Und schon wieder ein Servotester, aber ein erweiterter

[Zameer]

Den Servowinkel kann man schon messen und wenns nur eine aufsteckbare Verlängerung des Servohorns wäre gepaart mit einer Skala.

[Sternthaler]

Grüß euch.

Klebwax hat schon gesagt was auch ich schon gemacht hatte.
Ich hatte im Januar diesen Jahres angefangen. Wurde dann aber durch oberallgeier abgelenkt

Auch meine Idee ging davon aus, dass ich erst einmal die Geschwindigkeit, Stellgenauigkeit und Positionierung feststellen wollte ohne auf die Leistungsdaten unter Belastung einzugehen. Das hat oberallgeier ja schön gezeigt wie man es relativ einfach machen kann.

In meinem 'Tester' ist angedacht, dass die Servos ausgetauscht werden können und die Messmaschine konstant bleibt.
Die gezeigte Version hat aktuell das 'Problem', dass das Servohorn in der Messmaschine eingeklebt ist und somit nur zu Servos passt bei denen die Zahnanzahl kompatibel ist. Das hübsche Metallband der Messmaschine ist so flexibel, dass bis jetzt alle meine Servos gut festgehalten werden und messbar sind.

Der 'Schaltplan' ist eine Idee, wie man die 'Einspeispunkte' vom Messpoti so justieren kann, dass die Endpunkte bei der Servohorndrehung dann mit 0 V bzw. 5 V eingestellt werden können. Damit kann somit der komplette Messbereich im AVR mit seinen 10 Bits komplett genutzt werden auch wenn der Drehwinkel eben nicht die 270 Grad eines normalen Potis hat.
Das aber ist bis jetzt nur Theorie.

Nun fehlt mir 'nur noch' ein 3D-Drucker um damit Adapter zwischen beliebigem Servohorn und Messmaschine zu drucken. Da könnte natürlich auch gleich der Hebelarm von oberallgeier zur Kraftmessung drangedruckt werden.
siehe bei Reichelt: http://www.reichelt.de/3D-Drucker/3D...+PRINTER+K8200

Meine Messmaschine:
Bild 1: http://www.asuro-sternthaler.de/asur...r/IMG_8406.JPG
Bild 2:http://www.asuro-sternthaler.de/asur...r/IMG_8407.JPG
Bild 3: http://www.asuro-sternthaler.de/asur...r/IMG_8408.JPG
Bild 4:http://www.asuro-sternthaler.de/asur...r/IMG_8411.JPG
Plan : http://www.asuro-sternthaler.de/asur...r/IMG_8415.JPG

Software in C: http://www.asuro-sternthaler.de/asur...r/cmd_messen.c
Ist nur der Teil zum Servofahren und Poti auslesen und an den PC senden. KEINE Pulserzeugung für das Servosignal.

Messdaten mit Graph: http://www.asuro-sternthaler.de/asur...00-255-15.xlsx

Viel Erfolg für alle Servostesterbauer wünscht
Sternthaler

[Manf]

Ein Tausendstel davon entsprechen dann 0,314mm, mal sehen was bei der Messung herauskommt.

Manf, ich glaub ich weis nicht wirklich, was Du mir mit der Rechnung sagen möchtest. Zu große Fehlermöglichkeit beim Messen?

Es geht mir wirklich darum mal zu sehen was der Servo macht wenn er mit einer Änderung der Impulsdauer von 1µs oder wenigen µs angesteuert wird.

Haaach,

Mach mal, wir sind auf alle Fälle gespannt, was dabei herauskommt. Irgendetwas lernt man eigentlich immer, auch wenn das Ziel mal nicht am Weg liegt.

[Klebwax]

Ich habe oben zwar "Poti" geschrieben, eigentlich geht meine Idee etwas weiter. Ich dachte an einen magnetischen Winkelsensor so wie den AS5040. Für jeden benutzten Servoabtrieb ein Ruderhorn nehmen oder bearbeiten, mit dem man die Kraft (das Drehmoment) messen kann, und auf das man einen Magneten klebt, mit dem man den Winkel misst. Dazu eine Aufnahme, kann aus Holz sein, in die man nahezu beliebige Servos einspannen kann.

