Сервомашинки

[Mateev]

Отварям тази тема, за да можем в нея да споделяме своя опит и впечатления за най-важния компонент във всеки един модел - СЕРВОМАШИНКИТЕ. Всеки може да пише в темата за всеки един аспект от параметрите и експлоатацията на своите сервомашинки. Аз лично искам да споделя информация за тестовете, които правя последните няколко дни и които доведоха до изненадващи резултати.

Първо малко информация за начинаещите:

Сервомашинките основно се делят на АНАЛОГОВИ и ЦИФРОВИ. Разликата между тези две големи групи е в начина, по който те отработват входящия сигнал. Като световен стандарт се е наложило сигнала по даден канал да е импулс с дължина от 1 до 2 милисекунди, като 1.5 милоисекунди е центъра на позицията на сервото. Периода между 2 импулса е 20 милисекунди. Има известни вариации на този стандарт, но тях ще ги коментираме по-късно.

АНАЛОГОВИ МАШИНКИ

Аналоговите машинки обработват този сигнал по аналогов път. В тях има операционен усилвател, който усилва ГРЕШКАТА между ТЕКУЩАТА позиция (потенциометър) и ЖЕЛАНАТА позиция (дължината на импулса на входа) и на изхода си управлява мотор така, щото тази грешка да се намали. Важно е да се разберат следните три проблема на аналоговите машинки:

1. Вътре в сервото има аналогови RC групи, които интегрират входния сигнал с цел преобразуването на дължината на импулса в напрежение. Изходното напрежение на тези RC групи обаче зависи не само от дължината на импулса, но и от дължината на паузата между импулсите. Ако по някаква причина дължината на паузата се промени, ще се промени и позицията на сервото.

2. Тези RC групи имат голяма температурна нестабилност (най-вече заради капацитета на кондензатора). Тази температурна нестабилност води до промяна на позицията на сервото при промяна на температурата.

3. Тъй като аналоговите машинки работят на принципа на усилването на грешката, то при тях ВИНАГИ има някаква ОСТАТЪЧНА ГРЕШКА ПРИ ПОЗИЦИОНИРАНЕ. Ако коефициента на усилване на грешката се направи малък, то тогава при приближаване към позицията тази грешка намалява и ОУ спира мотора преди грешката да е станала нулева. Ако коефициента на усилване се направи голям, то тогава има пререгулиране - сервото подминава желаната позиция и след това се връща назад. И двете водят до ОСТАТЪЧНА ГРЕШКА.

ЦИФРОВИ МАШИНКИ

Цифровите машинки имат процесор, който следи САМО ДЪЛЖИНАТА НА ИМПУЛСА и не се влияе от паузата между импулсите. Освен това наличието на процесор предполага интелигентен алгоритъм за управление на мотора, който при команда за ново позициониране има 3 етапа - ускоряване, движение и забавяне. Така се постига по-висока скорост на отработване без да се подминава позицията и без да има остатъчна грешка. Температурната стабилност е по-висока, защото зависи само и единствено от два компонента - честотата на процесора (може да се стабилизира с кварц) и точността и температурната стабилност на потенциометъра (може да се направи с точност 0.1%).

[Mateev]

Темата я отварям основно заради дискусията в Моделистика за това какви машинки са най-подходящи за T-Rex 450:
http://modelistika.com/showthread.php?t=16918

В тази дискусия писах за едни експерименти с едно аналогово серво и веднага бях оплют от трима всезнайковци:
- ПАЦО (Пламен Конакчиев), който започна да ме атакува с приказки от 1001 нощи, включая и с директни глупости от типа "греста влияе на точността на позиционирането" или "зъбните колелета въвеждат дискрета в позиционирането".
- Иван Кючуков, който директно се заяжда и обижда, без да даде никаква полезна информация.
- Fokke (Румен Чакъров), който както всички знаят е с мания за величие и си е голям гадняр.

