2 Servos - gegenseitige beeinflussung

**autoguider** · 17.12.2020, 20:15

Ich habe eine ähnliche Thematik wie in diesemThread beschrieben. https://www.roboternetz.de/community...ighlight=servo
Im Einsatz sind 2 dieser Servos. http://www.kumantech.com/kuman-17kg-...2-1_p0398.html
Der Stellwinkel von 270° ist für meine Applikation erforderlich.
Die Impulsweiten betragen 500µs - 2500µs. Diese passen und werden von einem ATMEGA328P erzeugt. Systemtakt 6,144 MHz.
Beide Servos hängen an einem 7805 (V_Vers) und haben eine gemeinsame Zuführung der versorgungsspannung über ein Flachbandkabel von ca. 1m Länge. 0,12mm² oder 0,09mm² pro Ader.
Es bewegt sich immer genau ein Servo. Keine gleichzeitige Bewegung.
Pulshöhe und Puklsweiten habe ich mit einem Oszi nachgemessen und fand diese in Ordnung.

Der Atmel und damit auch der Steuerimpuls werden von einem eigenen 7805 versorgt. (= V_MCU)
Um eine langsame Bewegung zu realisieren bekommt das Servo alle 40ms einen um 10,4 µs veränderten Steuerimpuls.
In der Anfangs und Endposition ändert sich die Impulsweite nicht.
Servo2 bewegt sich immer so wie es soll.
Servo1 ruckelt wenn die Impulslänge bei ca.2,24 ms ist. Meist hat das Servo dann noch 2 weitere "Schluckaufs" bis es in der Arbeitsposition( 270° / 2500µs) angekommen ist.
Auf dem Weg zurück passiert das Ruckeln wie auf dem Hinweg beobachtet.

Ist nur Servo 1 angeschlossen, dann arbeitet es ruckelfrei.
Austausch des Servos mit einem Baugleichen hat dieselben Resultate.

1. Merkwürdigkeit:
Am Ausgang der unbelasteten Schaltung (=Servo nicht angeschlossen)messe ich einen Pegel von 5V (V_MCU)
Sobald das Servo angeschlossen wird, hat der Steuerimpuls einen Pegel von ca. 1V.

2. Merkwürdigkeit:
Deshalb habe ich dann, um den Pegel auf 5V zu bekommen, die Leitungen der Steuerimpulse über jeweils 1k Widerstände an +5V gehangen. Keine Veränderung.
Dann habe ich nahe an den Servos noch einen 220µF Elko installiert um evtl. Spannungseinbrüche zu dämpfen.
Ebenfalls keine Veränderung in der Bewegung.

3. Merkwürdigkeit:
In der Initialisierungsroutine setze ich die Pulslänge für beide Servos auf 500µs.
Sofern beide Servos auch in der Ruhepositin sind ist alles gut.
Wurde aber abgeschaltet wenn z.B. Servo1 in Arbeitsposition war (=2500µs) dann vibriert das Servo.
Mit einen Kommando dass Servo1 in Arbeitsposition gehen soll erhöhe ich dann die Pulsweite sukzessive.
Wenn die Pulsweite zur physikalischen Position passt, dann macht die Servoachse einen kleinen Sprung rückwärts und dann wieder auf die Arbeitsposition zurück.
Ist das typisch?

Ich bitte um Eure Hilfe weil mir langsam die Erklärungen ausgehen.

beste Grüße
Christian

Wer am Bascom Code für die ISRs interessiert ist den verweise ich mit folgenden Link: https://www.mcselec.com/index2.php?o...&p=79765#79765 oder um Nachricht in diesem Forum

**oberallgeier** · 18.12.2020, 13:42

Hallo Christian!

[OT]Ich grins mich eins: "Neuer Benutzer .. Registriert seit 31.08.2007".[/OT]

Zitat von autoguider

.. Servos hängen an einem 7805 .. bewegt sich immer genau ein Servo .. Pulshöhe und Puklsweiten .. in Ordnung ..

Von Servos verstehe ich nicht allzu viel. Insbesondere von der Dynamik der (von Servo zu Servo verschiedenen) Servoregelung analoger bzw. digitaler Servos verstehe ich so gut wie nix. Zu allererst kommen mir die 40 ms etwas lang vor, das könnte ich testen (mein Tester geht bis 50 ms) aber das wäre auch nur für MEINE Servos zutreffend.

