CTI Servo Thor 15 - ein kleiner Bericht

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Der Thor 15 Servo funktioniert super, aber der verwendete Getriebemotor darf nicht zu schnell sein.
Die beschriebenen Probleme tauchen nur bei zu schnellen Motoren auf.

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Hallo Leute,

manchmal braucht man die Funktionalität eines Servos, nämlich die Proportionalität von Knüppelstellung zu Motorposition, findet aber kein Servo, das stark genug ist.
Und wenn man eins findet, was stark genug ist, ist es meist viel schneller als man es braucht und so bezahlt man für etwas, das man nicht braucht.

Also warum nicht einfach einen günstigen, starken, langsamen Getriebemotor verwenden?
Aber wenn man einen normalen Fahrtregler anschließt, dann hat man Proportionalität zwischen Knüppelstellung und Motorgeschwindigkeit, nicht Motorposition und somit eben nicht die gewünschte Servo-Funktion.

Was man braucht, um aus einem Getriebemotor ein Servo zu machen, ist ein Potentiometer, das die Motorposition misst und eine Elektronik, die die Soll-Position mit der Ist-Position vergleicht und dann den Motor entsprechend ansteuert.

Um das zu erreichen, gibt es mindestens vier Möglichkeiten:

1) Selbstbau mit Micro-Controller und Potentiometer

2) "Schlachten" eines Servos, Verwendung dessen Elektronik (und u.U. auch dessen Potentiometers), um einen stärkeren und langsameren Elektromotor anzutreiben. (in der MG995 Klasse maximal 6V, 2A kurzfristig, 5 Euro)

3) Servonaut MFR (12V und 4A, 69 Euro)

4) CTI Servo Thor 15 (12V und 18A, 23 Euro)

Vor einiger Zeit habe ich hier von einem Mitglied (Fabian?) einen Servo Thor 15 gekauft. Und da ja einige hier Probleme mit dem Teil hatten, wollte ich meine Erfahrungen kurz schildern.

Die Anleitung ist sehr knapp, es gibt zum Beispiel keinen Hinweis, wie man ein Poti anschließt oder dass das originale Mini-Poti nur zum Testen gedacht ist (Info vom Entwickler Herr Marschall).

Der Anschluss erfolgt wie ein normaler BEC Fahrtregler plus die drei Leitungen (braun rot orange) zum Poti. Hierbei muss die orange Leitung zum Schleiferkontakt des Potis, das ist meist der mittlere. Das Poti sollte rund 10kOhm haben und "linear", nicht "logarithmisch" sein. Die Abmessungen des Servos sind im Prinzip egal. Allerdings sind winzige Potis meist nicht für viele Zyklen ausgelegt. Und auch große Potis sollten nicht mit zu großen Kräften belastet werden.

Je nach Montage des Servos (Überkopf oder nicht, untersetzt oder nicht) ändert sich das Verhalten.

Zum Testen den Finger am "AUS" Schalter haben!
Wenn man merkt, dass das Servo "spinnt", dann die Kabel am Motor tauschen.
Achtung: Man kann auch am Poti die beiden äußeren Kontakte tauschen. Je nach Verkabelung ist das aber schwierig zu realisieren. Und weil das orange Kabel nicht als mittleres Kabel aus dem Regler kommt, kann man damit Unheil anrichten. Also besser am Motor tauschen.

So, nachdem ich das also gemacht hatte, ging es ans Testen.

Dabei stellte ich fest, dass der Drehwinkel mit einem Standard-Poti so rund 110° beträgt. Standard-Poti bedeutet: 10kOhm und 270° Drehwinkel.

270° ^= 10kOhm
110° ^= 10/270*110 ~= 4kOhm
Also dreht das Servo von 5-2=3kOhm bis 5+2=7kOhm für ein 10kOhm Poti.

Was passiert bei einem anderen Poti?
Da dreht es von 3/10=30% bis 7/10=70% des Widerstandsbereichs.
Different= 40% des Widerstandbereichs.

Oder anders gesagt: Bei 1-zu-1 Übersetzung dreht das Servo etwas weniger als den halben elektrischen Drehbereich des Potis.
Wenn jemand ein Schiebe-Poti verwendet, geht das auch, die Winkel-Angaben sind dann entsprechend auf mm umzurechnen.

Das ist m.E. etwas wenig, aber noch okay.