MfG Klebwax

[Searcher]

Eins der Probleme ist ja, den Servowinkel zu messen...

Ja, hatte ich jedoch schnell abgehakt, als mir das mit den vorgefertigten Pappwinkeln einfiel. Damit messe ich die Stellzeit.
Zum Feststellen des Stellbereichs wollte ich einfach eine Skala, die auf der Platte aufgeklebt ist, benutzen. Mit den Potis das (den???) Servo einstellen bis es knirscht und dann ablesen. Nicht so elegant und nicht sehr genau, hab aber im Augenblick keine höheren Anforderungen. Ein Poti anzuflanschen tauchte bisher noch gar nicht in meinem Horizont auf.

@Zameer: Jap.

@Sternthaler: Ich kann es nicht zugeben, aber je länger ich darüber nachdenke, desto mehr gefällt mir die Methode mit dem angeflanschten Poti besser als meine Auf jeden Fall flexibler und eröffnet auch noch die Möglichkeit Kurven zum Verhalten des Servos bei Ansteuerung mit Rampen aufzunehmen. Grob überschlagen läßt sich der Winkel mit 270°Poti und dem 10Bit ADC auf 270°/1024=0,26 Grad bestimmen. Mit letztem Bit unsicher sind es immer noch 0,5°, was mir ganz sicher ausreichen würde. Einzig, das mein Prototyp schon steht (und Manf ) hält mich davon ab, mein Konzept zu verwerfen. Vielleicht beim nächsten Servotesterprojekt. Danke für den informativen Beitrag.

Um verschiedene Servos zu testen dachte ich bei meinem Aufbau daran, die Servos auf eine für die verschiedenen Servos passende Adapterplatten zu befestigen und dann den Adapter in den Meßtisch zu schieben/schrauben. Winkel basteln und auf geht es. Zum Glück hab ich den Thread angefangen.

... auch wenn das Ziel mal nicht am Weg liegt.

...eigentlich geht meine Idee etwas weiter...

Da kommen ja immer mehr gute Ideen zu Tage ...

... und ich bin immer noch nicht weiter. Heute soll zumindest die Schaltung auf Steckbrett und der CNY zum Schalten gebracht werden.

Gruß
Searcher

[Sternthaler]

UPPS Korrektur:
Zameer hatte die Idee mit der Skala.
Noch ne' Korrektur:
Die Idee ist doch schon von Searcher im ersten Eintrag!


@Searcher und Zameer
Klar, einen begonnen / geplanten Aufbau sollte man unbedingt erst einmal in Fahrt bringen.
Der Gedankengang, dass eine Winkelskala integriert wird, zum direkten ablesen der angefahrenen Winkel, ist goldrichtigt. Das ist genau das was bei mir komplett fehlt, da ich dann zwar vom Poti "etwas ablesen kann", aber da ich ja die Fehlerquote vom Poti nicht kenne, weiss ich nicht wirklich welcher Winkel das ist.

Also Winkelskala in Verbindung mit Mess-Dingsda (will nicht Poti sagen)
Erst ein paar Messpunkte "optisch kontrolliert" auf der Skala anfahren; die mit gemessenen (Poti-)Werten als Korrekturwerteliste für das Poti (upps) sammeln und das dann im AVR hinterlegen.
Dann kann man schön einige Fahrten vom AVR kontrolliert machen lassen, dabei messen und gegen diese Korrekturliste rechnen.
Meiner Meinung sollte man so den erwarteten Potifehler entsorgen / reduzieren können.

@Klebwax
Hmmm, das mit dem Magneto-Chip würde bei der Idee, ein 'Koppeldingsda' für unterschiedliche Servos, mechanisch recht aufwändig machen.
Im Datenblatt zum Chip steht so bei Seite 23 etwas vom "displacement radius Rd of 0,25mm". Wenn ich meinem Englisch vertrauen kann, bedeutet dies eine recht präzise Positionierung vom sich drehenden Magneten zum Chip.
Ich schliesse solch eine Mechanik bei meinen 'Bastelkünsten' jedenfalls aus.


