Weitere CHAVSERVOs: Das HV85 in der 8 mm- und das HV3512 in der 20 mm-Klasse.
von Gerd Giese.
Das Foto zeigt die Servos HV85 und HV3512 mit montierten Alu-Servohebeln.
Die Bilder können zum Vergrößern angeklickt werden!
von Gerd Giese.
Das Foto zeigt die Servos HV85 und HV3512 mit montierten Alu-Servohebeln.
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Im ersten Testbericht habe ich die CHASERVO-Mikroklassse vorgestellt. Jetzt schließt CHASERVO mit dem HV85 und dem HV3512 eine weitere Lücke auf dem Servomarkt. Hier haben wir es mit zwei Servos zu tun. Auf der einen Seite die Kategorie der 8 mm breiten Powerservos und auf der anderen Seite die 20 mm-Servos der Oberklasse. Geht die "Erfolgsgeschichte" dieser Servos weiter? Das versuche ich im folgenden Test zu klären.
Beworben wird das neue HV85 von CHASERVO als weiteres High-Performance-Servo. Es ist nur 8,5 mm dick und besitzt eine Stellkraft von sagenhaften 98 Ncm. Kraft ist die eine Seite der Medaille, Geschwindigkeit die andere. Die Stellgeschwindigkeit von 0,11 s/60° sollte auch höheren Ansprüchen genügen. Das HV85 ist folglich ein kräftiges und hochpräzises Hochvolt (HV-) Servo mit nur 14 g Gewicht. Die Ausstattung mit einem stabilen Stahlgetriebe, Doppelkugellager und einem Aluminiumgehäuse verspricht demnach ein robustes Servo mit langer Standzeit.
Technische Eigenschaften des HV85 (Herstellerangaben)
- Nennspannung: DC 7,4 V
- Spannungsbereich: DC 6V – 8,4 V
- Stalling Torque (max. Drehmoment):
- 65 Ncm @ 6,0 V
- 82 Ncm @ 7,4 V
- 98 Ncm @ 8,4 V
- Leerlauf Geschwindigkeit:
- 0,16sec/60° @ 6,0 V
- 0,12sec/60° @ 7,4 V
- 0,11sec/60° @ 8,4 V
- Standard-Winkel: ±100° = 200°
- Betriebsfrequenz: 1520µs/333 Hz
- Betriebstemperatur: -20°C … +65°C
- Gehäuse-Material: Aluminiumlegierung
- Motor Typ: Coreless DC
- Getriebe Material: Gehärteter Stahl
- Positionssensor: Potentiometer
- Programmierbar: Ja
- Kugellager: Doppelkugellager
- Abmessungen (l x b x h): 24 x 8,5 x 26,5 mm
- Gewicht: 14 g
- VK: 59,90 €
- Bezug: Fachhandel
Das HV3512 ist laut Hersteller ein kompromissloses Servo der Extraklasse. Es ist ausgestattet mit einen starken Brushless Motor, der über ein gehärtetes Stahlgetriebe den Servoarm, doppelt Kugelgelagert, betätigt. Es ist mit einem Spritzwasser geschütztem Aluminiumgehäuse versehen, so dass es ohne Kompromisse bestens gerüstet ist für den harten Einsatz in Flugmodellen, in Helikoptern oder Powerbooten und auch im RC-Cars (Offroad oder Flachbahn). Denn Kraft, Geschwindigkeit und Wassergeschützt sind die besten Voraussetzungen dazu.
Technische Eigenschaften des HV3512 (Herstellerangaben)
- Nennspannung: DC 7,4 V
- Spannungsbereich: DC 6V – 8,4 V
- Stalling Torque (max. Drehmoment):
- 300 Ncm @ 6,0 V
- 350 Ncm @ 7,4 V
- 400 Ncm @ 8,4 V
- Leerlauf Geschwindigkeit:
- 0,14sec/60° @ 6,0 V
- 0,12sec/60° @ 7,4 V
- 0,11sec/60° @ 8,4 V
- Standard-Winkel: ±100° = 200°
- Betriebsfrequenz: 1520µs/333 Hz
- Betriebstemperatur: -20°C … +65°C
- Gehäuse-Material: Aluminiumlegierung
- Motor Typ: 4 Pol Brushless DC
- Getriebe Material: Gehärteter Stahl
- Positionssensor: Potentiometer
- Programmierbar: Ja
- Kugellager: Doppelkugellager
- Abmessungen (l x b x h): 40,5 x 20 x 23,1 mm
- Gewicht: 55 g
- Wasserfestigkeit: IP65
- VK: 119,90 €
- Bezug: Fachhandel
So viel zur Theorie. Nun zu meinen ersten Eindrücken.
