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Thema: Schaltung: Servoversorgung wählbar direkt oder über 78S05

  1. #21
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Zitat Zitat von Klebwax Beitrag anzeigen
    Einen kleinen Widerstand (1 Ohm oder kleiner) in die Plusleitung und das Scope dran. Ist doch schnell gemacht. ..
    Ok, ist gemacht. Dumm nur, dass der "kleine" Widerstand in der Kiste wählbar war zwischen R22 und 0,003 . . . also mussten die drei Milliohm die Arbeit machen.

    Das Bild war dementsprechend verrauscht, der Trigger für singleshot kaum richtig einstellbar - aber es ging sosolala. Nach dem verrauschten Oskarbild ist der Anfahrstrom (noch über den 78S05) knappe 2 A. Ich will schon wieder weg (klettern, Kumpeline wartet schon) aber nachmittags schieb ich mal ne Antwort mit Direkbestromung des Servos nach und ein paar Bildchen.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  2. #22
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Einen kleinen Widerstand (1 Ohm oder kleiner) ... Ist doch schnell gemacht. ..
    Gut. Jetzt ist es im Kasten.

    Aufbau:
    Controllerplatine versorgt über Netzteil, 9,9V, Strombegrenzung 1,5 A, Verbrauch der Platine mit LCD 144 mA, davon satte 100 mA nur fürs LCD (aus früheren Messungen bekannt).
    Servo-Speisespannung über separates Netzteil, 6V, Strombegrenzung 5 A, Servo verbraucht im Stillstand be waagrecht vorgestrecktem Arm rund 100 mA.
    Gould DSO 1602, 20 MHz. Messshunt 3 mΩ auf der Unterseite des Zusatzplatinchens, siehe Bildmitte, links aussen das Teil mit dem Oszilloskop-Tastbesteck.

    Anmerkung:
    Meine Servoplatinen (Lochraster, gefädelt) haben unter anderem stets einen 2x6-Pinheader "ANALOG" für Vcc-ADC3-GND und ADC0, ADC1, ADC2, drei Tasten und einen LCD-Anschluss. Dies im Wesentlichen für Testzwecke. Auf den 2x6-Stecker-"ANALOG" passt eine Buchse mit Poti - siehe Bild U-mess-Servo_2689_rot auf der Platine oberer Teil, das Ding mit dem Silikonschlauch-Griff. Wenn beim Hochfahren der Platine die Taste A (die oberste) gedrückt ist, wird eine Testroutine nach Art eines Servotesters angesteuert. Das LCD gibt dabei den ADC-Wert der Potimessung (Vcc-ADC3-GND, 10k) aus sowie Anzahl der Ticks der Servoperiode und Anzahl der Ticks des Servopulses - die 64000 Ticks für eine Periode 25,60 ms, sowie die aktuelle, vom Poti-ADC-Wert abgeleiteten Pulslänge, hier im Bild 4487 Ticks.

    Test:
    Beide Versorgungen an, Arm hängt - weil Poti entsprechend gestellt wurde. Oskar an, Trigger hauchdünn über Messrauschen, single shot, PreTrig 50 %, Rest siehe Bild/er. Das Poti wird von Hand so schnell wie möglich so weit gedreht, dass der Arm von Stellung "hängend" auf Stellung "horizontal nach vorne zeigen" dreht. Dabei läuft der Servo durch die schnelle Potidrehung full speed.
    Bilddokumentation zum Test:
    Gesamtaufbau - nur Platine etc
    Oszilloskopbild
    Stromversorgung

    Diskussion des Ergebnisses:
    Der Spannungshub am Bildschirm geht von den rund 100 mA des Servos im Ruhezustand aus. Die rund 5 mV Hub aus dem Oskarbild ergeben daher etwa 1,6 A zusätzlichen Strombedarf des Servos (0,005 V / 0,003 Ω ), insgesamt also 1,7 A im schnellen Fahrbetrieb. Ein Spannungswandler ist durch den Aufbau nicht zwischengeschaltet, die Stromversorgung für den Servo wird über den benachbarte Steckplatz des aktuellen Servosteckers eingespeist.
    Nicht ganz unverständlich ist die lange Beschleunigungsstrecke des Servos von rund 1 ms. Ich war bei meinen Servomessungen am Servotester mit genau diesem Servotyp ebenfalls auf nicht allzu hohe Beschleugingungswerte gekommen.

    So - was sagt ihr nun ?
    Ciao sagt der JoeamBerg

  3. #23
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hi oberallgeier,

    Milliohm und DSO sei Dank für deine Erkundungstour.

