Kennlinenkorrektur für Modellbau-Servos


Ausgangspunkt für die Entwicklung dieser Schaltung war die Tatsache, dass bei einem Modell-Flugeug der Servo für das Gas den Vergaser bereits beim halben Weg des Steuerknüppels voll geöffnet hat. Das Problem war im konkreten Fall weder mechanisch noch über eine Einstellung der Fernsteuerung zu lösen.
Diese Schaltung dient dazu, die über die Fernsteuerung an den Servo gelieferten Steuersignale so zu modifizieren, dass der Servo bei der Vollgas-Stellung der Fernsteuerung nur auf einen (in Grenzen einstellbaren) Wert auslenkt.

Hintergrund:

Herkömmliche Modellbau-Servos werden über ein Pulsweiten-moduliertes Signal angesteuert:
PWM-Signal
Die Pulse sind zwischen 1ms und 2ms breit und werden jeweils nach 10-20ms (je nach Hersteller) wiederholt.
Die Pulsbreite bestimmt dabei die Stellung des Servos: Bei einer Impulsbreite von 1ms befindet sich der Servo an einem Anschlag, bei 2ms am anderen Anschlag. 1,5ms entspricht der Mittelstellung.
Die Aufgabe besteht also darin, das (Eingangs-)Signal vom Empfänger so zu modifizieren, dass bei einer Eingangs-Impulsweite von 1ms hinten auch 1ms herauskommen und bei einer Eingangs-Impulsweite von 2ms hinten eine einstellbare Größe von 1ms..2ms erscheint.

Genau dies macht die folgende Schaltung:

Schaltplan

Funktionsweise:

Das Eingangs-PWM-Signal wird zunächst durch das mit R1 und C1 gebildete Tiefpassfilter in ein analoges Signal umgesetzt. Dieses Signal wird durch IC1a mit einem einstellbaren Faktor von ca. 1..3 verstärkt. P1 bestimmt dabei die Verstärkung und den oberen Anschlag des Servos. IC1b bildet einen Addierer, der dem verstärkten Eingangssignal eine mit P2 einstellbare Gleichspannung aufaddiert. Hiermit lässt sich später der untere Anschlag einstellen. Das so aufbereitete Signal dient als Steuersignal für den rund um IC2 aufgebauten PWM-Generator. Dieser erhält an Pin 2 ein Synchronisationssignal, das durch C2 und R7 sowie dem als Schmitt-Tigger beschalteten IC1c aus dem Eingangssignal erzeugt wird. Der Servo wird also mit der gleichen Frequenz betrieben wie es ohne diese Schaltung der Fall wäre.

Für die Schaltung wurde eine kleine Platine entwickelt, das Layout kann hier geladen werden. (Maßstab 1:1)

Bestückte Platine Bestückung

Anschluss:

Die Schaltung wird zwischen Empfänger und Servo eingeschleift. Dazu kann ein zum System passendes Servo-Kabel einfach aufgetrennt werden und an die Eingangs-und Ausgangsklemmen der Schaltung angelötet werden.
Die Empfänger Seite kommt an die mit "In" markierte Klemme, der Servo an die mit "Out" markierte.
Die Kabel sind üblicherweise mit rot=+ schwarz=Masse und Signal=irgendeine andere Farbe kodiert.

Abgleich der Schaltung:

1) Poti V auf Minimum einstellen, Poti 0 auf Mittenstellung
2) Empfänger einschalten

3) Fernsteuerung auf Minimum
4) Mit Poti 0 den unteren Anschlag des Servos einstellen (so dass gerade noch kein Ausschlag erfolgt)
5) Fernsteuerung auf Maximum
6) Mit Poti V den oberen Anschlag des Servos einstellen

7) Schritte 3-6 so oft wiederholen bis Servo am unteren Anschlag nicht mehr gegensteuert (Motor aus) und oberer Anschlag wunschgemäß begrenzt ist.

Es empfiehlt sich, die Potis nach dem Abgleich mit einem Tropfen Sicherungslack gegen Verstellen zu sichern (ggf. bei Vibration des Modells) oder gleich die ganze Schaltung in Harz zu vergießen.

Hinweis:

Sollte die Ansprechverzögerung beim Gasgeben als zu groß empfunden werden, den 1uF Elko verkleinern (auf z.B. 0,47uF)

Und ganz wichtig:
Für die Funktion der Schaltung kann ich trotz sorgfältiger Prüfung keine Gewährleistung übernehmen. Sollte durch eine Fehlfunktion der Schaltung Ihr Modell beschädigt werden, ist das ausschließlich Ihr Schaden! Nachbau und Nutzung also auf eigene Gefahr!