Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Relais ersetzten und zitternder Servo


von Dennis A. (lil-d85)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo Community,

ich habe zwar noch nie etwas gepostet, aber in sehr vielen Threads immer 
fleißig mitgelesen und so meine Fragen beantworten können. Nun komme ich 
aber nicht weiter und könnte eure Hilfe gebrauchen.

Ich bemühe mich, alle nötigen Infos direkt in meinen Post zu packen, 
sollte doch etwas fehlen, entschuldige ich mich direkt im Voraus und 
schiebe die Schuld dafür einfach auf mein Laien-Wissen als 
Hobbyelektroniker.

Die folgende Schaltung habe ich auf dem Steckboard aufgebaut, 
grundsätzlich funktioniert sie auch, nur noch nicht ganz so wie ich es 
will.

Problem 1:
Wenn ich die Schaltung mit der Spannungsregelung von 12V auf 5V 
betreibe, »zittert« der Servo an den beiden über die Potis eingestellten 
Positionen. Das hört zwar immer wieder auf, dauert aber teilweise recht 
lange. Betreibe ich die Schaltung ohne die Spannungsregelung direkt mit 
5V, läuft der Servo so wie ich es mit vorstelle ohne zittern.
Auf dem Steckboard habe ich statt des LM1117MPX-5.0 den L78L05ACZ STM 
verbaut und habe an Vin einen Elko mit 100nf Laut Datenblatt müsste dort 
eigentlich einer mit 330nf hin. So einen hatte ich aber nicht da, kann 
das schon das Zittern des Servos verursachen, oder liegt es ggf. sogar 
am Relais oder dem Servo selbst?

Problem 2:
Mich stört das Relais in der Schaltung eigentlich. Es ist mit seinen 6A 
Schaltstrom auch ziemlich sicher überdimensioniert und die Relais sind 
mir eigentlich auch zu teuer. Geschlossen wird das Relais durch das 
Einlegen des Rückwärtsgangs, der ja 12V hat. Deswegen habe ich überhaupt 
erst ein Relais genommen.
Gibt es hier eine Möglichkeit, das Relais durch Transistoren zu 
ersetzten?

Ich bin mir nicht ganz sicher, wie viel Strom der Servo dann letztlich 
zieht, auf den Datenblättern steht keine maximale Stromstärke und im 
Internet gibt es unterschiedliche Aussagen. Laut meinem Netzteil fließen 
ohne die Klappe, die er später bewegen soll (Durchmesser 10cm aus dem 
Resindrucker mit Anbauteilen ca. 50 Gramm) zwischen 100 und 300mA. 
Deswegen der LM1117MPX-5.0 der kann laut Datenblatt 800mA zur Verfügung 
stellen, die ausreichen sollten.

Vielen Dank im Voraus und grüße
Dennis

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Dennis A. schrieb:
> auf den Datenblättern steht keine maximale Stromstärke

Kann aber gehörig sein. Je nach Servo sind auch mal 1-2A drin und das 
kann den Spannungsregler völlig überfordern. Vor allem bei Blockade (man 
fährt den Servo in die mechanische Endposition, die Pulse fordern ihn 
aber auf, noch weiter zu drehen) fliessen hohe Ströme.

Das kann dein kleiner Regler mögl. nicht. Bedenke, bei 12V Input und 1A 
Servostrom muss er schon 7 Watt verheizen. Ich würde dir einen kleinen 
kräftigen Schalteregler empfehlen, oder die Schaltung aus einer 
Powerbank direkt mit 5V speisen.

: Bearbeitet durch User
von Max M. (jens2001)


Lesenswert?

Steck am VOUT zu den 10uF (Tantal?) noch mal 100uF Becherelko dazu.

Und die V+ u. GND für den Servo direkt dort abgreifen.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Zum Relais - es gibt winzige stromsparende Relais, die hier vermutlich 
die beste Lösung sind. In dieser Schaltung ist der Ersatz durch was 
anderes nicht trivial. Viele hier programmieren sich einen 
Mikrocontroller, der den 555 ersetzt und frei konfigurierbar wäre.

von H. H. (Gast)


Lesenswert?

Dennis A. schrieb:
> Die folgende Schaltung habe ich auf dem Steckboard aufgebaut,

Zeig mal.

von Hans (piaggio)


Lesenswert?

Dennis A. schrieb:
> ....... zwischen 100 und 300mA.
> Deswegen der LM1117MPX-5.0 der kann laut Datenblatt 800mA zur Verfügung
> stellen, die ausreichen sollten.

