Digitalservo - Steuersignal

[andre77]

Hi,

ich hab schon einiges gefunden, würde das aber gerne verifizieren und ergänzen, evtl. könnte man das dann noch im Lexikon hinzufügen.

Analogservos will ich mal außen vor lassen, ich denke die sterben eh bald aus...

Ich schilder jetzt mal was ich denke und bitte um Ergänzung / Berichtigung:

Es tauchen immer wieder 2 Werte auf wenn es um Servo Ansteuerung geht:
* Impuls-Zeit (Breite)
* Frequenz

Ist es richtig das ein Digitalservo mit einem Rechteck Impuls angesteuert wird und dabei die Impulsbreite (Zeit in µs) die Position angibt, also zB 1520µS = Mittelstellung? Die Frequenz gibt dann an wie oft dieser Impuls kommt, 250 Hz = 250 mal in der Sekunde bekommt das Servo eine aktuelle Position...

Was mich jetzt auch wundert, bei Gyros und FBL System muss man das fürs Heckservo einstellen, beim Empfänger aber nicht, was liefert ein Empfänger und ein FBL für die TS Servos, wo man ja nichts einstellt?

Viele Grüsse

Andre

[Taumel S.]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Ist es richtig das

Ja, das ist richtig. Aber das trifft auch für Analogservos zu.

Beim Empfänger ist die Servo-Frequenz nicht wahnsinnig relevant, der muss ja nichts regeln. Bei Regelsystemen (Gyros) ist hingegen eine schnelle Antwort auf Regelvorgaben wichtig.

[andre77]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Ja, das ist richtig. Aber das trifft auch für Analogservos zu.

Aha, OK, also bezieht sich das Analog / Digital nur auf die Verarbeitung IM Servo!?

Viele Grüsse

Andre

[Taumel S.]

AW: Digitalservo - Steuersignal

bezieht sich das Analog / Digital nur auf die Verarbeitung IM Servo!?

Ja.

Der ältere Artikel beschreibt es ganz gut (nicht stören lassen, ein paar Zeilen stehen da doppelt drin):

Warum Digitalservos? | Hudecity.de

[LudwigX]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Du hast es so richtig erklärt.
Der niedrigste Wert für ein 1520 mikrosekunden Servo liegt bei etwa 1000 mikrosekunden. Der höchste Wert ca bei 2000.
Das erklärt auch warum man ein 1520er Servo nicht mit 560hz ansteuern kann: 560*2ms=1120ms = 1,12 Sekunden.

Die Empfänger geben immer die Werte für 1520er Servos aus.
Am Heck gibt es die 760er Servos um die Reaktionszeit der Servos zu verringern :
Die Servos können noch öfter anhesteuert werden und das PPM Signal ist kürzer(d. H. Sie müssen weniger lange warten). Dadurch kann das Servo bei sonst gleicher Hardware ca 2ms schneller reagieren

[andre77]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Hi,

danke für Eure Infos!
Ich habs mal versucht ins Lexikon zu übernehmen.

--> Servo

Viele Grüsse
Andre

[tobi -obu]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Hi,

ich gehs nochmal etwas technischer an. Zunächst ist ein Servo bekanntermaßen ein Stellmotor.
Dieser benötigt 2 Werte: Zum einen einen Sollwert (welche Position soll angefahren werden) und einen istwert. Den Istwert liefert zumeist ein internes Potentiometer (veränderbarer Wiederstand), das mit der Drehachse des Servos gekoppelt ist.

Der Sollwert wird vom Empfänger oder FBL von außen geliefert, und zwar über die dritte Leitung des Servossteckers (+,-, Signal). Dabei wird das Signal als Pulsbreitensignal geliefert.
Die Position wird dabei über das Verhältnis an/aus-Zeit des Signals kodiert.
Mittelposition entspricht üblicherweise 1520 msek, die Endpositionen bei 1000 bzw. 2000 msek.

