Servo

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Graupner C508

Servos [Lat. Servus = Diener, Sklave] werden im Modellbau eingesetzt, um die vom Empfänger kommenden elektrischen Signale in eine mechanische Bewegung umzuwandeln.

Ein Servo besteht aus einem Motor, Steuerelektronik, einem Potentiometer zum Erfassen der Servoarmposition, einem mehrstufigen Getriebe und dem Gehäuse.

Die Bewertungskriterien sind Stellgeschwindigkeit (Zeit und Winkel), Stellkraft, Haltekraft, Lagerung (Gleit- oder Kugellager), Getriebematerial (Kunststoff, Messing, Stahl), Versorgungsspannung (4 Zellen=4,8V, 5 Zellen=6V), Gewicht und Einbaumaße. Speziell für den Einsatz als Helikopter-Heckservo gibt es Servos mit vom Standard abweichenden Signalimpulslängen.

Kenngrößen

Angaben für Servos sind typischerweise Stellmomente und Drehgeschwindigkeiten, wobei diese Werte teiweise bei 4,8V und bei 6V angegeben werden.

Digitalservos haben ein höheres Haltemoment, deshalb werden hier meistens Stell- und Haltemoment angegeben.

Die Halte- bzw. Stellkraft ist abhängig vom Hebelarm des Servohorns, d.h. bei lägerem Servohorn verringert sich die Stellkraft.

Die Stellkraft kann man ausrechnen aus:

   F (N) = M (N*cm) / Hebelarm (cm)

Stellmoment

Stellmomente werden in kg*cm oder in N*cm angegeben, wobei man dies umrechnen kann:

   M (N*cm) = M (kg*cm) * 9.81

Drehgeschwindigkeit

Die Angabe der Drehgeschwindigkeit variiert von Hersteller zu Hersteller, hier sind Angaben in s/45° und s/60° üblich. Auch diese Daten kann man umrechnen:

   omega (s/60°) = omega (s/45°) * 60/45 

oder

   omega (s/60°) = omega (s/45°) * 1.333


Typenbezeichnungen von Servos

Manche Hersteller von Servos versehen ihre Servos mit den folgenden Kürzeln, um damit Aussagen über eine mögliche Belastungsgrenze geben zu können. Nachfolgend werden einige Kürzel aufgeführt:
Servos von HiTEC z.B. das HS56HB

  • HD -> Karbonite Gear Heavy Duty
  • HB -> Karbonite Gear, Ball Bearings
  • BB -> Ball Bearings => kugelgelagert
  • MG -> Metal Gear => Metallgetriebe
  • TG -> Titanium Gear

Servos von Futaba z.B. S9257
1. Ziffer: Motortyp: 3=3-pol; 5=5-pol; 9= Glockenankermotor
2. Ziffer: Verwendung: 1= Flugzeuge; 2= Hubschrauber; 3-6= Auto; 7= Fahrwerke; 8= Segelschiffe; 0= allgemeine Verwendung
3. Ziffer: 5= Digitalservo
4. Ziffer: durchlaufende Nummerierung

Beispiel S9257 = Glockenankermotor, Hubschrauber, Digitalservo, Nummer

Analogservos

Diese Servos sind altbewährt und konventionell aufgebaut. Sie sind die Arme der Steuerung. Servos werden über die Kraft ihrer Motoren (10 N = 1 KG, gemessen in 1 cm Entfernung zur Drehachse) sowie ihre Geschwindigkeit (z.B. 1,2 Sek für 45 Grad Drehung) der Hebelauslenkung klassifiziert. Weiterhin sind Positioniergenauigkeit, Getriebeauslegung sowie Stoß- und Schockfestigkeit ein Maß für ihre Qualität.

Digitalservos

Digitalservos sind eine besondere Art unter den Servos: Die Ansteuerung ist mit einer höheren Impulsrate möglich. Bei Robbe/Futabaservos kann dieser Wert bis zu 270 Hz betragen. Sie können jedoch auch mit einem normalen PPM-Empfänger angesteuert werden.

Digitalservos werden nicht mit digitalen Informationen angesteuert. Lediglich intern wird der vom Empfänger übermittelte analoge Sollwert mit einem A-D-Wandler in einen digitalen umgewandelt, der dann mit dem Istwert verglichen wird. Zusätzlich wird der analoge Iststellwert des Servopotis auch mit einem A-D-Wandler in einen digitalen Istwert umgewandelt. Obwohl diese zweifache A-D-Wandlung auch eine gewisse Zeit benötigt, sind Digitalservos i.A. schneller als vergleichbare Analogservos.

Digitalservos werden eingesetzt, wenn hohe Stellkräfte, hohe Genauigkeit und hohe Stellgeschwindigkeiten benötigt werden. Beim Modellhubschrauber wird v.a. für das Heck in Verbindung mit einem entsprechenden Kreisel (z.B. Robbe GY-401) ein Digitalservo eingesetzt.

Nachteilig ist ihr höherer Stromverbrauch und der im Vergleich zu Analogservos höhere Preis.

Montage von Servos

Die den Servos beiliegenden Gummi-Elemente sollten nur in Verbindung mit hohem Vibrationsaufkommen verwendet werden.

D.H. Midi + Standard Servos in Verbrennermodellen sollten mit diesen Dämpfungselementen montiert werden. Diese Elemente dienen dazu die Schwingungen von den Kabelverbindungen zur Steuerplatine zu unterdrücken. Teilweise muss sogar zusätzlich der Anschlußbereich der Platine mit Heißsiegelkleber vergossen werden.

Elektromodelle erzeugen im Normalfall diese schädlichen Schwingungen garnicht.

Bei Micro- und Miniservos geht auch noch eventuell benötigter Weg durch die Dämpfung verloren, sie werden dadurch unexakter. Es empfiehlt sich daher diese Servos direkt zu befestigen.

Servozucken

Servozucken werden ruckartige Bewegungen des Servos in beliebige Richtungen genannt. Wie das Wort schon sagt, zuckt der Servo.

Dies kann mehrere Ursachen haben:

  • Empfangsprobleme bei Übertragung mit PPM
  • Störungseinfall in die Servokabel selbst (in Form von Elektromagnetischen Wellen, die Ladung induzieren). Siehe: Empfänger#Vermeidung von Störungen
  • Defektes Poti/Drehgeber im Servo durch Überlastung

Siehe auch

Weblinks