Hexabob

[HannoHupmann]

Für Servos verwendet man einen sogenannten SBEC, im prinzip ein Spannungsregler, aber ausgelegt für hohe Ströme (bis zu 25A). Damit lassen sich gerade Akkuspannungen zwischen 6,4V-15V sauber auf 6V bringen.

@Klebwax, stimmt nicht ganz, es gibt Messung und Untersuchungen, aber die werden gerne ignoriert oder nicht ernst genommen. Ich habe mich intensiv mit dem Thema beschäftigt und konnte herausfinden:
1) Ein Hexa kann leicht zwischen 7A bis 11A ziehen, je nach Belastung. Die meisten Netzteile sind hier zu schwach. Ich verwende jetzt ein Festspannungs Netzteil mit entsprechender Leistung.
2) Pufferkondensatoren helfen imens, wir reden hier aber nicht über 100nF oder 1000µF sondern über richtig dicke Kondensatoren. Es gibt Berechnungshilfen, aber als Größenordnung, mein Vinculum braucht 40.800µF als Puffer, damit bekomm ich die Spannung schön glatt gezogen! Zusätzlich sind pro Bein noch 1000µF als kleine Puffer direkt am Anschluss verbaut, die sind vermutlich aber unnötig.
3) Logikspannung und Servospannung sauber trennen (GND Verbindung nicht vergessen).
4) Trennen der Signalleitung vom Servo, es geht mit einem 100Ohm Widerstand, aber noch besser mit einem Optokoppler.
5) Sternverkabelung und dicke Kabelquerschnitte sind obligatorisch.

[JensK]

Das ist vermutlich nicht mit einer Sternverkabelung gemeint oder?
Ist Sternverkabelung eine Verkabelung, wo man mehrere Kabel für einen Stromweg benutzt? Oder liege ich damit falsch?
Bzw. Pro Bein eigene - + Versorgungsleitungen?


Wir probieren gerade mal ob wir mit Fritzing uns 2 schöne Platinen zaubern können. 1 für die Servos und eine für die Spannungspufferung mit den dicken Kondensatoren.
Danke für deinen Tipp HannoHupmann!




Der Thread hier darf gerne in den unfertigen Bereich verschoben werden...

[bonesawmcl]

@HannoHupmann: Macht es denn bei einer Kondensator-bank mehr Sinn mehrere gleich große Kondensatoren (so wie du 6x6,8mF) zu nehmen oder könnte es evtl besser sein noch kleinere Kapazitäten dazu zuschalten, um Spannungsspitzen mti verschieden Frequenzen besser abfangen zu können. Ich bin mir gerade nicht so sicher, ob wir Zugang zu 'nem Oszi haben.

[Geistesblitz]

Sternschaltung bedeutet, dass alles mit eigenen Leitungen versorgt wird. Der Sternpunkt für die Versorgung sollte dabei möglichst nah an der Energiequelle liegen. Der Vorteil daran liegt, dass eventuell anfallende Spannungen (jede Verzweigung ist ja auch irgendwie ein Spannungsteiler) minimal gehalten werden können. Sonst könnte es beispielsweise passieren, das Gnd überall auf einem anderen Potential liegt, da viel Strom hindurch fließt.

[Klebwax]

@Klebwax, stimmt nicht ganz, es gibt Messung und Untersuchungen, aber die werden gerne ignoriert oder nicht ernst genommen. Ich habe mich intensiv mit dem Thema beschäftigt und konnte herausfinden:
1) Ein Hexa kann leicht zwischen 7A bis 11A ziehen, je nach Belastung. Die meisten Netzteile sind hier zu schwach. Ich verwende jetzt ein Festspannungs Netzteil mit entsprechender Leistung.

Vielen Dank, Hanno. Genau das meinte ich: "kann leicht" und "zwischen 7A bis 11A" ist alles andere als ein Messwert. Messwert heißt für mich: zieht maximal x A.

