Hallo zusammen,
es ist ja bekannt, dass die meisten RC Signale im Modellbaubereich mit
50Hz laufen. Woher kommt diese zahl? Bei Servos ist es zwar
nachvollziehbar, weil diese sowieso nicht viel schneller reagieren
können.
Mir geht es um die Kommunikation zwischen den ESCs und der zentralen
Lageregelung bei einem Quadcopter.
Ich habe ein Drehzahl-regelndes ESC, welches derzeit mit 1kHz die
Drehzahl regelt. Auch mit einer Luftschraube ist es problemlos möglich
ein paar hundert rpm innerhalb der 20ms aufzubauen.
(ca 110Watt BLDC mit 8x5 Luftschraube)
Verschenkt man da nicht einiges an Dynamik in der Lageregelung?
Allerdings handelt es sich bei mir nicht um ein typisches ESC mit
Blockkommutierung sondern mit FOC.
Ich weiß auch nicht, ob ein übliches ESC aus dem Modellbaubereich mehr
oder weniger dynamisch als mein ESC ist.
Habt ihr hier irgendwelche Zahlen?
Gruß
true schrieb:> Verschenkt man da nicht einiges an Dynamik in der Lageregelung?
Bei Kinderspielzeug ? Egal.
Professionelle Quadrokopter regeln natürlich nicht durch Servoimpulse.
true schrieb:> Verschenkt man da nicht einiges an Dynamik in der Lageregelung?
Wie klein sind denn die Massen/Trägheitsmomente bei deinem Modell, d.h.
wie sind die Trägheitszeitkonstanten? Warum willst du ein System
schneller regeln, als es folgen kann?
Ist ein Henne-Ei-Problem.
Als Funkfernsteuerungen noch mit einer Röhre gebaut wurden, war das ein
ideales Übertragungsverfahren. Nur dummerweise hat man es trotz
technischen Fortschritts beibehalten.
Solange die Komponenten das alte Protokoll im 20ms Raster verwenden,
kannst du problemlos Teile verschiedener Hersteller zusammenstecken.
Wenn du moderneres verwendest, musst du genau hinschauen, ob es
zusammenpasst.
Sicher wäre es besser, die Hersteller einigen sich auf ein schnelles und
trotzdem unkompliziertes Protokoll. Aber solange jemand den uralten oder
inkompatiblen Kram kauft...
Hallo,
die 50Hz kommen noch von den analogen Servos aus den Anfängen des
Modellbaus. Ich denke, dass das damals einfach festgesetzt wurde und die
Frequenz eher willkürlich gewählt wurde. Die heutigen Servos (im
Modellbau sogenannte "digitale Servos") können größere Frequenzen
fahren. Z.B. werden in Helis zur schnellen Regelung Servos mit 250Hz und
mehr eingesetzt.
Bei ESCs sind die Billigen häufig mit einer 50Hz (und weniger)
Updaterate ausgestattet. Da wird, gerade im Quadrocopter-Bereich,
einiges an Aufwand mit eigenen Firmwares getrieben. Die zwei Größten
dürften SimonK (AVR) und BLHeli (AVR und SiLabs). Ich glaube der
Richtwert für einen guten Regler im Multirotor waren irgendwas um die
300Hz.
Für 3D Helis und Flieger braucht man ebenfalls "gut ansprechende"
Regler, da in der Modellflugsparte sehr viele und feinfühlige Eingaben
gemacht werden, die der Regler in kürzester Zeit umsetzen sollte.
Mittlerweile ist es aber tatsächlich so, dass das PWM vom Empfänger (da
ja möglichst viele Servo-Typen angesteuert werden sollen) nicht mehr
schnell genug ist und die Regler z.B. über I2C über den Lageregler
angesprochen werden.
Eine Frequenz, wie die 50Hz, gibt es eigentlich nicht mehr. Da kommt es
wirklich immer auf den jeweiligen Anwendungsfall drauf an.
Schöne Grüße
false schrieb:> die 50Hz kommen noch von den analogen Servos aus den Anfängen des> Modellbaus. Ich denke, dass das damals einfach festgesetzt wurde und die> Frequenz eher willkürlich gewählt wurde.