Wie meine Kontrolle bestätigte, sind die CHASERVOs sehr maßhaltig. Beide Servos sind HV-Varianten. Das HV85 wird auf Grund seiner Bestimmung vorzugsweise mit Horizontallaschen (H - vertikale Ausführung) angeboten. Das HV3512 ist für die stehende Montage (Standard) prädestiniert.
Doch, wer es anders möchte, CHA bietet nun auch diese Alternativen an.
Das HV3512 hat noch eine Besonderheit. Das Gehäuse ist abgedichtet nach IP65 und demnach Spritzwasser geschützt. Die Kabel der Servos sind ausreichend dimensioniert. Beim HV85 ist es mit "nur" 7 cm recht kurz und beim HV3512 mit 22 cm normal lang. Die Kabel werden in einem Knickschutz aus dem Gehäuse heraus geführt. Beim HV85 ist am Motor eine Aussparung. Hier stört keine Kabelführung oder gar die Zugentlastung bei einer Standmontage. In beiden Servos wird ein gehärtetes Metallgetriebe verwendet. Der Servoabtrieb ist beidseitig kugelgelagert.
Herz des HV85-Servos ist ein drehmomentoptimierter Coreless-Motor. Das sind eisenlose Motoren ohne Rastmoment. Diese Motoren sind kräftig, sehr reaktionsschnell und ermöglichen eine hohe Stellgenauigkeit. Das Herzstück des HV3512 ist ein vierpoliger Brushless-Motor. Das sind zur Zeit die besten Antriebe, die man in ein Servo einbauen kann. Diese Motoren sind nahezu verschleißfrei, bauen klein, liefern dennoch ein extremes Drehmoment, sind reaktionsschnell und das bei einem sehr hohen Wirkungsgrad. In der Praxis macht sich das durch eine geringere Stromaufnahme und Wärmeentwicklung bemerkbar.
Als Positionierungssensor dient, bei beiden Servos, ein Präzisionspotentiometer.
Das Zubehör beinhaltet neben dem üblichen Kunstoffhebel noch einen Aluminium-Servoarm.
Links für das HV85 und rechts für das HV3512.
Links für das HV85 und rechts für das HV3512.
Beim HV3212 ist der Hebel wegen des extremen Drehmoments zusätzlich mit einer Inbusschraube klemmbar. Diese Art der Anlenkung sollte beim HV3512 Pflicht sein. Die Kunststoffarme sind okay und auch stabil ausgeführt, aber für diese Servo-Klasse leider unterdimensioniert.
Beide Servos besitzen keinen "Soft-Anlauf", wenn der Servoarm beim Einschalten außermittig stand. Das ist schade, denn bei diesen Servos sollte das ab Werk aktiviert sein. Nach Rücksprache mit dem Hersteller kann das mit der Programmierbox aktiviert werden. Zum Testende wurde mir bestätigt, dass die Servos jetzt mit aktivem Softanlauf ausgeliefert werden!
"Soft-Anlauf" bedeutet, dass die eingestellte Servoposition, meist die Neutralstellung, nach dem Einschalten des Senders nur langsam angefahren wird, um hohe Schlagmomente der Ruder zu vermeiden.
Die Programmierbox, um die Servos individuell einstellen zu können, ist angekündigt. Wenn sie verfügbar ist, werde ich das ergänzen.
Der Blick auf die Steuerung des Motors zeigt Elektronik im Industriestandard (links: HV3512 und rechts: HV85). Die weißen Pads dienen vornehmlich dazu, die auftretende Wärme in das Gehäuse abzuleiten. Ich wollte sie nicht entfernen, weil ich keinen Ersatz hatte. Die Gehäuseschrauben des HV3512 sind mit O-Ringen versehen, um den Spritzwasserschutz zu gewährleisten. Ein "schneller" Blick auf das Getriebe blieb mir verwehrt. Ich hätte das Getriebegehäuse erst mit viel Nachdruck öffnen können (mit Dichtmasse abgedichtet?). Das habe ich mir erspart, um sicher zu gehen, dass die Funktion der Servos zu 100% erhalten bleibt!
