Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Isolation eines Servo-PWM-Signals per Optokoppler


von Finn (Firma: (Schule)) (benutzer14)


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Hallo,

ich sitze nun schon sehr lange an einem Problem mit der Isolation eines 
PWMs für einen digital Servo. Konkreter möchte ich das PWM mit einem 
PCA9685 erzeugen und das PWM dann über einen Optokoppler für einen JX 
CLS-HV7346MG-Servo (Betrieben mit 7,5 V und einer Pwm-Frequenz von 330 
Hz) isolieren (Isolation wegen Spannungsspitzen, Induktion und weiterer 
Störungen durch den Servo und dessen hohen Strom, die mir meinen 
Steuerkreis (zer)stören können?)  Ich habe auch noch den pc817 
Optokoppler auf Grund meiner Fehlversuche probiert, plante zuerst aber 
den 6n137 wegen der hohen Datenrate zu nutzen. Die Verhalten, die ich 
während mittlerweile schon seit über 8 wöchigem Festfressen in diesem 
Problem beobachtet habe, waren teilweise Bizarr und zu viele um sie 
detailliert zu schildern. Was ich aus diesen ,, Experimenten " definitiv 
weiß, ist dass kein Fehler in der Hardware und der Software an sich im 
Einzelnem vorliegt und höchstwahrscheinlich eine Fehlverkablung der 
Grund ist.
Das Funktionieren meines Signals vom PCA prüfte ich durch das 
Anschließen von sg90 Servos ( durch deren kleinen Bedarf an Strom und 
ihrer generellen Kleinheit konnten sie meinem Steuerkreis nichts 
anhaben), für die ich dann zwar die PWM-Frequenz runterschraubte, aber 
durch deren Funktion die Richtigkeit des PWMs vom PCA sichergestellt 
war.

Über beide Optokoppler schaffte ich es zwar eine LED zu steuern, aber 
bekam von beiden Servos keine Reaktionen, wenn ich die LED durch den Pwm 
Pin des Servos ersetzte.

Da ich glaube durch diese lange Arbeit einen unklaren Blick auf die 
Sache bekommen zu haben und mich an irgendeiner Stelle komplett verrannt 
zu haben, werde ich erstmal nur hoffen, dass mir jemand einen 
Verkabelungsvorschlag schickt, der dann funktioniert.
Sollten noch mehr Daten benötigt werden, werde ich diese gerne 
mitteilen. Schaltpläne habe ich zwar noch nicht so angelegt, dass sie 
irgendwer außer mir lesen kann, kann bei Bedarf aber nochmal versuchen 
welche anzufertigen, falls meine Beschreibung unverständlich ist.
Ich hoffe auf Verständnis, da das Problem zudem peinlicherweise recht 
einfach zu sein scheint, da ich im Internett nichts exakt gleiches fand, 
das mir weiterhalf.
Vielen Dank im Voraus und liebe Grüße Finn

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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330Hz ist keine hohe Datenrate, sondern Gleichstrom. Das schafft selbst 
der lahmste Optokoppler.

Es geht aber nicht nur um die Frequenz, sondern auch um die 
Flankensteilheit bzw. den Punkt den das Servo als H oder L erkennt, das 
kann dann mit einer ungünstigen Dimensionierung schnell unsauber werden.

Kann das Servo 7,5V Pegel am Steuereingang ab? Wenn nicht musst du auch 
an der Versorgung des OK arbeiten.

von H. H. (hhinz)


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Für die niedrige Frequenz von 330Hz reicht ein 08/15 Koppler mit 
Transistorausgang völlig aus.

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


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Hast du übersehen, das der 6N137 negierten Ausgang hat? In Ruhe ist der 
Ausgang high und bei aktiver LED ist er low. Je nach Beschaltung ist das 
auch bei 'normalen' Optokopplern der Fall.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Matthias S. schrieb:
> das der 6N137 negierten Ausgang hat?

Man kann sich aber aussuchen, ob die LED bei H oder L angesteuert wird, 
ist ja kein TTL-Ausgang oder OC-mehr.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Schaltpläne habe ich zwar noch nicht so angelegt, dass sie
> irgendwer außer mir lesen kann, kann bei Bedarf aber nochmal versuchen
> welche anzufertigen, falls meine Beschreibung unverständlich ist.

Und das hier ist genau dein Problem! Nicht nur das niemand ausserhalb 
deines Hirns versteht was darin vorgeht solange du keine Schaltplaene 
zeigst, du selbst versteht auch viel besser wenn du mal einen 
vernuenftigen Schaltplan aufmalst!

Langfristig wuerde ich dir empfehlen mal einen Blick auf LT-Spice zu 
werfen. Nicht nur das du damit dann ganz schnell Schaltplaene malen 
kannst, nein du kannst darin sogar die Funktion deiner Schaltung 
betrachten und verstehen.

Vanye

von Rainer W. (rawi)


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Finn schrieb:
> ... (Isolation wegen Spannungsspitzen, Induktion und weiterer Störungen
> durch den Servo und dessen hohen Strom, die mir meinen Steuerkreis
> (zer)stören können?) ...

Falls der hohe Strom stört, liegt es zu einem großen Teil an der 
Verdrahtung.
Spannungsspitzen durch Induktion entstehen, wenn der Strom durch eine 
Spule schlagartig nicht mehr fließen kann. Dagegen helfen oft 
Freilaufdioden. Was für weitere Störungen durch den Servo hast du genau 
beobachtet?
Zeige einmal deinen Aufbau und Messungen der Störungen als Oszi-Bild.

