Servo aansturingen.
Ik werk al een 10 tal jaar aan servo aansturingen. Toch weet ik er nog niet alles over, en kan het nog steeds beter. Vandaar mijn ervaringen tot hiertoe ermee, en hopelijk komen er wat tips bij…
Servo aansturing kan zowel met analoge elektronica uitgevoerd worden, maar ook digitaal met µC-technologie. Ik ga me nu enkel beperken tot enkele wetenswaardigheden hoe je best servo’s kan aansturen.
Deze
link geeft iets meer uitleg over analoge servo aansturingen.
Servo’s kan je niet zomaar verzetten, je hebt daar wat elektronica voor nodig. Een standaard servo heeft 3 aansluitingen. Twee voor de voeding, meestal Massa en 5V, en één aansluiting waar 5V servopulsen naar toe gestuurd worden.
Deze servopulsen (referentiepuls, stuurpuls, servosignaal) worden frequent herhaald. Indien deze pulsen wegvallen, dan blijft de servo in de laatste positie staan. Als er op een servoarm geen al te grote blijvende kracht staat, zoals bij wisseltong aansturing, dan is dit geen probleem. Ook zal bij het wegvallen van de pulsen de servo niet meer trillen (jitter), wat de levensduur van de servo verlengd.
De frequentie waarmee deze pulsen worden herhaalt bij het omzetten, is niet zo van belang. Deze kan variëren tussen 50Hz tot 80Hz.
De servopulsen moeten wel juist getimed zijn. Indien mogelijk met een nauwkeurigheid van 1µs of beter (interrupt gestuurd). Deze servopulsen variëren meestal tussen 1ms tot 2ms, maar er zijn ook servo’s met een pulse range van 0,5ms tot 2,5ms. Het is deze puls die bepaald in welke stand de servo komt te staan.
Om een soepel overgang te verkrijgen tussen twee standen, gaan we niet direct servopulsen uitsturen van de gewenste stand, maar laten we de pulsen geleidelijk oplopen (of teruglopen) naar de nieuwe stand. Dat kan binnen enkele seconden, maar kan evengoed langzaam over enkele minuten.
Een ergerlijk probleem bij servo’s is het soms hevig reageren van de servo als deze onder spanning komt. Dit is moeilijk te voorkomen zeker bij goedkope servo’s die wij in onze modelspoor hobby veel gebruiken. Verplaats je met de servo een wisseltong, dan kan dit tot ontsporing leiden als er een locomotief over deze wissel beweegd. Willen we dit laatste voorkomen, dan is het raadzaam de servo terug in de juiste stand te plaatsen nadat er spanning op geplaatst is. Dit kan bijna enkel met µC aansturing.
Belangrijk aandachtspunt bij gebruik servo’s! De stroom die een servo opneemt kan hoog oplopen, en is afhankelijk van de gebruikte servo en de grootte van de stappen die de servomotor moet doorlopen. Op onderstaande foto’s kan je de stroom afname bekijken van een servo. Eerste puls, kanaal A, is de servopuls van 2ms naar de servo. De tweede puls, kanaal B, is de stroom opgenomen door de servo. De servo zal pas stroom opnemen na de servopuls. (ik weet niet of dit bij alle merken servo’s zo is) De servo stroom is gemeten door de spanning te meten over een weerstand van 1 Ohm die in serie staat met de voeding servo.
servo referentiepuls en stroomverbruik 1 by
Geert Giebens, on Flickr
servo referentiepuls en stroomverbruik 2 by
Geert Giebens, on Flickr
Bij de door mij gebruikte servo’s kan deze stroom oplopen tot 700mA over een tijdspanne tussen 0,5ms tot 5,0ms. Als er meerdere servo’s gelijktijdig verzet moeten worden door dezelfde elektronica, dan kan de stroom veel te hoog oplopen voor bijvoorbeeld een 7805 5V spanningsstabilisator. (deze levert max. 1A) Bij overbelasting 7805 zal de 5V uitgangsspanning sterk dalen. De servo’s blijven dan gewoon staan in hun huidige positie.
Bij gebruik van een µC, zal de µC-software de servopulsen van verschillende servo’s verspreid doorsturen. In de volgende foto zie je twee uitgangen die servopulsen uitsturen (kanaal A en B). Je kan zien dat deze niet tegelijk uitgestuurd worden, maar met een pauze tussen beide van 2,5ms. Deze tussenpauze van 2,5ms is proefondervindelijk vastgesteld. Bij kortere tussenpauzen kon het soms wel eens mis lopen bij meer dan 3 servo’s tegelijkertijd die moeten bewegen.
2,5ms vertraging tussen servopulsen verschillende uitgangen by
Geert Giebens, on Flickr
Om de invloed van de hoge servo stromen op de elektronica tot een minimum te beperken, is het raadzaam voor de 5V voeding servo een aparte voeding te voorzien t.o.v. de stuurelektronica. Zie onderstaande foto (rood omlijnd)
voeding µC servo by
Geert Giebens, on Flickr
Te lange kabels naar de servo’s die dan nog door elkaar lopen samen met andere stuursignalen is ook af te raden. Een modelspoorbaan is één grote bron van elektromagnetische stralingen die elektronica kan beïnvloeden.
Geert