Nicht ganz willkürlich. Die Bandbreite von Sendern mit Tonmodulation war
relativ hoch (so bis 8kHz, wenn ich mich recht erinnere) und es war
schlecht möglich, mehrere Sender im freigegebenen Frequenzband
gleichzeitig zu betreiben. Die Proportionalfernsteuerungen sollten eine
wesentlich kleinere Bandbreite haben, um den gleizeitigen Betrieb auf
einigen Kanälen zu ermöglichen. 50Hz kamen da gerade recht, hätten aber
sicher auch 60 oder 40 werden können.
MfG Klaus
Klaus schrieb:> 50Hz kamen da gerade recht
50Hz ist doch nicht die Bandbreite vom Signal einer
Proportionalfernsteuerung. Wie kommst du da drauf?
50Hz ist die Wiederholfrequenz. In den 20ms kann man gut 8
Proportionalpulse mit jeweils max. 2ms Dauer übertragen, fein seriell
nacheinander, damit das über einen Funkkanal gehen kann. Da die Breite
aller hintereinander gesendeten Pulse (zwischen 1 und 2ms) halbwegs
sauber übertragen werden muss, ist die Bandbreite des Signales
erheblich höher als die 50Hz Periodendauer.
Wolfgang schrieb:> 50Hz ist doch nicht die Bandbreite vom Signal einer> Proportionalfernsteuerung. Wie kommst du da drauf?
Ich hab nicht gesagt: die Bandbreite ist 50Hz.
50 Hz ist aber die Basisfrequenz der Übertragung und bestimmt maßgeblich
die Bandbreite des Gesamtsystems.
Aus Wikipedia:
> Vorteil der Technik ist eine mit etwa 5 kHz extrem geringe HF-Bandbreite,> gleich ob als Übertragungsverfahren AM oder FM genutzt wird.
Mit 5kHz konnte man keine zehn Tonkanäle simultan übertragen.
MfG Klaus
Klaus schrieb:> Ich hab nicht gesagt: die Bandbreite ist 50Hz.
Sorry, das hatte ich aus deinem Post nicht so klar gelesen.
Zwischen 5kHz und 8kHz sehe ich allerdings keinen so ganz wesentlich
Unterschied in der Bandbreite - nicht mal einen Faktor 2.
Wolfgang schrieb:> Zwischen 5kHz und 8kHz sehe ich allerdings keinen so ganz wesentlich> Unterschied in der Bandbreite - nicht mal einen Faktor 2.
Um 8kHz zuverlässig zu übertragen und von den anderen Frequenzen trennen
zu können, braucht (und vor allem brauchte) man mehr als ein 8kHz Band.
MfG Klaus
false schrieb:
> die 50Hz kommen noch von den analogen Servos aus den Anfängen des> Modellbaus. Ich denke, dass das damals einfach festgesetzt wurde und die> Frequenz eher willkürlich gewählt wurde.
Die Kanalbandbreite im 27MHz-Band war mit 20kHz vom Gesetzgeber
festgelegt, Optional konnte ein 10kHz-Raster benutzt werden um mehr
Teilnehmern im Band ein gleichzeitiges Betreiben der
Funkfernsteueranlage zu ermöglichen.
Das bedeutet aber auch, das kein Impuls kürzer als 0,5ms sein durfte
(Shannon lässt grüßen). Um die seriell gesendeten Kanäle trennen zu
können, wurden mit der damaligen Technik Austastimpulse gesendet. Die
waren Teil des Impulses. Im 20kHz-Raster waren sie 0,2ms lang und im
10kHz-Raster 0,4ms.
Daraus folgt aber auch, dass die minimale Servo-Impulslänge nicht kürzer
als 2x <0,5ms sein durfte. Bei einer (damals) erwarteten maximalen
Impulsanzahl von vielleicht 15 waren das schon 15ms. Einen
Synchronimpuls braucht das Verfahren aber auch noch, einen der deutlich
größer als 1ms ist.
So kommt man auf die ca. 20ms Wiederholrate. Die übrigens nicht konstant
ist und auch nicht sein muss. Die Servos, auch die alten, können auch
mit kleineren Wiederholraten arbeiten, mit größeren sowieso.