Ich bin mit Servos nicht gut ausgestattet, kann daher nur Werte für einen Typ beisteuern. Es ist das Servo HK939MG von HobbyKing. Es ist eher eines von den kleinen: 22,5*11,5*24,6mm 12,5g 2,5kgcm Drehmoment und 0,14sec/60°. Für einen ersten Test hab ich mal die Strombegrenzung des Netzteils (5V) auf 1A gestellt. Da blitzte die Überstrom-LED beim Stellen schon auf (auf der Anzeige sieht man das nicht) . Eine genauere Messung ergab Stromspitzen von bis zu 1,8A. Man kann auch sehen, daß die Stromspitzen kurz nach dem Servopuls am größten sind. Bei einem baugleichen Digitalservo erkennt man deutlich die höhere PWM-Frequenz des Motors. Die Spitzen sind erkennbar niedriger (eher 1,5A), dafür ist der Strom gleichmäßiger über den Servozyklus verteilt. Soweit meine Überschlagsmessung

Wenn ich das jetzt mal versuche hochzurechnen komme ich hier schon auf ca. 30A. Nun werden nicht alle gleichzeitig den Anlaufstrom ziehen, aber 1A werden auch leicht erreicht, wenn man das Servo bremst. Die Klasse der von dir eingesetzten Servos hat wohl ein 3 bis 4 mal so großes Drehmoment. Wenn ich mal von einem besseren Wirkungsgrad bei größerer Bauform ausgehe, komme ich auf einen 2 bis 3 mal so großen Strom.

Das alles ist natürlich keine Messung, nur eine Schätzung. Da ich gar kein Projekt mit Servos, geschweige denn mit 18 Servos habe, kann ich ein Gesamtsystem auch nicht messen. Deine 7A bis 11A halte ich aber für zu niedrig angesetzt.

MfG Klebwax

[JensK]

Sternschaltung bedeutet, dass alles mit eigenen Leitungen versorgt wird. Der Sternpunkt für die Versorgung sollte dabei möglichst nah an der Energiequelle liegen. Der Vorteil daran liegt, dass eventuell anfallende Spannungen (jede Verzweigung ist ja auch irgendwie ein Spannungsteiler) minimal gehalten werden können. Sonst könnte es beispielsweise passieren, das Gnd überall auf einem anderen Potential liegt, da viel Strom hindurch fließt.

Danke für die Erklärung. So in der Art habe ich mir das auch vorgestellt.
Fließt dann hoffentlich richtig in unsere Platinenentwicklung und Verkabelung ein.

Beispielsweise so?

Spannungspuffer.
Ob 6 oder 8 müssen wir
erstmal testen.


Momentan kann ich das selber leider nicht testen, wieviel die Servos insgesamt ziehen, da ich weder ein Labornetzgerät habe noch die Möglichkeit meinen Akku anzuschließen. Ich muss jetzt mal das Spannungspufferboard und das Servoboard planen. Sobald die beiden fertig sind, kann ich mal mit Messungen anfangen.
Der SBEC Regler von Hobbyking mit 20A oder ein 25A... muss dann erstmal reichen.

[021aet04]

Hallo Jens,
So ist es falsch, dein Layout hat viele Fehler.
1.) Anschlüsse falsch. Die sind nicht für so hohe Ströme ausgelegt. Besser sind Klemmen oder direkt an der Platine mit Kabelschuh anschließen.
2.) Das ist auch kein Stern Layout. Stern Layout wäre von der Klemme zu jedem Kondensator eine Leitung.
3.) Leitungen sind zu dünn. Je dünner die Leitung desto höher der Widerstand und dadurch der Spannungsabfall. Ich würde eine Leitungsbreite von ca. 2mm nehmen oder noch breiter. An den Kondensatoranschlüssen notfalls wieder schmäler werden. Du kannst auch die Leiterbahn verzinnen eventuell noch mit einen Kupferdraht.
4.) Die Kondensatorbank gehört zur Stromversorgung. Deswegen solltest du hier kein Stern Layout wählen. Erst vom Ausgang der Bank mit Stern Layout weiter. Du solltest auch nicht von der Eingangsklemme direkt zur Ausgangsklemme. Besser wäre Eingangsklemme =» C =» C.....C =» C =» Ausgangsklemme


PS: Vergiss nicht die Befestigungen der Platine mit einzuplanen, achte auch auf die Größe des Werkzeuges wenn es z.b. Ein Außensechskant ist


Mfg Hannes

[HannoHupmann]

@Klebwax: Das ist doch albern, natürlich kann ich keine genauen Werte für jedes System geben. Ich kann dir nur die Messungen aus meinem sehr speziellen Aufbau nennen. Jeder muss für seinen Hexa selbst messen, da der Strom stark von: Gewicht, Servos, Anordnung und Belastung abhängt. Fakt ist aber, dass wir bei Hexas mit sehr hohen, kurzzeitigen Strömen rechnen müssen und in der Regel tun sich SBECs damit schwer diese bereit zu stellen. Daher habe ich nach dem SBEC eine paar dicke Kondensatoren eingebaut und bekomme so die Spannung glattgezogen.
Da gerade die Anlaufströme sehr hoch sind, startet der Profi nicht alle Servos gleichzeitig, sondern kaskadiert diese, aber das ist ein anderes Thema.