Das größere Problem ergab sich beim Bewegen des Knüppels: Die Elektronik kennt scheinbar nur 7 Positionen. Laut Angabe von Herrn Marschall sollten es allerdings 64 sein.
Zum Vergleich: Selbst ein Billigst-Servo aus China hat mindestens 128 Stellungen, teure Kunstflugservos haben 1024 bis 4096.
M.E. sind 7 Stellungen viel *viel* zu wenig für fast alle Anwendungen.
Ich will das für die Knicklenkung meines Graders verwenden, wofür es (hoffentlich) geradeso okay ist.

Die Elektronik ist auch nicht sonderlich dynamisch, aber ich denke, bei der Verwendung üblicher langsam-drehender Getriebemotoren sollte das kein Problem sein. Ich habe es an einem 50 U/min getestet und Überschwingen war deutlich, aber es war noch stabil.

Ich werde in meinem Grader-Thread die praktischen Erfahrungen posten und diesen Thread dann mit Ergebnissen updaten.

Fragen, Kommentare, Korrekturen ausdrücklich erwünscht.

Tschöö
Jens

Hallo Jens
ich habe den Thor15-Servoelektronik in einem Knicklenker verbaut gehabt.
Antrieb war ein RB35 1:100.
Als Poti kam ein 10 K/ohm zum Einsatz.
Im Versuchsaufbau hat alles soweit funtioniert.
Im Fahrbetrieb wurde es dann etwas schwierig,weil ein Rückstellen auf die
Mittelstellung auf ebenen festen Untergrund nicht sicher gegeben war im Gelände garnicht.
Irgendwo habe ich gelesen dass Hr.Marschall von CTI die Elektronik aber so verändern kann dass dies besser geht.
Da ich einen MFR von Servonaut liegen hatte,baute ich den ein und jetzt geht der Knicki auch im Stand auf Neutral.
Ausserdem hat man mehrere Möglichkeiten was Geschwindigkeit und Rückstellverhalten angeht.
Ich denke für relativ schwere Modelle oder solche bei denen üngünstige Hebelkräfte auftreten können ist man mit dem MFR besser bedient.
Ich nutze sehr gerne CTI-Produkte , überlege mir aber immer was für Belastungen auftreten können.
Ausserdem bin ich vorsichtig was die möglichen Strombelastungen angeht.
Aufgrund der geringen Baugrösse (teils grosser Vorteil) ist die Wärmeabfuhr eher bescheiden und es kommt zu Abschaltungen bei manchen Gelegenheiten.
z.B. Kippspindelantrieb belastet mit ca.7 kg.
Das sind meine persönlichen Erfahrungen und Ansichten und es liegt mir fern die Produkte von CTI schlecht zu machen. Sie sind nämlich sehr gut wenn man sie für den gedachten Einsatzzweck nutzt.
Salopp gesagt , es kommt auch niemand auf die Idee ein 9gr.Servo in einem 1:10er Modell als Lenkservo ein zu setzen.
MfG
Hans

Hallo Jens

Ich habe die Lenkung an meinen Modellen mit der Servonaut Elektronik realisiert. Vom RB-35 bis zum 22er Getriebemotor kommen viele zum Einsatz.
Beim 1:600er RB-35 muss man höllich aufpassen. Da ist schnell ein Finger gequetscht. Kraft ohne Ende.
Natürlich muss man hier auch Kompromisse eingehen mit der Kraft und der Geschwindigkeit. Viel Kraft- langsame Bewegung ,schnelle Bewegung- weniger Kraft. Eine langsamere Lenkung ist schon etwas gewöhnungsbedürftig. Aber funktioniert bei mir schon seit Jahren.
Interessant auch deine Überlegungen über die Qualität des Potis. Bei meiner Bauwut habe ich mir da noch keine Gedanken gemacht. Werde aber jetzt darauf achten.

Jo, das war mal meiner. Die Adapterhülse hab ich wieder erkannt

Dieser Thread ist sehr hilfreich für mich, will ich doch auch einen Lenkservo für einen 1:7,2 Unimog selbst bauen.

Und natürlich enttäuschend. Ich dachte schon, daß das CTI-Modul wohl keine Einstellungen zum Regelverhalten bietet, aber daß es sich mit einer derart geringen Auflösung von nur 7 Stellungen so ins "Aus" bringt...

Hat die Servonaut MFR denn Einstellmöglichkeiten zum Regelverhalten?

Sonst hätte ich noch im Roboter-Bastler-Bereich etwas gefunden. Diese Platine bietet einen Haufen Konfigurationsmöglichkeiten und den "RC-Betrieb".
5...28V, 3A
39€

Vertrieb in D: nodna.de
Hersteller mit viel Online-Dokumentation: pololu.com

Viele Grüße
Tom.