Ich hab kürzlich an einem sehr kleinen Servo folgendes festgestellt.
Ohne Last war die Stromaufnahme bei mittlerer Stellgeschwindigkeit nur 
ca. 20mA. Aber das Servo "zuckte" manchmal chaotisch - Erst nach 
Hochdrehen der Strombegrenzung auf 200mA funktionierte es richtig - Aber 
das war auch noch ohne mechanische Last!
Vielleicht genügt schon ein Elko zur Stabilisierung der 
Versorgungsspannung.

von H. H. (Gast)


Lesenswert?

Matthias S. schrieb:
> Je nach Servo sind auch mal 1-2A drin und das
> kann den Spannungsregler völlig überfordern.

Wenn er die bekannten magnetischen Kabel für seinen Steckbrettaufbau 
verwendet hat, dann kommt so viel Strom ja kaum mehr zustande.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Dennis A. schrieb:
> der Servo
Welcher denn?

> Die folgende Schaltung habe ich auf dem Steckboard aufgebaut
Wie sieht denn der Schaltungsaufbau aus? Fließt der Servostrom dort auch 
so wie im Schaltplan quer durch die Takterzeugung durch?

> an den beiden über die Potis eingestellten Positionen.
Wie stellst du denn mit 2 Potis die "übliche" Pulsdauer 2ms+-1ms bei 
20ms Wiederholdauer ein? Misst du die eingestellte PWM mit einem Oszi?

Wenn ja: wie sieht das PWM-Signal aus? Ist das so richtig stabil oder 
jittert da was?

Wenn nein: kommst du an ein Oszi?

H. H. schrieb:
> Wenn er die bekannten magnetischen Kabel für seinen Steckbrettaufbau
> verwendet hat, dann kommt so viel Strom ja kaum mehr zustande.
Und dann erfolgt auch über die Versorgung eine nette Rückkopplung vom 
Motor auf die Takterzeugung...

: Bearbeitet durch Moderator
von Dennis A. (lil-d85)



Lesenswert?

Hi,

vielen Dank für die vielen Antworten.

Matthias S. schrieb:
> Je nach Servo sind auch mal 1-2A drin

Das habe ich auch gelesen und in anderen Foren stand dann wieder was 
ganz anderes. Vorgesehen ist der Mini Servo SG90 9g

Matthias S. schrieb:
> winzige stromsparende Relais

Ich bin mir unsicher, aber ich glaube, ich habe ein solches bereits dort 
drin, oder gibt es noch kleinere 1 Wechsler?

H. H. schrieb:
> Zeig mal.

Ich bin noch unterwegs und auch erst sehr spät zu Hause, aber in Anhang 
habe ist noch ein Bild das nicht ganz optimal ist.

Hans schrieb:
> Vielleicht genügt schon ein Elko zur Stabilisierung der
> Versorgungsspannung.

Du meinst nach dem Spannungsregler statt des Tantals?

Lothar M. schrieb:
> Wie sieht denn der Schaltungsaufbau aus? Fließt der Servostrom dort auch
> so wie im Schaltplan quer durch die Takterzeugung durch?

Ich denke schon, ich habe es zumindest genau so aufgebaut, denke ich.

Lothar M. schrieb:
> Wenn nein: kommst du an ein Oszi?

Es ist nein und nochmal nein, ich komme leider nicht an ein Oszi.

Grüße
Dennis

: Bearbeitet durch User
von Steve van de Grens (roehrmond)


Lesenswert?

Dennis A. schrieb:
> Auf dem Steckboard habe ich statt des LM1117MPX-5.0 den L78L05ACZ STM
> verbaut und habe an Vin einen Elko mit 100nf Laut Datenblatt müsste dort
> eigentlich einer mit 330nf hin. So einen hatte ich aber nicht da, kann
> das schon das Zittern des Servos verursachen, oder liegt es ggf. sogar
> am Relais oder dem Servo selbst?

Die richtigen Kondensatoren sind bei Spannungsreglern schon wichtig. Bei 
Steckbrettern sind außerdem die Übergangswiderstände an den Kontakten 
und in den Dupont Kabeln problematisch. Die heute üblichen Steckbretter 
eignen sich nicht für mehr als 100mA, aber dein Servo nimmt ganz sicher 
mehr als das auf.

> Mich stört das Relais in der Schaltung eigentlich.

