Hallo Malte,
Im Prinzip hat sich auch bei den digitalen Servos nichts geändert.
Der Sollwert wird nach wie vor als Impuls übermittelt, dessen Länge dem Wert entspricht.
Der Servo macht dann als erstes eine Pulsbreitenmessung.
Hier hat man aber als erstes den Jitter auf der Übertragungsstrecke und such schon beim Sender.
Hier hat man dann immer einen Messwert +/-1 bezogen auf die verwendete Zeitbasis im Servo.
Hier kann man mit Oversampling und intelligentem Runden noch ein bisschen Rausschlage, was aber etwas mehr Software-Aufwand und Rechenleistung ergibt, was ich bei einem billignachbau nicht erwarte.
Ein digitaler PID-Regler arbeitet nun aber nicht kontinuierlich, sondern es wird in bestimmten Zeitintervallen durchgerechnet. Der Motorstrom wird nur in den entsprechenden Intervallen verstellt. Diese Abtastfrequenz kann natürlich im hörbaren Bereich liegen.
Hinzu kommt, das jetzt beim Geier der Sollwert ca. alle 25ms abgetastet wird. Durch den Jitter erfolgt dann alle 25ms eine kleine Änderung des Stellwerts und 40Hz sind im hörbaren Bereich.
Der Motorsteller arbeitet, wegen der geringeren Verluste , mit PWM. Wenn die PWM-Frequenz im hörbaren Bereich liegt, dann hört man diese als Pfeifen. Hier sind dann vor allem 3 Mechanismen für die Wandlung in Schall verantwortlich:
1. Bei locker gewickelten Windungen schwingen die Drähte im Takt der PWM. die kann man vor allem durch Vakuum-Vergiessen verhindern.
2. Lockere Blechpakete und das Lagerspiel leisten auch noch ihren Beitrag.
3. Magnetostriktion. Ferromagnetische Materialien ändern ihre Dimension in Abhängigkeit der magnetischen Feldstärke. Hiergegen ist eigentlich kein Kraut gewachsen, mit der Wahl des Werkstoffs und der magnetischen Feldstärke liegen dies Parameter fest. mIT EINER GERINGEREN Feldstärke könnte man das Ganze etwas verringern, aber dann wird der Motor schwerer, die Eisenverluste steigen und der Motor wird trägen, dies alles will man bei einem Servo nicht wirklich
Das nächste ist dann die Strombegrenzung/Überlastsicherung. Wird der eingestellte Maximalstrom durch den Motor überschritten, wird der aktuelle PWM-Impuls abgebrochen, dies verändert schon mal den Oberwellengehalt des Signals. Je nach Schaltung wird dann auch noch eine Totzeit gestartet, sodass die nächsten PWM-Impulse unterdrückt werden. Mit einer Totzeit von einem Impuls wird dann faktisch die PWM-Frequenz halbiert. man landet also schnell mal im hörbaren Bereich.
Motoren kann man kurzzeitig problemlos überlasten, das begrenzende Element ist dabei vor allem die thermische Zeitkonstante. Arbeitet man in diesem Bereich kann man aus einem kleinen Motor höhere Werte für die Beschleunigung erreichen, allerdings spricht dann die Strombegrenzung beim Hochfahren an.
Bei der analogen Technik hatte man keine Ruckartigen Veränderungen der Stellwerte, was entsprechend leiser war.
Eine Hörprobe des Servos könnte vielleicht das Ganze etwas eingrenzen.
Mit einer Messung mit dem Oszilloskop sieht man was mit der Motorspannung geschieht.
MfG Peter(TOO)
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