Servos dauerhaft belasten

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29.08.2016, 07:44
x12z34

Servos dauerhaft belasten

Hallo zusammen,

mein erster Post und gleich eine Frage... ;)
Ich habe zwar gesucht, aber wenn ich ein paaendern Thread übersehen habe, sorry dafür...

"Vorgeschichte"
Ich habe einen kleinen Hobbyraum im Keller, in dem ich gerne vor mich hin werkele.
Allerdings stehen ein paar Maschinen direkt hinter der Tür, sodass ich, wenn jemand hereinkommen will, unregelmäßig regelmäßig unliebsame Bekanntschaft mit der Türe mache.

Natürlich könnte ich, wenn ich in dem Zimmer bin, einfach die Türe abschließen, aber das wäre doch irgendwie langweilig, oder :)
Ich hatte mir stattdessen überlegt, eine elektrisch betätigte Zuhaltung zu installieren, die auf Tasterdruck die Türe zuhält bzw. freigibt.
Ja, ich weiß, das gibt es bereits zu kaufen (z.B. Euchner TP4), kostet mir mit ~180€ aber ein wenig zu viel.

Ich hatte mir stattdessen überlegt, einen Riegel zu bauen, der von einem Modellbau-Servo zu- & aufgefahren wird.
Soweit ist das auch kein Problem, ein Prototyp hat erstaunlich gut funktioniert ;)

Allerdings habe ich eine Extra-Anforderung: Diese Zuhaltung muss aufgehen, also die Türe freigeben, wenn der Strom ausfällt. Der Raum hat keine Fenster. Wenn der Strom ausfällt, will ich nicht im Stockdunkeln an meinen Riegel herumfummeln müssen, sondern es muss möglich sein, die Türe einfach zu öffnen.

Die verlinkte "professionelle" Zuhaltung kann das (Arbeitsstromprinzip), aber, wie gesagt, ist mir zu teuer, wenn es auch anders geht.
Ich habe einen weiteren Prototypen gebaut: Der Servo "kämpft gegen" eine Zugfeder. Diese Feder ist stark genug, den Servo bei Stromausfall in seine "geöffnete" Position zu ziehen, der Servo ist stark genug, den Riegel gegen den Zug der Feder geschlossen zu halten.
Sobald der Riegel geschlossen ist, findet keine weitere Bewegung statt, d.h. die Belastung ist mehr oder minder statisch...

Frage

Den exakten Typ des Servos habe ich momentan nicht im Kopf, aber wenn ich mich richtig erinnere, ist er dem hier sehr ähnlich: Graupner DES 557 BB, auch was das Halte- und Stellmoment anbelangt.

Die Feder sollte, wenn ich mich nicht verrechnet habe, in der "geschlossenen Stellung" des Riegels ein Drehmoment von etwa 35Ncm auf den Servo-Arm aufbringen. Das reicht, wie gesagt, den Servoarm zurückzuziehen, wenn der Strom ausfällt (und somit das 6V Netzteil für den Servo)

Doch we lange geht das gut? Ich habe das ganze mal eine knappe halbe Stunde laufen lassen und der Servo wurde dabei handwarm.
Ich bin jedoch alle paar Tage mehrere Stunden am Stück im Keller

Gut, ich habe keinerlei "Sicherheitsrisiko". Sollte der Servo ausfallen / durchbrennen / wasAuchImmer, so zieht die Feder den Riegel auf... Von daher kein Problem.
Aber ich würde ungerne das Projekt weiterverfolgen, wenn von Eurer Seite die Meinung besteht, dass so eine Dauerbelastung schnell zum Versagen des Servos führt.

Oder in Kurz: Hält ein Servo eine (evtl. stundenlange) statische Dauerbelastung von 50%-75% seines Stellmomentes aus, ohne dabei schnell kaputtzugehen?

Über Eure Meinung und Erfahrungen würde ich mich freuen.
29.08.2016, 08:45
oberallgeier

Zitat:

.. Hält ein Servo eine .. statische Dauerbelastung von 50%-75% seines Stellmomentes aus ..

Hallo xz, willkommen im Forum.

Also - ich habe kei ner lei Erfahrung mit elektrisch verriegelten Türen!

Beim Lesen kribbelts bei mir - ein manchmal zutreffendes Zeichen für nen Wurm in dem Projekt : Bist Du sicher - durch mehrfache Tests - dass der Servo bei den angegebenen 50%-75% stromlos abfällt?

Servos haben eine gewisses, sagen wir mal, Haftmoment, wenn sie stromlos bewegt werden wollen. Das KANN ganz schön hoch sein. Wie so häufig beim "Haften" ist der Servo nach dem Überwinden dieses Haftmoments leicht/er drehbar. Hast Du dieses Problemchen sicher gelöst?

