Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM Signal Servo (Entstörung)


von Leo S. (maninnight)


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Hallo,

ich habe leider ein kleines Problem.

Aktuell ist in einem größeren System, in dem Verschiedene Motoren, ein 
Akkusystem, DC Wandler, eine Steuerung und noch weitere Komponenten 
verbaut ist, ein Problem mit dem Servos.

In dem ganzen System sind 8 Servos verbaut. Leider ist es zu genau dem 
Problem gekommen wie ich schon befürchtet hab. Das PWM Signal von der 
Steuerung wird durch durch den DC Wandler und alle weiteren Komponenten 
dermaßen verrauscht, das die Servos ohne ein Signal der Steuerung zu 
zucken anfangen.


Was kann ich jetzt machen um die Störungen zu beseitigen?

Für mich logisch wäre alle PWM Signale zu Schirmen mit z.B. 
Koaxialkabeln und BNC Steckern zum aufteilen des Signals auf die 
Verschiedenen Servos.

Wären Störfilter oder Trennverstärker eine Idee ?

Auch wäre für mich die Frage welche Störung durch die in Reihe Schaltung 
von zwei DC Wandler entstehen könnte?

Der erste Wandelt 72 Volt (Schwankend) in 12 Volt. Der zweite "Ripmax 5A 
UBEC 3-12S LiPo" die 12V in 8,5V. Davon Sitz vor jeden Servo einer.

Können die DC Wandler auch ein zu großes Rauschen verursachen und die 
Servos stören?

Ich wäre über jede Hilfe dankbar :)

von TK (Gast)


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Hallo,
>Der zweite "Ripmax 5A UBEC 3-12S LiPo" die 12V in 8,5V. Davon Sitz vor >jeden 
Servo einer.
Meine Modellbauservos vertragen nur 7.2V. Welche Servos hast Du denn?

>Das PWM Signal von der Steuerung wird durch durch den DC Wandler und alle
>weiteren Komponenten dermaßen verrauscht, das die Servos ohne ein Signal
>der Steuerung zu zucken anfangen.
Wenn kein Signal anliegt, wo kommen denn die Störungen her?
Mach mal Oszi-Bilder von den Störungen auf der PWM Leitung.
Und zeig mal das Layout und den Schaltplan!

Ich vermute mal eher eine schlechte Power-Versorgung der Servos. Lange 
Leitungen oder ungünstige Layoutbahnen.

Gruß
TK

von Harald W. (wilhelms)


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TK schrieb:

> Wenn kein Signal anliegt, wo kommen denn die Störungen her?

Die Impulsquelle sollte auch ohne Signal einen niedrigen Innen-
widerstand haben. Mehr Entstörung braucht man eigentlich nicht.

> Ich vermute mal eher eine schlechte Power-Versorgung der Servos.

Ja, das ist wohl die häufigste Ursache.

von Willi S. (ws1955)


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Ja mei, was heisst denn "größeres System" ?

Das kann auch ein etwas größeres Modellflugzeug sein,
bei dem man jedes Servo mit einem Low-ESR Elko stützen
muss und dickere Kabel als normal sowieso.

Das Grundproblem ist schon alle die gemeinsame Masse
von Signal und Endstufen.

Also:
Etwas genauer sollte man das System schon mal aufzeichnen
und welcher Natur die Ausgänge der Steuerung sind und
welche Servo-Fabrikate zum Einsatz kommen und welche
mechanische Kräfte wirken und Leitungslängen.

: Bearbeitet durch User
von Leo S. (maninnight)


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Okay etwas besser sollte ich das System vielleicht doch erklären.

Das PWM Signal wird von einer IFM Industrie Steuerung erzeugt und über 
Klemmen im Schaltkasten über ein 3 Meter Kabel zu den Seitlichen 
Schaltkästen verteilt.
Von dort wird das Signal auf die verschiedenen Servos über Klemmen 
verteilt.

Bei den Servos handelt es sich um das Modell DS-8203 MG
Jeweils zwei Servos bekommen von einem Ripmax MR 5A UBEC 3-125 LiPo die 
benötigten 8V.