Keiner weiß genau, was du probiert hast und in welcher Beziehung die 
Versorgung des PCA9685 zu der des Servos steht. Ein Link zum Datenblatt 
des Servos wäre auch hilfreich, oder soll das jeder hier selber suchen 
(müssen)? Wie muss der Servo genau angesteuert werden (Zeitverlauf, 
Flankensteilheit, Spannungspegel)?

Ein vernünftiger Schaltplan ersetzt in der Elektronik ganze Romane ;-)

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


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Finn schrieb:
> höchstwahrscheinlich eine Fehlverkablung der Grund ist.
Dann wäre doch der erste Schritt in Richtung "Problemlösung", wenn du 
genau diese Verkabelung mal mitsamt den Typbezeichungen aller 
beteiligten Komponenten (von der Stromversorgung über die Ansteuerung 
bis hin zum Antrieb) aufnimmst, in einen Schaltplan überträgst und 
diesen Schaltplan zur Analyse bereitstellst.

Und am besten packst du noch ein paar brauchbare Fotos von deinem Aufbau 
mit dazu.

Im Idealfall sollte auf diesen Fotos kein Steckbrett auftauchen. Und 
wenn ein Steckbrett auftaucht, dann nicht in Verbindung mit dem 
stromhungrigen Servo.

: Bearbeitet durch Moderator
von Uwe (uhi)


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Ich würde mit dem Oszilloskop schauen, wie das Signal vor und nach dem 
Optokoppler aussieht. Dann wird spontan klar, warum es nicht 
funktioniert.

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


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Finn schrieb:
> Über beide Optokoppler schaffte ich es zwar eine LED zu steuern
Hast du auch ein qualifiziertes Messgerät aus der Liga "Oszilloskop" 
greifbar? Denn LEDs sind schon schön, aber eben keine brauchbaren 
Messmittel...

von Christian M. (christian_m280)


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Matthias S. schrieb:
> Hast du übersehen, das der 6N137 negierten Ausgang hat?

Und Pull-Up vergessen!

Gruss Chregu

von Nemopuk (nemopuk)


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Du hast weder das Problem noch die Schaltung beschrieben. Und den Aufbau 
kann sich hier auch niemand anschauen.

Welche Art von Hilfe denkst du, ist unter diesen Umständen möglich?

von Falk B. (falk)


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Finn schrieb:
> Hallo,
>
> ich sitze nun schon sehr lange an einem Problem mit der Isolation eines
> PWMs für einen digital Servo.

Der Rest der Welt hat dieses Problem nicht. Warum wohl?

> Konkreter möchte ich das PWM mit einem
> PCA9685 erzeugen und das PWM dann über einen Optokoppler für einen JX
> CLS-HV7346MG-Servo (Betrieben mit 7,5 V und einer Pwm-Frequenz von 330
> Hz) isolieren (Isolation wegen Spannungsspitzen, Induktion und weiterer
> Störungen durch den Servo und dessen hohen Strom, die mir meinen
> Steuerkreis (zer)stören können?)

Unfug^3.

> Ich habe auch noch den pc817
> Optokoppler auf Grund meiner Fehlversuche probiert, plante zuerst aber
> den 6n137 wegen der hohen Datenrate zu nutzen. Die Verhalten, die ich
> während mittlerweile schon seit über 8 wöchigem Festfressen in diesem
> Problem beobachtet habe,

Dort liegt dein Problem. Das Festfressen an einem Geisterproblem.
Ruf mal die Ghost Busters an! ;-)

> waren teilweise Bizarr und zu viele um sie
> detailliert zu schildern. Was ich aus diesen ,, Experimenten " definitiv
> weiß, ist dass kein Fehler in der Hardware und der Software an sich im
> Einzelnem vorliegt und höchstwahrscheinlich eine Fehlverkablung der
> Grund ist.

HAHAHAHA! Der war gut!

> Über beide Optokoppler schaffte ich es zwar eine LED zu steuern, aber
> bekam von beiden Servos keine Reaktionen, wenn ich die LED durch den Pwm
> Pin des Servos ersetzte.

Wo ist der Schaltplan?

> Da ich glaube durch diese lange Arbeit einen unklaren Blick auf die
> Sache bekommen zu haben und mich an irgendeiner Stelle komplett verrannt
> zu haben,

In der Tat.

> werde ich erstmal nur hoffen, dass mir jemand einen
> Verkabelungsvorschlag schickt, der dann funktioniert.

Das Zauberwort bei hohen Strömem lautet sternförmige Verdrahtung.

> Sollten noch mehr Daten benötigt werden, werde ich diese gerne
> mitteilen. Schaltpläne habe ich zwar noch nicht so angelegt, dass sie
> irgendwer außer mir lesen kann,

Schon wieder ein Fehler. Ein GESCHEITER, LESBARER Schaltplan steht GANZ 
am ANFANG! Auch bei scheinbar kleinen Basteleien.

> kann bei Bedarf aber nochmal versuchen
> welche anzufertigen, falls meine Beschreibung unverständlich ist.

Das ist sie.

> Ich hoffe auf Verständnis, da das Problem zudem peinlicherweise recht
> einfach zu sein scheint, da ich im Internett nichts exakt gleiches fand,
> das mir weiterhalf.

Was ist los? Ist ChatGPT müde? Server down?

von Jens M. (schuchkleisser)


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Und am Ende kommt raus: Masse nicht verbunden.