Die Verarbeitung im Servo passiert nun wie folgt:

Analogservo: Die durchläuft das Signal ein. sog. Tiefpass-Filter (2. Ordnung). Dadurch entsteht am Ausgang des Filters eine Spannung, welche direkt proportional zum Eingangssignal ist (2000 msek ergeben somit eine höhere Spannung als 1000 msek).
Dieses Signal wird mittels Operationsverstärker mit dem Ist-Wert verglichen.
Der Operationsverstärker arbeitet dabei als sog. Differenzverstärker. Sind die beiden Signale gleich, ist der Ausgang offen. Sind sie ungleich, wird die Differenz als positive oder negative Spannung ausgegeben. Diese Differenz kann dann genutzt werden, um einen Motortreiber anzusteuern, der den Motor in die passende Richtung dreht.
Diese Technik hat jedoch Nachteile. So wird z.B. die Regelgeschwindigkeit durch den Tiefpass am Eingang begrenzt, und individuelle Parameter (z.B. des Motors) können nicht mit einbezogen werden. Auch kann es bei schlechter Auslegung der Regelschaltung zu Oszillationen kommen, der Servoarm bewegt sich dann ständig minimal hin und her.

Daher (und auch weils günstiger ist) wurden Digitalservos entwickelt. Hier übernimmt ein Mikroprozessor die Verarbeitung der Soll- und Istwerte. Das Tiefpassfilter am Eingang kann entfallen, was der Regelgeschwindigkeit zu gute kommt.
Zusätzlich zu den Soll- und Istwerten kann die Software weitere Faktoren berücksichtigen, z.B. das Anlauf- und Bremsverhalten des Motors, die gewünschte Regelgeschwindigkeit, Laufrichtungsumkehr usw.
Das geht soweit, das sich manche Servos individuell programmieren lassen.
Auch sind die Digitalservos durch die schnellere Impulsverarbeitung meist etwas kräftiger.
Ein Nachteil ist der erhöhte Stromverbrauch und der damit höhere Verschleiß.

gruß

tobi

[Xeno]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Das versteh ich noch nicht ganz:

Das Servosignal ist ein Rechtecksignal mit rein positiver Amplitude (?). Die Servoposition ist die Pulsbreite, also die "Einschaltdauer" der positiven "Berge". Wenn die Berge schmäler sind, steuert es nach links (z.B), wenn die Berge breiter sind, steuert es nach rechts und hält die Position über Soll-/Istwert-Vergleich. Irgendwo dazwischen steht das Servo in der Mitte.

Die Frequenz ist die Anzahl der Berge pro Sekunde.

Die Pulsbreite ist die Breite der Berge, wenn das Servo in Mittelstellung ist?


Du hast immer bei Pulsbreite ms also z.B. 1520ms geschrieben, meinstest du vielleicht µs? Sonst macht das für mich alles keinen Sinn.

Stimmen meine Vorstellungen denn so wie ich das geschrieben hab?

[Taumel S.]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Du hast immer bei Pulsbreite ms also z.B. 1520ms geschrieben, meinstest du vielleicht µs?

Klar! Das µ und das m ist meist die gleiche Taste, das gibt immer wieder Missverständnisse.

[tobi -obu]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Das Servosignal ist ein Rechtecksignal mit rein positiver Amplitude (?). Die Servoposition ist die Pulsbreite, also die "Einschaltdauer" der positiven "Berge". Wenn die Berge schmäler sind, steuert es nach links (z.B), wenn die Berge breiter sind, steuert es nach rechts und hält die Position über Soll-/Istwert-Vergleich. Irgendwo dazwischen steht das Servo in der Mitte.

Die Frequenz ist die Anzahl der Berge pro Sekunde.

Das Rechtecksignal hat eine positive Amplitude. Es ist eine Abfolge von positiven maxima (=Spannung an) und 0 minima (=Spannung aus) mit konstanter Frequenz. Die Servoposition wird durch die Einschaltdauer (d.h. die länge des postiven Impulses) gesteuert.
Und ja, es sind ys nicht ms, sorry.

