Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Servozittern


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Philipp G. (geiserp)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo Leute

Ich habe mir auf der Basis eines 4001 mit 4 NOR Gattern eine PWM 
Schaltung gebaut, mit der ich mittels Schalter S1 zwei Positionen eines 
analogen Modellbauservos anfahren kann. Die Frequenz liegt bei 50~Hz. 
Die zwei Positionen können über zwei Trimmer eingestellt werden.

Das Problem ist, dass während dem Anfahren der Positionen ein sehr 
wildes Servozittern zu beobachten ist, das Servo  schlägt aus wie ein 
Pferdchen bevor es nach wenigen Sekunden in der Endposition ist, und nur 
noch Ruhestrom zieht.

Im DSO kann ich beobachten, dass die PWM  Signale an sich 'sauber' sind, 
ABER, während dem Anfahren sind grosse Peaks im Signal vorhanden, die 
wohl vom Kollektor Feuer des Servos selbst kommen.

Mit einem grossen C am Eingang konnte ich das Feuer grösstenteils 
eliminieren, leider nicht vollständig. Sonst noch jemand Ideen? Ein RC 
Glied über'n Kollektor? Wie dimensionieren? Das sollte doch schon im 
Servo  vorhanden sein?

Beilagen: Schaltplan.

Danke, Philipp

von stefan us (Gast)


Lesenswert?

Wenn die Steuerung mit der gleichen Batterie versorgt wird, wie der 
Motor, empfiehlt sich dringend der Einsatz eines Spannungsreglers. Ich 
würde einen 3,3V Regler verwenden, das reicht dem Servo als Steuersignal 
aus.

von Philipp G. (geiserp)


Lesenswert?

Die Versorgungsspannung kommt aus dem Labornetzteil, daran sollte es ja 
nicht liegen.

Laut DSO ist Versorung absolut 'gradlinig'.

von stefan us (Gast)


Lesenswert?

Wenn Du nur beim Anfahren probleme hast, liegt die Vermutung nahe, dass 
der hohe Anlauftstrom des Motors die Versorgungsspannung stört. Auch 
wenn Dein Oszilloskop das nicht anzeigt.

Deine Timer-Schaltung reagiert extrem empfindlich auf Störungen in der 
Versorgungsspannung, da der Ladezustand von C3 mit der Schaltschelle des 
CD4001 (etwa 1/2 von der Versorgungsspannung) verglichen wird.

Ich hätte da eher einen Schmitt-trigger eingesetzt. Dann läuft es wegen 
der Hysterese sicher auch etwas stabiler, aber du brauchst trotzdem eine 
Stabile Peak-freie Spannungsversorgung.

Schalte mal in Reihe zu +Uv einen (ungefähr) 33 Ohm Widerstand und 
vergrößere den 10µF Kondensator auf (ungefähr) 100µF und schalte noch 
einen 100nF parallel dazu. Mit etwas Glück reicht das schon.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

stefan us schrieb:

> Ich hätte da eher einen Schmitt-trigger eingesetzt.

Oder ein Doppelmonoflop 4538.
Gruss
Harald

von Klaus (Gast)


Lesenswert?

stefan us schrieb:
> Deine Timer-Schaltung reagiert extrem empfindlich auf Störungen in der
> Versorgungsspannung, da der Ladezustand von C3 mit der Schaltschelle des
> CD4001 (etwa 1/2 von der Versorgungsspannung) verglichen wird.

Die wichtigste Eigenschaft eines Monoflops ist, aus kurzen Störungen 
lange zu machen. Deswegen waren sie früher in Digitalschaltungen 
"verboten

MfG Klaus

von Philipp G. (geiserp)


Lesenswert?

stefan us schrieb:
> Wenn Du nur beim Anfahren probleme hast, liegt die Vermutung nahe, dass
> der hohe Anlauftstrom des Motors die Versorgungsspannung stört. Auch
> wenn Dein Oszilloskop das nicht anzeigt.
>
> Deine Timer-Schaltung reagiert extrem empfindlich auf Störungen in der
> Versorgungsspannung, da der Ladezustand von C3 mit der Schaltschelle des
> CD4001 (etwa 1/2 von der Versorgungsspannung) verglichen wird.
>
> Ich hätte da eher einen Schmitt-trigger eingesetzt. Dann läuft es wegen
> der Hysterese sicher auch etwas stabiler, aber du brauchst trotzdem eine
> Stabile Peak-freie Spannungsversorgung.
>
> Schalte mal in Reihe zu +Uv einen (ungefähr) 33 Ohm Widerstand und
> vergrößere den 10µF Kondensator auf (ungefähr) 100µF und schalte noch
> einen 100nF parallel dazu. Mit etwas Glück reicht das schon.

