Digital-Analog?

Hallo Flieger

Wer kann mir leichtverständlich den Unterschied zwichen
analogen und digitalen Servos erklären?Was muss mann
bei der Verwendung von Digitalservos beachten?
Kann mann Digitalservos an jedem Empfänger betreiben?
Und worin liegen ihre Vorteile?

Vielen Dank für eure Hilfe! mfg Jörg

Hallo Jörg,

Jörg P.R schrieb:

Wer kann mir leichtverständlich den Unterschied zwichen
analogen und digitalen Servos erklären?

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Digitalservos wandeln den Ist-und Sollwert der Servoposition in einen digitalen Wert um. Ein Prozessor kann somit die Steuerung des Servomotors übernehmen.

Jörg P.R schrieb:

Was muss mann bei der Verwendung von Digitalservos beachten?

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Digitalservos benötigen in der Regel mehr Strom, der Empfängerakku sollte stärker ausgelegt werden.

Jörg P.R schrieb:

Kann mann Digitalservos an jedem Empfänger betreiben?

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Ja, aber durch den höheren Strombedarf tritt schneller eine Überlastung der Leiterbahnen im Empfänger ein.

Jörg P.R schrieb:

Und worin liegen ihre Vorteile?

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Mehr Kraft und bessere Stellgenauigkeit.

stephan_muelller schrieb:

Mehr Kraft und bessere Stellgenauigkeit.

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Würd ich ein bißchen erweitern und sagen mehr Kraft, besser Stellgenauigkeit aber vor allem bessere Haltekraft.

Hmm,

Mehr Kraft und bessere Stellgenauigkeit

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das ist wieder diese Definitionssache ... Aufgrund bislang immer noch nicht ausgehebelter physikalischer Gesetzmäßigkeiten liegt die Ursache für die höhere Stromaufnahme in dem "Mehr an Kraft" begründet - irgendwo muß die Leistung herkommen, und die ist nunmal ein Produkt aus Strom und Spannung. Insofern sollte man vielleicht eine andere Definition anstreben: "Digitalservos sind aufgrund ihrer Konstruktion in der Lage, im Gegensatz zu identisch großen Analogservos, höhere Leistungen abzugeben, was aber mit einem erhöhten Stromfluss einher geht". Die Sache mit der viel zitierten Haltekraft habe ich übrigens nie so recht nachvollziehen können - bei unseren minimalen Ruderdrücken ist das vollkommen "Latte" m.M. nach. Im 3D-Bereich kommt es auch eher auf Geschwindigkeit denn Haltekraft an, die Dinger stehen bei den Mühlen eh so gut wie nie still ...

Hallo,

Ingo Seibert schrieb:

Hmm,
Die Sache mit der viel zitierten Haltekraft habe ich übrigens nie so recht nachvollziehen können - bei unseren minimalen Ruderdrücken ist das vollkommen "Latte" m.M. nach. Im 3D-Bereich kommt es auch eher auf Geschwindigkeit denn Haltekraft an, die Dinger stehen bei den Mühlen eh so gut wie nie still ...

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Die Sache mit der Haltekraft ist schon sehr wichtig, gerade bei modernen Seglern mit zum Teil doch sehr großen Rudern. Der Vorteil der Digitalservos liegt darin, dass durch die geänderte Ansteuerung des Servomotors diese auch schon sehr viel Kraft um die Ruhelage aufbringen. Das ist bei vielen vor allem billigen Analogservos nicht so. Diese sind sozusagen um die Nulllage sehr "weich", d. h. sie lassen sich mit wenig Kraft aus der Position bringen.
Dies kann unter bestimmten Umständen zu Flattern der Ruder führen.
Bei hochwertigen und schnellen Modellen kann also gerade die hohe Haltekraft, die dann auch zu besserem exakterem Einhalten der Ruderposition führt, der entscheidende Punkt sein.

Trotzdem ist aber hauptsächlich die Angabe der Stellkraft der Punkt der verglichen werden sollte.

