Servomotor (6 - 8.4 V) ansteuern

Heute ist Stammtischzeit:
Jeden Donnerstag 20:30 Uhr hier im Chat.
Wer Lust hat, kann sich gerne beteiligen. ;)
  • Hallo alle zusammen!

    Ich möchte einen Servo, der mit 6 - 8.4V betrieben werden soll, über einen raspberry Pi 4B steuern. Es handelt sich um den Servomotor RUIZHI DS5160 mit folgenden Spezifikationen :

    Gewicht: 162 g

    Kabellänge: 320mm

    Geschwindigkeit: 0 17 Sek / 60 Grad in (6 V)

    0,15 Sekunden / 60 Grad A (7,4 V)

    0,13 Sekunden / 60 Grad A (8,4 V)

    Drehmoment: 58 kg cm bei (6 V)

    65 kg cm in (7,4 V)

    70 kg cm in (8,4 V)

    Spannung: 6V-8,4V

    Mechanischer Winkel: 360 Grad

    Totes Kind von: 3 Mikrosekunden <-- man beachte den Warnhinweis zur Zugänglichkeit für Kinder ;)

    Größe: 65 * 30 * 48 mm (Servo)

    Ich habe schon öfter mit kleineren Servos (5V) gearbeitet, bei denen ich ein Netzteil als externe Stromquelle verwendet habe und den Minuspol zusätzlich an einen GND-Pin am Raspberry angeschlossen habe, damit der Stromkreis für das Steuersignal geschlossen wurde. Bei 5V habe ich dem noch sehr entspannt gegenüber gesessen.

    Meine Frage dazu: Wenn ich nun einen Servo wie oben genannt betreiben möchte, würden die 6 - 8.4 V doch bei gleichem Aufbau ebenfalls an meinem GND-Pin am Raspi anliegen, oder? Das klingt mir etwas viel für den kleinen. Gibt es hier eine sinnvolle und praktikable Lösung, etwas zwischen zu schalten oder ist der Motor einfach eine Nummer zu groß für den Raspberry?

    LG und danke für alle Hinweise im Voraus!

    ein kleiner Nachtrag: Ich habe hier einen Schaltplan gefunden, der einen Servo galvanisch getrennt von einem raspberry steuern soll: https://entwickler.de/iot/raspberry-…it-java-steuern
    Benutzt wird ein Optokuppler (PC817). Hat da jemand Erfahrung klingt das sinnvoll?

    Einmal editiert, zuletzt von Himmelbeere (2. Januar 2023 um 17:11)

  • Das sollte problemlos möglich sein (will mich aber nicht auf den äussersten Ast wagen), den Servomotor mit einer externe Spannungsquelle betreiben.

    Motor + und GND an die externe Quelle und beim Raspi das SIGNAL (gpio) und die beiden GND (Raspi und externe Quelle) verbinden.

    LG

    „i will tell you all my secrets, but i lie about my past“ Tom Waits

    :danke_ATDE:;)

  • gibt es Daten was das Servo für ein Signal braucht? wenn 3.3V reichen brauchts nichts dazwischen, nach meinem elektrischen Verständnis!

    Vielleicht hat es später am Abend noch bessere Cracks zu diesem Thema.

    „i will tell you all my secrets, but i lie about my past“ Tom Waits

    :danke_ATDE:;)

  • Die Motorspannung hat mit der Steuerspannung wenig zu tun. Die Steuerelektronik verwandelt das PWM-Signal in eine Vergleichsspannung und regelt damit die Motorposition. Entscheidend ist im Zweifel, welche Spannung der Eingang für das PWM-Signal braucht oder maximal verträgt. Ich hab dazu noch bei keinem Servo ne Angabe gefunden. Da die Ansteuerung aber üblicherweise ohne Probleme mit 3,3 oder 5 V geht, scheinen die Dinger mit geringen Pegeln klar zu kommen und andererseits für höhere Pegel tolerant zu sein. Möglicherweise ist ne Schutzbeschaltung der Eingänge drin. Es könnte auch sein, dass die mit "beliebigen" Spannungen arbeiten können, also irgendwie ein Komparator die Arbeit macht, dem es (in gewissen Grenzen natürlich) egal ist, wie hoch der Pegel absolut ist. Mit 3,3 oder 5 V kannst du nicht viel Falsch machen. Eine Rückwirkung der Motorspannung auf den Pi gibt es nicht, so lange du alles richtig anschließt. GND von Pi und Servo kannst bzw. musst du auf alle Fälle verbinden.

