Einstieg in die Servotechnik

[Bumbum]

Hallo,

ich habe noch nie etwas mit Servos gemacht, habe aber aktuell eine Idee im Kopf die vermutlich mit einem Servo umsetztbar ist. Gleichzeitig kann ich in diesem Gebiet mal erste Erfahrungen sammeln.

Nachdem ich mich gerade mit Hilfe von Google etwas in das Thema eingelesen habe bleiben noch ein paar Fragen, die ich hier gerne Stellen möchte:

Meine Idee ist die Steuerung einer Fahrradbremse. Ich möchte also den Handhebel entfernen und den Bowdenzug mithilfe eines Servos "ziehen". Ist das überhaupt möglich, oder sind Servos dafür zu schwach und wäre ein anderes Antriebssystem besser geeignet?

Wenn ich so etwas umsetzen möchte, habt ihr Empfehlungen welchen Servo ich verwenden sollte? Ich habe schon mitbekommen, dass ich hier etwas tiefer in die Taschen greifen muss, aber wenn dann möchte ich nach Möglichkeit nur einmal "Lehrgeld" bezahlen.

Das ganze Projekt wird auf eine Stromversorgung mit Akku hinauslaufen. Ich habe oft Warnungen gelesen, dass der Controller, der das PWM-Signal für die Winkelstellung des Servos erzeugt an einer anderen Versorgung hängen sollte wie der Servo selbst. Ist dies auch bei meinem geplanten Akku-Betrieb notwendig? Müsste ich dann quasi zwei Akkupacks verbauen, oder kann man die Spannung aus einem Akku entnehmen und gegeneinander Entkoppeln?

Viele Grüße
Andreas

[HannoHupmann]

Das kommt auf den Servo an. Es gibt Modellbauservos die haben ein sehr begrenztes Drehmoment, wobei die Grenze bei ein paar hundert Ncm liegt. Für größere Lasten nimmt man dann Industrie-Servomotoren und die können sehr große Lasten heben.

Es macht sind Leistungsteil (Servo) und Logik (PWM Signal) zu entkoppeln und ich würde das auch immer vorziehen wenn möglich. Es geht auch mit einem Akku, dann muss man aber einen saubere Trennung zwischen Leistung und Logik realisieren oder damit leben, dass der Servo "zuckt"

[5Volt-Junkie]

...noch nie etwas mit Servos gemacht... erste Erfahrungen sammeln... ...etwas in das Thema eingelesen... ...Fahrradbremse

Es gibt so viele tolle Projekte, die man mit einem und sogar mit sehr günstigem Servo realisieren kann. Wieso muss es gleich ein Projekt sein, wo Dein Leben auf dem Spiel steht?

[Bumbum]

Hallo 5Volt-Junkie,

danke für deine Sorge. Die Anwendung wird aber nicht am Fahrrad sein. So lebensmüde bin ich dann doch nicht! :-) Das ganze wird an einem Kinderspielzeug Anwendung finden, dass auch nur im Hof betrieben wird.

Ich bin jetzt schon seit zwei Tagen im Netz auf der Suche wieviel Kraft man benötigt um zu bremsen, aber ich glaube um eine Messung komme ich nicht herum. Hast du oder jemand anderes vielleicht eine Emfpehlungen für einen Servo?

Viele Grüße
Andreas

[5Volt-Junkie]

Ich halte da eigentlich einen Getriebemotor für Sinnvoll. Dann kann man auch den momentanen Strom von dem Motor messen, um somit die Kraft nachregeln zu können. Ich vermute, dass man bei so einem Servo ziemlich tief in die Tasche greifen müsste und bei der Belastung, wird es wohl nicht sehr lange halten.

[Bumbum]

Hallo 5Volt-Junkie,

danke für deinen Denkanstoss. Ich war eine Woche im Urlaub, deswegen meine späte Antwort.

Mit der Strommessung müsste ich ja eigentlich sogar direkt die Bremskraft "messen" können oder habe ich einen Denkfehler und das Getriebe macht mir da einen Strich durch die Rechnung?
Die nächste Frage wäre, ob man eine große Übersetzung wählt, um Kraft am Motar zu sparen, oder eine kleinere Übersetzung um die Bremse schneller wieder lösen zu können.

Viele Grüße
Andreas

[Klebwax]

Meine Idee ist die Steuerung einer Fahrradbremse. Ich möchte also den Handhebel entfernen und den Bowdenzug mithilfe eines Servos "ziehen". Ist das überhaupt möglich, oder sind Servos dafür zu schwach und wäre ein anderes Antriebssystem besser geeignet?

Ich würde mal versuchen, das zu Messen. Dazu mit einer Ferderwaage am Bowdenzug ziehen und sehen, wieviel Kraft benötigt wird. Dann Datenblätter von Servos ansehen, ob die ausreichend Kraft an ihrem Arm liefern können. Wenn das nicht reicht, stellt sich die Frage der Stromversorgung garnicht.

