Stellung stehen? Ich vermute Irgendwie dass das was mit der genannten Totzone zu tun hat. Eigentlich haben Potis eine recht gute Auflösung, nur durch so eine Totzone wird diese eben nicht mehr so recht genutzt. Allerdings kann es dann wieder zu Schwierigkeiten mit Schwingungen um die Solllage kommen. Was mir jedenfalls bei bisherigen Experimenten mit Positionsregelung von DC-Motoren aufgefallen ist, was Probleme machen kann, ist die Losbrechspannung, bei der die Motoren anfangen, loszulaufen (muss noch nichtmal für beide Drehrichtungen dieselbe sein). Bei einem µC kann man da eine Totzone in die PWM einprogrammieren, wie und ob das mit dem IC geht, weiß ich allerdings nicht.

Achja, bei einem Multiturnpoti oder auch einem Spindeltrimmer kann ich mir nur vorstellen, dass die Positionierung noch ungenauer wird, da ja die Pulslänge auf den gesamten Stellbereich abgebildet wird. Wenn sich das Signal um 0,01ms verändert, dreht sich der Servo dann nicht mehr um 3°, sondern um 15° oder sowas. Je nachdem, wie fein die Pulsweite aufgelöst wird, kann man sich dann auch die Auflösung des Stellbereiches ausrechnen.

[Hessibaby]

Erfahrungsgemäß sind die in den Servos verbauten Potis nicht von allerhöchster Qualität (von wenigen Ausnahmen abgesehen).
Was mir nur gestern Abend noch eingefallen ist, das ich immer wieder Probleme mit "Modellbauelektronik" hatte wenn ich diese mit meinem Labornetzteil versorgt habe.
Bei Batteriespeisung verschwanden dann so einige Probleme von selber.
Die Frage die sich stellt ist die ob Servotester und "Powerservo" aus der selben Spannungsquelle gespeist werden?
Und von wo wird die H-Brücke versorgt?

[Slowly]

@Klebwax
Das mit dem Rückkopplungswiderstand ist wirklich ein Problem.
Mit dieser Schaltung hat der kaum einen Einfluss.
Den Motor zu bremsen wäre kein Problem. In der H-Brücke alles
durchschalten. Das Funktioniert aber nur ein einziges Mal
Die Versorgungen sind natürlich getrennt aber durch Masse Verbunden.
PIC hört sich auch gut an. Schau mal hier: http://www.microchip.com/stellent/id...pnote=en012134
Einige Stangen PICs, serielle EEPROMs Darlingtons und MOSFETs hätte ich zur Verfügung.
@Geistesblitz
Die angestrebte kleine Baugröße liegt gerade im Bereich
"Einbau in ein Quadro, Hexa, Oktopod". Wenn der Kern fertig ist
könnte man fast jede beliebige H-Brücke für jede Anwendung anschließen.
@HannoHupmann
Der Stellpoti ist schon in Ordung. Ein Mehrgangpoti geht auf jeden Fall
auch. Mehrgang und Linearpotis habe ich auch herumliegen und kann
mal schauen was passiert.

Ansonsten funktioniert die Dämpfung zwischen Pin 2 und 6 nicht
mit dieser Schaltung. Es gibt immer bei schneller Positionierung ein
Überschwingen und Einpendeln beim Erreichen der Sollposition.
Das Überdrehen des Potis lag daran das der C Servotester Impulsbreiten
weit ausserhalb der Toleranz geliefert hat...
Für einfache Anwendungen ist diese M51660L Schaltung durchaus nützlich.
Bitte keine Wunder erwarten...
Die PIC und ATMEL Programmierer sind was mich angeht herzlich willkommen.
Wie wäre es mit einem Thread:
"M51660L durch Microcontroller ersetzen" ?

[Klebwax]

Einige Stangen PICs, serielle EEPROMs Darlingtons und MOSFETs hätte ich zur Verfügung.

PIC oder Atmel ist eigentlich egal. Es ging da eigentlich nur darum, daß man einen ADC braucht. Und den sollte man bei den Atmels eigentlich auch immer haben.

Es gibt immer bei schneller Positionierung ein Überschwingen und Einpendeln beim Erreichen der Sollposition

Das ist normal für einen P-Regler. Es gibt mehrere Lösungen:

Man vermindert das Trägheitmoment des Motors, also so etwas wie einen eisenlosen Glockenanker-Motor. Dann kommt er schneller zum Stehen.

Man vermindert die Stellgeschwindigkeit. Das macht der "Puls-Stretcher" in den Servo-ICs. Dann wird das ganze aber viel langsamer.

Man vergrößert das Deadband. Dann wird die Stellgenauigkeit schlechter und extrem lastabhängig.

