Suche Schaltung zu Ein-/Ausschalt-Automatik für vorh. Servo

[oberallgeier]

Hallo,

für mein MiniD0 (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=432909#432909) suche ich eine Ein-/Ausschalt-Automatik für den Servo.

Das MiniD0 besitzt eine Sensorplatine, (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=514969#514969) die mit einem üblichen Servo zu Fahrtbeginn aufgefahren und vor Betriebsende eingefahren wird.

............https://dl.dropbox.com/s/av5b205ifal2xgc/SOC_pic_0.jpg?dl=0 (https://www.youtube.com/watch?v=OCJVgOiIT5c) <- Link zum Video | Mechanik+Servo -> https://dl.dropbox.com/s/48owk6f2nkwa94s/dosendeckel_oh_sens.jpg?dl=0

Der Servo frisst in den beiden Stellungen "Auf" und "Zu" natürlich reichlich Power - obwohl er auch ohne Strom die geringe Last halten könnte. Verbrauch etwa zusätzliche 50 mA oder mehr. Daher will ich dem Servo im unbetätigten Zustand die Spannungsversorgung, vermutlich reicht ja Vcc/(+) abschalten. Ein separater Pin zum Schalten eines Transistors ist nicht vorhanden. Ich würde also die Versorgung gerne - z.B. "über einen Kondensator" - mit einem Transistor schalten. Das MiniD0 ist schon ziemlich vollgepackt mit Elektronik, es ist also nur recht wenig Platz vorhanden. Ich wäre sehr froh, wenn ich mit etwa 1 cm² Fläche, ca. 5 mm hoch, neben dem Servo (siehe Bild bzw. Video) auskommen könnte.

Schaltaufgabe: wenn das Servosignal an ist, (http://www.rn-wissen.de/index.php/Servo#Ansteuerung) schaltet der Transistor die Versorgungsspannung ein, wenn das Signal aus bleibt, wird die Servoversorgung abgeschaltet.

Grundlagen:
Das Servosignal kommt mit etwa 50 Hz und ED 5 .. 10% (http://www.rn-wissen.de/index.php/Servo#Ansteuerung)
Servo ist ein Modelcraft DIGI Line Super-Micro TS-11 MG (ehemals 5 € bei "C") mit Versorgung 5V, max. ca. 500 mA (Stoß), 50 .. 60 mA Dauerlast

Meine Vermutung: Wenn ich einen Kondensator mit dem Servosignal auflade, kann ich doch ab einer gewissen "Aufladung" den Transistor für ca. 100 ms leitend schalten. Bleibt das Servosignal dagegen mehrere Zyklen aus, dann schaltet der Transistor die Versorgung ab.

Frage: ist meine Vermutung richtig? Wie sähe die Schaltung aus? Welche Bauteile benötige ich dazu? Würde der diskutierte Kondensator das Servosignal so schädigen, dass der Servo nicht mehr korrekt läuft?

Danke im Voraus für euer Interesse, eure Mithilfe und eure Vorschläge

[alex91]

Ich würde es einfach mit einem retriggerbaren Monoflop machen.
Kommt ein Impuls dann geht der Ausgang auf High, nach dem letzten Impuls und der eingestellten Zeit wieder auf Low.

Ist nur eine Idee weiß nicht ob es geht :-k

[TobiKa]

Und du hast keinen Pin am µC mehr frei über den du den Transistor direkt schalten kannst?!

[markusj]

Prinzipiell könntest du diese (https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=518944#518944) Schaltung auch für deine Zwecke verwenden ... Solange du ein PWM-Signal anliegen hast wird Ladung gepumpt und damit der Transistor durchgeschaltet, danach entlädt sich C8 und der Servo bekommt keinen Saft mehr - Du müsstest das ganze nur auf PNP ummodeln. (Hinweise dazu stehen im Thread)

mfG
Markus

[oberallgeier]

Vielen Dank für Eure Hilfe.