Das Problem mit Servos hinter Spannungswandlern kenne ich ähnlich, wie es von Dir beschrieben wird. Daher hatte ich heute einen kleinen Testaufbau gesteckt und den Spannungsverlauf der 7805-Versorgung eines Servos mit etwas höherem Strombedarf gemessen.

Testaufbau:
Servo HD 1501MG, Haltemoment lt. Datenblatt @ 4,8 V 152,1 Ncm (15,5 "kgcm").
Versorgung des Servo über separaten 7805 (NICHT 78S05!) durch
ein Labornetzteil, 9,8 V, Stromeinstellung 4,0 A max.
Servotester (Eigenbau) Clone arduino-nano @20 MHz; der Servotester
kann durch Knopfdruck sofort einen Offset von 1,6 ms auf die aktuelle
Einstellung erzeugen.
Oszilloskop ANALOG DISCOVERY 2, Anschlüsse : GND, Servoimpuls (Oszi-signal gelb), Servoversorgung (Oszi-signal blau).

Testbedingungen:
Servoperiode 20000 µs, Servopuls 826 µs und in einem zweiten Test 2426 µs , siehe verlinkte Bilder.

Test:
Einschränkung der Ergebnisse. Die Ergebnisse beziehen sich auf den bei mir verwendeten 7805 der im Übrigen nicht weiter analysiert wurde, sowie auf genau den einen, von mir verwendeten Servo der genannten Baureihe. Schwankungsbreiten wurden weder an Ausrüstung noch an Testobjekt erarbeitet. Die Zeitangaben des Servotesters stimmen auf wenige Mikrosekunden, unter ± 5 µs.

Oszilloskopbild:
Rund 9 ms nach der sprunghaften Änderung der Pulsdauer von 826 µs auf 2426 µs, um 1,6 ms,
fällt die Spannung am Servo um mehr als 2 V ab auf 2,8 V, mit einer durch kurze Pulse
unterbrochenen Erholung innerhalb von ca. 30 ms, also etwa 1,5 Servo-Signalperioden. Das dürfte einigermassen mit der Motorzeitkonstanten des Servomotors übereinstimmen.

Ich bediene meine Servos gleicher Bauart, WENN ich die über einen 78xx ansteuere, nur über 78S05-Typen, die statt der (bestenfalls! - "up to") 1,5 A Nennlast laut Datenblatt 2 A Nennlast ermöglichen. Allerdings haben meine Servoplatinen standardmäßig die Möglichkeit die Stromversorgung unter Umgehung des Spannungswandlers einzuspeisen. Dann kann ich nen Akku mit ziemlich hoher Stromstoßfestigkeit verwenden.

Fazit: beim Versorgen von Servos (in meinem Fall analog) über Spannungswandler kann deren Anpassungszeit bei sprunghaftem Strombedarf (Motor fährt auf neue Position) so lange dauern, dass - mit Sicherheit störende - markante Spannungseinbrüche feststellbar sind. Ich vermute, dass vergleichbare Einbrüche Deine Servostörungen hervorrufen. Dass ein Elko diese Frequenzen abpuffert (ca. 300 Hz bis >1kHz) ? ? ?

Nachtrag:
Fast hätt ich es vergessen: Wenn ich mein Labornetzteil (das bei diesem Test verwendete KORAD 3005D) auf 0,95 A Stromlieferung bei der Spannung 9,8 V einstelle, dann knattert beim Anfahren des hier benutzten Testaufbaus die Überstromsicherung. Sprich: es werden an die 1A Strom gezogen bei diesem Servo - wenn der eingeschaltet wird - ohne dass eine bemerkenswerte Positionsdifferenz gefahren werden muss.

**Searcher** · 18.12.2020, 14:21

Zitat von autoguider

1. Merkwürdigkeit:
Am Ausgang der unbelasteten Schaltung (=Servo nicht angeschlossen)messe ich einen Pegel von 5V (V_MCU)
Sobald das Servo angeschlossen wird, hat der Steuerimpuls einen Pegel von ca. 1V.

Hallo,
was ist Ausgang der unbelasteten Schaltung? Der Pin, an dem der ATmega328P den Steuerimpuls für die Servos ausgibt? Wenn dort bei dann angeschlossenem Servo die Spannung auf 1V sinkt -> Ist der ATmega-Pin auf Output konfiguriert?

