2 Servos - gegenseitige beeinflussung

[Moppi]

Die Ausgänge liefern nur einen gewissen Strom, wenn da irgendetwas faul ist, kann es sein, dass die Spannung einbricht. Mit Pech gehen die Ausgänge vlt. auch kaputt. Deshalb sollte da mal der Strom zwischen Ausgang und Servosteuereingang gemessen werden. Was immer da auch los ist. Damit der Pegel erhalten bleibt, kann man einen Widerstand an den Ausgang schalten, bevor es zum Servosteuereingang geht. Zieht der Servo am Ausgang aus irgendeinem Grund massig Strom, geht die Spannung runter. Das funktioniert dann wohl nicht. Also den Strom begrenzen, dass die Spannung oben bleibt, auf einem Level, den man bei HIGH noch als HIGH-Pegel bezeichnen kann. Wie viel mA liefert so ein Ausgang? Man kann ja mal bei 470 Ohm anfangen (vielleicht auch bis ein Kilo-Ohm). Nun kann auch nicht mehr passieren, als dass der Servo damit nicht funktioniert, aber wenigstens ist der Ausgang nicht überstrapaziert. Den Servo selber kann man ja erst einmal aus einem Akku versorgen, der genug Strom liefert (statt 780x). Wer weiß, wie viel Ampere der zieht. Oberallgeier sagt ja schon sicherer ist 2A.

MfG

[autoguider]

Weitere Untersuchung zur Versorgungsspannung (6V).

An dem KUMAN Servo treten seltsame Spannungseinbrüche, auch im Stillstand des Servos auf.
Da ich auf AC gekoppelt habe, ist die 0 Linie des Oszillogramms auf 6V DC.
Immerhin sind es 500 mV Einbruch. Auch im Stillstand


Hier in höherer Auflösung:


Zum Vergleich habe ich dann das HYX-S0009 angeschlossen und Messungen durchgeführt.
Im Stillstand gibt es auch Spannungseinbrüche zu Beginn und Ende des Steuerimpulses.
und in hoher Auflösung
und hier im Envelopemodus und über 50ms


Das Oszillogram während der Bewegung des HYX-.. war etwas überraschend.

Es sieht nach einer abklingenden e-Funktion aus. Nach ca. 50 ms ist 0 Niveau erreicht. Die Spannungseinbrüche sind etwa 500-600 mV. Aber nur in der Bewegung.
Eine eigene 6V Versorgung mittels Akku möchte ich für die Servos nicht installieren.
Ich kann noch einen 470µF Kond. am Servo platzieren. 220µF haben nichts gebracht.
Für mich bleibt weiterhin fraglich ob andere Servos die Lösung sind oder ob/was ich noch an der Stromversorgung nacharbeiten muß.

beste Grüße
Christian

- - - Aktualisiert - - -

Hallo Moppi,
den Strom habe ich bereits gemessen. Ich habe auch schon 1k PullUp Widerstände eingebaut gehabt. Pegel blieb bei 1 V.
Seltsam ist daß beim HYX-S009 der Logikpegel bei 5V bleibt.
Deshalb vermute ich daß etwas mit dem Servo faul ist.
Ich kann mir nicht vorstellen daß ein Logikeingang so niederohmig sein kann.
Seltsamerweise benehmen sich die Servos gleich.
Deshalb die Nachfrage nach Ersatzmöglichkeiten.

Ich überlege mir noch einen Transistor einzubauen welcher genug Strom bringen kann.

beste Grüße
Chriatian

[Moppi]

Hallo Christian,

Ich habe auch schon 1k PullUp Widerstände eingebaut gehabt. Pegel blieb bei 1 V.

nicht Pullup! R in die Signalleitung zum Servo einklinken. Die Leitung, die am Ausgang des µC hängt. Die Leitung, wo das PWM-Signal drüber läuft. Ist doch die, welche auf 1V einbricht?

Port-Ausgang mit PWM -> 470 Ohm -> Servo

MfG

[Searcher]

Für mich bleibt weiterhin fraglich ob andere Servos die Lösung sind oder ob/was ich noch an der Stromversorgung nacharbeiten muß.