@TobiKa:
... Ein separater Pin zum Schalten eines Transistors ist nicht vorhanden ...... sonst wärs ja nicht sooo ein Problem.

Markus - das ist ja wirklich ein Lichtblick. Abgesehen davon, dass in der Schaltung mindestens vier Bauteile sind, deren Dimensionierung für mich schwierig wird. Das werde ich eben am Steckbrett aufbauen und rumprobieren. Immerhin bin ich mit 25 Hz bei << "grenzwertig". Trotzdem sehr schön, danke.

[TobiKa]

Ups, hab ich irgendwie überlesen.

[markusj]

Zu den 25Hz: Das ist nur eine Frage der Dimensionierung ... Du hast verschiedene Möglichkeiten um das anzupassen:
a) Du nimmst einen Mosfet anstelle des Transistors -> der benötigte Stromfluss wird durch den erforderlichen Pullup/down bestimmt.
b) Du vergrößerst den ersten Kondensator
In jedem Falle würde ich dir eine Simulation mit SwCAD nahelegen ...

mfG
Markus

[Richard]

Ich denke auch das ein retriggerbares Monoflop am besten geeignet ist.

http://www.datasheetcatalog.net/de/datasheets_pdf/7/4/L/S/74LS123.shtml

Dort kann man etliche Datenblätter dafür bekommen.

Gruß Richard

[oberallgeier]

Danke für eure Vorschläge.

Es ist für mich zu sehen, dass ich diese Technologie schon auch lernen muss. Das gehört zu den großflächigen weißen Stellen auf meiner Elektronik-Wissen-Landkarte. Ich überlege im Moment noch zwei Dinge:
-) zur Versorgung des Ser vo und dem Rest des MiniD0 habe ich brutto nur knapp über 5 V = 4x Akkus AAA. Die Akkus sind mit Reservesätzen da und LiPo wäre mir im Moment nur im Notfall eine Alternative - einfach weil mich die rumliegenden Akkus reuen würden. Soweit ich es verstehe, erfolgt im Transistor ein gewisser Spannungsabfall. Daher - auch wenn das Elektronik-Kompendium meint (http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0208031.htm) "...Es fällt eine sehr geringe Spannung am Transistor ab ..." - kommt ja eine geringere Spannung an den Ser vo. Der dreht also damit mühseliger. Dabei ist es gleichgültig, wie der Transistor angetrieben wird. Bei meinem Transistortester (https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=52148) fallen immerhin fast 0,3 V am Schalttransistor ab.
-) Tinys gibts auch als SOIC8. Das würde für meine Lötkünste gut passen und für meine Elektronikkenntnisse. Dann könnte der Tiny mithorchen, ob der Ser vo-Antriebspin etwas sagt - und den Transistor entsprechend ein- oder ausschalten.

In jedem Fall wird das MiniD0 bis zur nächsten Bestellung in der "Hochstrom"-Ausführung laufen müssen.

[Searcher]

Hallo oberallgeier,

Folgende Schaltung zur Diskussion und Ausprobieren (Funktioniert in der Simulation)

V2 simuliert das Servosignal
R1 soll den Ladestrom des leeren Kondensators begrenzen
C1 glättet das Signal
R2 entlädt C1 wenn Servosignal abgeschaltet wird.

Man kann wahrscheinlich besser geeignete MOS Transistoren finden, müssen aber mit Gatespannung unter 4V schaltbar sein.

Bipolare Transistoren sind meiner Meinung nach hier nicht so gut geeignet, da sie durch den Basisstrom den Kondensator entladen und der damit viel größer sein müßte. Der müßte dann auch mit "mehr" Strom aufgeladen werden, was auf die Reaktionszeit beim Einschalten geht.

Abschaltezeit (Absinken des Strom durch Servo auf 0 ) nach Abschalten des Signals ca 400ms in dieser Schaltungsimulation. Beeinflußbar durch R2, C1.