Und dann kommt noch der 'Wunsch' von Manf, im 1us-Bereich zu positionieren, um zu sehen was überhaupt geht.
Solch ein Ergebnis würde mich auch recht heftig interessieren.
Mein 'System' ist eher so ausgelegt, dass ich wegen der 'nur' 10 Bit im ADC (und natürlich dessen Messfehler) dazu geneigt bin, die Positionierung eher 'runterzuschrauben'. Es bleibt dann die Möglichkeit, diese, sagen wir mal 256 Positionen, wiederholt anzufahren und dem ADC dann noch 'Spielraum' von 2 Bits für Messfehler zu geben. Genau aus diesem Grund ist der 'Plan' gemalt worden, um auch den Messbereich vom AVR-ADC 'füllen' zu können.
Bei mehrfachen Wiederholungen auf die gleiche Position bekommt man dann eine lustige Streuung des Messwertes. Ein wenig vom ADC und bestimmt einiges vom Servo. Aktuell hätte ich keine Möglichkeit zu Bestimmen von wo der Fehler kommt.
Somit bliebe noch die Möglichkeit einen ADC mit mehr Bits Auflösung und mehr Präzision anzuschliessen. Das ist aber auch nichts für mich

Schönes Wochenende und weitere gute Ideen wünscht
Sternthaler

[Geistesblitz]

Was wir auch schon im Praktikum gemacht haben: möglichst genauen Sensor anschließen (wir hatten optische Encoder mit irgendwas bei 1600 Strichen prü Umdrehung, macht also 6400 Schritte bei Quadraturauswertung) und dann einmal nach und nach den Stellbereich abfahren und wieder zurück, zwischendurch die Messwerte vom Encoder auslesen. In der Darstellung Winkel über Servosignal kann man dann wunderschön das vorhandene Spiel sehen. Wenn man das Ganze automatisiert, könnte man sogar dynamische Tests machen mit Sprungantworten oder Reaktionen auf harmonische Signale (dabei lässt sich auch die Geschwindigkeit ermitteln). Da gibts auf jeden Fall einiges, was sich da machen lässt. Richtig advanced wäre es, wenn man noch eine einstellbare Bremse mit einbauen könnte, um eine Last zu simulieren. Im Praktikum hatten wir dazu eine stromerregte Hysteresebremse, die ein konstantes, von der Drehzahl unabhängiges Lastmoment bereitstellt. Sowas ist aber wohl nicht wirklich etwas, was man günstig erstehen könnte.

[RoboHolIC]

... stromerregte Hysteresebremse ...

Damit kenne ich mich nicht aus, aber ich kenne den Effekt, dass ein mit DC betriebener Spaltpolmotor (230VAC-Zimmerlüfter, klassischer Plattenspielermotor o.ä.) recht schön bremst. Manko hier: das Trägheitsmoment des Rotors.

Vielleicht geht aber was mit Festplattenspindel, Datenträgerscheibe und Magnetkreis der Kopfpositionierung; Regulierung durch variables Schwenken des Magnets über die Scheibe.

[Searcher]

Kurzes, mit gemischten Gefühlen geschriebenes Update zu meinem Testaufbau:
Zur Zeit größtes "Problem" ist der gebastelte Winkel. Durch das manuelle Verdrehen auf dem Servoabtrieb leiert er aus und bleibt dann nicht mehr zuverlässig in seiner eingestellten Position. Muß mich mal nach anderem Material umsehen, wenigstens für die Verbindung zum Servoabtrieb.

Schnell und "schmutzig" programmiert laufen die Hauptfunktionen.
Servopulseinstellbereich wurde noch erweitert, da das ES-05 noch auf Pulse kürzer 500ms reagiert. Schwenkbereich etwas größer als 180°. Mit schrittweiser Veränderung der Pulslänge um 1µs rührt sich das Servo ca. alle 5µs. Für die Umkehrung der Drehrichtung braucht es ca. 10µs Veränderung. Später genaueres. Nur soviel: Hier könnte eine Strommessung interessant werden, da das Servo dann ungleichmäßige Sprünge macht, so als wenn im Getriebe Reibungen überwunden werden würden.