MfG Klebwax

[Geistesblitz]

Mal eine andere Idee:
Wie wäre es, den Bremshebel komplett auszubauen und den Bowdenzug direkt von einem (Getriebe-)Motor mit Gewindeübersetzung ziehen zu lassen? Leider würde sich die Bremse dann nicht wieder von alleine lösen können, wenn man den Strom wegnimmt (Selbsthemmung), müsste also mit dem Motor wieder aktiv zurückfahren zum Lösen. Ist es denn eine Backen- oder eine Scheibenbremse?

[Bumbum]

Guten Morgen Geistesblitz,

deses Thema ist etwas in den Hintergrund gerückt. Zeit sich wieder etwas Gedanken dazu zu machen. Das Entfernen des Hebels war mein Plan. Ich wollte den Bowdenzug dann mit dem Hebel des Servos "ziehen". Aber ehrlich gesagt habe ich noch keine Kräfte-Messung angestellt. Es handelt sich übrigens um eine Backenbremse.
Das Problem mit dem Lösen der Bremse habe ich doch beim Servo auch oder? Soweit ich das System verstanden habe ist das auch nichts anderes wie ein Getriebemotor mit Lage-Regelung. Wenn da der Strom ausfällt löst sich die Bremse auch nicht mehr.

Eine andere Idee wäre ein Zugmagnet, aber um die erforderlichen Kräfte aufzubringen muss wohl schon arg viel Strom durch die Spule fliesen.

Viele Grüße
Andreas

[Geistesblitz]

Zugmagnet wäre wirklich nicht so gut wegen des Stroms. Da brauchst du irgendwas mit Übersetzung, um die nötige Kraft zu bekommen, hohe Geschwindigkeiten sind ja nicht ganz so gefragt, oder doch? Am besten wärs wohl, das Ganze so zu justieren, dass die Backen wirklich höchstens einen Millimeter abstehen, sodass der Antrieb kaum Weg überbrüken muss, bis die Backen anliegen. Dann kannst du nämlich auch einen kürzeren Hebel an der Servowelle nehmen, um so mehr Kraft zu bekommen. Ob die so erzeugte Kraft die gewünschte Bremskraft verursacht ist aber trotzdem ungewiss. Wie schwer und schnell ist denn dein Gefährt?
Da Servos mit ihrem Getriebe nicht selbsthemmend sind, würden die sich auch bei Wegfall der Versorgung zurückbewegen, wenn das durch eine entsprechende Feder wie bei Fahrradbremsen üblich zurückgezogen wird.

[Klebwax]

Aber ehrlich gesagt habe ich noch keine Kräfte-Messung angestellt.
...

Ohne zu Wissen, wieviel Kraft benötigt wird, sind alle Überlegungen ziemlich sinnlos. Und wenn es keinen anderen Weg gibt, das rauszufinden, mußt du das mal messen. Die Alternative ist irgendwas bauen, testen, und wenn es nicht geht in die Tonne treten und neu anfangen.

MfG Kebwax

[forgoden]

Gibt es Fertigmodule, Einfachmodule, Tutorials dafür für Arduino um von Arduino aus starke Servos zu steuern? Ich stell mir grad so etwas vor wie ein Dimmer-Oktokoppler... Welche starken Servos sind weitverbreitet, billig, so dass es auch dafür Schaltpläne gibt ?

Ich seh grad dass ich sowas in ebay nicht gescheites finde. Nur bis 6V ? Gibt es nicht welche mit 12V oder 24V ? Wo sind denn die Industrieservos? Oder haben die einen anderen namen? Namen wie "24V Servo Motor" ergeben stinknormale Motoren ?

[Klebwax]

Gibt es Fertigmodule, Einfachmodule, Tutorials dafür für Arduino um von Arduino aus starke Servos zu steuern? Ich stell mir grad so etwas vor wie ein Dimmer-Oktokoppler... Welche starken Servos sind weitverbreitet, billig, so dass es auch dafür Schaltpläne gibt ?

Industrielle Servos, besser Servoantriebe, und Modellbauservos haben nur sehr wenig gemeinsam. Das gemeinsame ist, daß sie geziehlt eine Position anfahren. In allem anderen unterscheiden sie sich, insbesondere bei der Ansteuerung (z.B. CAN) und vor allem beim Preis. Und selbst wenn es Schaltpläne öffentlich gäbe, würde das nur wenig helfen. Einerseits sind die Komponenten wie Motore und Resolver auch sehr teuer, andererseits fehlt einem die Software für die verwendeten Prozessoren.

Also billig wird da nix.

MfG Klebwax

[Geistesblitz]

Und bei den Modellbauservos bräuchtest du eigentlich keine große Entkopplung, oder? Für den Signaleingang würden doch sicherlich die 5V TTL vom Controller reichen, an die anderen beiden Anschlüsse kommt dann die Versorgung. Gegen Überlastung des Servos kannst ja noch einen Widerstand an den Signalausgang löten, damit das dort vor zu hohen Strömen geschützt ist.

[forgoden]

hm okay, sind Entkopplung aufwendig? Ich dachte nur an die Möglichkeiten wie Oktokoppler, Transistoren etc... ? Hab leider noch wenig Ahnung von Möglichkeiten der Elektronik. Habe nur erfolgreich Relais und Industrierelais schalten können. Diese aber verzögernd sind.