Wie wärs mit einem Hubmagnet-Stift ? Beispiel hier (C) und auch hier (A). Beim A hast Du (in meiner Darstellung) an siebenter Stelle auch nen "Haftmagnet", die gibtes auch beim C hier - beispielsweise mit 400 N Haltekraft. Das sperrt die Tür nicht, aber wenn man mit 40 Kilo gegen die Tür drücken muss, dann überlegt man schon warum das so ist . . . Und wenn man im Kellerraum das Licht löscht (bei geeigneter Installation) oder wenn überhaupt der Strom ausfällt, dann zieht so ein Magnet eben nicht (mehr).

Pfiffiges Projekt! Viel Erfolg!
29.08.2016, 10:53
x12z34

Hallo,

sag mal, geht's noch? Ich meine, ich habe mir viel überlegt, wie ich an die Sache herangehen will. Ich habe mir verschiedene Wege überlegt und dann Arbeit in meine Prototypen gesteckt. Und jetzt kommst Du einfach so daher... und zauberst eine geniale Lösung aus dem Hut...

Menno. Deine Lösung ist ja sowas von einfach und genial. Ich glaub's nicht, wie kompliziert ich gedacht habe...
Elektromagnet... Jetzt, wo Du es sagst. Klar. Logisch. Einfach...

Mechanisch wesentlich weniger anfällig und einfacher umzusetzen. Haltekraft ist bei weitem ausreichend...
Ich bin gerade vollkommen vom Glauben abgefallen, dass ich nicht auf diese Idee gekommen bin..., frei nach dem Spruch: "Der Ingenieur macht sich's zu schwör..."

Noch ein Wort zu dem Haftmoment:
Mehrfach getestet, sowohl durch einfache angehängte Gewichte als auch durch die Feder: Wird die elektrische Energieversorgung des Servos weggenommen, bewegt er sich ab einem Drehmoment von 20+5-2 Ncm soweit in die "geöffnete" Position, dass die Türe geöffnet werden kann. Die Feder belastet in "geschlossener" Stellung mit etwa 30Ncm.
Das gilt aber jetzt nur für den von mir verwendeten Servo und unter der Randbedingung, dass der Riegel nicht mechanisch belastet wird. Wenn jemand von außen die Türe öffnen will und so den Riegel "blockiert", ist der Servo bzw. adie Feder zu schwach, den Riegel zu bewegen.

Danke Dir nochmal für den Vorschlag. Ich werde es wohl höchstwahrscheinlich mittels eines Magneten lösen...

Damit ist mein Problem gelöst, ich würde den Thread aber gerne doch noch offen lassen, weil mich die generelle Antwort doch interessiert:
Kann ein Servo längere Zeit statisch belastet werden, ohne dass er kaputt geht?
29.08.2016, 11:00
PICture

Hallo!

Zitat:

Zitat von x12z34

Ich hatte mir stattdessen überlegt, eine elektrisch betätigte Zuhaltung zu installieren, die auf Tasterdruck die Türe zuhält bzw. freigibt.

Ich würde einen kleinen permanent am ladenden Netzteil hängenden Akku und Elektromagnet verwenden.
29.08.2016, 12:08
x12z34

Zitat:

Zitat von PICture

Ich würde einen kleinen permanent am ladenden Netzteil hängenden Akku und Elektromagnet verwenden.

Ich denke wirklich, dass ich es mit einem Elektromagneten lösen werde. Das ist deutlich einfacher als meine Alternative...

Zu meiner Verteidigung ;) :
Ich komme aus dem Bereich der Maschinensicherheit. Mein Job ist es also, in der Firma, in der ich arbeite, danach zu sehen, dass / ob die Maschinen, an denen die Leute in der Fertigung arbeiten, sicher sind.
Das schließt auch natürlich ein, dass Schutztüren sicher zugehalten sind. Dort gibt es natürlich keine "Bastellösung", sondern dort kommen u.A. die von mir verlinkten Sicherheitstürschalter mit/ohne Zuhalteung zum Tragen.

Weil die zwar ihre Funktion sehr zuverlässig erfüllen, mir aber für meine privaten Spielereien zu teuer sind, habe ich versucht, das Prinzip "in einfach und billig" umzusetzen.
Magnete setzen wir nur sehr selten ein, weil sie als Personenschutz-Maßnahme nicht zugelassen sind. Daher waren Magnete gar nicht auf meinem Schirm gewesen..., sondern nur mechanische Verfahren...
29.08.2016, 12:19
oberallgeier

Zitat:

.. sag mal, geht's noch? ..

Hallo, ich freue mich, dass Dir der Vorschlag gefällt. Sieht man in vielen öffentlichen Gebäuden oder in der Industrie - für sicherheitsrelevante Türen. Beispielsweise dann, wenn die meist offen stehen, aber im Brandfall schließen müssen. War also nur Erfahrung (Methode des genauen Hinsehens) und keine neue Idee.