Gruß
Thommy

Kommt aber immer drauf an was man wie vergleicht.
Bei Baugleichen Servos mit unterschiedlicher Elektronik ist das Analoge Servo i.d.R. weicher, sprich die Auslenkung mit steigender Kraft steigt schneller an als das digitale. Selbst das wird von unterschiedlichen Herstellern offenbar unterschiedlich optimiert. Deadband ist hier das Stichwort.
Stellzeit und Stellkraft sollten ähnlich sein.

Interessanter ist aber m.E. die Kosten mit in den Vergleich zu ziehen. Wenn man nämlich berücksichtigt das die Digitale Elektronik immer noch recht teuer bezahlt werden muss kann man auch Preisgleiche Servos miteinander vergleichen. Die analogen haben dann den besseren Motor und das bessere Getriebe und sind dann (weil insgesamt leistungsfähiger) in dem Bereich den die Digitalen abdecken diesen evtl. ebenbürtig.

Macht die entscheidung nicht einfacher. Wer sich da ein bisschen umsehen möchte sei die Software von dieser (franz.) Seite empfohlen. Gibts leider nur in franz. ist aber leicht zu verstehen.
http://www.teaser.fr/~osegouin/aeromode/servos.phtml

Hallo,
auf die Werte dieses Programms würde ich nicht allzuviel geben.
Habe das an anderer Stelle hier schon gepostet :

Thommy schrieb:

ich habe mir dieses Servovergleichsprogramm mal angeschaut, einige Werte sind absolut unglaubwürdig !!

Futaba S3002 soll bei 5V 1680g/cm haben, während ein C341 2520g/cm bringen soll, das bis auf das Metallgetriebe baugleiche c351 aber nur 2240g bringt.
Das DS368 bringt angeblich sogar nur schlappe 1930g/cm, das DS3728 auch nur 2240g/cm.

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Gruß
Thommy

Jepp, ist auch meine Erfahrung, die Werte stimmen teilweise vorne und hinten nicht.

Hallo Flieger!
Danke für die Info,ich werd mal einige Digiservos in meine
220cm Laser 2000 einbauen,da der Vogel mit Standardsevos
5008 sehr schwach ausgelegt ist.Da ich aus Schwerpunktgründen
einen 3600er 5zelligen Akku habe sehe ich beim Strom kein Problem
und der Umbau ist einfach weil ich die gleichen abmessungen
beibehalten kann. Welche Servohersteller bevorzugt ihr in der größe?
Danke für die Antworten und viel Spass biem fliegen!
mfg Jörg

Hallo Jörg,
5-zellige Akkus mögen viele Digis nicht, also vorsicht. Oder regelst Du die Spannung runter?

Gruß, Thomas

Welche Digis haben eine 5-Zellen-Allergie? Ich habe eher Probleme mit Graupner Analog-Servos an 5 Zellen.

Meine Hitec 5945, 5925, 5225 und dergleichen können alle 5 Zellen ganz gut ab. Hängt aber vielleicht auch mit den im Modell verwendeten Kablelängen zusammen!


Gruß,

David

Hallo David,
ich sag ja nicht alle, sondern viele (wäre "manche" besser?). Hitec erlaubt die 5 Zellen ja ausdrücklich (jedenfalls bei meinen Servos), ebenso MPX bei einigen Typen. Graupner mag das nicht nur analog nicht..
Deshalb wäre ich zumindest vorsichtig und würde das vorher für den in Frage kommenden Servotyp erfragen. Schliesslich sind die Dinger ja nicht ganz billig.

Zumindest meine Meinung.
Gruß, Thomas

Nachtrag: MPX Katalog S48 Micro Digi und Profi Digi: 5 Zellen = 6V stabilisiert!

Hallo Flieger!
Danke für den Tipp,darauf hätte ich nicht geachtet,
also werde ich mal den Hiteckatalog durchsehen.
mfg Jörg

Motoren von Digital Servos werden schneller angesteuert

Motoren von Digital Servos werden schneller angesteuert

Hallo Leute,

Ich versuch es auch mal...