    Ich hab gerade noch ein paar Steuerchips gefunden. Wenn man die Datenblätter dazu sucht, findet sich, dass diese Chips integrierte Spannungsregler haben und intern meist mit ca. 2,5 V arbeiten. Das scheint mir also 2,5-V-CMOS zu sein und bedeutet, dass man die Dinger schon mit ca. 1,7 V ansteuerrn kann.

    KC5188
    NE544
    M51660L
    AA51880

    Offenbar wird auch nicht (wie ich es bisher gelesen und verstanden habe) aus dem PWM ein Spannungswert gemacht und mit der Spannung am Poti verglichen, sondern die Steuerelektronik erzeugt aus der Potistellung ebenfalls ein PWM-Signal und das wird mit dem Eingangssignal in Übereinstimmung gebracht. Da ist die Rede von einem Pulse Stretcher... was immer das sein soll... Man lernt nie aus.

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

    Einmal editiert, zuletzt von Gnom (2. Januar 2023 um 18:46)

  • Danke Gnom und danke auch an delcampo (Googlen will gelernt sein! Ich hatte kein so umfangreiches Datenblatt gefunden!) :)

    Dass Steuerspannung und Motorspannung im Wesentlich nichts miteinander zu tun haben, habe ich mir gedacht ( und es auch stark erhofft!).

    Der Servo entpuppt sich gerade aber als deutlich größere Black-Box als ich erwartet hatte.

    Z.B. Verstehe ich nicht, wieso der Servo nicht (wie bei einer Relais-Schaltung) entsprechend zwei von einander getrennte Stromkreise besitzt (einmal zur Steuerung, einmal zur Stromversorgung. Sonst hätte ich ja zwei Masse-Kabel, am Servo.

  • Ne, Masse ist Masse (schwarz). Dafür brauchst du immer nur ein Kabel, auch wenn du mehrere Spannungen hast. (Du hast ja auch in einem dreistöckigen Haus nur ein Erdgeschoss.) Im Grunde hast du zwei Spannungen. Intern wird nämlich aus der Versorgungsspannung des Motors noch 2,5 V für die Elektronik gemacht.

    Beim Relais sind häufig die Stromkreise für Steuerung und Relaisspule durch einen Optokoppler getrennt. Dann benötigt man zwei Masse-Leitungen. Allerdings könnte man die auch miteinander verbinden, das würde erst mal nichts ändern. Die Trennung ist aber hier gerade der Witz bei der Sache. Damit wird die Elektronik und ggf. die angeschlossene Steuerung (Raspberry) vor den hohen Spulenströmen geschützt, falls mal was schiefgeht.

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  • Nur mal zur Klarstellung, auch wenn das Thema schon durch zu sein scheint.

    Wie Gnom schon sagte, ist Masse erstmal Masse, also Null, GND, 0 V, wie auch immer, es sei denn, man benötigt eine galvanische Trennung.

    So. In einem Servo sitzt ein Motor, und der hat, wenn es kein Drehstrom-Motor ist, genau zwei Anschlüsse, nämlich Masse (etc., siehe oben) und die Spannung, die er zum Arbeiten braucht. Was immer er tut, sich drehen oder eine Last halten z.B.

    Ein Servo ist jetzt eben ein Motor plus eine technisch ausgelegte Steuerung. Die kann beliebig komplex sein. Ein Motor braucht erstmal Strom und Spannung, damit er Arbeit leisten kann. Das ist ganz klassische Physik aus der Mittelstufe, sowas wie P = U * I und W = P * t und W = F * s und F = m * a. So kommen dann Einheiten wie kWh und Nm heraus.

    Davon völlig unabhängig ist, wie der Servo angesteuert wird. Es kann also sein, dass dein Servo von nem Pin vom RPi versorgt werden kann, es kann aber auch sein, dass du da einen fetten Frequenzumrichter brauchst, etwa wie in E-Loks. Die Steuerung von all dem kann in beiden Fällen mit 5 V und paar mA erfolgen, je nach dem halt.

    Wenn dein Servo also sagen wir mal 12 V und Motorspannung und 10 A Motorstrom maximal möchte (wären schlappe 120 W) und 3,3 V Steuerspannung und 10 mA Steuerstrom (sind 33 mW), dann ist das eben so.

    Kurz gesagt: Die Leistung deines Servos bzw. die Arbeit, die er leisten kann, hat genau nix mit der Ansteuerung zu tun.

    "Wer nur Nägel kennt, hält jedes Stück Materie für einen Hammer."
    (einschließlich mir)

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