Was leisten diese Servos?
Es waren Änderungen gegenüber dem Test der Mikroservos nötig. Meinen Messaufbau habe ich von einer Holzkonstruktion auf stabile Aluprofile verlagert. Das Servo-Prüfgerät wurde für die gesamten Tests auf eine Framerate von 0,01 s (100 Hz) eingestellt. Die Versorgungsspannung stellt nun ein Labornetzteil bereit. Bei den mechanischen Messungen war immer der Alu-Servoarm montiert. Als Versorgungskabel kam ein gelötetes V-Kabel mit 0,5 mm² zum Einsatz. Die Ströme wurden von einem UniLog2 mit 15 A-Shunt (Messwiderstand mit gekürzten Leitungen) und 10 ms Samples (Messhäufigkeit pro Sekunde) erfasst. Die Speedmessung ermittelte ich mit dem Oszilloskop (Scope - ein Scope zeigt Spannungs- und Stromverläufe in Abhängigkeit von der Zeit an).
Anmerkung: Mir war ein Fehler unterlaufen! Ich hatte vergessen, das Labornetzteil von 5,5 V auf 6 V zu korrigieren. Erst als ich komplett fertig war, zeigten die UniLog2-Auswertungen diesen Lapsus. Eine neue Testreihe wollte ich jedoch nicht starten, da auch die 5,5 V-Werte aussagekräftig genug sind.
Im Folgenden werde ich, sofern erforderlich, meine Messdaten der Tabelle Punkt für Punkt erläutern.
CHASERVO HV85H Coreless Motor | ||
|---|---|---|
Messungen | Messdaten | Bemerkungen |
Masse [b x h x t] | 24 x 26,5 x 8,5 mm | nur Gehäusemaße, sehr maßhaltig |
Gewicht [g] | 14 g | 8,5 mm Servoklasse mit starker Power |
Messspannungen | 5,5 V und 8,4 V | stabilisiertes NT mit V-Kabel 0,5 mm² |
Mitte (neutral) bei 90° | 1,52 ms | ideal wären: 1,5 ms |
Minimale Arbeitsspannung | 3,3 V | Angaben deutlich unterschritten |
Leerlaufstrom 5,5 V / 8,4 V | 12 mA / 13 mA | sehr niedriger Leerlaufstrom |
Speed an 5,5 V | 0,17 s (1,2 A / 1,6 A) | (Beschleunigungsstrom- / Bremsstromspitze) |
Speed an 8,4 V | 0,11 s (1,6 A / 2,3 A) | (Beschleunigungsstrom- / Bremsstromspitze) |
Auflösungsvermögen | 0,003 ms | erste reproduzierbare Bewegung des Servoarms |
Positioniergenauigkeit bei 8 Ncm und 8,4 V | < -0,5° (0,15 A) | das Servo benötigte dazu 0,15 A |
Maximales Drehmoment 5,5 V | 57 Ncm (0,9 A) | maximaler Strom dabei: 0,9 A |
Maximales Drehmoment 8,4 V | 84 Ncm (1,4 A) | maximaler Strom dabei: 1,4 A |
Spannungsdrift von 6 – 8 V | < +0,5° | s.u. |
Temperaturdrift von 5°C bis 20°C | << -0,5° | diese Drift sollte sich in der Praxis kompensieren |
CHASERVO HV3512 Brushless Motor (4 Pol) | ||
|---|---|---|
Messungen | Messdaten | Bemerkungen |
Masse [b x h x t] | 40,5 x 23,1 x 20 mm | nur Gehäusemaße, sehr maßhaltig |
Gewicht [g] | 55 g | absolutes Powerservo in der 20 mm Oberklasse |
Messspannungen | 5,5 V und 8,4 V | stabilisiertes NT mit V-Kabel 0,5 mm² |
Mitte (neutral) bei 90° | 1,48 ms | ideal wären 1,5 ms |
Minimale Arbeitsspannung | 3,8 V | Angaben deutlich unterschritten |
Leerlaufstrom 5,5 V / 8,4 V | 20 mA / 21 mA | sehr niedriger Leerlaufstrom |
Speed an 5,5 V | 0,14 s (1,8 A / 2,0 A) | (Beschleunigungsstrom- / Bremsstromspitze) |
Speed an 8,4 V | 0,10 s (4,0 A / 4,6 A) | (Beschleunigungsstrom- / Bremsstromspitze) |