    Das sieht ja richtig gut aus.
    Wenn also der 'fette' 5A-Regler verbaut wird, dann ist auf alle Fälle noch genug Saft für 9 weitere 'Kleinlast'-Servos vorhanden.
    Ich denke, dass ein Ellenbogen nochmals Strom benötigt, aber weitere Servos im Handgelenk und den Fingern eher sparsam sind.

    Jetzt steht einem Rasenmäher schiebendem Archie nichts mehr im Wege.

    Gruß Sternthaler
    Lieber Asuro programieren als arbeiten gehen.

  4. #24
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Danke für die Ratschläge. Nun sieht die Schaltung für mich gut aus - ABER, na ja, eben stelle ich in der Boardansicht fest, dass da in der Umgebung des Controllers die üblicherweise dringend empfohlenen 100n´s fehlen. Die fehlen aber auch in meinen aktuell gut funktionierenden Lochrasterlösungen - deren Schaltplan ja Grundlage meiner THT-SMD-Platine sind; diese Platinen laufen trotz recht mangelhafter EMV-Maßnahmen bestens. Die Frage ist also: sind diese Kondensatoren zwingend erforderlich? Daher meine

    Erweiterte Bitte
    Würde bitte jemand sich Schaltung und Board daraufhin ansehen, ob die so oft empfohlenen Entströrungskondensatoren noch hinzugefügt werden sollen. Platzmässig täte ich mir mittlerweile schwer (abgesehen davon, dass die Mehrheit der Vias überarbeitet worden sind).
    Andere Kommentare oder Ratschläge wären natürlich auch willkommen.

    Danke im Voraus.

    Aktueller Schaltplan
    Aktuelles Board
    Aktuelle Bestückungsliste
    Ciao sagt der JoeamBerg

  5. #25
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    Gast
    Zitat Zitat von oberallgeier Beitrag anzeigen
    ... empfohlenen 100n´s fehlen. ... sind diese Kondensatoren zwingend erforderlich?
    Nur um sporadische Fehlfunktionen zu minimieren.
    http://rn-wissen.de/wiki/index.php?t...ockkondensator

  6. #26
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Zitat Zitat von oberallgeier Beitrag anzeigen
    Die Frage ist also: sind diese Kondensatoren zwingend erforderlich?
    Nix ist zwingend erforderlich. Diese Kondensatoren sichern nur im schlimmsten Fall oszillationfreies Funktionieren des Spannungreglers. Mein Tipp: SMD vielschicht Keramikkondensatoren zwischen Elkobeine auf der Leiterbahnenseite der Platine einlöten, da es keinen zusätzlichen Platz braucht.
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  7. #27
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo,
    Wenn Du den ADU benutzt, würde ich AVREF mit AVCC verbinden, also hinter deiner Spule, dann verhält sich Referenzspannung über das LC Filter ruhiger.
    Dein Poti dann auch an diesen Anschluss.

    Zwischen Pin 5 udn Pin 6 von deinem Controller findest Du noch Platz für einen 100nF Kondensator udn zwar möglichst dicht an den Beinchen zum Chip.
    Zwischen Pin 16 und 17 auch noch einen, das passt.

    Wo möglich, mach die Leiterbahnen ruhig dicker.

    Unter dem 10K Widerstand ist eine Leiterbahn schief,rechts neben dem ISP*Stecker und nicht nur dort.
    Mit dem DRC Kommando in Eagle kannst Du das automatisch prüfen lassen, wo Leitungen von den 45 Grad abweichen, das ist aber kein muss.
    Geändert von Siro (26.06.2016 um 21:51 Uhr)

  8. #28
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hmmm, der gelinkte Artikel vom Gast hat schon eine nette Anziehungskraft zu den Kondensatoren.
    Vor allem in Kombination mit dem Hinweis von Siro.
    Vcc mit 'prickelnden' Spikes direkt am AVREF kann keine guten ADC-Werte liefern.

    Hi oberallgeier,

    mein Senf wäre eher eine Frage zu den physikalischen Dimensionen der beiden Kondensatoren an den Spannungsreglern.
    Einer mit 10 uF, der andere nur 100 nF. Die Lötpads sind aber beide gleich groß. Ist das tatsächlich in Ordnung?

    Aus meiner Sicht der wichtigste Senf: Die beiden Abschlusswiderständen der I2C-Leitungen (R5 / R6 je 4K7).
    Auf der Platine sehen sie als Lötpads aus ohne Möglichkeit sie abzuschalten.
    Hier musst du somit höllisch aufpassen sie eben nicht in allen Platinen einzulöten. Bei diesem recht niedrigen Widerstandswert denke ich, sollte auch nur genau einmal so ein Abschluss vorhanden sein.