Es sieht in etwa so aus:

___|||______|||___ (max)
___||_______||___ (Mitte)
___|________|___ (min)

Die Perioden (z.B. ___|||___) wiederholen sich abhängig von der Frequenz x-mal pro Sekunde, bei 50 Hz z.B. 50 mal pro Sekunde und bei 333 Hz 333 mal pro Sekunde.
Die Länge des positiven Impulses bleibt bei unterschiedlichen Frequenzen gleich, die Länge des negativen Impulses variiert zwangsläufig.

So ist die Periodendauer bei 50 Hz = 20 ms, davon ist das Signal z.B. 1520 ys = 1,5 ms "an", den Rest der Zeit "aus".
Bei 200 Hz sind es dann 5ms Periodendauer, bei 333 Hz 3,3 ms und bei 560 Hz nur noch 1.8 ms (da brauchts dann ein Servo mit 760 ys Mittenposition, siehe Erklärung von LudwigX).

[Xeno]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Super, danke! Jetzt hab ichs verstanden.

...aber du tust es schon wieder, gegen Ende, mit µ und m

Aber jetzt, wo ich weiß, dass es keine Absicht ist, stört es mich auch nicht mehr...

[tobi -obu]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Nein, diesmal stimmten die Einheiten, waren aber umgerechnet: 1000 ys = 1 ms

[Yoshi]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Das muss ja schwer sein, für Mirco ein MY (µ) zu benutzen.
Dabei braucht man doch nur "Strg+Alt+m" oder "Alt Gr+m" zu drücken. Notfalls geht auch die eingabe über den ASCII wert. "alt+230"
Hat jede Tastatur für JEDEN PC/MAC/TABLET.
Für die E-Mail Adresse wird ja auch das @ (AT) "Alt Gr+q" oder "Alt+64", und kein gnürgs benutzt.

[tobi -obu]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Das muss ja schwer sein, für Mirco ein MY (µ) zu benutzen.
Dabei braucht man doch nur "Strg+Alt+m" oder "Alt Gr+m" zu drücken. Notfalls geht auch die eingabe über den ASCII wert. "alt+230"
Hat jede Tastatur für JEDEN PC/MAC/TABLET.
Für die E-Mail Adresse wird ja auch das @ (AT) "Alt Gr+q" oder "Alt+64", und kein gnürgs benutzt.

Sonst hast nix zu tun
Und wer ist Mirco?

Hmmm...die Tasten STRG oder Alt GR finde ich bei der virtuellen Tastatur meines Uralt-Handys nicht...vielleicht bin ich aber auch nur zu faul

Schon lustig, womit manche so ihre Beitragszähler hochtreiben ... oh ups hab jetzt ja auch wieder einen Beitrag mehr.

[Inder-Nett]

AW: Digitalservo - Steuersignal

Was mich jetzt auch wundert, bei Gyros und FBL System muss man das fürs Heckservo einstellen, beim Empfänger aber nicht, was liefert ein Empfänger und ein FBL für die TS Servos, wo man ja nichts einstellt?

Am Empfänger hat das Einstellen der Impulsfrequenz auch keinen Sinn, denn der Empfänger bekommt in der Regel nur alle ca. 20ms (also 50 x pro Sekunde) ein neues Paket mit den Servopositionen vom Sender.
Bei manchen Sendern kann man eine höhere Frame-Rate einstellen (z.B. bei Spektrum je nach Empfänger auch 11ms), aber ob das wirklich besser ist sei mal dahingestellt. Die Reaktionszeit des Menschen liegt ohnehin bei weit über 200ms, 20ms Verzögerung liegen deutlich unter der Wahrnehmungsschwelle.

Die höheren Impulsraten haben im Grunde nur bei Kreisel- oder FBL-Systemen Sinn, weil dort ein technischer Regelkreis besteht und die Verzögerungszeit zwischen Steuersignal und Servoreaktion ganz entscheidenden Einfluss auf die Qualität der Steuerung (Präzision vs. Schwingneigung) hat.