Blackbird
(Heute mag es ja so sein, dass die "Entwickler" einfach irgendwas
festlegen. Damals (TM) nicht.)
Die 50Hz Wiederholfrequenz waren und sind solange ausreichend, solange
ein Servo mit Getriebe damit betrieben wurde.
Nur sehr wenige Menschen dürften mit mehr als 50Hz zittern, zum Glück
machen die Rudermaschinen nicht jeden "Zucker" mit.
Anders bei Koptern, gerade die kleinen 250er und Nanotypen haben eine
sehr schnell auf Lageänderungen reagierende Sensorik, da hat sich eine
Motorsteuerfrequenz (nicht Servofrequenz) von ca. 400Hz eingebürgert.
Das ist bei weitem schnell genug, solche "Zappelphilips" in 3 Achsen
voll auszusteueren, so daß ohne menschliche Steuerung das Teil quasi
stillsteht.
Für den Piloten brauchts eine so schnelle Regelung nicht, eher zum
"Festnageln" einer Fluglage. Dabei besteht das Problem, daß die
Steuerung teils aufwändig mit PID-Einstellung zur Räson gebracht werden
muß, um nicht durch Überreaktion den Kopter ins Schwingen zu bringen.
Blackbird schrieb:> Die Servos, auch die alten, können auch> mit kleineren Wiederholraten arbeiten, mit größeren sowieso.
Allerdings verändert sich ihr Verhalten, z.B. die Endanschläge oder das
Bremsverhalten vor dem Zielpunkt.
Michael Bertrandt (laberkopp) schrieb:
> Allerdings verändert sich ihr Verhalten, z.B. die Endanschläge oder das >
Bremsverhalten vor dem Zielpunkt.
Das kann ich nicht nachvollziehen, weder am praktischen Beispiel noch an
Hand der Innenschaltung (der "Analog"-Servos):
Da müssen andere Einflüsse dieses Verhalten hervorrufen.
Blackbird
Bei vielen mechanischen Teilen hätte die volle Ausnutzung, der jetzt
schon möglichen Geschwindigkeit, nur einen leeren Akku zufolge.
In grauer Vorzeit ging es dabei mal um Masse und Beschleunigung. Kann
aber sein, dass das heute nicht mehr gilt;)
Blackbird schrieb:> Das kann ich nicht nachvollziehen, weder am praktischen Beispiel noch an> Hand der Innenschaltung (der "Analog"-Servos):
Dann schau dir mal die Innenschaltung des SN28654 etc. an: Die
Pulsdifferenz zwischen 1.5ms und dem Servosteuerimpuls (1-2ms), also
0..0.5ms, wird verlängert, z.B. um 100.
Dann erreicht man bei 20ms Wiederholfrequenz Vollgas schon bei 40%
Abweichung, bei 50ms erst bei völliger Abweichung und bei 5ms schon bei
10%. Das verändert schon das Motorverhalten.
Henry P. schrieb:> Was hat das mit der SimonK FW aufsich,> http://x-quadrocopter.de/index.php/elektrik/7-esc-flashen-mit-simonk.html> hier steht,dass die FW eine PWM Frequenz bis zu 490kHz auswerten kann.> Ist das nicht ein bisschen übertrieben, oder hat man da einfach ein "k"> rein gemogelt?
Wieviele 2ms Pulse passen in ein 490kHz Raster? Da hat sich ein k
reingeschlichen.
Michael B. schrieb:> Dann erreicht man bei 20ms Wiederholfrequenz Vollgas schon bei 40%> Abweichung, bei 50ms erst bei völliger Abweichung und bei 5ms schon bei> 10%. Das verändert schon das Motorverhalten.
Das merkt man deutlich, ohne etwas messen zu müssen. Da braucht man nur
einen flexiblen Servotester.
MfG Klaus
Michael Bertrandt (laberkopp)
> Dann schau dir mal die Innenschaltung des SN28654 etc. an: Die> Pulsdifferenz zwischen 1.5ms und dem Servosteuerimpuls (1-2ms), also> 0..0.5ms, wird verlängert, z.B. um 100.
Der SN28654 und seine "Derivate" tun das, der SAK151 auch noch. Da hast
Du recht.
Blackbird
