Immer wieder Servos...

[oberallgeier]

Die kleinen Servos sind leider zu schwach um die Weiche über den normalen Mechanismus zu stellen ..

Kann sein, dass Du das Folgende alles weißt und schon längst berücksichtigt hast. Aber ich weiß, dass kleine Servos schon einige KRAFT entwickeln können. Vielleicht . . . Mal ein paar Bemerkungen.

2tens: ich habe keine Ahnung wie schwergängig ne Weiche von der Legobahn ist oder ob Du vielleicht die Gartenbahnvariante von Lego hast (die gibts ja wohl garnicht).

1tens: Wir hatten in der Schule in Physik gelernt (zumindest gehört): Drehmoment ist Kraft mal Kraftarm bzw. Drehmoment ist Last mal Lastarm. Ein kurzer Kraft(Servo)arm gibt viel Kraft gegenüber einem langen Kraft(Servo)arm bei gleichem Drehmoment, sprich gleichem Servo, allerdings sind dann die Betätigungswege unterschiedlich.

Und was sagt uns das? Möglicherweise hängst Du Deine Schubstange vom Servo zur Weichenbetätigung mit zu groß geratenem Lastarm an, sprich: in ein Loch das zu weit weg ist von der Abtriebsachse des Servos. Lastarm ist Abstand Servo-Abtriebsachse zu Schubstangenanlenkung. Und zur Anpassung des Servos an den erforderlichen Betätigungsweg bzw. an die erforderliche Kraft haben viele Servoarme eine ganze Reihe von Betätigungslöchern *ggg* so wie hier (klicken).

Wenn Du den ganzen Schwenkwinkel des Servos ausnützt, also die Schubstange möglichst nahe an der Abtriebsachse des Servos anlenkst, dann hast Du so etwa die maximal mögliche Kraft die der Servo erzeugt, siehe hier (klick). Vorteil: große Kraft. Nachteil : der erfoderliche Schwenkwinkel für einen erforderlichen (Schub-)Weg ist lang, die Stellzeit ebenfalls. Aber bei üblichen Servos wird der maximal fahrbare Drehwinkel in drei bis sechs Zehntel Sekunden gefahren.

Hängst Du dagegen die Schubstange weit weg von der Servo-Abtriebsachse ein, siehe hier (nochnklick), dann ist der Stellweg gering. Vorteil : die Stellzeit ist gering, weil der erforderliche Schwenkwinkel gering ist. ABER gering ist dann auch die Kraft.

[Radom]

Hallo oberallgeier,

ja, die physikalischen Zusammenhänge sind mir bekannt. Die Bahn ist eine normale Lego RC (klick).

Ausprobiert habe ich die verschiedensten Varianten, wie gesagt von den Häuschen inkl. Übersetzung bis hin zu Fischertechnik Pneumatik Zylindern und vom Lego Motor bis eben zu den Servos. Und natürlich auch verschiedene Hebellängen.
Der interne Widerstand der Legoweichen ist teilweise so schwer, dass man sich sogar als Erwachsener beim ursprünglichen Lego-Handhebel ganz schön anstrengen muss.

Hab ich meine Frage falsch formuliert? Ich verstehe nicht ganz warum wir jetzt nur noch über die Stellung der Weichen sprechen. Natürlich bin ich euch dankbar für eure Erfahrungen & Tips (wie der Idee mit der Spule), doch ich brauche eure Hilfe bei dem Rechtecksignal und meinem Code und/oder der Hardware.

Habe ich einen Logikfehler drin?
Kennt ihr so ein Verhalten, dass es einmal geht und einmal nicht und dann wieder doch - dabei denke ich z.B. an Induktion von zu nah aneinander liegenden Kabeln. ← da bin ich einfach zu wenig Elektroniker um zu wissen ab wann sich so eine Verkabelung selbst stören kann

(Edit: Rechtschreibung )

[i_make_it]

→ linkeste Position, wenn die Pulsweite ~ 0,6 ms ist
→ 45° Position, wenn die Pulsweite ~ 1 ms ist

Das ist leider kein Einzelfall.
Bei mir in der Firma steht ein kleiner AREXX RA2-HOBBY Da war bei zwei Servos das selbe Problem 1-2ms ergaben nur +-45°
erst das erweitern der Pulsweite brachte +-90°. Da gab es dann allerdings Timingprobleme mit den anderen Servos.
Am Ende lief es auf einen Tausch gegen bessere (teurere) Servos raus.