Oder, da wir hier eine Optokopplerschaltung haben: Masse verbunden. 
Steuersignal nicht.
Wir sind hier schließlich im µC-Forum, wo Optokoppler traditionell 
unnötig sind.

Was ich in diesem Falle sogar annehme. Selbst dickste Servos lassen sich 
easy mit den drei Strippen ansteuern, und da stört gar nix wenn man kein 
Steckbrett nutzt.

von Otto K. (opto_pussy)


Angehängte Dateien:

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Wahrscheinlich sitzt Finn um diese Uhrzeit noch in der Schule, deshalb 
habe ich mal versucht aus seiner Textaufgabe heraus den Schaltplan zu 
zeichnen.

Jens M. schrieb:
> Und am Ende kommt raus: Masse nicht verbunden.

Das ist ja gerade der Vorteil eines Optokopplas, dass man Masse 1 mit 
Masse 2 eben nicht mehr miteinander verbinden muss.

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


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Otto K. schrieb:
> Jens M. schrieb:
>> Und am Ende kommt raus: Masse nicht verbunden.
> Das ist ja gerade der Vorteil eines Optokopplas, dass man Masse 1 mit
> Masse 2 eben nicht mehr miteinander verbinden muss.
Nur, wenn man diese Massen nicht verbinden darf, also wenn sie 
getrennt sein müssen, braucht man einen OK. Ich sehe diese 
Notwendigkeit hier nicht.

: Bearbeitet durch Moderator
von Hans (piaggio)


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Die klassische Impulswiederholrate bei Modellbauservos lag früher bei 50 
Hz.
Später wurde 100 Hz üblich - aber nicht alle Servos funktionierten 
damit.
(Deshalb konnte man die RC-Anlage oft auf 50Hz umprogrammieren.)
330 Hz könnten ausserhalb der Spezifikationen für dieses Servo liegen.
Gibt es für dieses Servo ein Datenblatt, das die zulässigen Werte nennt?

von H. H. (hhinz)


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Lothar M. schrieb:
> Nur, wenn man diese Massen nicht verbinden darf, also wenn sie
> getrennt sein müssen, braucht man einen OK.

In der Schärfe stimmt das nicht, aber Bastler neigen dazu sie 
übertrieben einzusetzen.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Otto K. schrieb:
> Das ist ja gerade der Vorteil eines Optokopplas, dass man Masse 1 mit
> Masse 2 eben nicht mehr miteinander verbinden muss.

Aber das Servo braucht einen Bezug am Signal.
Wenn der fehlt, kommt genau das raus was er beschreibt.

Hans schrieb:
> Später wurde 100 Hz üblich - aber nicht alle Servos funktionierten
> damit.

Das war zu Zeiten, als da noch spezielle analoge Chips drin waren.
Heute sind das immer (oder zumindest fast immer) Controller, die die 
Regelung nach der Impulsmessung und nicht durch (!) die Impulsmessung 
machen.
Da ist die Frequenz reichlich egal, so lange die Impulslänge noch klar 
messbar ist.
Zumindest tun's alle meine teuren, billigen und billigsten Servos sowohl 
"DIgital" als auch nicht (sind sie aber dennoch) und mit Datenblatt, 
ohne Datenblatt und mit gefälschtem Datenblatt mit nahezu beliebiger 
Frequenz zwischen 50 und 250 Hz. Zumindest auf dem Tisch, ohne Last, 
aber auch ohne wildes auffälliges Verhalten (Zucken, Geräusch).
Drin sind gerne kleine 8-polige Controller, aber auch QFPs mit STM32 
u.ä.

von Rahul D. (rahul)


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Jens M. schrieb:
> Aber das Servo braucht einen Bezug am Signal.
Nö. Welchen? Das sind zwei getrennte Stromkreise. Deswegen verwendet man 
ja auch einen Optokoppler.
Siehe Ottos Bild.

> Wenn der fehlt, kommt genau das raus was er beschreibt.
Da der TO (aka "Finn") bis jetzt nur einen Prosa-Schaltplan geliefert 
hat, kann man nur raten.

von Finn (Firma: (Schule)) (benutzer14)