Es sieht tatsächlich so aus, als wenn der Steuereingang der Servos zu viel Strom zieht. Dadurch bricht die Spannung am ATmega Ausgangspin zusammen. Ich denke, das daß das eigentliche Problem ist. Die scheinbare Beeinflußung der beiden könnte über die interene Überlastung des µC zustande kommen. Bei absolute Maximum Rating stehen im Datenblatt 40mA pro Portpin. Laut I_Control_05Ohm_2.jpg im Beitrag fließen über die Impulslänge fast 160mA, wenn ich das Oszi-bild richtig interpretiere.

Das ist für ein Servo meiner Meinung nach nicht in Ordnung. Auch wenn die Servo Serie so ausgelegt ist, kann man die ja nur mit erhöhtem Aufwand ansteuern.

Die HF-Störungen, Einschwingen und sonstige Nadelimpulse, die Du gemessen hast würde ich erst mal nicht überbewerten. Oft hat man Fehlmessungen wegen unzureichender GND Verbindung, zu langen Kabeln oder Sonstiges. Standardabblockkondensatoren und Standardpufferelkos sollten erst mal reichen. Auf Steckbrett hatte ich bei zu vielen Elkos an jeder Ecke plötzlich Schwingungen in der Versorgung.

Leider habe ich zu wenig praktische Erfahrung mit Servos und kann keine empfehlen. Versuchsweise könnte man trotzdem mal für eine echt starke Stromversorgung für die Servos zum Testen sorgen. Transistor zwischenschalten hast Du ja auch erwähnt.

Kurz: Für mich sind die Servos jetzt die Schuldigen.

Gruß
Searcher

[autoguider]

Hallo Moppi,
ich habe den 470 Ohm Widerstand in die Signalleitung eingebaut.
Prozessorseitig messe ich die 5V. Damit wird der Ausgang des Prozessors nicht mehr mit soviel Strom belastet.
Servoseitig messe ich 800 mV Pegel und die abklingende e-Funktion eines RC-Gliedes.
Statt 500µs habe ich jetzt eine Inpulsbreite an der Basis von 560 µs.
das ist sicher kompensierbar.

Hier das Oszillogramm.

Das Servo scheint mit dem Pegel zurechzukommen.

beste Grüße
Christian

[Moppi]

Hallo Christian,

diese 0.8V sind normal zu wenig für einen HIGH-Pegel, Du schreibst aber, der Servo kommt damit zurecht.

[spekulation]

Wenn ich zum Beispiel an einer LED messe, messe ich vor Widerstand auch die volle Spannung vom Ausgang, an der LED - nach R - 1.3V (z.B.). Und ebenso, weil ich davon gerade mehrere in Betrieb habe, messe ich bei einem Transistor, der voll durchgesteuert ist (als Schalter betrieben wird), vor Basiswiderstand die volle Steuerspannung und an der Transistorbasis 0.8V. Es sieht wohl so aus, dass in dem Servo ein Transistor verbaut ist, der da am Steuereingang liegt. Gibt man dort die volle Spannung drauf (5V) ist der voll durchgesteuert.

Ich habe eine Lüftersteuerung mit einem ATmega328P gebaut und Transistoren zur Ansteuerung des Lüfters. Die Ts steuere ich dort auch über Basiswiderstand an. Einen sogar mit 2.2kOhm und einen mit 1kOhm. Normal sind aber 470Ohm ausreichend. Man kann den Basiswiderstand berechnen. Da hängt ja noch ein langes Kabel dran, zum Servo. Vielleicht sollte der R dann eher klein gewählt werden (hier scheint einer zu fehlen?).

