Weglaufen der Mittelstellung bei Servohack

**Searcher** · 13.09.2011, 09:43

Hallo,

ich habe mein ersten Servohack mit einem "modelcraft ES-05" nach folgender Methode durchgeführt: Elektronik im Servo belassen. Das 5kΩ Potentiometer entfernt und durch zwei 2,2kΩ Widerstände ersetzt. Anschlag für das Servohornzahnrad entfernt.

Damit bin ich zu einem Getriebemotor gekommen, der sich durch die Pulsweite der Servopwm in Drehrichtung und Geschwindigkeit steuern läßt. Stillstand des Motors stellt sich bei mir bei etwa 1370µs Pulsweite ein.

Eigentlich prima aber leider habe ich festgestellt, daß die Mittelstellung (1370µs) sich mit der Laufzeit des Motors verändert und sich erst nach nach einigen Sekunden bis Minuten Stillstand wieder einstellt. Ich nehme an, daß das durch Temperatureinflüsse (Erhitzung des Chips in der Servoelektronik) verursacht ist.

Meine Vorstellung, daß man einfach durch Einstellen der einen richtigen Pulsweite den Motor gezielt in den Stillstand bringen kann, hat sich damit wohl erledigt

Habt ihr das auch festgestellt?

Ist das Weglaufen der Mittelstellung ein allgemeines Phenomen oder tritt das nur bei Billigservos wie den ES-05 auf?

Hat schon jemand einen nach o.g. Methode gehackten Servo sinnvoll eingesetzt und wenn ja, wie?

Gruß
Searcher

**radbruch** · 13.09.2011, 10:35

Hallo

Das "Weglaufen" der Mittelstellung ist nach meiner Erfahrung zumindest bei den ES-05 und den RS-2 normal und betrifft nicht nur gehackte Servos. Bei ungehackten Servos verschieben sich dadurch die Positionen mit der Erwärmung und, passend in diesem Zusammenhang, sind diese Servos auch alles andere als Linear. Das wirkt sich bei gehacken Servos besonders bei Impulslängen nahe der Nulldrehzahl aus. Abhilfe schafft eine kurze Warmlaufphase zu Beginn des Programms (z.B. ein kurzes Demo) um dann vom Start weg eine gute Wiederholgenauigkeit bei Greifern oder Roboterarmen zu erreichen. Oder man kann den ungefähren kalt zu warm Offset ermitteln und diesen zu Beginn des Programms mit den Impulslängen verrechnen.

Ich habe bei allen meinen gehackten Servos (allerdings keine zwergigen ES-05er) das Poti beibehalten und von außen zugänglich angebaut:

probot: http://www.youtube.com/watch?v=Z7VJT-kw9VQ
Handybot: http://www.youtube.com/watch?v=bm9Udc27jQA
JBL-Racer: http://www.youtube.com/watch?v=Q2tggwy7uhU
Interroller: http://www.youtube.com/watch?v=wIwsT-f-TYU
Mecanum: http://www.youtube.com/watch?v=5kzZEld3ZlM

Außer den Nullpunkt zu kalibrieren kann man so auch mal schnell die Funktion testen ohne die Impullänge zu ändern und die Bereiche für Links- oder Rechtslauf unsymetrisch verteilen.

Gruß

mic

**oberallgeier** · 13.09.2011, 15:01

Zitat von Searcher

... Mittelstellung ... mit der Laufzeit des Motors verändert ... Habt ihr das auch festgestellt ...

Ja, hatte ich auch festgestellt. Deswegen und wegen geringer Haltbarkeit begann mit meinen Servos eine kurze Ära mit Temperaturstudien , siehe hier. Diese Phase wurde abrupt beendet, weil ich eine wirklich sinnvolle, automatisierte Abhilfe nur durch Aufbau einer ordentlichen Regelung gesehen hatte. Das war der Grund dafür, dass im eben verlinkten Thread weiter unten eine Drehzahlmessung ein- und die "Normalelektronik" ausgebaut wurde.

So laufen meine Blackboxen, die in ihrem früheren Leben ES 05 gewesen sind, "immer" ziemlich genau nach Plan.

**Searcher** · 14.09.2011, 09:04

Hallo,
danke euch für eure Erfahrungen und Tipps.

@radbruch: obwohl ich schon einige Deiner Projekte gesehen hatte, bin ich immer wieder platt, was Du schon alles aufgebaut hast. Ich hatte früher schon bemerkt, daß der ungehackte Servo nicht ganz ideal allen Steuerpulsen folgt; die Temperaturabhängigkeit von der selbst erzeugten Wärme war mir neu.

@oberallgeier: bisher hab ich mich immer um eine Regelung herumgedrückt. Keine Ahnung ob das noch notwendig wird da ich noch beim Ausloten und Ausprobieren von Möglichkeiten bin - ohne festes Projekt vor Augen.

