Erfahrungen beim Anlagenaufbau und
Testbetrieb
In diesem Unterabschnitt sollen
gesammelte Erfahrungen mit dem Einsatz von Servo - Decodern für andere Interessenten
weitergegeben werden.
Servo - Verhalten
Bei mir traten beim Einschalten von Servos starke Ausschläge
auf, die über die eingestellten Grenzwerte weit hinausgingen.
Auch während des Betriebes zuckten die Servo's unregelmäßig
mehr oder weniger stark.
Ich verwende zwei Servo - Typen (eines
Herstellers) , beide Typen sind an zwei
verschiedenen Decoder - Typen "A" und "B" (von
zwei Herstellern) angeschlossen.
Das obige Verhalten trat nur bei den Servo's auf, die am
Decodertyp "B" angeschaltet sind.
Servo - Aufbau
und Verkabelung
Leider erhält man von den Servo - Herstellern keine
Informationen über den Aufbau der Servo's. Selbst Angaben über
die Ströme sind kaum erhältlich.
Nach langen Recherchen im Internet und eigenen Messungen
gewann ich eine Vorstellung über Aufbau und Verhalten eines
Servo - Motors.
Die heutigen Servo's haben im Eingang einen kleinen
Kondensator und dieser ist an eine Komparatorschaltung
angeschlossen.
Ferner ist das im Servo, zur Positionsmeldung, befindliche
Potentiometer an diesem Komparator angeschaltet.
Der Komparator vergleicht die Potentiometerstellung,
ausgedrückt durch einen Spannungswert mit dem Spannungswert des
Kondensators.
Durch die Impulsdauer zur Servopositionierung wird der
Kondensator aufgeladen. Die sich einstellende Spannungshöhe,
eine Funktion der Ladezeit des Kondensators, wird mit der Spannung verglichen,
die das Potentiometer liefert.
Je nach Differenz dreht der Servo Motor nach links oder
rechts und zwar so lange bis sich eine gleiche Potentialhöhe am
Komparator einstellt.
Damit nicht jede kleine Differenz zu Motorbewegungen führt,
wird anstelle eines einfachen Komparators ein sog.
Fensterkomparator verwendet.
Je nach "Fenstergröße" richten sich die Abweichungen, ab der
sich eine neue Motorstellung einstellt.
Änderungen innerhalb des "Fensters" führen zu keiner Veränderung
der Servo - Stellung.
Diese "Fenster" sind von Servo - Hersteller zu Hersteller
verschieden groß ausgeführt und hinzu kommen die Bauteiletoleranzen, so daß es
keine fixen Werte gibt für die "Ruhezone".
Was allerdings allen Servo's gemein ist, sie haben einen
relativ hohen Eingangswiderstand.
Dies führt dazu, daß Störspannung leicht zu unerwünschten
Ergebnissen führen.
Die Störspannungen können einen Steuerimpuls "simulieren" oder einen
wirklichen Steuerimpuls z.B. in der Impulslänge verlängern.
Wenn man jetzt noch in Betracht zieht, daß die Gleisspannung,
als Rechteckspannung, hohe Störimpulse erzeugt und alle Schienen
und die Verkabelung als Sende - Antennen wirken, dann ist es angeraten die Servo
Verbindungsleitungen (Decoder <> Servo) als geschirmte Leitungen
(= Kabel)
auszuführen und den Schirm auf das Decoder LOW Potential zu
legen.
Servo - Decoder
Aus dem vorgenannten geht hervor, daß der Decoder zuerst die
Impulse, der zuletzt eingestellten Endstellung, an die
Impulsleitungen legen muß, damit sich der jeweilige Servo
Kondensator aufladen kann UND dann erst die positive (+)
Versorgungsspannung.
Die negative (-, LOW) Potentialseite sollte immer mit dem Servo
verbunden bleiben.