Analoge Servos erhalten von einem Analogverstärker 50-mal in der Sekunde ein Signal das sagt "dreh dich links" "dreh dich rechts" oder "bleib wo du bist". Ob das Servo "richtig" steht, wird durch ein Poti festgestellt der Widerstandswert des Potis wird in den Analogverstärker eingefüttert und mit dem Signal vom Empfänger verglichen, dann wird bei Bedarf korrigiert.

Digitale Servos erhalten mindestens 300-mal in der Sekunde einen Impuls, der sagt wo es lang gehen soll. Das ist auch der Grund für die bessere "Haltekraft". Der Digitale Verstärker schickt nicht nur mehr Impulse, sondern bei Bedarf auch stärkere Impulse, damit kriegt der Motor mehr Energie um sich an die Sollposition zu bewegen. Das ist der Grund, dass das Teil mehr Strom braucht.

Der Digitale Verstärker kann noch eine Menge mehr. Man kann Mittel und Endpositionen programmieren. Das ist der Grund, dass solche Servos besser in die Mittelstellung gebracht werden können.

not4joke schrieb:

Analoge Servos erhalten von einem Analogverstärker 50-mal in der Sekunde ein Signal ...

Digitale Servos erhalten mindestens 300-mal in der Sekunde einen Impuls ...

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Tut mir leid, aber sowas kann man nicht unkommentiert stehen lassen. Die Servomotoren werden mit einem pulsweitenmodulierten Signal angesteuert. Das Tastverhältnis sagt dem Motor wie kräftig er laufen soll. Bei einem Tastverhältnis von 100% ist der Motor dauerhaft eingeschaltet, dh. der Motor drückt volle Lotte in eine Richtung, und mehr "Energie" kann er nicht kriegen, beim analogen Servo genauso wie beim digitalen und unabhängig von der Frequenz des Tastverhältnisses. Bei einem Tastverhältnis von 0% würde der Motor z.B. stehen bleiben.

Analoge und digitale Servos arbeiten übrigens so, dass ein Regler die Sollposition aus dem Servoimpuls mit einer Istposition aus dem Servopoti vergleicht. Der Unterschied aus Soll- und Istwert ist die Regelabweichung, und abhängig von der Regelabweichung wird ein Tastverhältnis für den Motor erzeugt.

Der wesentliche Unterschied zwischen Analog- und Digitalservo besteht nun in der Beschaffenheit des Reglers.
Das analoge Servo enthält einen Standardschaltkreis, der in einer proportionalen Abhängigkeit den Motor umso kräftiger drücken lässt, je größer die Regelabweichung ist. Das funktioniert für verschiedene Servos stets sehr gut und ein solcher Regler hat keine Neigung zu Eigenschwingung, daher eignet sich ein und die selbe Schaltung für kleine, große, schnelle und langsame Servos. Aber im Bereich um die Neutrallage herum ist die Regelabweichung klein und damit ist auch die Stellgröße oder Kraft gering. Daher sind die analogen Servos eher weich in der Neutrallage und sie können ggf. ihre Neutrallage nicht mehr ganz erreichen.

Digitale Servos haben neben der proportionalen Reglercharakteristik auch eine integrale Charakteristik, d.h. je länger der Servo nicht die Wunschposition anläuft, desto mehr Kraft kriegt der Motor zur Verfügung gestellt. Möglicherweise haben bestimmte Servos auch noch weitere Reglereigenschaften. Dadurch können digitale Servos auch bei kleiner Regelabweichung große Kräfte erzeugen. Der Nachteil ist aber, dass die Regelung stets auf den Servo abgestimmt sein muss, sonnst könnte der Regler anfangen zu schwingen. Dadurch kann man keine Standardschaltung nehmen und man verbaut deswegen einen Mikrocontroller, dem der Hersteller dann für jeden Servotypen eigene Regelparameter einprogrammieren kann. Daher kam dann auch die etwas irreführende Bezeichnung "Digitalservo" auf.