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Hallo,
nun bedanke ich mich erstens für die vielen Antworten und Ideen.
Ich versuche diese halbwegs chronologisch zu beantworten.
Ein Problem, das meiner Vermutung nach die größte 
Fehlerwahrscheinlichkeit hat, ist das Ermitteln der H und L Spannung 
hinter dem isoliertem Teil der Schaltung. Es scheint hier zwar etwas 
anzukommen, aber ob die Amplitude im Bereich dessen liegt, was mein 
Servo als H erkennt, weiß ich nicht zu messen. Ich bekomme mit dem 
Multimeter scheinbar nur Mittelwerte und das Osziloskop ( Hameg 303) 
gibt unerklärliche Werte ( beeinflusst die Erdung des Osziloskops meine 
Messung?) .
Schaltpläne werde ich anfertigen, habe auch schon seit ein paar wochen 
LTspice, steige dort aber noch nicht ganz durch. Irgendeine Art von 
Schaltplan werde ich aber anfertigen (- wie ihr vielleicht nicht nur 
hier seht, bin ich ein Anfänger und bitte Unkenntnis durch mangelnde 
Erfahrung zu entschuldigen).
Dann zur Masseverbindung:
darüber habe ich auch schon gehört, bin mir selber unsicher und würde 
dennoch ohne Verbindung arbeiten (- wie in Ottos Zeichnung- dafür auch 
vielen Dank für die Mühe)
Die Art der Störungen durch den Servo habe ich selber noch nicht 
gemessen, da ich ihn noch nie in Betrieb nehmen konnte, da ich nur diese 
eine PWM Quelle habe, aber von Gefahren durch Induktion und 
Elektromagnetischer Störung 
(https://de.micro-torquemotor.com/blog/what-is-the-electromagnetic-interference-of-servo-motor-parts-384185.html) 
las und auf Grund meines Anfängertums nichts unüberlegtes tun wollte, 
mit dem ich meinen Raspberry Pi beschädigen kann.
Nun ist es für mich nur wichtig den auf Zeit Weg des geringsten 
Wiederstands zu gehen, so dass ich einerseits nichts in einer ohne 
Schutzmaßnahmen aber dafür schnellen Schaltung riskiere aber auch keine 
unnötig komplizierten Schutzmaßnahmen treffe. Deshalb ist bei meinem 
Servo der Optokoppler überhaupt notwendig oder reichen dann einfach 
Freilaufdioden? Ein professionelles Datenblatt habe ich nicht gefunden, 
bin mir deshalb auch nicht sicher, ob der Servo als PWM  seine 
Betriebsspannung verkraftet, nahm vorsichtshalber aber 5V. Daran, dass 
er evtl. keine 5V am PWM akzeptiert wird es momentan noch nicht gelegen 
haben, da meine sg90 Servos, die diese 5 V definitiv nehmen, auch nicht 
reagierten. Hier Links zu einigen Daten des Servos:
http://www.jx-servo.com/en/Product/FULL-METAL/fmcs/460.html
https://servodatabase.com/servo/jx-servo/cls-hv7346mg

Was ich noch vor dem Schaltplan anmerken kann:
ich habe die Stomversorgung der Servos separat geführt ( nicht über PCA) 
und vom PCA nur das PWM abgreifen wollen. Ich habe habe dies wieder mit 
den sg90 getestet und es funktionierte.
Wie gesagt, ich gebe mir Mühe schnellst möglich einen guten Schaltplan 
zu zeichnen.
Soweit vielen Dank und einen schönen Abend

von Route_66 H. (route_66)


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Jens M. schrieb:
> Wir sind hier schließlich im µC-Forum, wo Optokoppler traditionell
> unnötig sind.

Das ist ein riesiger Irrtum. Die Hersteller von Optokopplern wären 
längst Pleite und würden nicht immer neue, modernere und bessere 
Produkte auf den Markt werfen.
Auch ohne Massetrennung (Bezugspotential) gibt es unzählige sinnvolle 
Anwendungsmöglichkeiten für Optokoppler und deren Verwandte.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Rahul D. schrieb:
> Nö. Welchen?

Jö. Masse. Oder Minus oder Ground, wie immer du es nennen magst.
Nur mit der Signalstrippe geht's nicht, ist ja kein Funk.

Finn schrieb:
> Ich bekomme mit dem
> Multimeter scheinbar nur Mittelwerte

Logisch, pulsiert ja. Zu Testzwecken könntest du ja erstmal Dauersignal 
an der OK-LED anlegen.

Finn schrieb:
> beeinflusst die Erdung des Osziloskops meine
> Messung?

Normal nicht. Fehlendes Bezugspotential aber schon.

Finn schrieb:
> Schaltpläne werde ich anfertigen, habe auch schon seit ein paar wochen
> LTspice, steige dort aber noch nicht ganz durch.

Was ist nur an dem guten alten Kuli, einem Blatt Papier und einer 
Handykamera geworden, mit deren Hilfe man die Skizze hier ins Forum 
bringen kann?
LTSpice ist so ziemlich die umständlichste Art, ein dreipoliges Bauteil 
mit Spannungsversorgung und einem Optokoppler plus zwei Widerständen für 
das Signal zu zeichnen.

Finn schrieb:
> da ich nur diese
> eine PWM Quelle habe, aber von Gefahren durch Induktion und
> Elektromagnetischer Störung

Du machst es schlau: da die erste Million am schwierigsten ist, fängst 
du gleich mit der zweiten an.

Finn schrieb:
> Deshalb ist bei meinem
> Servo der Optokoppler überhaupt notwendig oder reichen dann einfach
> Freilaufdioden

Beides sinnlos.

Finn schrieb:
> ob der Servo als PWM  seine
> Betriebsspannung verkraftet, nahm vorsichtshalber aber 5V.

Üblich sind TTL-Pegel. Die Definition des Signals ist aus den 70ern und 
bis heute unverändert. Einzig die Frequenz wurde etwas erhöht, aber 
selbst modernste Servos fressen 50Hz.

Finn schrieb:
> da meine sg90 Servos, die diese 5 V definitiv nehmen, auch nicht
> reagierten.

Was ist daran so schwer, 3 Strippen zu verbinden? Oder 4, wenn man Servo 
und RPi getrennt versorgt.
Dann ein Standardsignal ausgeben (50Hz, 1,5ms H) und wenn das Servo 
"fest" wird, geht's.
Ein Servotester kostet übrigens nahezu nix. Warum hast du keinen, aber 
bastelst mit einem 46kg-Servo rum?
Da wäre dann nicht nur ein Tester (aka Signalgenerator) sinnvoll, 
sondern auch ein Monitor zur Messung der Grenzwerte.

Finn schrieb:
> nicht über PCA

Wer oder was ist PCA?

Route_66 H. schrieb:
> Das ist ein riesiger Irrtum.