Hallo Stefan

Das Servo zieht maximal unter Last 350mA, das Labornetzteil geht bis 6A. 
Solange ich den Strom am Netzteil nicht unter 400mA begrenze konnte ich 
keinen negativen Effekt feststellen.

Ich habe am Eingangn ein C von 100uF parallel geschaltet, der hat schon 
viel gebracht.

In wie fern könnte der 33R Widerstand mir helfen, bei 6V und 0.35 A muss 
ja der auch mindestens seine 2 Watt abkönnen.

Aber ich versuch's mal danke. Mir ist nur nicht ganz klar, warum so ein 
billigens China Motörchen die Versorungsspannung meines Labornetzteils 
stören kann, sonst müsste ich das auf dem DSO ja sehen.

Gruss, Philipp

von stefan us (Gast)


Lesenswert?

> In wie fern könnte der 33R Widerstand mir helfen, bei 6V und 0.35 A
> muss ja der auch mindestens seine 2 Watt abkönnen.

Der Widerstand und der Kondensator soll nur die Versorgungsspannung des 
IC stabilisieren. Beide zusammen bilden einen Tiefpass. Das IC braucht 
vermutlich weniger als 1mA.

Der Motor soll direkt ans Netzteil. Störungen vom Motor erreichen das IC 
nicht mehr, weil der 33 Ohm Widerstand zusammen mit dem 100µF 
Kondensator einen Tiefpass bilden.

Das das labornetzteil 6A liefern kann, nützt in diesem Fall nichts. 
Störungen, die Motoren "aussenden, kann es möglicherweise nicht 
kompensieren. Die meisten Labornetzteile sind auch nicht imstande, 
Überspannungen "runter" zu ziehen. Wenn Du z.B. eine 6V Batterie an den 
Ausgang anschließt, und das Poti auf 3V dreht, kommen trotzdem 6V raus 
(wegen der Batterie).

Weiterhin bedenke, dass Kabel einen gewissen Innenwiderstand und eine 
Induktion haben:
1
               R      L
2
Netzteil o---[===]---XXXX------Motor---o GND

Der Motor erzeugt hochfrequente Störungen auf der Spannungsversorgung, 
die das Netzteil im Idealfall nur teilweise unterdrücken kann, weil 
wegen R und L nur ein teil der Störspannung bis zum Netzteil vordringt. 
Dein CMOS IC befindet sich aber am anderen Ende der Leitung, da wo der 
Motor ist. Es bekommt die Störung in voller höhe ab. Es sei denn, du 
baust einen Tiefpass ein, oder einen Spannunsgregler, was besser wäre.
1
               R      L
2
Netzteil o---[===]---XXXX---+---Motor---o GND
3
                            |
4
                           |~|
5
                    33 Ohm |_|
6
                            |
7
                            +---o VCC für's IC
8
                            |
9
                     100µF ===
10
                            |
11
                           GND

von Hubert G. (hubertg)


Lesenswert?

Über den 33 Ohm Widerstand soll nur der Strom des Taktgebers laufen, 
nicht der Motorstrom.

: Bearbeitet durch User
von stefan us (Gast)


Lesenswert?

> Mir ist nur nicht ganz klar, warum so ein billigens China Motörchen
> die Versorungsspannung meines Labornetzteils
> stören kann, sonst müsste ich das auf dem DSO ja sehen.

Weil DC Motoren bauart bedingt HF Störungen erzeugen. Je billiger, um so 
mehr, nämlich weil keine Gegenmaßnahmen im Motor integriert sind.

Das Oszilloskop wird sie anzeigen. Du must es auf AC stellen und den 
Trigger so einstellen, dass er schon bei geringer Spannung auslöst (z.B. 
bei 50mV) und nur dann, also nciht feilaufend ist.