Mal sehen, was ich nun mit dem Teil anfange. Vielleicht verlängere ich die Drähte zum Motor und versuche die Elektronik außerhalb des Servogehäuses mit Kühlkörper zu kühlen um die Mittelstellung wieder einzufangen

Ist eben so schön kompakt aufgebaut und ich würde gerne noch mit der Ansteuerung experimentieren.

Vielleicht kennt noch jemand ein nicht so temperaturabhängiges Modellbauservo im Hobbybereich?

Gruß
Searcher

**oberallgeier** · 14.09.2011, 09:55

... Servohack ... nach folgender Methode ... Elektronik im Servo belassen. Das 5kΩ Potentiometer entfernt ...

Schade, dass das Poti entfernt wurde. Da könnte man nämlich evtl. eine gewisse "Stillstandsanalyse" bauen. Das eingebaute und von der Elektronik abgeklemmte Poti als Spannungsteiler an einen ADC anklemmen. Dort wird dann in einem gewissen Zeitraster in einer ISR der aktuelle Wert gemessen, insbesondere dann, wenn auf "Stillstand" gefahren werden soll. Driftet der Spannungswert zu weit in einer zu kurzen Zeit, dann dreht der Servo eben. Das ist ne Krückenlösung, klar, es funktioniert natürlich im "Übergangsbereich" - dem verbotenen Potibereich wo der von Null auf Maxiumum springt - nur mit etwas trickigem Grips. Aber dazwischen - wäre es eine interessante Lösung. Ausserdem könnte man das auch dauernd abfragen und so ne gewisse Geschwindigkeitsmessung durchführen. Wie gesagt - die verbotene Zone : wenn einer der beiden Messwerte > MaxPoti oder <MinPoti, müsste besonders behandelt werden .

**Searcher** · 14.09.2011, 17:57

Zitat von oberallgeier

Schade, dass das Poti entfernt wurde...

Kein Problem. Ist nicht entsorgt und kann ganz einfach durch einklipsen zurückgebaut werden. Die Achsverlängerung vom Zahnrad zur Betätigung ist auch noch da.

@oberallgeier: Klasse Ideen zu weiteren Versuchen. Die gefallen mir gut und sollten sich durchführen lassen, da das Poti selbst keinen Anschlag besitzt. Mal sehen, was ich draus machen kann.

Gruß
Searcher

**oberallgeier** · 14.09.2011, 18:11

... Ideen zu weiteren Versuchen ... sollten sich durchführen lassen ...

Dir ist ja sicher klar, dass diese Krückenlösung eine Krückenlösung ist unter Anderem deswegen, weil ein Poti ein Verschleißteil ist. Wenn das dauernd rundumfährt - dann wird es abgenutzt. Das ist natürlich auch seine Entwurfsgrundlage. Trotzdem: ewig wird so etwas nicht funktionieren, jedenfalls nicht so lange wie (m)eine berührungslos arbeitende Gabellichtschranke. Aber ich bin gespannt, was Du damit zauberst.

Viel Erfolg

**Searcher** · 14.09.2011, 18:22

Zitat von oberallgeier

Dir ist ja sicher klar, dass diese Krückenlösung ... Aber ich bin gespannt, was Du damit zauberst. Viel Erfolg

Ja, ist klar. Es muß ja kein Dauerläufer werden und falls sich Messungen über das Poti als zu unkomfortabel oder zu aufwendig erweisen, wird eben was anderes gemacht. Ich bin selbst auch gespannt, was da raus kommt. Mir gefällt die Idee halt, weil es mal was anderes ist.

Danke und Gruß
Searcher

**Klebwax** · 14.09.2011, 23:30

Vielleicht kann ja mal jemand, der sich mit Simulationen auskennt, die Reglung in einem Servo mal simulieren. Dann den Regelkreis aufbrechen, d.h. Poti und Achse entkoppeln, und mal melden, wie stabil das System dann ist.

MfG Klebwax

**oberallgeier** · 15.09.2011, 09:33

Zitat von Klebwax

... Reglung in einem Servo mal simulieren ... Poti und Achse entkoppeln ... wie stabil ...

Das wäre sicher interessant. Ob es annähernd realistisch wird, glaube ich eher nicht. Zumindest bei den Billigservos - Searcher verwendet den "modelcraft ES-05" - ist das Getriebespiel beachtlich und ich kann mir nicht vorstellen, dass die Oberklasse verspannte Getriebe hat. Dazu kommt das Spiel zwischen Poti und Abtriebsachse und schließlich noch die Tatsache, dass der Abnehmer des Potentiometers bestimmt nicht punktförmig auf einem streng monoton steigenden Widerstand schleift. Wie, ob und dass man das in ne Simulation einbringen kann wäre aber vielleicht interessant.