Hier im Forum nicht.
Hier schlagen immer wieder (auch in diesem Fall) Leute auf, die den Sinn 
und die Möglichkeiten nicht verstehen, aber "Arduino oder KI hat gesagt" 
nachplappern.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Jens M. schrieb:
> Zumindest tun's alle meine teuren, billigen und billigsten Servos sowohl
> "DIgital" als auch nicht (sind sie aber dennoch) und mit Datenblatt,
> ohne Datenblatt und mit gefälschtem Datenblatt mit nahezu beliebiger
> Frequenz zwischen 50 und 250 Hz.

Auch den Analogservos war die Frequenz in weiten Grenzen egal. 
Steuergröße für klassische Modellbauservos ist die Dauer des 
High-Pulses.

Jens M. schrieb:
> Finn schrieb:
>> beeinflusst die Erdung des Osziloskops meine
>> Messung?
>
> Normal nicht. Fehlendes Bezugspotential aber schon.

Das kommt drauf an, wo man die Gnd-Klemme des Oszis dran hängt und ob 
die Schaltung erdfrei ist. Sobald die Frequenzen höher werden oder die 
Schaltung über Arduino-USB-PC auf PE liegt, ist das alles nicht mehr 
ganz so egal.

: Bearbeitet durch User
von Jens M. (schuchkleisser)


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Rainer W. schrieb:
> Auch den Analogservos war die Frequenz in weiten Grenzen egal.

Der Steuerung schon, aber dem Motor nicht.
Bei zu schnellem Signal reagierte das Servo schneller (juhu) aber der 
Motor brennt schneller ab, weil er zu oft angesteuert wird und dann in 
Summe zu lange aktiv ist (d'oh).

Rainer W. schrieb:
> Das kommt drauf an, wo man die Gnd-Klemme des Oszis dran hängt und ob
> die Schaltung erdfrei ist.

Genau die Erdklemme ist das Problem, denn ebenso wie das Servo kan das 
Ossi nur Mist messen. So ein Zufall aber auch.
Erdfreiheit kann angenommen werden.

Rainer W. schrieb:
> Sobald die Frequenzen höher werden

Noch nicht bei 350Hz TTL.

Rainer W. schrieb:
> die
> Schaltung über Arduino-USB-PC auf PE liegt, ist das alles nicht mehr
> ganz so egal.

RPi, kein Arduino.
PE gegen PE sollte gehen, maximal mit ein wenig Ausgleichsstrom, aber 
nichts was ein Ossi an dem TTL-Signal stören sollte. Schön ist anders, 
ja, aber gehen sollte es.

von Rainer W. (rawi)


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Jens M. schrieb:
> Bei zu schnellem Signal reagierte das Servo schneller (juhu) aber der
> Motor brennt schneller ab, weil er zu oft angesteuert wird

Der Motor kann nur abbrennen, wenn er sich dauernd bewegen muss (und 
nicht für ein DC von 100% ausgelegt ist). Wie viel sich der Motor 
bewegen muss, hängt überhaupt nicht von der Pulsfrequenz ab, sondern von 
den übermittelten Werten.

> Erdfreiheit kann angenommen werden.

Wessen Erdfreiheit kann angenommen werden?
Viele Oszis hängen mit ihrer Gnd-Klemme an PE, die meisten Desktop-PCs 
hängen mit ihrem Gnd an PE und damit auch der Arduino, sobald er über 
USB am PC hängt.
Da heißt es also NACHMESSEN und nicht irgendetwas ANNEHMEN.

von Falk B. (falk)


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Jens M. schrieb:
>> Auch den Analogservos war die Frequenz in weiten Grenzen egal.
>
> Der Steuerung schon, aber dem Motor nicht.
> Bei zu schnellem Signal reagierte das Servo schneller (juhu) aber der
> Motor brennt schneller ab, weil er zu oft angesteuert wird und dann in
> Summe zu lange aktiv ist (d'oh).

Schon wieder der Unfug? Ein Servomotor ist IMMER aktiv und IMMER 
bestromt! Und zwar so, daß er die Position mit dem Lastmoment halten 
kann! Wenig Lastmoment, wenig Strom!

von H. H. (hhinz)


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Falk B. schrieb:
> Ein Servomotor ist IMMER aktiv und IMMER
> bestromt!

Humbug!

von Nemopuk (nemopuk)


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Die mir bekannten Modellbau-Servos reagieren nicht auf geringe 
Abweichungen vom Soll (in der Größenordung von 1-3 Grad, je nach 
Modell).

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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H. H. schrieb:
>> Ein Servomotor ist IMMER aktiv und IMMER
>> bestromt!
>
> Humbug!

Jaja, ein überaus substantielles Argument. Du bist der Stolz und 
Leuchtturm der Diskussionskultur.

https://elm-chan.org/works/smc/report_e.html

Aus dem fernen Osten lernen heißt Servos verstehen lernen. Und nicht nur 
das.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Rainer W. schrieb:
> Wie viel sich der Motor
> bewegen muss, hängt überhaupt nicht von der Pulsfrequenz ab, sondern von
> den übermittelten Werten.

Obviously no knwledge of old Servos....
Da drin ist ein Impulsgenerator, der vom Istweertpoti gesteuert ein 
Signal identisch zum Steuersignal erzeigt.
Dieses steuert eine Hälfte der Motorbrücke an, das Sollsignal die 
andere.
Ergo geht der Motor los wenn die Signale nicht übereinstimmen, und zwar 
um so schneller je mehr Abweichung.
Eine smarte einfache Implementation ein P-Reglers.
Nun ist der Motor drau ausgelegt, 50x pro Sekunde einen Impuls zu 
bekommen, also wird er massiv übersteuert, damit sich da was bewegt.
Wenn du jetzt mit 100Hz ansteuerst, bekommt er die Signale doppelt so 
schnell, aber in Summe eben auch doppelt so lange = wesentlich mehr 
Leistung.
Fire awaits.
Zugegeben, diese Technik ist seit der Wende etwa nicht mehr aktuell, 
aber alte Servos mit neuen (=digitalen 100Hz) Empfängern ist ein Garant 
für "was riecht hier so".