Jetzt meine 3 Grundfragen:

1 Frage: Welche sind die stärksten Modellbauservos? 12kg-cm sind fast so stark wie meine Hand, wenn ich eine Küchenwaage zusammenpresse. Kann man das so vergleichen? Oder beziehen sich die 12kg nur auf das Innere der Servos? Weil durch den Hebel sieht das anders aus.

2. Frage: Warum gibt es von den stärksten Modelbauservos nicht noch stärkere? Wäre doch für die Modellbauer interessant, wenn sie größere Bots bauen wollen. Sind es die physikalischen Grenzen die die Elektronik komplizierter machen oder ist die Zielgruppe zu klein oder wollen sie wegen der Gefährlichkeit einfach nicht auf dem Markt bringen?

3. Kann man bei Modelbauservos einfach addieren, indem man sie nebeneinander festschraubt, die Mechanik damit verbindet um die Kräfte zu addieren?

[Klebwax]

1. Frage: Welche sind die stärksten Modellbauservos? 12kg-cm sind fast so stark wie meine Hand, wenn ich eine Küchenwaage zusammenpresse. Kann man das so vergleichen? Oder beziehen sich die 12kg nur auf das Innere der Servos? Weil durch den Hebel sieht das anders aus.

Die stärksten, die ich kenne haben ein Drehmoment von ca. 115kgcm, sind nicht besonders schnell und kosten an die 300$. Kgcm bezeichnet ein Drehmoment, keine Kraft. Den Unterschied zwischen Kraft und Drehmoment klärt jedes Physikbuch im Kapitel Mechanik.


2. Frage: Warum gibt es von den stärksten Modelbauservos nicht noch stärkere? Wäre doch für die Modellbauer interessant, wenn sie größere Bots bauen wollen. Sind es die physikalischen Grenzen die die Elektronik komplizierter machen oder ist die Zielgruppe zu klein oder wollen sie wegen der Gefährlichkeit einfach nicht auf dem Markt bringen?

Modellbauer bauen Modelle. Deren Größe ist durch praktische Erwägungen oder bei Flugmodellen durch Gesetze beschränkt. Die Bot-Bastler verwenden die Servos der Modellbauer. Die professionellen Robotbauer verwenden keine "Servos" in diesem Sinne, sie konstruieren die Antriebe zusammen mit z.B. dem Arm. Hier eine schöne Beschreibung

https://www.roboternetz.de/community/threads/58743-Roboterarm-mit-Schrittmotoren-!/page5?p=558186&viewfull=1#post558186


3. Kann man bei Modelbauservos einfach addieren, indem man sie nebeneinander festschraubt, die Mechanik damit verbindet um die Kräfte zu addieren?

Nein.

MfG Klebwax

[radbruch]

3. Kann man bei Modelbauservos einfach addieren, indem man sie nebeneinander festschraubt, die Mechanik damit verbindet um die Kräfte zu addieren?

Ja?


... Baue dir linke und rechte Servos indem du jeweils bei einem der Pärchen den Motor und das Poti umpolst. Das Umpolen ist bei diesen Servos (Anmerk.: RS2) recht einfach, erfordert aber Lötkenntnisse und etwas mechanisches Geschick. Dafür kannst du dann beide Servos mit dem selben Signal versorgen. Ob sie dann allerdings wirklich syncron laufen habe ich noch nicht getestet, kann ich aber nachholen. Vermutlich wird sich der Restfehler letztlich durch die mechanische Verbindung aufheben. Bilder vom geöffneten Servo mit mehr Details zum Umbau kann ich dir nachliefern, falls du diesen Weg gehen willst.

Zitat aus:
https://www.roboternetz.de/community/threads/44536-Problem-mit-Servos
https://www.roboternetz.de/community/threads/44536-Problem-mit-Servos?p=426347&viewfull=1#post426347

Gruß

mic

P.S.:

http://www.youtube.com/watch?v=IAP3Z-bAb-g

[forgoden]

hab ich mir schon gedacht dass durch addieren von Servos zu Problemen führt. Deswegen die Frage ohne es gleich ausprobieren zu müssen...

Gibt es gute einfache Simulationsprogramme für die Mechanik? Ich hab mal ein Programm gehabt, welches die Kräfte der Übersetzung von Zahnrädern berechnet. Und auch grafisch anzeigt. Gibt es auch welche für Hebel und Riemen? Formeln aus Büchern herauslesen und anwenden ist nicht so mein Ding. Genau wie Ohmsches Gesetz: da nehm ich ein Umrechnungs- oder Simulationsprogramme dazu...

[RAM]

Hallo,

zum Thema Servos kannst du dich auch mal hier (http://nodna.de/Servos) umschaun. Da gibt es die verschiedensten Servos für Robotikanwendungen, auch z.B. busfähige Modelle, welche dir direkt eine Rückmeldung über Strom, Temperatur, Spannung, Last usw. geben können.