Die 12V werden von einem DC wandler von Kelly erzeugt.

von Joe F. (easylife)


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Leo S. schrieb:
> und über
> Klemmen im Schaltkasten über ein 3 Meter Kabel zu den Seitlichen
> Schaltkästen verteilt.
> Von dort wird das Signal auf die verschiedenen Servos über Klemmen
> verteilt.

Prüfe mal, ob GND überall sauber durchverbunden ist.
Eine Terminierung des PWM Signals am Servo wäre evtl. auch hilfreich.

Und, poste doch mal ein Bild dieser Anlage. Ich bekomme gerade die 
Bilder nicht mehr aus dem Kopf, in denen der Servo dann den Trigger 
einer monströsen Rail-Gun betätigt, die auf Nachbars Dachkante gerichtet 
ist, auf der ein Spatz sitzt.

: Bearbeitet durch User
von äxl (Gast)


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7.4V ist max... (steht in der Produktbeschreibung)

Pegelverhältnisse lassen böses Ahnen.
PWM Eingang jedes Servos mit 100Ohm (oderso) abschliessen/terminieren. 
impedanzwandler/Puffer davor.
Masseführung usw. Müsste man sich vor Ort ansehen.
Berliner Raum?

von Willi S. (ws1955)


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Wie in der RC Modellbaubranche üblich, wird so gut wie nichts 
spezifiziert. Gefühlsmäßig würde ich behaupten, dass diese 30kg Servos 
beim Anlaufen bzw "Zittern" viel mehr Spitzenstrom ziehen als der 
Schaltregler liefern kann und was das Servo bei hohem Ripple auf der 
Versorgung daraus macht, wissen nur die Götter. "Selbstverständlich" 
tritt auch der Begriff "Hysterese" im so genannten Datenblatt nicht in 
Erscheinung.

Wenn man mit "Spielzeug"-Produkten eine industrielle Anlage vorhat, dann 
erfordert dies einen hohen Grad an Wahnsinn.

Stellantriebe von Belimo ersparen einem den Wahnsinn, aber natürlich 
kosten diese mehr als 29,95.

Nun gut, wenn etwas komplexeres spinnt und es keine 
Vergleichsmöglichkeit gibt, dann muss man bei Null beginnend 
"schrittweise" voran tasten und jeden Schritt bitte auch exakt 
dokumentieren. Wenn man schon beim übernächsten Schritt nicht mehr die 
vorherigen Betriebsbedingungen nachschauen kann, dann kann man nur auf 
reinen Zufall hoffen, wo es plötzlich funktioniert.

Auch ein schnöder Software-Murks ist nicht auszuschließen, nach Stand 
der Infos bis jetzt. Wenn das Signal jittert, dann zucken die Servos 
natürlich...

Wie sieht also der erste Schritt aus ?
Genau...!!!

von Leo S. (maninnight)


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Danke erstmal für die vielen super Antworten.

Das Projekt steht leider in Hamburg ;)

Du sprichst mir da ein wenig aus dem Herzen Willi.

Vielleicht als Erklärung die Servos sind dafür da die Bowdenzüge für die 
Bremsen zu lösen (Sie ziehen gegen eine Feder). Im stillstand sind die 
Bremsen angezogen.

Ich würde diese auch sehr gerne austauschen und mit 12V betreiben und 
einem anderen Signal z.B. CAN(open), da das Restliche System damit 
arbeitet.

Eine Idee war z.B. dieser Servo:
https://www.robotshop.com/de/de/herkulex-drs-0401-intelligenter-roboter-servo.html

Muss aber auch sagen das diese sehr teuer sind im Vergleich zu den oben 
genannten.

Kann mir jemand vielleicht eine andere alternative sonst nennen?

Wichtig ist wir sind sehr Gewichts sensitiv, ein Standard Industrie 
Servo mit mehreren Kilo Gewicht kommt nicht in Frage.

von Harald W. (wilhelms)


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Leo S. schrieb:

> die Servos sind dafür da die Bowdenzüge für die Bremsen zu lösen

Dann brauchst Du doch überhaupt kein Servo, es reicht ein
einfacher Getriebemotor mit Endschalter, vielleich reicht
sogar ein Zugmagnet.

von Willi S. (ws1955)


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Danke Leo S. für den Servo-Link, so lernt man dazu was es alles gibt.