Rainer W. schrieb:
> Wessen Erdfreiheit kann angenommen werden?

Die des Netzteils das diese Kiste versorgen soll.
Und es ist immer noch ein RPi, der üblicherweise kein USB zum PC hat.

Falk B. schrieb:
> Ein Servomotor ist IMMER aktiv und IMMER
> bestromt!

Digitale oft ja. Analoge nicht.

von Rainer W. (rawi)


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Nemopuk schrieb:
> Die mir bekannten Modellbau-Servos reagieren nicht auf geringe
> Abweichungen vom Soll (in der Größenordung von 1-3 Grad, je nach
> Modell).

Diese Totzone verhindert, dass der Servo um die Zielposition herum 
dauern am rumregeln ist und der Motor dabei den Akku ohne irgend einen 
Nutzen leer saugt.

Falk B. schrieb:
> Ein Servomotor ist IMMER aktiv und IMMER bestromt!

Rate mal, was der Akku von irgend welchen Flugmodellen dazu dazu sagen 
würde, wenn der Motor dauern bestromt würde. Ein Modellbauservo enthält 
keinen Schrittmotor. Dafür wäre dein Aussage zutreffend.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Lothar M. schrieb:
> Denn LEDs sind schon schön, aber eben keine brauchbaren
> Messmittel...

Bitte nicht so pauschal, eine oder gar ein paar können bei Digitalzeugs 
hilfreich sein, einfach mal eine Weile zuschauen.

Finn schrieb:
> Ich bekomme mit dem
> Multimeter scheinbar nur Mittelwerte und das Osziloskop ( Hameg 303)
> gibt unerklärliche Werte ( beeinflusst die Erdung des Osziloskops meine
> Messung?) .

Dann befasse Dich mit Deinem Oszilloskop bzw. den Grundlagen dessen 
Nutzung - das brauchst Du für die Analyse Deines Problems. Also ein 
Versuchsaufbau, der Takte erzeugt, die dann am Scope plausibel sind, 
unabhängig vom Servo.

Wenn Du denkst, dass die Erdung des Scopes Fehler verursacht, suche den 
Grund, speise Deinen Aufbau erdfrei.

von Finn (Firma: (Schule)) (benutzer14)


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Hallo,
das heißt die konkrete Lösung wäre nun für mein Problem mir einen 
Servotester zu holen, mit dem Osziloskop zu testen, ob der Servo 
überhaupt Störungen in die Leitung sendet, was nach den hier geteilten 
Erfahrungen wohl nicht der Fall sein soll? Und diesen dann (nach 
erfolgreicher Testung), wie die sg90 Servos ohne Isolation an meinen RPi 
bzw. das von diesem gesteuerte PCA9685 zu hängen, nur die 
Stromversorgung nach wie vor - aber mit verbundener Masse- nicht über 
das PCA9685 zu führen ?
liebe Grüße Finn

von Falk B. (falk)


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Rainer W. schrieb:
>> Ein Servomotor ist IMMER aktiv und IMMER bestromt!
>
> Rate mal, was der Akku von irgend welchen Flugmodellen dazu dazu sagen
> würde, wenn der Motor dauern bestromt würde.

Dauernd bestrom heißt NICHT, dauernd mit Maximalstrom! Lies meine 
Aussage VOLLSTÄNDIG!

> Ein Modellbauservo enthält
> keinen Schrittmotor.

Hat keiner behauptet.

von Falk B. (falk)


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Finn schrieb:
> Hallo,
> das heißt die konkrete Lösung wäre nun für mein Problem mir einen

Im Wesentlichen JA!

von Nemopuk (nemopuk)


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Finn schrieb:
> das heißt die konkrete Lösung wäre

erstmal zu klären, worüber du hier diskutieren willst. Beginnend mit 
Schaltplan, Fotos und Benennung der Produkte.

von Finn (Firma: (Schule)) (benutzer14)



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Hallo,
glücklicher Weise habe ich heute später Schule. Konnte also noch 
dokumentierte Aufbauten machen. Folgend ein paar Fotos von meinem Aufbau 
und sehr schlechten Schaltplänen.

Das 1. Foto zeigt den nicht funktionierenden Aufbau mit der fast 
Signalisolation per Optokoppler.
Wobei auf dem Pc817 Modul die Masse sogar verbunden zu sein scheint und 
mir das Bezugspotenzial nicht zu fehlen scheint.
Ab und an zuckt der Servo, folgt aber nicht den eigentlichen Befehlen. 
Sollte ich hier nochmal versuchen das Pwm nach dem Optokoppler mit einem 
Transistor zu verstärken?
PS: Die Werte für Wiederstände usw. im Schaltplan ( solange diese in der 
Schaltung vorkommen) (Foto 5 +6) haben sich bei allen hier gezeigten 
Aufbauten nicht geändert.

Foto 2:
Hier ist zu sehen, dass ein pwm
ankommt ( Die LED lässt sich mit dem Pwm betreiben) sobald ich das Pwm 
vor dem Optokoppler kappe, geht sie aus.