За да не се получи и тука такова нещо и да не се разводнява темата, предлагам всеки да публикува само чиста информация и личен опит, без да прави намеци какво е казал другия.

[Mateev]

Аз, сина ми и мои колеги (Penev и други моделисти от Габровския клуб) установихме един голям проблем при T-Rex 450, когато за CCPM-a се използват аналогови машинки. Проблема се състои в това, че след като хеликоптера се настрои перфектно, на другия ден се разстройва и отново започва да дърпа нанякъде. След като проведохме дискусия стигнахме до извода, че проблема може би е в неточното позициониране на аналоговите машинки. Също така по време на дискусията се изказаха предположения, че може би някои от сервотата, предлагани от Hobby King може би са фалшификати и параметрите им не отговарят на тези, посочени в сайта.

Като цяло всички бяхме единодушни, че трябва да се направят експерименти, и в тях за различни сервомашинки да се провери кой параметър каква действителна стойност има. Паралелно аз и Penev започнахме експерименти и получихме някакви резултати, за които ще ви информираме по-долу. Част от тези резултати са толкова фрапиращи, щото в един момент реших че уредите ми грешат и трябва да си купя нови.

[Mateev]

Първите замервания бяха направени от Penev. Става въпрос за измерване на скоростта. Използваше се това устройство:
http://www.hobbyking.com/hobbyking/s...dProduct=10572

Ето получените данни за скоростта на няколко машинки:

SG90 - 157 mS
MD933 - 230 mS
MD922 - 160 mS
TG9 - 200 mS
TGY-90S - 121 mS
TGY-930 - 196 mS
HPX F - 83 mS
DS530 - 198 mS
MG14 - 178 mS

Както виждате, повечето от машинките са по-бавни от това, което го пише като техни параметри. Измерванията обаче са правени от Penev при обхват на движение от 1000 микросекунди. Това означава, че за някои от сервотата измерванията не са верни, защото скоростта се дефинира при зона на движение от 60 градуса, а различните сервота постигат тези 60 градуса с различни микросекунди ширина на управляващия импулс (500, 600, 750 и т.н.). Penev не е отчел този факт.

[Mateev]

Заех се да направя по-точни измервания, но за тази цел ми трябваше скала, с която първо да видя колко градуса е максималния обхват на всяко едно серво и след това да видя колко микросекунди са необходими, за да придвижа дадено серво с 60 градуса.

Ето я скалата:



Всъщност на тази снимка е показано цялото оборудване, с което мисля да направя тестове на различните параметри на сервотата:

1. Парче фибран, на който съм залепил градуирана скала с дискрета 1 градус. В центъра на скалата съм изрязал отвор, в който се слагат сервомашинките.
2. Стрелка от карбон, залепена за едно колелце от серво. Тази стрелка се лепи на всяко едно ново серво, като предварително сервото се центрира и после стрелката се лепи така, че да сочи на 90 градуса.
3. Сервотестер GWS MT-1, с чиято помощ се подават еталонни сигнали към сервомашинките. Точността на сигнала, генериран от сервотестера, е +/-1 микросекунда или изразено в градуси това е около 1/6-та от градуса.
4. Електронно кантарче, с което ще измервам механичните натоварвания на сервомашинките. Идеята е при позиционирана машинка да създам странична сила на разстояние 1 сантиметър от оста и така да премеря с колко градуса се променя позицията в зависимост от натоварването.
5. Servo Doctor за измерване на скоростта на сервомашинките. Представлява устройство, което подава на сервомашинките еталонно напрежение и еталонен сигнал, с който движи машинката на предварително зададени микросекунди. На самото серво се лепи един жироскоп, който подава обратна информация за действителния ъгъл на завъртане.
6. Акумулатор, BEC, волтметър, ватметър (амперметър) и други помощни инструменти и уреди.