Legt der Decoder zuerst die Versorgungsspannung an den Servo an
und danach erst die Impulse, dann hat der Kondensator eine
undefinierte Spannungshöhe und damit ergibt sich aufgrund der
Komparatorauswertung eine "unkontrollierte" Motorbewegung. Die
kann bis zum Endausschlag des Servos führen.
Das beste Ergebnis erreicht man, wenn man dieses Einschaltverfahren
pro Servo ausführt, erst Impuls und dann gleich danach die
Versorgungsspannung.
Ein nicht ganz so gutes Ergebnis stellt sich ein, wenn diese
Aktion nicht sauber koordiniert wird, oder die
Versorgungsspannung erst später eingeschaltet wird. Dann kann
sich der Kondensator bereits wieder etwas entladen haben, was
dann, in Abhängigkeit" von dem Fenster, zu einer geringen
Motorbewegung führt. Sie bleiben aber in den eingestellten
Grenzen und werden beim nächsten Impuls wieder korrigiert.
Servo - Spannung
/ Strom - Versorgung
Bei einer Motorbewegung zieht der Modellbahn - Servo für µs
bis zu 6 A Strom in der Spitze. Danach geht der Stromverbrauch sofort
wieder zurück.
Schaltet man bei Betriebsbeginn der Anlage alle Decoder zum gleichen
Zeitpunkt ein und dann auch noch die Versorgungsspannung vor den
Impulsen, dann kommt eine doch relativ hohe Strombelastung
zustande und man benötigt starke Netzgeräte.
Kann man aber aufgrund einer intelligenten Entwicklung, den
Einschaltzeitpunkt eines Servo - Decoders zeitlich gestaffelt einstellen
und dann auch noch das Einschalten der einzelnen Servos an einem Decoder
zeitlich versetzt ausführen -- in der Reihenfolge Impuls >
Versorgungsspannung --, dann
kommt man mit wesentlich kleiner dimensionierten Netzgeräten
aus.
Berücksichtigt man dann auch noch die Zuordnung der Servo's
zu den Decodern unter dem Gesichtspunkt, des Zugbetriebes, dann
läßt sich erreichen, daß kaum mehr als zwei Servo's von einem
Decoder "gleichzeitig" geschaltet werden.
Das hat dann Auswirkungen auf die unmittelbare
Spannungsversorgung des einzelnen Decoders (AC > DC; z.B. 15V >
5V).
Von getakteten "Spannungsversorgungen" am Decoder rate ich
dringend ab, da die Taktung zu Spannungseinbrüchen in der
Versorgungsspannung führen kann und damit zu fehlerhaften
Motorbewegungen; evtl. auch zu µ Processor Abstürzen (Aussetzern).
getroffene
Maßnahmen
Nachdem ich durch lange Untersuchungen und Internet -
Recherchen hinter diese "Geheimnisse" gekommen bin, habe ich für
meinen Bedarf eine neue Decoder Platine unter Berücksichtigung
der gewonnen Erfahrungen entwickelt.
Übernommen habe ich den bisherigen Decoder µ Processor des Servo
Decoders vom Hersteller "B" und um diesen herum, quasi als "Rucksack", eine neue
Schaltung entwickelt.
Bisher traten die obigen Probleme mit diesem µ Prozessor
nicht mehr auf. Das zeigt, daß die gewonnene Erkenntnis über den
Servo - Aufbau wohl richtig ist.
Hinweis:
Bei einem anderen Servo Typ mag der original Servo - Decoder des
Herstellers "B" ohne Probleme arbeiten.
Ich habe die Leitungen zwischen Decoder und Servo als 3 adrige,
ungeschirmte Kabel ausgeführt. Sicherer wäre eine geschirmte
Ausführung, wobei der Schirm auf den - Pol der
Versorgungsspannung zu legen ist, so dieser im System als
"Masse" verwendet wird.
Anmerkung:
weitere techn. Informationen zur von mir entwickelten Schaltung
/ Platine findet der Leser
HIER
Servo's - zittern
auch nach dem Einschalten
Siehe auch Probleme mit dem Servo nach dem
Einschalten;
SX - Bus Störungen >>
hier