@JensK es gibt mehrere Gründe warum ich 6 Kondensatoren, statt vieler kleiner verwendet habe. Bauraum und Gewicht ist einer, verfügbarkeit der Bauteile ein anderer. Im Prinzip könnte man es auch mit einem einzigen dicken Kondensator machen, doch dieser ist dann meist etwas träge. Bei vielen 1000µF wird es dann doch recht platzintentsiv. Ich hatte bei mir ein Bein aufgebaut und solange Kondensatoren auf dem Steckbrett parallel geschaltet bis die Spannung am Oszi gleich blieb (experimenteller Ansatz), zusätzlich habe ich berechnet was ich brauche, war etwas weniger aber gleicher Bereich (theoretischer Ansatz).

Dein Bild ist nicht ganz optimal. Ich dachte mehr an sowas:


Das ist der Aufbau bei meinem Vinculum. Die Kondensatorbank verteilt den Strom auf die 6 Beine und von dort wird der Strom auf die Servos verteilt. So kann ich bis zu den Beinen mit dickeren Kabeln arbeiten und trotzdem den Kabelsalat im inneren überschaubar halten. Zudem wollte ich, dass ein Bein ohne Probleme komplett abgesteckt werden kann. Die 100µF und 100nF Kondensatoren sind vermutlich unnötig, aber der Platz war da. Von der Servoplatine leite ich die drei Signalleitungen mit einem dreiadrigen Kabel direkt zum µC. Hier könnte man noch einen Optokoppler zwischen schalten oder einen 100Ohm Widerstand.

Aus dem Modellbau weiß ich, dass man Leistungskondensatoren gerne mit Ferritkernen entstört, daher sind alle Servoleitungen noch drei mal durch einen Ferritring gewickelt.
Nachteil meines Aufbaus ist, dass ich sehr viele Steckverbindungen habe.

[JensK]

Hallo 021eat04,

zu 3) Hätte ich erwähnen sollen. Die Dicke der Leitungen bestimme ich später beim Fräsen der Platine.

Habe mal deine Tipps angewendet. Hoffentlich richtig? (Befestigungspunkte plane ich später)






@Hanno danke für deine Erklärung. Jetzt geht mir ein Licht auf

Ich plane nochmal um!


Tante Edit sagt:



Hier versuche ich die Überlappung zu vermeiden. Kann man das so machen?

Oder ist so sinnvoller, da der GND weniger Weg hat?

Dann müsste ich entweder eine 2 Seitige Platine Fräsen oder mit dicken Kabelbrücken helfen.



Da wir die Beine aber nicht einzeln trennen wollen, würde ich das oberste der 3 Bilder hier im Beitrag nehmen wollen, falls das Sinn macht.




Mit der CNC könnte ich die Platine dann so Fräsen.
Außerdem würde bei dem Design das SBEC mit auf die Platine passen. Müssen wir dann irgendwie mit Kabelbindern festzurren... Damit haben wir ultra kurze Kabelwege

6mm Bahnbreite und 6,5mm Lötpunktdurchmesser.

[HannoHupmann]

Du kannst es wie im ersten Bild machen, Brücken solltest du vermeiden.

Allerdings hast du im zweiten Teil wieder eine Serienverteilung und keine Sternverteilung, wobei ich noch nicht ganz verstehe wo die Servos angeschlossen werden, daher kann ich das Design jetzt nicht final beurteilen. Irgendwie fehlen mir bei deinen Zeichnungen immer ein paar Informationen. Zeichne doch erst mal einen kompletten Schaltplan von deiner Stromversorgung von Akku bis Servo, dann kann man das viel besser beurteilen.

SBEC auf der Platine ist eine schöne Lösung.