Foto 3:
Hier der funktionierende simpelste Aufbau: Das PCA trägt den Laststrom 
des Servos und ich muss nur auf die dafür vorgesehenen Pins den 
Servoanschluss stecken. Dieser geht bei meinem großem Servo nicht ( 
killt wahrscheinlich wegen zu hohem Strombedarf mein PCA ), da würde bei 
geringer Störung der Leitung folgender Aufbau passieren:

Foto 4:
Dieser ist das selbe Prinzip und funktioniert mit meinen sg90 Servos 
einwandfrei. Hier ist eben nur der Laststrom des Servos nicht über das 
PCA geführt.
PS: Bei meinem großem Servo würde ich natürlich keinen Laststrom über 
das Bradboard laufen lassen.
Außerdem wäre ein Kondensator evtl. nötig, da ich diesen auf dem PCA 
habe und auf der jetzigen Schaltung nicht und meine ,, Stromanzeige-LED" 
(die momentan einzige der dicken LEDs auf dem Foto) durch den schnellen 
Bedarf an Strom des Servos zu flackern beginnt.

Foto 5:
Der Schaltplan für Bild 4 nur mit anderem Servo und folglich anderer 
Stromversorgung.

Foto 6:
Nicht funktionierende Optokoppler-Schaltung nur mit anderem Servo als in 
Bild 1 und folglich anderer Stromversorgung.

Hoffe, damit ist etwas anzufangen.
Liebe Grüße Finn

: Bearbeitet durch User
von Rahul D. (rahul)


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Schrift wird in der Schule heute wohl gar nicht mehr bewertet...

von Falk B. (falk)


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Finn schrieb:
> Hallo,
> glücklicher Weise habe ich heute später Schule. Konnte also noch
> dokumentierte Aufbauten machen. Folgend ein paar Fotos von meinem Aufbau
> und sehr schlechten Schaltplänen.

Es geht voran.

Der Schaltplan ist von der Lesbarkeit her OK, aber es fehlen die 
Anschlüsse (Pinnummern) am Optokoppler. Außerdem ist er falsch 
angeschlossen, denn das PWM-Signal vom Servo ist direkt mit 5V 
verbunden. Das geht logischerweise nicht. Siehe Optokoppler.

> Das 1. Foto zeigt den nicht funktionierenden Aufbau mit der fast
> Signalisolation per Optokoppler.

Der erste Schaltplan ist Murks.

> Ab und an zuckt der Servo, folgt aber nicht den eigentlichen Befehlen.
> Sollte ich hier nochmal versuchen das Pwm nach dem Optokoppler mit einem
> Transistor zu verstärken?

NEIN!

> Hier der funktionierende simpelste Aufbau: Das PCA trägt den Laststrom
> des Servos

Kaum. Das geht keine Sekunde. Der Laststrom vom Servo kommt IMMER vom 
Netzteil.

> PS: Bei meinem großem Servo würde ich natürlich keinen Laststrom über
> das Bradboard laufen lassen.

Schon mal gut.

> Hoffe, damit ist etwas anzufangen.

Die Bilder vom Aufbau nützen wenig, zuviel Chaos und Durcheinander.

Du musst mindestens den Optokoppler korrekt anschließen. Oer gleich ganz 
weglassen, wenn dein PCA9685 mit 5V läuft. Wenn nicht, brauchst du einen 
3,3V zu 5V Pegelwandler.

von Nemopuk (nemopuk)


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Der Schaltplan mit Optokoppler liefert ständig 5V ans Servo.

Der Aufbaut entspricht nicht dem Schaltplan und ist auch falsch. Hier 
liegt der Optokoppler in Reihe zum Eingang des Servos. Azs Sicht des 
Servis fehlt ein Pull-Down Widerstand.

Das Signal dieser Servos heisst PPM, nicht PWM.

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


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Falk B. schrieb:
> Die Bilder vom Aufbau nützen wenig
Mir ist schon klar, dass das nicht funktionert, denn Steckbretter (am 
besten noch recht ausgenudelte) taugen nicht für Ströme über 100mA. Ich 
bin mir sicher, das Massepotential zappelt da wild in der Botanik umher.

Finn schrieb:
> Signalisolation per Optokoppler.
Ist hier nicht nötig. Punkt.

> Foto 3:
> Hier der funktionierende simpelste Aufbau: Das PCA trägt den Laststrom
> des Servos und ich muss nur auf die dafür vorgesehenen Pins den
> Servoanschluss stecken. Dieser geht bei meinem großem Servo nicht
> (killt wahrscheinlich wegen zu hohem Strombedarf mein PCA )
Sicher nicht, denn der PCA an sich bekommt von diesem Laststrom gar 
nichts mit. Du hast schlicht&einfach ein Problem mit schlechten 
Kontakten und dünnen Leitungen und daraus resuliterenden 
Potentialverschiebungen (die sich besonders auf der Masseschiene 
ungünstig auswirken).

Und genau deshalb funktiert es mit dem kleinen Servo grade noch so, mit 
dem dicken Brocken aber nicht mehr. Sorge mal für eine ordentliche 
Masseverdrahtung, und zwar so, dass vom Netzteil sternförmig alle 
Komponenten mit passenden Querschnitten angeschlossen sind.

: Bearbeitet durch Moderator
von Udo S. (urschmitt)


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Falk B. schrieb:
> Schon wieder der Unfug? Ein Servomotor ist IMMER aktiv und IMMER
> bestromt! Und zwar so, daß er die Position mit dem Lastmoment halten
> kann! Wenig Lastmoment, wenig Strom!