Warum? Da ist dir eine schön pragmatische Lösung eingefallen. Einfach, 
mit leicht nachvollziehbarer Funktion.

> Gibt es hier eine Möglichkeit, das Relais durch Transistoren zu
> ersetzten?

Ja schon, aber willst du jetzt erst noch Transistorschaltungen erlernen? 
Dafür gibt es Webseiten. Alternativ könnte man (anstatt Relais und dem 
555er) einen Mikrocontroller (z.B. ATtiny45) nehmen, was mir persönlich 
mehr Spaß bereiten würde. Den Umgang damit müsste man allerdings auch 
erst lernen.

: Bearbeitet durch User
von Steve van de Grens (roehrmond)


Lesenswert?

Dennis A. schrieb:
> Fotos

Wenn du links dein Netzteil anschließt, hast du wirklich das Problem, 
dass die Stromaufnahme des Motors die Stromversorgung der ganzen 
"Platine" stört und damit das Puls-Signal instabil macht.

Schließe das Netzteil (ohne Steckbrett) direkt an den Servo an und gehe 
von dort aus weiter zum Steckbrett:
1
Steckbrett                         Servo
2
3
    5V o-----------------+----------o 5V
4
Signal o-----------------|----------o Signal
5
   GND o-----------------|--+-------o GND
6
                         |  |
7
                         o  o
8
                        5V  GND
9
                       Netzteil

: Bearbeitet durch User
von Klaus H. (nikolaus10)


Lesenswert?

Max M. schrieb:
> Steck am VOUT zu den 10uF (Tantal?) noch mal 100uF Becherelko dazu.
>
> Und die V+ u. GND für den Servo direkt dort abgreifen.

Es duerfen auch 500-1000uF sein .....



(Ist meine persoehnliche Meinung und nicht wirklich wichtig)

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Dennis A. schrieb:
> aber ich glaube, ich habe ein solches bereits dort
> drin, oder gibt es noch kleinere 1 Wechsler?

KA, haste ja nicht fotografiert. Aber sowas hier ist sehr klein und 
stromsparend:
https://www.reichelt.de/subminiatur-relais-frs1-5-vdc-1-wechsler-1a-frs-1b-s-dc05-p79361.html

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Dennis A. schrieb:
> Wenn ich die Schaltung mit der Spannungsregelung von 12V auf 5V
> betreibe, »zittert« der Servo an den beiden über die Potis eingestellten
> Positionen.
Üblicherweise können solche TO92 Regler kaum mehr als 100mA. Und das 
auch nur, wenn er die anfallende Verlustleistung wegbekommt. Und der 
NE555 ist ebenfalls ein Stromfresser. Dir wird einfach nur die 
5V-Spannung zusammenbrechen und wild zappeln. Mit dem Oszi könnte man 
das sehen.

Dennis A. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Wie sieht denn der Schaltungsaufbau aus? Fließt der Servostrom dort auch
>> so wie im Schaltplan quer durch die Takterzeugung durch?
> Ich denke schon, ich habe es zumindest genau so aufgebaut, denke ich.
Wie schon geschrieben: der Aufbau ist schlecht. Denn auf dieser 
"Masseschiene" auf dem Steckbrett hast du locker 0,2V Spannungsabfall. 
Und dieser Spannungsabfall hat Asuwirkungen auf die Schaltschwelle des 
555.
Besser machst du eine (brauchbare) 5V Versorgung direkt an den Servo und 
fährst von dort aus zu deiner Takterzeugung:
1
Steckbrett                     Servo
2
  555           Draht           5V      Draht
3
    5V o------------------------o-----------------o + 
4
Signal o------------------------o Signal            5V Versorgung
5
   GND o------------------------o-----------------o -
6
                               GND

> Lothar M. schrieb:
>> Wenn nein: kommst du an ein Oszi?
> Es ist nein und nochmal nein, ich komme leider nicht an ein Oszi.
Mein Tipp: spare auf eines, wenn du noch mehr mit Elektronik basteln 
willst. Dann könntest du einfach messen, wie dein Taktsignal mit und 
ohne Servo aussieht.

von Dennis A. (lil-d85)



Lesenswert?

Hallo zusammen,

entschuldigt die späte Rückmeldung war viel los heute.
Im Anhang nun ein besseres Bild des Boards.