- manche Servos fahren spiegelverkehrt ( 0 = 180 und die Bewegung ist auch gespiegelt )

Kommt vor. Moderne RC-Fernsteuerungen haben dafür eine Servo-Reverse Funktion (entweder Schalter oder Setting im Menü)
Zu Zeiten als es nur Robbe und Graupner gab, kam das fast nie vor. Aber mittlerweile gibt es Servos mit positivem und mit negativem Puls.
Und halt mit invertierter Polarität.
Eine Hardware Lösung wäre:
https://www.elektormagazine.de/files/attachment/166

Wenn ich mir die Videos von 1000 Steine ansehe,
https://youtu.be/w_zBPzvL0Ig
ist der notwendige Hub zum Betätigen der Weiche ca. 3mm.
Das Servohorn kann also so kurz wie möglich gehalten werden.
Da bei 1000 Steine bereits das Problem mit der nötigen Kraft angesprochen wird, hat man die Wahl zwichen größeren Servos und dem Ausbau der Federn aus den Weichen.

Größere Servos heist jetzt nicht unbedingt von den Dimensionen. Ich habe hier Servos die knapp 1kg an 0,5m Hebelarm halten können.
Das sind halt welche mit Metalgetriebe, entsprechend kräftigem Motor und deutlich jenseits der 5€ Klasse.
Mit einem Kniehelbel. sollte sich aber auch mit einem "kleinen" Servo für so einen kurzen Stellweg einiges an Kraft rausholen lassen.

[Radom]

Danke für die Informationen und den Link für den Polaritätswender.

Hast du auch noch eine Idee woran das mit dem Rechtecksignal liegen könnte?
Das Signal war auf 1 ms eingestellt und sah so aus (leider nur als Zeichnung, weil auf einmal ging's ja):

Das macht mir schon noch Bauchschmerzen, weil ich es nicht nachvollziehen kann...

[i_make_it]

Das ist nicht pauschal zu beantworten, grade wenn es ohne ersichtlichen Grund auch wieder verschwindet.

Ein möglicher Kanidat, wäre das es ein Problem mit einem Stützkondensator gab und danach die Spannung einbrach bis andere Komponenten eine niedrigere verrauschte Spannung halten konnten.
Bis hin zu einem Hänger beim µC der nach längerem aus und Neustart nicht mehr da ist.

Wenn es nicht wiederkommt, ist es aber auch müßig nach der Ursache zu forschen, Du willst Ja keine Raumsonde ins All schicken, bei der man später keine Chance mehr hat was grade zu biegen.
Wenn Du mehrere Weichen baust und Dich die Ursache brennend interessiert UND Du Geld Loswerden willst, könnte man sich mit 8 Kanal Soundkarten und Soundkarten Osziloskopen befassen bzw. 8 Kanal Analog Messkarten.
Da bewegt man sich halt im Bereich von 200€ und mehr.
Wobei man da erst mal nur erfasst ob, wie oft und wo es zu dem Effekt kommt.
Das Zeitsynchone debuggen um daraus Rückschlüsse auf Registerzustände und grade verarbeitete Befehle während des Effekts zu erhalten ist dann nochmal ein schöner Zeitvertreib.

Wenn es wiederholt auftritt, wäre als erstes mal der Servo zu trennen und festzustellen ob ohne Last der Effekt überhaupt auftritt.
Dann kann man mal einen höherwertigen Qualitätsservo nehmen und da feststelle nob der Effekt auftritt.
Danach noch mal mit der Orginalkonfiguration und den Effekt reproduzieren.

Wenn es sich an einer Komponente festmachen lässt, dann kann man da ins Detail gehen.

[oberallgeier]

.. Hast du auch noch eine Idee woran das mit dem Rechtecksignal liegen könnte? ..

Die kleinen Servos sind leider zu schwach um die Weiche über den normalen Mechanismus zu stellen und ..

Wie siehts denn aus mit der Verschaltung des Ganzen? Siehe hier/klick - dann runterscrollen bis diese Zeichnung erscheint. Denn mir kommt dieser Spannungseinbruch so vor, als würde die Versorgung des Servos nicht ausreichen (und eventuell weitere Störungen auftreten weil die Servos nicht weitgehend von der Controller(Board-)versorgung getrennt sind).

Nachtrag: i_make_it made it much schneller *gg*

[Radom]

Danke für eure Tips!

@ i_make_it
Da ich den Einbruch nicht reproduzieren kann, wird mir wohl nix übrig bleiben als abzuwarten ob es noch mal kommt und dann wie von dir vorgeschlagen zu analysieren.

@ oberallgeier
Die Servos haben eine eigene Stromversorgung (das umgebaute PC Netzteil) und der Arduino hängt aktuell noch über USB am PC, später hängt er mit dem passen Kabel in einer eigenen Steckdose.
Die beiden GND sind verbunden (da bin ich schon drüber gestolpert, weil es ohne dem ja gar nicht funktioniert )
Die Schieberegister werden über den Arduino versorgt.

Edit:

[021aet04]

Auf was du noch achten solltest ist, das du die Massen (GND) sternförmig an der Versorgung anschließt. Also Versorgung->uC, Versorgung->Servo und nicht Versorgung->Servo->uC oder umgekehrt.

MfG Hannes