360°-Servo mit Hallsensoren
Beschreibung
Es begann eigentlich alles mit diesem thread
Das System teilt sich auf in zwei Teile:
Der Sensor im Sender:
Basiert auf dem Sensor AS5043. Der Sensor bietet direkt einen Analogausgang an, die restliche Beschaltung beschränkt sich daher prinzipiell auf die Abblockkondensatoren und ein Widerstand am Ausgang. Da im Auslieferungszustand der Sensoren der Verstärungsfaktor der integrierten OpAmps nicht festgelegt ist, müssen noch zwei weitere Widerstände auf die Platine, um einen Ausgangspegel von 0-5V zu erhalten.
Ausgangsbeschaltung:
- Graupner D14: 10k am Out
Die Servoelektronik
Da auf der Modellseite eh ein Mikrocontroller nötig ist, wird hier der Winkel digital aus dem Sensor ausgelesen. Verwenden werden können die meisten Sensoren von AustriaMicrosystems, im konkreten Fall wurde der Sensor AS5145 verwendet. Er bietet 12Bit Auflösung, die Software verwendet allerdings nur 8 Bit. Damit kommt das System auf eine Winkelauflösung von ca. 1,4°. Möglich wären bis zu 10Bit, das ist die Auflösung des im Senders verwendeten Sensors. Die Berechnungen der Soll-/Ist-Positionen sowie der Differenz und der Richtung lassen sich in 8 Bit einfacher berechnen, da man so die Überläufe nutzen kann, bei größeren Zahlen (10-, bzw. 12Bit) muß man auf 16 Bit erweitern oder die Überläufe selbst erzeugen.
Als Mikrocontroller wird ein ATMega88 vom Atmel verwendet. Als Leistungsstufe für den Servomotor dient die integrierte H-Brücke Si9987 von Vishay Damit lassen sich übliche Standart-Servos betreiben, der maximale Dauerstrom beträgt 1A Für größere Motoren wäre NCV7729 von OnSemiconductor eine Lösung, damit wären bis zu 8A möglich. Dafür wäre ein angepasstes Layout nötig.
Kalibrierung
Am Sender ist keine Kalibrierung nötig/möglich, dieser Punkt betrifft also nur die Elektronik im Modell.
kalibriert werden müssen folgende 4 Werte:
- maximale Impulslänge des Empfängersignals
- minimale Impulslänge des Empfängersignals
- Impulslänge des Empfängersignals bei Steuerrad auf 0°
- gewünschte Servostellung bei Steuerrad auf 0°
Die Werte werdem im EEProm des Controllers gespeichert, die Kalibrierung muß also nur vorgenommen werden, falls sich an diesen Werten etwas geändert hat (andere Fernsteuerung, neue 0°-Position, usw.) oder falls die Elektronk das erste Mal in Betrieb genommen wird
Ablauf:
Wenn keine Werte im EEProm vorhanden sind, bleibt das Programm am Beginn stehen und wartet, bis der Benutzer den Kalibrier-Jumper abgenommen hat, dabei blinken abwechseln die beiden Leuchtdioden mit 1Hz.
Durch Abnehmen des Jumpers startet die Kalibrierung:
die grüne LED blinkt kurz mit ca. 25Hz, während dessen wird die aktuelle Impulslänge aufgezeichnet und als 0°-Impulslänge gespeichert. Sobald die grüne LED erloschen ist werden die Minimal-/Maximalwerte aufgezeichnet, am Sender sollte dazu das Steuerrad mehrmals im Kreis gedreht werden.
Wenn das erldedigt ist, kann der Jumper wieder aufgesteckt werden, die Kalibrierung der Senderwerte ist damit abgeschlossen.
Diese Prodzedur kann jederzeit wiederholt werden, indem vor Einschalten der Empfängerstromversorgung der Jumper abgenommen wird. Dabei sollte darauf geachtet werden, daß das Steuerrad auf 0° steht, sowie der Sender angeschaltet ist.
Die 0°-Position des Servos wird folgend eingestellt: Im laufenden Betrieb, also bei eingeschaltetem Sender und Empfänger, wird der Jumper abgezogen. Jetzt kann die gewünschte Position des Servos über den Sender eingestellt werden. Durch Aufstecken des Jumpers wird die Position gespeichert.
Schaltplan
Der Schaltplan V1.0
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Layout
erstes Layout, einlagig
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Teileliste
Bauteile
Servoelektronik
Mechanische Teile
Reichelt Warenkorb
Warenkorb Servo V1.0 -> H-Brücke fehlt, gibts bei Reichelt nicht 
Downloads
Video vom Sender DSCN3914.MOV
Erster Demobetrieb DSCN3917.MOV