Dieser Stellantrieb kann einen Hebel, der auf ihm befestigt ist, hin- und herbewegen und ihn in eine bestimmbare Position stellen, aber nie eine ganze Umdrehung vollziehen.
Er wird z.B. eingesetzt im Flugmodellbau, um dort Höhen- und Seitenruder zu betätigen. Dazu benötigt er eine Information, in welche Position er 'sein' Ruder (also: seinen Hebel) stellen soll. Diese erhält er durch ein Steuersignal, das er von einer wie auch immer gearteten Elektronik bekommt.
Ein Servo besteht im Wesentlichen aus einem Elektromotor mit Getriebe, einem Potentiometer und einer Regel-Elektronik. Das Potentiometer ist fest mit der Stell-Achse (die nach außen ragt) verbunden. Die eingebaute Elektronik fragt die Stellung des Potentiometers ab und weiß somit, wo der Stellhebel gerade steht. Sie vergleicht diese Stellung mit dem außen angelegten (elektrischen) Steuersignal und stellt den Antrieb so, daß die beiden Werte übereinstimmen.
In dem Datenblatt zu einem Servo steht ein Wert, der die Stellgeschwindigkeit beschreibt. Dies ist der Wert (meist
um 0,1 bis 0,2 Sekunden), die der Servo braucht, um einen Drehwinkel von 90° zu durchfahren.Das Stellsignal ist ein Impuls mit einer Wiederholrate von 20 ms, dessen Breite den Stellwinkel beschreibt: 1 ms Dauer ist 'Anschlag links' und 2 ms ist 'Anschlag rechts'. Ändert man diesen Wert langsam, so folgt der Servo mit seiner Winkelstellung diesem Wert ebenso langsam nach.
So ein Impuls kann relativ einfach mit einem IC 'NE 555' erzeugt werden; es geht natürlich auch mit anderen Bausteinen, z.B. mit einem PIC.
Bedenken Sie aber ein kleines 'Problemchen' bei der Ansteuerung: wie schon beschrieben, ist der Zyklus-Takt 20 ms. Das bedeutet aber, daß ein neuer Wert für die Positionierung auch erst nach diesen 20 ms ausgegeben werden kann. Bedeutsam wird dies bei mittel-schnellen Bewegungen. Es kann sein, daß diese dann nicht völlig ruckfrei ablaufen.
Beispiel:
Der Servo soll 200° in 1 sec durchlaufen. Da in dieser Sekunde nur 50 Werte (alle 20 ms) ausgegeben werden können, beträgt jeder Schritt 4°. Da bleibt nur zu hoffen, daß die Trägheit des Antriebes dieses 'Ruckeln' ausgleicht. Hier wäre ein Servo-Antrieb mit einer sehr langsamen Stellzeit (s. im jeweiligen Datenblatt) vorzuziehen.
Die Wiederholrate von 20 ms rührt wohl aus dem Flugmodellau her, wo seriell bis zu 8 Servos angesteuert werden sollen. Inklusive Synchronisation ist dann für jeden einzelnen Ansteuer-Kanal mit angeschlossenem Servo nicht mehr 'drin'. Die 20 ms sind keine Norm, nur hat es sich so ergeben wie gerade beschrieben.
Sie können durchaus versuchen, Ihren Servo öfter anzusteuern. Fachleute sagen, es geht auch mit der doppelten Wiederholrate, also jede 10 ms. Dies soll nur ein Hinweis sein, daß so etwas prinzipiell möglich ist. Ob das aber auch bei 'Ihrem' Servo funktioniert: das müssen Sie selber ausprobieren!
Wenn Sie mehr wissen wollen, schauen Sie im Internet bei wikipedia nach. Dort gibt es Links zu weiterführenden Seiten.
Im Modellbahnbereich gibt es etliche Möglichkeiten, Servos einzusetzen:
Wir planen das Bewegen eines Greifers (an einem Kran), das Stellen von Weichen, das Bewegen eines Schiebetors oder auch einer Schranke. All dies ist, wie gerade gesagt, erst in Planung.
Man kann aber auch aus dem Servo das Potentiometer und die Elektronik ausbauen (wie gemein!!) und erhält somit einen kleinen preiswerten Getriebemotor mit einer erstaunlichen Kraft.
Möglicher Fehler:
Wenn Sie die Pulsbreite so wählen, daß der Motor die Stellachse über den Anschlag des Potis hinaus drehen soll, also den Puls schmaler als 1 ms oder breiter als 2 ms wählen, so wird die Servo-Elektronik versuchen, diese Werte anzufahren. Da das Poti aber am Anschlag ist, erhält der Motor Dauerstrom und wird über kurz oder lang zerstört werden.
Für weitere Fragen stehen gern zur Verfügung:
- der MEC; Besichtigung und Fachsimpelei z.B. an unseren "Club-Abenden"
- der Autor: Hans Peter Kastner