Vermutlich siehst Du zur Zeit auf eine schöne gerade Linie mit 6V, weil 
der Trigger nicht durch die Störungen ausgelöst wird, sondern in 
Regelmäßigen Intervallen durch den Freilauf-Timer im Oszilloskop. Die 
Störungen treten mit hoher Warscheinlichkeit immer in den Momenten auf, 
wo das gerät gerade nicht misst. Bedenke, dass die Pausen zwischen den 
Messungen bei schneller Abtastung viel größer sind, als die Messung 
selbst dauert. Da verpasst Du 99% der Ereignisse.

von Philipp G. (geiserp)


Lesenswert?

Habe ich verstanden, das versuch' ich.

Danke Dir Stefan.

von Philipp G. (geiserp)


Lesenswert?

Noch eine Frage, Leute.

Wie kann ich am besten HF Störungen von DC Motoren sichtbar machen?

Mit einem Spectrum Analyzer?

Ich frag' das nur weil grad Ende Jahr ist. Und so einmal im Jahr gönne 
ich mir etwas Teureres für meine Hobby Werkstatt. Da käme der SA grad 
gelegen.

von stefan us (Gast)


Lesenswert?

> Mit einem Spectrum Analyzer?

Jawohl. So ein Meßgerät hätte ich auch gerne.

von oszi40 (Gast)


Lesenswert?

Speise zum Test den Motor aus anderem Netzteil als Deine Logik.

von gk (Gast)


Lesenswert?

Und denk dran, dass zur Versorgungsspannung auch die Masse dazu gehört. 
Wenn nämlich der Motorstrom über die gleiche Masseverbindung wie der 
Versorgungsstrom Deiner Gatter fliesst kann das die Ursache sein.

gk

von Philipp G. (geiserp)


Lesenswert?

@gk: Die Masse muss ja gemeinsam sein, die ist ja sowieso im Servo 
parallel, für's Signal und für den Motor.

@Stefan/all:

Ich habe gestern die Logik an einem 2940 gehängt, damit funktioniert das 
Servo einwandfrei. Ich habe aber dennoch eine Frage, rein 
interessehalber:

Wenn ich von Hand am Servo drehe, und das Gegendrehmoment vom Servo die 
Position zu halten versucht, kann ich im DSO sehr deutlich Spitzen im 
Signal erkennen. Teilweise sind die bis 1V hoch, also die Störsignale 
vom DC Motor.

Wie könnte ich diese Spitzen gänzlich eliminieren? Ich habe am Eingang 
des Spannungsreglers eine Supressordiode gegen Überspannung, einen C von 
100uF, dann der Spannungsregler, dahinter einen Elko von 47uH und eine 
Folien C von 10nF - also genug um zu glätten, dennoch sind die Spitzen 
da. Würde eine Diode als Ripple Rejection zwischen GND und ADJ vom 
Regler helfen? Oder eine Gleichrichterdiode in die GND Leitung zum 
Motor? Dann würde ja zumindest auf diesem Potential nichts zurückkommen, 
verlier' ich halt 0.7V.

Gruss, Philipp

: Bearbeitet durch User
von Hubert G. (hubertg)


Lesenswert?

Markus Huber schrieb:
> @gk: Die Masse muss ja gemeinsam sein, die ist ja sowieso im Servo
> parallel, für's Signal und für den Motor.

Genau das ist aber nicht gut.
Störungsfreier wäre wenn Masse und Plus von Logik und Servo getrennt zur 
Batterie oder Netzteil geführt sind.

Die Störungen die du jetzt noch siehst bringst du am ehesten mit einen 
Elko und Kondensator direkt beim Servo in den Griff.

von Philipp G. (geiserp)


Lesenswert?

Wenn ich am Servo die Masse auftrenne, bedeutet das einen Eingriff in's 
Servo.

Die kommerzielle Industrie bekommt das auch irgendwie dreipolig hin. 
Daher interessiert es mich, wie ich die Schaltung besser hinbekomme, 
ohne Eingriffe am Servo vorzunehmen. Sonst könnte ich ja gleich zwei 
Akkus nehmen und gut ist.

von Hubert G. (hubertg)


Lesenswert?

Markus Huber schrieb:
> Wenn ich am Servo die Masse auftrenne, bedeutet das einen Eingriff in's
> Servo.

Du sollst ja nicht am Servo die Masse auftrennen sondern die 
Stromversorgung des Servo getrennt von der Logik zur Batterie führen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.