Anmerkung: Wie reagiert der Servo, wenn ihm die Betriebsspannung langsam über einen Zeitraum von vielleicht 0,5s entzogen wird? Hält er seine Einstellung?

EDIT: PS wg Spannungsabfall am Transistor. Ich hab einen BS170 im Einsatz, der bei voller Durchschaltung eine Widerstand von ca 1 Ohm hat. Macht bei 50mA einen Spannungsverlust für den Servo von 50mV.


Gruß
Searcher

[oberallgeier]

Danke Searcher. Ich werde das wohl auch aufbauen - und dann mal Erfolg und Bauvolumen der Lösungen vergleichen. Ist ja ziemlich interessant dieses Thema.

[Searcher]

Ist ja ziemlich interessant dieses Thema Die Idee finde ich einfach gut und kann ich selbst bestimmt auch mal brauchen.

Leider ist mir gestern im Bett bei der letzten Schaltung noch ein Schönheitsfehler aufgefallen.

Der Transistor schaltet die Minus (Masse) weg und der Plus vom Servo hängt noch an der Versorgung. Ist das Servo Signal, das ja auch noch parallel auf dem Signaleingang des Servos liegt, abgeschaltet, also meistens auf Low (Masse) liegt könnte da ein Strom fließen.

Hab ich an einem ES-05 Servo gleich mal nachgemessen. Signaleingang auf 0V und die Plus auf +5V: Da fließen dann 0,1mA. Weiter reicht die Auflösung von meinem Multimeter nicht.

Vielleicht geht es, den µC Ausgang hochohmig schalten??? oder nimmt den geringen Strom in Kauf? oder jemandem fällt noch 'ne weitere Alternative ein.

Mir persönlich gefällt das langsame Absinken der Betriebsspannung nicht, das durch die Kondensatorentladung hervorgerufen wird. Das dürfte bei so 'nem Monoflop besser sein. Ist wohl aber eine Platzfrage.

Ich glaub, ich werd das später auch mal in echt aufbauen :-)


Gruß
Searcher

[oberallgeier]

... ist mir gestern im Bett ... Hab ich an einem ES-05 Servo gleich mal nachgemessen ...Uuuups - so nahe kommen meine Instrumente nicht ans Bett. Wäre zu verführerisch. Jedenfalls vielen Dank für Deine Mitarbeit.


Signaleingang auf 0V und die Plus auf +5V: Da fließen dann 0,1mAOk, werd ich ausprobieren. Mein DMM zeigt min. 00,00 mA.
Hab ich ausprobiert. Der Se rvo as build (DIGI Line TS-11 MG, eingebaut im MiniD0 (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=515169#515169)) braucht 18 mA, ein vorhandener ES-05 aus meinem Vorratsregal ist mit 0,09 mA zufrieden. V (+) am Se rvo = 5,04 V. Es lebe der kleine Unterschied.


... Ich glaub, ich werd das später auch mal in echt aufbauen ...Dieses Aufbauen, Testen, Modifizieren, Testen - usw. der Teilprojekte - meist in separaten Anordnungen - nimmt zwar viel Zeit in Anspruch. Aber damit lerne ich die Materie - und meist läufts hinterher ziemlich gut.

[Searcher]

... ist mir gestern im Bett ... Hab ich an einem ES-05 Servo gleich mal nachgemessen ...

Uuuups - so nahe kommen meine Instrumente nicht ans Bett
Nee, nee, Im Bett ist er mir nur gekommen - der Gedanke :-) Nachgemessen hab ich heute Morgen.


Wenn die Funktion sonst ok ist und noch Platz für 2 Widerstände und ein Transistor ist, könnte man mit einem PNP am Drain des BS170 den Servo auch gegen VCC/+ schalten. Dann sollte das mit den 18mA erledigt sein.

Hat man aber wieder ein bißchen höheren Spannungsabfall - oder einen pmos oder ...

Gruß
Searcher