Ich bin nun absolut kein Spezialist, aber mein allgemeiner Hausverstand 
sagt mir, dass ein Servo ohne Getriebe gar nicht in der Lage ist, 
ständig gegen eine Kraft "zu halten", das Servo würde nie zur Ruhe 
kommen und ständig hohen Strom ziehen ("Zittern").

Wie ist das jetzt bei deiner Vorrichtung ?
Wirkt die Federkraft ständig dagegen oder nur kurzzeitig ?
Bei ersterem brauchst du ganz was anderes.


Harald W. war 2 Sekunden schneller...

: Bearbeitet durch User
von Willi S. (ws1955)


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Na gut, ein Servo hat ja ein Getriebe.

Bin momentan verwirrt...

von Leo S. (maninnight)


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Der Servo und die Bremse hat zwei Funktionen:

1.Komplettes lösen der Bremsen. Beim Fehlerfall oder Batterieversagen 
anziehen der Bremsen (wird durch Relais realisiert)

2.Geregeltes Abbremsen des Systems wie z.B. beim Auto

Einfach auf Anschlag würde also nicht ausreichen. Ein Getriebemotor mit 
einen einfachen Positionssensor wäre aber eine gute Idee.

von Willi S. (ws1955)


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@Leo S.
Die Antwortflut hält sich in ungewöhnlich engen Grenzen, was imho daran 
liegt, weil das Gesamtsystem derart viele Fraglichkeiten aufwirft, dass 
man gar nicht weiß, wo man mit dem Nachfragen anfangen soll. Ausserdem, 
wenn ich dich richtig verstanden habe, bist du weit weg vom Objekt, 
kannst du also nicht eben schnell mal was überprüfen oder ausprobieren. 
Böse Sache...

Servo direkt an der Steuerung:
Geht das zitterfrei ?

Ich befürchte einen Irrtum mit PWM an Servo...

von TK (Gast)


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Hallo,
es wurden ja schon einige Dinge richtig erkannt z.B. (Auszug aus dem DB 
zum Servo: "Betriebsspannung max.: 7.4 V").

>Das PWM Signal wird von einer IFM Industrie Steuerung erzeugt und über
>Klemmen im Schaltkasten über ein 3 Meter Kabel zu den Seitlichen
>Schaltkästen verteilt. Von dort wird das Signal auf die verschiedenen
>Servos über Klemmen verteilt.
Eine PWM über 3m plus weitere ?m und Klemmen kann funktionieren - muss 
aber nicht. Digitalservos reagieren schon auf 10us Änderung in der PWM. 
Das ist bei den Längen locker gegeben - alleine schon durch 
verschliffene Flanken.
Für mein Gefühl ist in dieser Anwendung und Konstellation ein Servo 
nicht geeignet.
Daher verfolge Deinen eigenen Ansatz:
>Ein Getriebemotor mit einen einfachen Positionssensor wäre aber
>eine gute Idee.
Ist in einer industriellen Umgebung deutlich robuster!

Gruß
TK

von Stefan F. (Gast)


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Erstelle eine schematische Zeichnung der Verkabelung von Stromversorgung 
und PWM Signalen. Die Zeichnung sollte alle Leitungen Verbindungspunkte 
darstellen, also nicht wie in einem Schaltplan, sondern wie die Kabel 
tatsächlich verlegt wurden.

Im idealfall sollten alle GND Leitungen sternförmig auf einen einzigen 
Punkt zusammen laufen. Vermutlich ist das nicht der Fall, deswegen ist 
der Plan wichtig, um die Abweichungen davon zu untersuchen.

Messe die Stromversorgung vom Mikrocontroller mit einem Oszilloskop.
Messe die Stromversorgung und die PWM Signale von jedem Servo mit einem 
Oszilloskop.

Zeige uns die Bilder davon und zeichne in deinem Verkabelungs-Plan ein, 
an welchen Punkten zu das Oszilloskop bei den Messungen angeschlossen 
hattest.

von Leo S. (maninnight)


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Vielen Dank erst mal für die vielen Antworten :)

Ich werde mich nochmal ein wenig tiefer mit dem Thema auseinandersetzen.
Dabei werden mir eure Hinweise sehr helfen.

Sobald ich die Oszilloskop Aufzeichnungen oder eine Lösung habe, melde 
ich mich ;)

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