Matthias S. schrieb:
> 
https://www.reichelt.de/subminiatur-relais-frs1-5-vdc-1-wechsler-1a-frs-1b-s-dc05-p79361.html

Ja, dann habe ich so eines schon drin. Es ist nur wegen 
Lieferschwierigkeiten nicht exakt das wie im Schaltplan geworden, aber 
ein identisches.

Lothar M. schrieb:
> Üblicherweise können solche TO92 Regler kaum mehr als 100mA

Ich glaube, das ist schon das Problem. Der Spannungsregler schafft 
wirklich nur die 100mA, mein Netzteil zeigt aber immer zwischen 100 und 
300mA an. Daran habe ich die ganze Zeit nicht gedacht. Denn wenn ich den 
Teil der Spannungsregelung »abklemme« und den Rest der Schaltung mit 5V 
aus dem Netzteil betreibe, funktioniert ja alles wie es soll.

Lothar M. schrieb:
> der Aufbau ist schlecht.

Aber wie löse ich das sonst? Der Plan ist ja, die ganze Schaltung dann 
einfach an die 12V des Fahrzeugs zu hängen, den Rückwärtsgang 
dazuzuschalten und sie ihre Arbeit machen zu lassen. So wollte ich es 
auf dem Steckbrett auch simulieren. Oder meinst du das der Schaltplan an 
sich schon nicht clever aufgebaut ist?

Steve van de Grens schrieb:
> Schließe das Netzteil (ohne Steckbrett) direkt an den Servo an und gehe
> von dort aus weiter zum Steckbrett:
> Steckbrett                         Servo
>     5V o-----------------+----------o 5V
> Signal o-----------------|----------o Signal
>    GND o-----------------|--+-------o GND
>                          |  |
>                          o  o
>                         5V  GND
>                        Netzteil

Das Netzteil ist ja auf 12V eingestellt, so wie das Kfz später und 
deshalb ja auch der Spannungsregler runter auf 5V.

Steve van de Grens schrieb:
> Ja schon, aber willst du jetzt erst noch Transistorschaltungen erlernen?

Ein paar Basics über Schalten mit Transistoren habe ich mir schon 
angelesen und auch erfolgreich aufgebaut wie eine monostabile Kippstufe. 
Ich habe es nur nicht geschafft, ein Wechselrelais mit Transistoren 
nachzubauen, was ich irgendwie eleganter fände.

PIC-Mikrocontroller stehen auch noch auf meiner "will ich noch lernen" 
Liste, aber ich denke, es ist nicht sinnvoll, sich damit schon zu 
beschäftigen, wenn ich Probleme, wie die von mir hier produzierten, 
nicht selbst erkenne und beheben kann, oder?

Ich würde mir jetzt erst mal einen stärkeren Spannungsregler besorgen 
und es damit erneut probieren, da ich denke, dass der L78L05ACZ STM den 
benötigten Strom einfach nicht zur Verfügung stellen kann.

Viele Grüße
Dennis

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Mache das so:
1
Steckbrett/Platine                       Servo
2
      5V o-----------------+----------o 5V
3
  Signal o-----------------|----------o Signal
4
     GND o-----------------|--+-------o GND
5
                           |  |
6
                           |  |
7
                          5V Regler
8
                           |  |
9
                           |  |
10
                           o  o
11
                          12V GND

Und denke daran, einen 5V Regler zu verwenden, der genug Strom für die 
ganze Schaltung und den Servo liefert.

Im KFZ muss man auf den 12V allerdings mit erheblichen Spannungsspitzen 
rechnen. Da nimmt man besser spezielle Spannungsregler die einige zig 
Volt am Eingang vertragen und idealerweise sogar (kurzzeitig) negative 
Spannung. Frage dazu mal im extra Bereich für Fahrzeugelektronik 
https://www.mikrocontroller.net/forum/fahrzeugelektronik nach.

von Peter M. (Gast)


Lesenswert?

Stefan F. schrieb:

>
> rechnen. Da nimmt man besser spezielle Spannungsregler die einige zig
> Volt am Eingang vertragen und idealerweise sogar (kurzzeitig) negative
> Spannung.

Was eine Aussage. Eine passende Schottkydiode in Sperrrichtung parallel 
zum Versorgungseingang und ein RC Filter ist bei Kfz-Elektronik das 
Mindeste. Dann kann man problemlos Standard Spannungsregler verwenden.
Wenn man das Ganze auch bei Aus- und Eingängen macht, Tut die Elektronik 
auch im Kfz was sie soll.

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.