Ein Transistor im Servo erzeugt offenbar diese 0.8V am Eingang, wo Du misst. Wenn ich weiter spekuliere würde ich auch sagen, dass der Transistor dann, weil nicht unüblich (mache ich auch so, bei Open Collector, als Schalter) ein NPN mit Emitter gegen Masse (ohne Emitterwiderstand) ist. Dann liegt die Basis - Emitter - Strecke des T gegen GND. Und Du misst die Basis-Emitter-Spannung (~0.8V, typisch für Silizium-T). Wahrscheinlich ist am Collector noch ein Widerstand gegen Plus der Digitalversorgngsspannung im Servo, um ein passendes HIGH-Signal für die nachfolgende Elektronik zu erzeugen.

Dann fungiert am Steuereingang des Servo ein Transistor als einfacher Schaltverstärker und original ohne Vorwiderstand.

[/spekulation]


MfG

- - - Aktualisiert - - -

Vermutlich darf der Basiswiderstand sogar >1k sein. Um den genau zu berechnen, müsste man die Daten des T kennen. Beim T als Schalter geht es aber darum, dass der voll durchsteuert. Dafür braucht der einen gewissen Strom. Meist spielen dann ein paar mA hin oder her keine Rolle. Wenn der T unbekannt ist, könnte man den Widerstand ermitteln, in dem man schaut, mit welchem Basiswiderstand (470 Ohm bis 10kOhm) der am besten zurecht kommt. Dafür kann man ja einen Spindeltrimmer vor die Basis setzen. Vielleicht nicht gerade 100kOhm als Trimmer, der lässt sich nicht so fein einstellen. Aber 10k vielleicht und dann ganz behutsam dran drehen. Wenn man meint einen "passendsten" Widerstandswert gefunden zu haben (vielleicht auch im Verbund mit mehreren Servos und anderer Beschaltung), kann man den Trimmer aus der Schaltung entfernen und den Widerstand dort messen.

- - - Aktualisiert - - -

Frohes und zufriedenes Neues Jahr 2021!

[autoguider]

Hallo Moppi, Searcher und Oberallgeier,
vieolen Dank für Eure Hilfe. Die Schaltung funktioniert so wie ich mir das wünsche.
Keine Ruckeln, vernünftige Signalpegel.

Anscheinend ist im Steuereingang des Servos kein, oder ein viel zu kleiner Basiswiderstand eingebaut.
Selbst mit 80 k als Längswiderstand funktionierte das Servo einwandfrei.
Da ich dann Abklingdauern im Steuerimpuls im Bereich von 3ms hatte entschied ich mich für 10k als Längswiderstand. Aber es drehte trotzdem. Genauigkeit?
Ich habe mich danach für 10k als Wert für den Längswiderstand entschieden.
Die 10 nF Kapazitäten, welche ich zum Abfangen der Spannungsspitzen eingebaut hatte, habe ich wieder entfernt weil die Spitzen keinen merklichen Einfluß auf die Funktion des Sevos hatten.
Zudem verbreiterte die Kapazität die Impulsbreite um 40µs. Das sind bei mir 4 Stufen in der Drehung. Da nicht notwendig verzichtete ich auf die Kap.

U Control an der CPU: saubere 5V, geringe Strombelastung des µP. Keine Überschwinger!




Ab hier nur Darstellungen von U_Control am Servo gemessen:

Auf dem Weg zum gewählten Widerstandswert. 40k sorgen für Impulsverbreiterung

->

Die Spannung liegt bei 0,7-0,8 V und entspricht dem eines pn-Übergangs. Leichtes Zappeln.

Im Envelope-modus werden die Einstreuungen des anderen Servo sichtbar. Diese Spitzen haben augenscheinlich keine Wirlung:



Bei der Betrachtung über mehrere Zyklen sieht es so aus als ob unterschiedliche Zeitkonstanten am Werke sind:


Meßergebnisse für gewählte Konstellation d.h. 10k Längswiderstände , keine 10 nF Kondensatoren:

Paßt die Impulsweite des Steuerimpulses nicht zur der tatsächlichen Stellung des Servo, dann vibriert das Servo.
Das Vibrieren hält an bis die zur Position passende Impulsbreite erreicht ist.
Bis dahin ergibt sich in der Steuerspannung folgender Verlauf:



Beste Grüße
Christian