Alle GND von Servos und ATmega miteinander verbunden?

Gruß
Searcher

**oberallgeier** · 18.12.2020, 16:35

.. was ist Ausgang der unbelasteten Schaltung .. Ist der ATmega-Pin auf Output konfiguriert ..

Ohhh mannooo - stimmt. Ich hatte das stillschweigend vorausgesetzt. Das ist bei Dir (*gg* auch *gg*) ein Erfahrungswert ?

**Searcher** · 18.12.2020, 17:22

Zitat von oberallgeier

Das ist bei Dir (*gg* auch *gg*) ein Erfahrungswert ?

Ist ein wenig ein Schuß ins Blaue. Ob er trifft kommt drauf an wie Christian seine Signalerzeugung programmiert hat. Bei Verwendung des HW-Ausgangs eines Timers muß er ja den zugeordneten Pin auf Output programmieren. Sonst kommt da nicht das timererzeugte Signal raus.

Wenn er aber immer Pegelwechsel ins PORT Register schreibt, könnte es sein, daß er damit den Pullup immer aus- und einschaltet wenn der Portpin ein INPUT ist. Der Strom darüber könnte dann zu schwach sein um die Servos anzusteuern und die Spannung bricht deshalb zusammen. Das Oszi kann trotzdem bei unbelastetem Portpin ein 5V Signal zeigen.

Einen ähnlichen Effekt hatte ich tatsächlich mal. Nicht mit Servos aber ganz banal mit LEDs, die nicht richtig "brennen" wollten. Ich kann mich nur nicht erinnern, was das Oszi bei offenem Portpin und abgeschalteten Pullup angezeigt hatte. Der Portpin floatet dann ja.

Bin jetzt mal gespannt, wo sich der Hase tatsächlich im Pfeffer wälzt

Gruß
Searcher

**autoguider** · 18.12.2020, 17:49

Hallo Searcher, Hallo Oberalllgeier
guter Hinweis.

Hier die Konfiguration im Bascom Programm:

Config Portc.1 = Output 'Pin 24
Config Portc.2 = Output 'Pin 25
Ich kann nur hoffen daß der Compiler das macht was er soll.

GND ist für V_MCU und V_Vers identisch.

Beide Spannungsregler 7805 werden von einem 12V Labornetzteil gespeist.
Ich kann mir nicht vorstellen daß der Eingang des Servos so niederohmig ist und den Pegel von PortC.1 so nach unten zieht.
Die Ausgänge sollte doch bis 20mA locker verkraften.

Um eine Übersicht des Strombedarf zu bekommen habe ich ein digitales Multimeter in den Stromkreis des Labornetzteils eingeschleift.

Schaltung ohne Sensor 30 mA
nur Servo1 eingesteckt 44 mA
nur Servo2 eingesteckt 45 - 56 mA
Servo 1+2 eingesteckt 65 - 70 mA
Servo1 in Bewegung, Servo2 eingesteckt 120 mA
Servo1 in Arbeitsposition, stehend, Servo2 eingesteckt 75 - 84 mA
Servo2 in Bewegung, Servo1 eingesteckt 120 mA

beste Grüße
Christian

**oberallgeier** · 18.12.2020, 18:07

Hi Christian.

.. Beide Spannungsregler 7805 werden von einem 12V Labornetzteil gespeist ..

Kann Dein Labornetzteil die Spannung regeln? Oder ist das wirklich ne Festspannung 12 V? Welchen Strom kann das Netzteil liefern? (oder einfacher für Dich: Typangabe - wenns nicht irgendein Exot ist).

Wenns regelbar wäre: dann könntest Du das Netzteil auf 5V einstellen, den Controller UND die Servos dran hängen, und dann den Aufbau testen.

.. Ich kann mir nicht vorstellen daß der Eingang des Servos so niederohmig ist ..

Vorstellen ist gut, messen ist besser. Du hast schon Oszilloskopmessungen gemacht. Wie wärs, wenn Du die EINGANGSspannung der Servos (nach dem 7805) mit dem Oskar so misst wie ich es oben beschrieben hatte. Mit vergleichbarer zeitlicher Auflösung. Trigger war bei mir die Servo-Lieferspannung, fallende Flanke (= Spannungseinbruch).