Auflösungsvermögen | 0,005 ms | erste reproduzierbare Bewegung des Servoarms |
Positioniergenauigkeit bei 80 Ncm und 8,4 V | < -0,5° (0,8 A) | das Servo benötigte dazu 0,8 A |
Maximales Drehmoment 5,5 V | 260 Ncm (3,3 A) | maximaler Strom dabei: 3,3 A |
Maximales Drehmoment 8,4 V | >> 320 Ncm (4,7 A) | Zugwaage am Anschlag, max. Strom dabei: 4,7 A |
Spannungsdrift von 6 – 8 V | keine | mit meinen Mitteln nicht messbar |
Temperaturdrift von 5°C bis 20°C | keine | mit meinen Mitteln nicht messbar |
Die Abweichungen in der Neutralstellung (der Servoarm sollte bei 1,5 ms exakt 90° zum Servogehäuse stehen) sind beim HV85 mit +0,02 ms und beim HV3512 mit -0,02 ms sehr gering. Wer dennoch auf eine absolute Neutralstellung wert legt, muss auf die Progbox warten und fein nachjustieren oder am Sender mit ein paar Klicks die Servomitte korrigieren.
Ich konnte es erst gar nicht glauben, aber die Messungen der minimalen Arbeitsspannung ergab einen deutlich niedrigeren Wert als vorgegeben. Die Servos arbeiteten bei 3,3 V (HV 85) und 3,8 V (HV3512) noch einwandfrei. Natürlich mit deutlich reduzierter Geschwindigkeit und Kraft.
Der Leerlaufstrom (Servos in Ruhe ohne Last) ist bei beiden Servos erfreulich gering. In der Neutrallage konnte ich nicht das leiseste Knurren entdecken. Die Servos sind ruhig, entsprechend niedrig ist der Leerlaufstrom.
Wegen der Reproduzierbarkeit und Exaktheit erfolgte die Speedmessung am Scope.
Die Einstellungen des Oszilloskops
y (vertikale Achse) = 2 V/Div (Divisor → Kästchen), das entsprach pro Kästchen einem Strom von 2 A.
x (horizontale Achse) = 50 ms/Div, das entsprach pro Kästchen einer Zeit von 50 Millisekunden (ms) oder 0,05 Sekunden.
Triggerung (Startzeitpunkt der Aufzeichnung) mittig-positiv im Bildschirm (oranges "T" rechts am Bildschirm).
Das Diagramm zeigt den Stromverlauf des HV3512 beim Beschleunigen und Abbremsen (Position erreicht) an 8,4 V. Der Servoarm wurde zyklisch um +/-30° bewegt. Ich habe alle Servos sowohl bei minimaler als auch bei maximaler Spannung gemessen. Ein Diagramm ist als Beispiel oben abgebildet.
Die rote "1" und "5" zeigt die Nulllinie beziehungsweise den Ruhestrom des Servos an. Gemessen habe ich 50 mA in den Spitzen (peak to peak). Das ergibt einen mittleren berechneten Gleichstrom von etwa 20 mA.
Die Stromspitze bei "2" zeigt den Anlaufstrom, der hier kurzzeitig bis auf 4 A hochschnellt "3". Nach weiteren 0,05 s (1 Div) ist der Strom stark gesunken, der Motor hat die höchste Drehzahl erreicht. Nach weiteren 0,05 s hat das Servo den 60° Ausschlag erreicht und wird stark abgebremst (Position "4", die Sollposition ist erreicht; hohe Stromimpulse, um den Motor zu entschleunigen). Die Messung zeigt zum Abbremsen satte 4,5 A für etwa 0,035 s. Danach ist der Motor schlagartig zum Stillstand gekommen. Die Sollposition ist zu 100% erreicht und es fließt dann nur noch der Ruhestrom von rund 20 mA (Position: "5"). Demnach benötigt das gezeigte (Diagramm-) Servo eine Stellzeit, bei 60° Ruderweg, von exakt 0,10 s. Der Hersteller gibt hier 0,11 s an. Touché, könnte ich sagen!