[Mateev]

Реших да започна с измерване на скоростта на първото серво - MG90S. За целта обаче трябваше предвартелно да определя какъв е обхвата на сервото (на колко градуса се отклонява при 1000 и при 2000 микросекунди импулс) и колко микросекунди са необходими, за да го придвижа с 60 градуса. И тука се сблъсках с първия проблем:

При движение на сервото между 1000 и 2000 микросекунди то позиционираше на различно място. В началото се движеше между -38 и +42 градуса (спрямо абсолютния център от 90 градуса), но след няколко движения и двете крайни позиции започнаха да пълзят, като отклонението надхвърли 1 градус. Центъра също се премести с около 1 градус.

В началото помислих, че се е разместила лепенката, но после след няколко експеримента осъзнах, че явно сервото има някакъв дрейф. След това хванах и го движих в продължение на 1 минута и после го центрирах - сервото се позиционира на 96 градуса.

За 1 минута движение центъра избяга с 6 градуса !!!

После спрях и наблюдавах как на всеки 10-15 секунди сервото правеше цък-цък и стрелката през половин градус бавно бавно се приближаваше към центъра.

По принцип знаех, че аналоговите сервота са температурно нестабилни, но чак такова голямо отклонение не съм очаквал.

[Penev]

Първите замервания бяха направени от Penev. Става въпрос за измерване на скоростта. Използваше се това устройство:
http://www.hobbyking.com/hobbyking/s...dProduct=10572

Ето получените данни за скоростта на няколко машинки:

SG90 - 157 mS
MD933 - 230 mS
MD922 - 160 mS
TG9 - 200 mS
TGY-90S - 121 mS
TGY-930 - 196 mS
HPX F - 83 mS
DS530 - 198 mS
MG14 - 178 mS

Както виждате, повечето от машинките са по-бавни от това, което го пише като техни параметри. Измерванията обаче са правени от Penev при обхват на движение от 1000 микросекунди. Това означава, че за някои от сервотата измерванията не са верни, защото скоростта се дефинира при зона на движение от 60 градуса, а различните сервота постигат тези 60 градуса с различни микросекунди ширина на управляващия импулс (500, 600, 750 и т.н.). Penev не е отчел този факт.

Наистина не съм отчел факта, че при константен размах на сигнала по входа различните машинки извършват завъртане на различен ъгъл.
Искам само да коригирам Матеев, горните измервания са правени при 800uS.
Мисля, че не на всички стана ясно. Затова искам да изясня.
Измерванията по-горе са съвсем безполезни и не отчитат скорост на сервата при 60 градуса. А при някакво завъртане, което е строго специфично за конкретната машинка при 800uS. Което също означава, че с конкретно тези измервания не бива да се правят изводи за машинките.

Дотук написаното ме навежда на един много важен експеримент, който е необходимо да се направи.
Именно да се установи, примерно за 10 еднакви серва дали се отклоняват на една и съща позиция при един и същ сигнал по входа. При това, че да го правят еднакво бързо.
Защото е толкова важно да са еднакви сервата по отношение ниво на сигнал по входа - механично изместване. Ако има и най-малка разлика при 120 градусов CCPM на хели, като подаваме само и единствено команда за ъгъл на лопатите. Това ще доведе до отклонение на CCPM-а в равнина.
Резултата ще е на 10cm от земята хелито стои и виси перфектно, подавате команда нагоре, а то хуква освен нагоре и в някаква посока в равнината. Което за никой няма да е приятно.

[kabel]

Поздрави за тестовете.Температурната грешка се натрупва от потенциометъра много малко и електрониката.Доблежете поялник до потенциометъра да го загрее и ще видите.Електрониката при нагряване също измества.На по старите сервота се оправяше като се сменят елементите с 1% точност но на тия новите дето е като плюнка няма оправяне.На едно скъпо серво видях даже и термо датчик вътре а на друг модел ползваха диод за датчик.На друго беше вътре с кварц и нямаше грижи но това не бяха сервота в моделарския ценови клас.А има ли сервота за клас 450 които не са с потенциометър в обратната връзка и безколекторен мотор.