Danke für Euer Interesse und Kommentare!

Ich habe Herrn Marschall mal angeschrieben, ob ich etwas falsch gemacht habe. Er hat gesagt, dass die Elektronik 64 Stufen erkennen muss.

Ich werde also schauen, wo ich etwas falsch gemacht habe.



Hans: Zum Thema Regelverhalten unter Last kann ich noch nichts sagen, da ich es nur auf der Werkbank hatte, ohne Gegen-Drehmoment. Ich habe aber schon bemerkt, dass es eine gewisse Hysterese gibt. Das bedeutet, dass die sieben Positionen nicht identisch sind, ob man von links oder von rechts kommt. Kann mir durchaus vorstellen, dass sich das bei einem Gegenmoment noch verstärkt.
Ich bin auch großer Fan der CTI Regler, so klein und leistungsstark, zu geringen Preisen, super. Dass das BEC bei 12V nicht richtig funktioniert, das nehme ich in Kauf.

Ackerfahrer: Ja, wie in echt, da möchte man auch nichts Lebendiges im Knickbereich haben!

Fabian: Danke für das Anpassen der Durchmesser der Hülse

Tom: Genau, das CTI Modul hat keine Anpassung, der MFR hat diese.
Der Link aus dem Roboterbereich ist saustark. Kannte ich noch nicht und gefällt mir richtig gut. Ich probiere es erstmal so. Aber wenn ich in der Zukunft meine Schardrehung auch als Servo ausführen möchte, dann wäre das ne Option. Juckt mir schon in den Fingern (Kompletter Selbstbau ist aber auch reizvoll...)

Zwischen Kauf und kompletter Selbstentwicklung gäbe es dann noch openservo.com ....

Ja, danke, die kenne ich eigentlich, dachte aber, dass das Projekt nicht mehr aktiv ist. Aber evtl. waren die nur ausverkauft, zwischen v2 und v3.

Okay, prima, mehr Möglichkeiten, vielleicht bekomme ich es ja doch hin, dass der Servo-Thor mit den angegebenen 64 Stufen läuft, das sollte für meine Anwendungen reichen, für die Knicklenkung auf jeden Fall.

Hi Leute,

ein kleines Update.

Erstmal ein Video vom Servo Thor im Einsatz

https://www.youtube.com/watch?v=8cMC_n6-bMo

Man kann die Stufigkeit erkennen.
Man kann auch hören, dass der Regler versucht, den Motor zu drehen, weil der Motor pfeift.
Laut Angabe von Herrn Marschall sollte der Regler wie gesagt 64 Stufen kennen. Zumindest in meinem Aufbau wird das nicht annähernd erreicht. Die Tests im Video sind mit meiner FC16 gemacht, deren Pulsbreite etwas anders liegt als bei der Turnigy 9x. Damit komme ich auf rund 8 Schritte.
Der Motor ist ein schön laufender 1:100 Getriebemotor mit 50 U/min bei 12V.

Was genau hier passiert, kann ich nicht sagen. Der Regler hat nur einen Proportional-Anteil. Ob das alleine das Problem ist, weiß ich nicht, die Stufigkeit ist doch merkwürdig. Aber andererseits signalisiert das Pfeifen, dass der Motor einfach einen Schubs bräuchte. Herr Marschall und ich haben ein paar Ideen gesammelt für zukünftige Verbesserungen.


Bis dahin würden mich andere Erfahrungen interessieren. Es gibt ja genug Anwendungen, bei denen der Regler funktioniert. Wenn wir herausfinden können, woran das liegt, wären wir einen Riesenschritt weiter.

Hallo Jens
schlag mich tot,aber der Versuchsaufbau erscheint mir nicht logisch.

das Poti wird von der Motorwelle angetrieben und bekommt doch einen durch das Getriebe verzögerten Impuls.
Beim Knicklenker wird das Poti indirekt angetrieben , bei einem Servo auch.
Vielleicht liegt das auch daran.????
MfG
Hans

Bei einem Servo sitzt das Poti normalerweise an der Abtriebswelle und wird von dieser direkt angetrieben, so wie bei meinem Aufbau. Beim Servo sitzt das Poti halt innen, bei mir außen.
Das ist funktional exakt dasselbe.

Bei nem Knicklenker kommt es drauf an, wie es realisiert ist. Meistens hat man auf dem Getriebemotor ein Ritzel und dann einen Sektor des großen Zahnrades. Das Poti sitzt dann zentral auf der Knickachse.