Servopulsabstand kann von 3ms bis 66ms verändert werden. Stellgeschwindigkeit wird von 20ms bis etwa 10ms Pulsabstand herunter erheblich größer. Darunter praktisch nicht mehr.

Es scheinen wirklich Unterschiede, wenn auch kleine in der Stellgeschwindigkeit zwischen Rechts- und Linkslauf zu bestehen. Genauere Messungen nachdem ich die Winkelmechanik verfeinert habe. Außerdem ergibt sich die Frage nach der Meßmethode. Kommt das Servo in die Nähe der Endposition, wird es langsamer. Läßt man nun den Winkel von 60° mit Fullspeed durchlaufen oder programmiert man einen Stellwinkel von 60°. Im letzteren Fall mißt man eine längere Zeit für den Durchlauf der 60°. Es muß auch eine Anlaufzeit geben, die man eventuell vernachlässigen könnte? Nicht nur hier wär ein Sensor, der die Aufnahme vieler Meßpunkte erlaubt, wie Poti oder Encoder oder...? sehr vorteilhaft.

Versuche beziehen sich alle auf mein analoges Modellcraft ES-05 Servo bei 5V Spannung und ohne Belastung.

Mittlerweile sind 2 Potis (Grobeinstellung Pulsweite, Pulsfrequenz), ein Drehencoder (Feineinstellung Pulsweite), Zwei Tasten, eine LED, das Servo, Serielle Datenausgabe und der CNY-70 am Tiny44 angeschlossen. Mal sehen, wie ich schaffe, da noch einen Quarz anzubringen oder welchen Einfluß auf die Meßergebnisse ein genauer Takt hat, im Vergleich zum internen Oszillator.

Entschuldigt, wenn ich auf weitere interessante Ideen hier im thread nicht eingehen kann; bin noch damit ausgelastet herauszufinden, wie lang die Sackgasse ist und was praktisch in Servoanwendungen relevant ist?

Gruß
Searcher

[Klebwax]

Servopulseinstellbereich wurde noch erweitert, da das ES-05 noch auf Pulse kürzer 500ms reagiert. Schwenkbereich etwas größer als 180°. Mit schrittweiser Veränderung der Pulslänge um 1µs rührt sich das Servo ca. alle 5µs. Für die Umkehrung der Drehrichtung braucht es ca. 10µs Veränderung. Später genaueres. Nur soviel: Hier könnte eine Strommessung interessant werden, da das Servo dann ungleichmäßige Sprünge macht, so als wenn im Getriebe Reibungen überwunden werden würden.

Das sind ja doch schon mal interessante Erkentnisse. In den Datenblättern der verschiedenen Servo-ICs findet man Dead-Band Angaben von 1µs bis 5µs, das passt ja.

Servopulsabstand kann von 3ms bis 66ms verändert werden. Stellgeschwindigkeit wird von 20ms bis etwa 10ms Pulsabstand herunter erheblich größer. Darunter praktisch nicht mehr.

Da laufen dann die Ansteuerpulse für den Motor ineinander, er ist also dauernd an. Schneller gehts nicht.

Mal sehen, wie ich schaffe, da noch einen Quarz anzubringen oder welchen Einfluß auf die Meßergebnisse ein genauer Takt hat, im Vergleich zum internen Oszillator.

Das wird keine neuen Erkenntnisse bringen. Die Zeiten in der Servoelektronik werden nach den Datenblättern mit Kondensatoren erzeugt, zum Teil mit Elektrolyten. Die haben dann schon mal eine Genauigkeit von +-20%. Da ist der interne Oszillator von deinem Tiny, der außerdem noch bei "Labortemperatur" betrieben wird, viel besser. Man könnte höchstens, wenn man viele Servos misst, die Exemplarstreuung ausmessen.

MfG Klebwax