Man bremst den Motor, wenn das Servo im Deadband ist. Dann muß die Brücke aber anders aufgebaut sein. Das könnte die einfachste Lösung sein.

Viele von den Beispielen, die hier herangezogen werden, bauen einen Fahrtregler aus einem Servo-IC. Da gibt es diese Probleme prinzipiel nicht.

Wie wäre es mit einem Thread:
"M51660L durch Microcontroller ersetzen" ?

Nur zu.

MfG Klebwax

[oberallgeier]

... Es gibt immer bei schneller Positionierung ein Überschwingen und Einpendeln ...

Bei meinen Messungen mit analogen Servos (Steuerchip nicht dokumentiert) hatte ich immer Schwingungen festgestellt. Diese Aufzeichnung *) ist typisch für lastlos, auch Messungen mit Last zeigen Schwingungen. Ist ja klar, wenn der Regler am Schreibtisch für eine nur schätzbare Last- Trägheits- und Dämpfungskonfiguration ausgelegt wurde, liegt er meist daneben. Die Dämpfung ist bei verschiedenen Servos z.T. drastisch eingestellt, aber flott genug, dass sie ordentlich laufen können.

Überschwingen hatte ich bei den von mir vermessenen vier Servotypen praktisch nicht festgestellt, hatte aber auch nicht mit wirklich schweren (im Rahmen der Servospezifikation), ungedämpften Massen hantiert.

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*) Bedingungen: Üblicherweise 5,0 V aus Labornetzteil max 5A, Signal an Servo mit 20,0 ms.

Messungen im Abstand von 1000 µs mit nicht geeichtem Potentiometer, Winkelangaben als Rohdaten in ADC-Werten (1° ca. 10 ADC), Zeitangaben mit üblicher Quarzgenauigkeit.

Wegen der schnellen Datenerfassung springen die digitalen Messwerte, eine sinnvolle Auswertung ist nur durch z.B. gleitenden Durchschnitt möglich - hier mit 10 Perioden. Man sieht bei dieser Messung deutliche Geschwindigkeitsschwingungen im 20-ms-Raster. Messungen bei anderen Servos - mit vermutlich höherer Dämpfung - zeigen ähnliche Schwingungen (ist ja auch klar). Messfahrten mit SlowMotion == ServoPWM wird mit etwas 12 Bit Auflösung vorgegeben - zeigen diese Schwingungen von full speed bis runter zu Schleichfahrt.

[Hessibaby]

Ganz eliminieren lässt sich das Servospiel eh nicht, da das Poti üblicherweise über ein zusätzliches Zahnradpaar von der Ausgangswelle angetrieben wird.
Das Spiel zwischen den Zahnflanken, insbesondere bei wechselnder Last, erzeugt einen Fehler.
Bei einem Truckmodell habe ich, an der Lenkung, anstelle des eingebauten Potis ein 50mm Schiebepoti zur Istmeldung eingebaut.
Nachteil war natürlich das einigermaßen dicht zu bekommen. Angeschlossen war das Ganze über eine 3,5er Klinke, Platz war ja durch den Entfall des Potis und der zwei Zahnräder da.
Bei der Testerei mit den NE555 oder NE556 aufgebauten Servotestern muss man Abweichungen tolerieren.
Ich habe mir mal die Mühe gemacht eine solche Schaltung mit Spindeltrimmer auf genau 20ms Tick einzustellen. Im längeren Betrieb lief dieser dann zwischen 19,2 und 20,5 ms hin und her da der 555er offensichtlich den frequenzbestimmenden C nicht immer gleichtief entlädt.
Vielleicht sollten wir zunächst einen Servotester basierend auf PIC oder AVR aufbauen?

[oberallgeier]

... Vielleicht sollten wir zunächst einen Servotester basierend auf PIC oder AVR aufbauen?

Ich hatte den Aufwand lange gescheut. Aber die gefundenen Aussagen mit meinem Prüfstand sind für mich ziemlich aufschlussreich, obwohl ich z.B. die schnelle Abtastung beim Stromverbrauch u.Ä. noch immer nicht aufgebaut und programmiert habe. Wesentlicher Antrieb zum Bau meines Servotesters war die festgestellte Regelabweichung beim RS-2 - der ist in dieser Hinsicht vermutlich einer der schlechtesten Servos die ich kenne.

[Geistesblitz]

@Hessibaby: was waren das denn für Servos? Ich hatte bisher nur Servos, wo das Potentiometer direkt mit der Abtriebswelle gekoppelt war.
Das mit dem programmierbaren Servotester ist bestimmt mal ganz praktisch, interessant wäre auch eine Sinuskurve als Sollsignal, bei der sich die Frequenz ändern lässt. Damit lässt sich die Servodynamik ein bisschen austesten, da bei höheren Frequenzen die Amplitude immer mehr schwindet.