Für die Regelung macht das ebenfalls keinen Unterschied.
Daran kann es nicht liegen.

Hoffentlich habe ich das verständlich erklärt?

Hallo

Also, meine Erfahrungen mit der selbstgebauten Lenkung ist so: Ich nehme ja lieber die Servonautelektr. Dann lenke ich das Poti grundsätzlich mit Zahnrädern, aus Kunststoff, an. Meine Fc 16 stelle ich auf 100% und passe alles mit der Zahnradpaarung an. Ob Modul 0,5, Mo 0,7 oder Mo 1 ist ja egal. Es hat sich zwar eine kleine Sammlung an Zahnrädern gebildet, ist aber nicht von Nachteil.
Weil die FC-16 auf 100% steht habe ich die Erfahrung gemacht das die Lenkung schön gleichmäßig dreht. Anfangs hat sie auch wie ich es nenne gestottert. Noch besser ist es mit der Fx-30 die sich auf 155% einstellen lässt.
Ich stelle den Weg mit den Zahnrädern ein nicht mit der Funke.

Ja, das mechanisch einzustellen ist ne gute Idee, wenn man das Getriebe zum Poti einigermaßen spielfrei hinbekommt.
Für die Feinarbeit kann man dann die Elektronik bemühen.
(Manche Elektroniken in Servos und Fahrtreglern spinnen allerdings wenn die Pulsbreite zu kurz oder zu lang ist.)

Ich habe gerade in der Post einen Servotester mit Pulsbreitenanzeige von 800µs bis 2200µs bekommen.
Damit habe ich es geschafft, mehr Stufen aus dem Servo Thos 15 zu kitzeln:
1030 µs
1102
1175
1271
1367
1428
1498
1575
1652
1740
1820
1888
1976
2068
2145 µs
Das sind immerhin 15 Stufen.
Die Sprünge sind nicht immer exakt gleich. Das heißt, wenn man den Test wiederholt, sind sie bei etwas anderen Pulsbreiten, sie sind aber in der gleichen Größenordnung.
Dazu sollte ich wohl noch sagen, dass nicht alle Funken diesen Bereich der Pulsbreiten abdecken.

So, die Sache hat mir keine Ruhe gelassen.

Mit einem normalen Thor 15, dem Potentiometer und einem Arduino Microcontroller habe ich mein eigenes Servo gebaut.

Anfangs nur mit einem P-Anteil hatte ich exakt dasselbe Verhalten wie der Servo Thor 15 (der ja auch nur einen P-Regler hat).

Dann habe ich einen sanften I-Anteil dazu programmiert, so dass der Regler bei bleibender Abweichung diese Abweichung integriert und zusätzlich dagegen steuert.

Dabei konnte ich dann beobachten, dass das Servo zwischen zwei Positionen wechselt. Beispiel: Wunschposition ist 100, aber der Getriebemotor kann nur 90 und 110 anfahren. Das heißt in Position 90 integriert der Regler langsam hoch, in Position 110 integriert er langsam runter. An einer bestimmten Stelle, "schaltet" der Motor eine Position und das Spiel beginnt von neuem. Das ganze ist stabil, also kein Regler-Aufschwingen. Der Motor kann einfach nicht Position 100 erreichen.

Aber warum? Der Motor läuft leichtgängig, kein Gegenmoment tritt auf in meinem Testaufbau...

Nach etwas Überlegen die Idee: Wenn der Motor zu schnell ist, dann führt die Anfahrspannung zu einem "plötzlichen" Loslaufen. Verwendet habe ich ja einen 100 rpm Motor - nicht sonderlich schnell eigentlich, aber eben zu schnell. Leider habe ich nicht viel Auswahl in dieser Motrengröße, aber einen 9rpm Schneckenmotor hatte ich. Und mit dem funktioniert mein Selbstbau super und auch der Servo Thor 15 funktioniert einwandfrei.

Ich muss dazu sagen, dass mein Selbstbau recht einfach gehalten ist. Es kann also durchaus sein, dass ein besserer Regler auch mit dem schnelleren Motor funktioniert hätte. Ich bin aber soweit erstmal zufrieden, denn ich kann den Servo Thor 15 für meine Anwendung verwenden.

Sorry für das lange Update, aber ich denke, man muss das etwas ausführlicher erklären.

Kurzzusammenfassung: Servo Thor 15 funktioniert gut, aber der Motor darf nicht zu schnell sein.


Tschöö
Jens