tschüß,
Pike

Hallo Pike,

willst du damit bezüglich der Regelung bei Digitalservos sagen, das da sowas wie die aus der Regeltechnik bekannte PID-Regelung stattfindet (P=proportional, I=integral, D=differenzial) ? Die von dir angesprochene analoge Regelung ist nämlich nichts anderes als der Proportionalteil einer PID-Regelung mit ihren bekannten Schwächen in der Regelung nahe des Zielpunktes, wie du es schon beschrieben hast. Hier hilft tatsächlich eine Integralregelung ab.

Gruß, Karl Hinsch

Hallo Karl,

was Analogservos betrifft, ja. Analogservos haben wohl alle einen reinen P-Regler, zumindest sind mir noch keine anderen untergekommen.

Die Regler in Digitalservos haben dagegen viel mehr Freiheitsgrade und ich vermute, dass die auch genutzt werden. Welcher Reglertyp in welchem Servo tatsächlich eingesetzt wird, kann letztendlich nur der Servohersteller sagen. Allerdings ist das Regelverhalten mancher digitalen Servos schon typisch für einen PI- oder PID-Regler. Man kann das z.B. einfach nachmessen oder auch subjektiv überprüfen, wenn man den Regelkreis aufbricht indem man z.B. ein Zahnrad aus dem Getriebe entfernt und dann das Servo betreibt. Wenn man am Sollwert (Steuerknüppel) spielt, und dann die Reaktion des Stellwertes (Motor) betrachtet, dann erkennt man deutlich ein PI-Verhalten, mit größerem P-Anteil als beim Analogservo und mit einem I-Anteil, der für die größere Stellgenauigkeit sorgt. Der knackige P-Anteil macht einen evtl. vorhandenen D-Anteil jedoch unsichtbar.

Genau überprüft habe ich das zumindest an je einem Hitec- und einem Futaba Flächenservo. Es könnte also sein, dass es bei anderen Herstellern und anderen Servotypen anders ist, ich denke aber mal, dass die alle gleich arbeiten.

tschüß,
Pike

Wenn Du es sagst.

Wenn Du es sagst.

Hallo Pike,

Mit den "mehr Impulsen" meinte ich zum Beispiel das hier:
http://www.geistware.com/rcmodeling/files/digitalservos.pdf

Und der Thread begann mit: Wer kann mir leichtverständlich erklären ...

Hallo Toni,

interessanter Artikel und noch schöner, dass er meine Aussagen einerseits sehr schön bestätigt und darüber hinaus auch noch ergänzt.

Da steht, dass analoge Servos eine andere Regelstrategie besitzen als digitale Servos, weshalb analoge Servos in der Zielposition den Motor komplett abschalten, digitale Servos positionieren dagegen ständig nach.

Und dann steht da noch, dass das digitale Servo S9450 eine kleinere Regeltotzeit hat, weil es seinen Stellwert mit 300Hz sechs mal so oft aktualisiert, wie seine analoge Schwester. Da steht aber nicht, dass durch die höhere Frequenz der Motor im digitalen Servo mehr Energie kriegen würde, tut er ja auch nicht, denn die Impulse sind ja auch viel kürzer! - Aber die Regeltotzeit ist kleiner und dadurch kann man den Regler schneller machen. Nur der Servo braucht dann insgesamt mehr Energie, weil er durch den anderen Regler in der Zielposition noch kräftig am nachrudern ist - steht da.

Warum die Totzeit maßgeblich für die Geschwindigkeit des Reglers ist, steht da leider nicht, das abzuhandeln würde aber hier auch zu weit führen.

Zum Glück stehen nun die praxisrelevanten Unterschiede zwischen Analog- und Digitalservos im angegeben Artikel, wer es also wissen will, der kann dort nachgucken.

tschüß,
Pike