    Taster 3, bzw. der auch angeschlossene Stift ziehen die Leitung nach GND.
    Keine Ahnung, was du am Pin 8 vom LCD/CIR-Stecker anschließt. Aber wenn dieser Pin von der CPU aus 'getrieben' wird, CPU-Pin also Ausgang spielt, dann hast du die schicke Möglichkeit, dass du den +5V-Ausgangspegel per Taster kurzschließen kannst.
    Bei Taster 1 und 2 sehe ich das als OK, da du die Pins der CPU wohl konstant als Input mit Pullup betreiben wirst.

    Den Reset-Pin der CPU quälst du mit mehreren Eingangswegen. Wenn verschiedene Gerätschaften den Pin auf +5V halten, dann 'saugt' ein einzelner GND-gezogener Eingang hier viel Saft.
    Atmel hat im Kapitel 3 dieser AppNote etwas dazu zu sagen. http://www.atmel.com/Images/Atmel-25...ote_AVR042.pdf

    Stromversorgung Servos: Hier würde ich den 100 nF / C2 nicht bei Pin 3, sondern bei Pin 2 vom Jumper anschließen. Dann wirkt er auch noch bei der Spannungsversorgung über den Anschluss X2.

    Und nochmals mechanische Dimensionen.
    Bei meiner 10-fach-Servoplatine (du kennst sie), habe ich ja auch direkt die 10 Steckanschlüsse im 2,54-mm-Raster. Leider sind aber die/meine Servostecker ein kleines bisschen breiter als 2,54 mm. Bei mir passen ca. 6 Stecker nebeneinander. Danach 'wölbt' und verbiegt sich der 'Steckerblock'.
    Platz auf deiner Platine sollte ausreichen um deine 2*6-Stecker ein wenig auseinander zu schieben.

    Auf der Platine:
    - Digital 5V-Versorgung. Reglermasse in rot zu 100 nF. Rot dazwischen nach oben zum 1K.
    Drehe den 1K-ler um 180 Grad. Die Leiterbahnen Masse-Pad und Pad-PWR1-LED werden einfacher und kürzer.
    - RES-LED und sein Vorwiderstand 10K. (Warum hier 10K?)
    Drehe den Widerstand um 180 Grad und du kannst den Via vom R zur LED entfernen. (Vom Pad zur LED in rot verlegen.)
    - Rechts neben dem ISP-Stecker ist ein 10K-Widerstand.
    Die blaue Leiterbahn, abzweigend zwischen ISP und R, muss nicht so einen 'Extra'-Bogen machen. Ziehe sie vom rechts neben dem R liegenden Via weiter zur CPU.
    - Müssen Servo-Steuer-Pins 5 und 6 zwingend mit den CPU-Pins PC6 und PC7 so angeschlossen sein?
    Wenn du die beiden Leitungen tauschst, kannst du das 'durchschlängeln' der blauen Leitung am Servostecker vermeiden.


    Und wieder ist ne' Stunde um.
    Trotzdem viel Spaß und Grübeln beim Lesen.

    cu Sternthaler
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  9. #29
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    .. um sporadische Fehlfunktionen zu minimieren .. Nix ist zwingend erforderlich .. Leiterbahn schief ..
    Danke für Eure Ratschläge und sorgfältigen Beobachtungen. Ich habe mal zwei zusätzliche Kondensatoren in Controllernähe reingepopelt, dafür Leiterbahnen verschoben und mehr Flächen ohne GND-Kupfer geschaffen. Und ich habe auch die 45°-Bahnen bereinigt (die NICHT-45° Trucks), auch wenns nicht zwingend notwendig ist - sieht gefälliger aus. Bildchen folgt.

    Nachtrag @ Sternthaler (00:42) : Danke vielmals. Um Deine Anmerkungsliste kümmere ich mich auch noch. Aber jetzt ruft das Bett.
    Geändert von oberallgeier (26.06.2016 um 23:42 Uhr)
    Ciao sagt der JoeamBerg

  10. #30
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Hallo Sternthaler und andere

    Sternthaler Du hast natürlich sooo recht.
    Beide Kondensatoren - 10µF und 100nF - sind gleich groß. Aber beide sind auch Kerkos 0805 die beim Bestücken sorgfältig auseinander gehalten werden müssen.