Genau, daraus folgt:
Kein Lastmoment -> kein Strom.
Denn sonst würde er sich vom Sollwert weg bewegen bzw. dauernd um seine 
Sollposition zittern.

von Norbert (der_norbert)


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Udo S. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Schon wieder der Unfug? Ein Servomotor ist IMMER aktiv und IMMER
>> bestromt! Und zwar so, daß er die Position mit dem Lastmoment halten
>> kann! Wenig Lastmoment, wenig Strom!
>
> Genau, daraus folgt:
> Kein Lastmoment -> kein Strom.
> Denn sonst würde er sich vom Sollwert weg bewegen bzw. dauernd um seine
> Sollposition zittern.

Zumindest bei älteren Modellbau-Servos gab es eine vollständige 
Abschaltung, sobald die Periode zwischen zwei Pulsen eine bestimmte Zeit 
überschritt. Dann konnte man zwischen den Pulsen die Ruderärmchen ohne 
Kraft verstellen. Sobald der Pulsabstand wieder kleiner wurde blieb der 
Modellbau-Servo aktiv.

: Bearbeitet durch User
von Otto K. (opto_pussy)


Angehängte Dateien:

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Ich habe mal die 3 Farben der 3 Signaladern (braun, rot, orange) für den 
Servo in deinen Schaltplan eingetragen, damit man den Schaltplan besser 
mit deinem Steckbrettaufbau vergleichen kann.

Der 5 Volt Stepdownwandler ist kontraproduktiv, denn dadurch würde der 
PWM-Eingang vom Servo nicht die volle Signalhöhe von 7,5V bekommen.

In deinem nächsten Schaltplan kannst du mal die Innenschaltung des 
Optokoplers mit den Anschlussbelegungen A, K, C, E  und den Pin-Nummern 
eintragen, um zu sehen, ob du den Optokoppler richtig oder falsch 
angeschlossen hast.

Wie heißen die beiden Ausgangspins deines PCA9685? Da hast du in deinem 
Schaltplan noch nichts dran geschrieben.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Otto K. schrieb:
> Der 5 Volt Stepdownwandler ist kontraproduktiv, denn dadurch würde der
> PWM-Eingang vom Servo nicht die volle Signalhöhe von 7,5V bekommen.

Das ist kontraproduktiv, denn der ist für TTL-Pegel und dürfte innen 
sogar auf einen 3,3V-Controller gehen.
Der Trick dürfte die kottekte Verbindung des Optokopplers sein, denn die 
Verbindung zum Kollektor ist falsch, die zum Emitter dürfte 
funktionieren.
Nur das die Aliplatine mehr als den Optokoppler enthält und wir nicht 
wissen was. Plan kann also stimmen, Plan kann auch völlig daneben sein.

Das PCA-Board ist ganz toll, macht ea aber nicht einfacher, denn die 
fertigen Servostecker kann man nicht direkt benutzen, da die Spannung 
dort drauf nicht nutzbar ist.
Da muss das Servokabel dann gesplittet werden um den "Fahrstrom" da 
reinzubringen.
Da geht am einfachsten mit einem Servo-Y-Kabel, bei dem man am unteren 
Fuß den roten Draht trennt. Ein Ärmchen ist dann für's Servo, der andere 
für die Spannungsversorgung.

von Finn (Firma: (Schule)) (benutzer14)


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Hallo,
um das Thema nun zu schließen, für alle Leser, die das selbe Problem 
glauben zu haben:
ich habe mir einen Servotester gekauft und dann bei Betrieb des Servos 
die Signale mit dem Oszilloskop gemessen. Selbst bei starker Last und 
beim Anlauf waren keine Störungen in der Signalleitung sichtbar. Ich 
habe ihn dann erfolgreich von meinem RPi bzw. dem PCA9685 gesteuert und 
mit einer nicht über das PCA geführten Laststrom-Versorgung versorgt.
Ich bedanke mich somit für die Hinweise auf dieses Irrtum und wünsche 
noch schöne Weihnachten.
Liebe Grüße Finn

von Otto K. (opto_pussy)


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Finn schrieb:
> für alle Leser, die das selbe Problem glauben zu haben:
> ich habe mir einen Servotester gekauft und dann bei Betrieb des Servos
> die Signale mit dem Oszilloskop gemessen.

Wenn du schon ein Oszilloskop hast, dann kannst du auch die Signale am 
Ausgang vom Optokoppler mit dem Oszilloskop messen und mit den Signalen 
am Ausgang vom Servotester vergleichen, um zu sehen was da schief 
gelaufen ist.

Z.B. ob es sich um die gleichen Signale handelt, oder ob der Optokoppler 
Ausgang evtl. noch zu hochohmig für den Servo ist, so dass man dann 
entsprechende Maßnahmen einleiten kann.

Die Leute die das gleiche Problem haben, würden dann eine einfache 
Optokopplerlösung bekommen, ohne dass sie den Servotester überhaupt 
benötigen. Das wäre am hilfreichsten.

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


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Sternförmige Verdrahtung ist meist die Lösung. Ein zentraler Verteiler 
mit Abblockkondensatoren und von da dann an alle Verbraucher.
Meine Bodendrohne betreibt aus einem 2S RC-Akku den RPico mit SBUS 
Empfänger, die LED Scheinwerfer, zwei ESC für den Antrieb mit 
DC-Motoren, ein MiniServo und die WLAN Kamera, ohne das sich irgendwas 
stört.

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