Zitat:

.. Kann ein Servo längere Zeit statisch belastet werden, ohne dass er kaputt geht?

Hmmm. Die triviale Antwort ist natürlich ja. Trivial deswegen, weil Dein Dauerstrom nicht angegeben ist. Ich kann nur vorschlagen das mal zu testen - ich hatte an einem BESTIMMTEN Servo so etwas mal gemacht. Ein entsprechend schnelles und kleines (wenig Temperaturspeicherung) Thermoelement gibts häufig bei billigen DMMs gleich mitgeliefert - bei mir wars ne Industrieausführung für nen Vierkanal-Temperaturlogger. Nach meinem Dafürhalten sind eigene Messungen die einzig sichere Methode - obwohl man das thermodynamisch (etwas aufwendig und mit viel geschätzten Parametern) auch abschätzen kann. Gemessen wird dabei sinnvoll bis zur Temperaturkonstanz. Haltelast und Dauerstrom sollten bei ersten Tests nicht allzu hoch angesetzt werden. Ich bin sicher, dass bei nem ungeöffneten Servo ne halbe Stunde Aufheizzeit völlig genügt, vermutlich sogar fünfzehn Minuten.

Nachtrag:

Zitat:

.. Ich würde einen kleinen permanent am ladenden Netzteil hängenden Akku und Elektromagnet verwenden.

Dann bräuchte man aber nen Sensor - oder irgendein Gimmick - der Netzausfall erkennt und den Akku abschaltet. Klingt nach Mehraufwand, versagensträchtigem Zusatz etc.
Die naheliegende Stromquelle für mich wäre ein Abzweig aus der Raumbeleuchtung mit dem schon eingangs erwähnten Schalter. Kein Akku. Raumbeleuchtung auch nur, wenns keine unmittelbar dranhängende Notversorgung gibt.
29.08.2016, 12:57
PICture

Zitat:

Zitat von oberallgeier

Dann bräuchte man aber nen Sensor - oder irgendein Gimmick - der Netzausfall erkennt und den Akku abschaltet. Klingt nach Mehraufwand, versagensträchtigem Zusatz etc.
Die naheliegende Stromquelle für mich wäre ein Abzweig aus der Raumbeleuchtung mit dem schon eingangs erwähnten Schalter. Kein Akku. Raumbeleuchtung auch nur, wenns keine unmittelbar dranhängende Notversorgung gibt.

Bei einem Netzteil mit Erhaltungsspannung für den Akku braucht man nur eine Diode, da der Elektromagnet immer von einem 12 V Akku versorgt wird. Ich habe sowas gemeint: https://www.i-keys.de/de/zutrittskon.../ys134asx.html ;)
30.08.2016, 16:50
x12z34

Entschuldigt, dass ich mich erst jetzt melde, ich kam gestern nicht dazu.

Zitat:

Zitat von oberallgeier

Hmmm. Die triviale Antwort ist natürlich ja. Trivial deswegen, weil Dein Dauerstrom nicht angegeben ist. Ich kann nur vorschlagen das mal zu testen [Zitat gekürzt]

Hatte ich ja getestet, nur hate ich die Werte in meinem Post nicht angegeben, weil ich die tabelle nicht zur Hand hatte. ;)
Ich habe nochmal nachgesehen und der Servo, den ich verwende, ist der Graupner DES 577 BB

Bei 6V hat der ein Haltemoment von 54Ncm und eine maximale Stromaufnahme von 840mA.
Bei gezogener Feder wirkt bei meinem Aufbau etwa 30-35 Ncm. Ich habe heute extra nochmal meinen Aufbau getestet: Stromaufnahme bei gezogener Feder etwa 430mA, also etwa 50% des Maximalstroms.

Das sagt mir persönlich aber leider nicht, ob eine dauerhafte Belastung mit diesen Werten schadlos am Servo vorbeigeht.
Bei anderen Dingen wie z.B. MosFETs werden in den Datenblättern ja teilweis exorbitant hohe erlaubte Ströme genannt, die der MosFET angeblich verkraftet. Erst wenn man genauer liest, stellt man fest, dass das nur für den gepulsten Mikrosekundenbereich gilt...

Mir ist schon klar, dass die Zeitkonstante bei einem Modellbauservo in anderen Dimensionen liegt als bei einem mit 1kA belasteten MosFET ;)
Aber leider fehlt mir die Erfahrung, ob der Servo längerfristig eine in Hitze umgesetzte Leistung von ~2,0-2,5W verkraftet.
Ein 1/2h-Test hatte ergeben, dass er etwa handwarm wird (ein Thermoelement oder IR-Thermometer habe ich nicht)

Die Antwort ist für mich nicht mehr kritisch, denn ich habe mir inzwischen einen Elektromagneten bestellt, um damit zu experimentieren, ich wollte die Werte nur nochmal als "Nachtrag" bekannt geben :)