    Das mit den PullUps beim I²C - das hatte mir bei den ersten Schritten mit I²C ziemliche Probleme gemacht, damals waren es Pullups an der Motorcontrol-Platine von robotik-hardware, die ich als Slave am RNControl betrieben hatte. So lange Probleme bis ich es gepeilt hatte, dass die Busterminierung nur an einem Ende erfolgen soll/sollte/muss/darf. Damals hatte ich viel mit unterschiedlichen Widerständen bei der Motorcontrol und der RNControl rumgespielt :-//. Trotzdem hatte ich die Plätze/den Schaltplan für meine gefädelten Servoplatinen so erstellt, dass ich Widerstände einbauen KÖNNTE. Beispielsweise wenn ich so eine Platine als Master für z.B. einen Sensor benutzen möchte. Der Trick heißt bei der derzeitigen Verwendung als Slave für meinen Zentralrechner RNControl im Bauch von Archie: Widerstände weglassen.

    Die beiden LED-Vorschaltwiderstände bei PWR1 und RES habe ich gewendet und die Via beim RES eingespart. Prima, danke!

    Die LED-Vorschaltwiderstände werde ich vor der Bestückung noch genauer bestimmen. Ich habe rote LEDs für RES und Tst mit 80 mcd und grüne LEDs für PWR1/-2 und Heartbeat mit 50 mcd. Ich will aber alle auf vergleichbare Leuchtstärke einstellen . . .

    Das mit TasteC ist noch schlimmer *ggg*. Da gibts ja nen Pfostenheader 1x5 - für den gibts in der Schublade ein Anschluss-/Verlängerungskabel. Zu dem passt eine kleine Platine mit drei dicken Tastern - Ta, Tb und Tc - sowie einem kleineren Taster RES. Und der zugehörige Codekommentar bei meiner Belegungsdokumentation ist hier ("..NC (TasteC).. EU.." - also PB7 "Eingang mit Pullup auf Pin8/Wannenstecker"):

    Code:
    // - - - - - - - - - - - - - - -
    // ####>>>>     Initialisierung/Anschlüsse von PORT B für LCD DEM 16x2
    //     data bit 4        PB0  0 A  WS Pin1 | 
    //     data bit 5        PB1  1 A     Pin2 | -- Der 10-polige Wannenstecker
    //     data bit 6        PB2  2 A     Pin3 |    ist an die Belegung wie beim
    //     data bit 7   SCK, PB3  3 A     Pin4 |    Transistortester angepasst
    //     RS line           PB4  RS      Pin5 |    es kommen noch
    //     ENABLE line MOSI, PB5  EN1     Pin6 |    Pin  9  GND und
    //     R/W (offen) MISO, PB6  R/W     Pin7 |    Pin 10  Vcc dazu
    //     NC (TasteC) SCK,  PB7  EU      Pin8 |___________________________
    //     GND                            Pin9   
    //     Vcc                            Pn10      | Anmerkg: ENABLE line !
    // - - - - - - - - - - - - - - -
    So kann ich nämlich diverse LCDs in meinem Fundus sowohl an RNControl als auch an meine Platinen, diese und sonstige, anschließen. Läuft seit langem so . . . der Taster C wird ja nur sehr selten benutzt und wenn, dann nur ziemlich kurz.

    Die Servostecker im Raster 5 * (2x3) ohne Zwischenraum waren hier neu - und Du hast recht, auf Deiner Platine hatte ich noch nie alle Servostecker aufgesteckt ... Egal, ich habe jetzt die fünf Stecker mit Abstand je 1,0 mm aufgereiht.

    Die Pinbelegung der Servosignale ist seit meiner ersten 10-Servoplatine in allen Codequellen gleich. Daher möchte ich das sehr ungern ändern - ich fürchte dann Probleme mit der Kompatibilität.

    So, das sollte jetzt Deine Liste gewesen sein mit Ausnahme der blaue Leiterbahn, abzweigend zwischen ISP und R.

    Mal sehen, ob ich alles ordentlich gemacht und nix vermurxt habe. Allmählich wirds fast unübersichtlich. Aber DRC, ERC und genaues Hinsehen melden keine Auffälligkeiten.

    Board aktuell . . . ~x47-4~ hier
    Schaltplan aktuell ~x47-4~ hier

    Danke allen für die ergiebige Mithilfe.

    PS: ein kleiner Schönheitsfehler stört mich noch: ich habe die Bauteilbeschriftung für den Bestückungsdruck vorbereitet. Dazu wurde "smash"-Bauteil verwendet. ABER - es bleibt das hässliche, überflüssige "Origins"-Kreuz - - das ich nicht abschalten kann. In den 370 Seiten des Eagle Handbuchs Version 7 habe ich dazu auch nix gefunden. Im www auch nicht :-//
    Geändert von oberallgeier (27.06.2016 um 10:19 Uhr) Grund: Nachtrag: Schönheitsfehler
    Ciao sagt der JoeamBerg

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