Hinweis: Die Telemetriedaten heutiger Fernsteuerungen würden hier ein ganz anders Bild ergeben, weil deren Datenerfassung viel zu träge ist. Versuche mit meiner JETI-Fernsteuerung zeigten, dass noch nicht einmal ein Drittel der Stromspitzen wiedergegeben wird - was leider normal ist! Wer beispielsweise neun solcher Servos in einem Großmodell einsetzt, sollte eine entsprechend starke BEC von mindestens 15 A einplanen!
Das Auflösungsvermögen habe ich wie folgt definiert (so arbeite ich von Anbeginn): Sofern die erste reproduzierbare Servoarmbewegung (mit 7 cm verlängertem Hebel) zu beiden Seiten erfolgt, ist das mein Referenzwert der Auflösung. Einmal bei Mittenstellung als auch bei +/- 30° abweichend von der Mittelstellung (120° / 60°). Die Messwerte (HV85: 0,003 ms bzw. HV3512: 0,005 ms) sind schon exzellent, denn dazu sind Servos nur fähig, wenn deren Elektronik mitmacht und das Getriebespiel nahezu Null ist!
Die Positioniergenauigkeit unter Last sollte realistisch sein. Ich entschied mich mit etwa einem Fünftel ihrer Stellkräfte. Die geringe Abweichung von der Sollposition mit nur < -0,5° möchte ich positiv hervorheben. Dabei blieben die Servoströme sehr moderat.
Beim Erfassen des maximales Drehmonents hatte ich ein Frust-Moment. Musste ich doch trotz des schon verlängerten Hebelarmes, auf maximal 26 mm beim HV3512 und 8,4V, die Grenzen meiner Zugwaage erfahren. Umgerechnet auf 1 Ncm erreichte ich 320 Ncm, dann zeigte die Waage Überlast! Aber bei 5,5 V war eine Messung möglich. Die Zugwaage zeigte 260 Ncm an. Die beworbenen 300 Ncm an 6 V glaube ich diesem Servo gerne! Beide Servos stehen gut im Futter. Das HV85 erreichte nämlich satte 84 Ncm, was für die 8,5 mm-Klasse ein sehr guter Wert ist ... Nicht vergessen, wir haben es hier mit einem 13 g-Servo zu tun!
Die Spannungsdrift ist rein "akademisch" zu sehen weil, weil ich nur Piloten kenne, die eine stabilisierte Versorgungsspannung (S-BEC) in ihren Modellen (oder Powerboxen) verwenden. Dennoch, der Wunsch kam von einigen Lesern und dem komme ich gerne nach. In dem Spannungsfenster (2s LiPo voll geladen - 8,4 V - bis absolut leer - 6 V) driftet das HV3512 gar nicht und das HV85 verliert gerade mal knapp 0,5°. Im realen Spannungsfenster von 8,4 V bis 7,2 V (2s LiIon fast leer) ist keine Drift feststellbar.
Eine Temperaturdrift festzustellen gestaltete sich schwierig. Der Kühlschrank (eingestellt auf 5°C) musste für eine Nacht herhalten. Die "kalte" Messung fand auch in diesem satt, um eine Erwärmung der Servos (Messverfälschung) auszuschließen. Das Kleine driftete deutlich unter -0,5° (von kalt zu warm) und das große Servo hatte keinerlei Driftneigung.
Resümee
Auch bei diesen neuen Servotypen, HV85 und HV 3512, nenne ich das erneut einen Volltreffer! Beide Servos markieren die Spitze dessen, was heute möglich ist. Ich finde bei diesen Servos alle Eigenschaften, die wünschenswert sind. Hohe Geschwindigkeit bei großer Stellkraft und das super stellgenau. Dabei ist das HV85 ein kleines Servo mit nur 8,5 mm Dicke und schafft dennoch nachweislich satte 84 Ncm. Das HV3512 war dabei, meinen Messaufbau zu sprengen, da es mit 400 Ncm Drehmoment angegeben ist, was ich nach den Messungen auch nicht anzweifle. Ich hatte mir gewünscht, dass CHA die Servos standardmäßig mit aktiviertem Softanlauf ausliefert. Diesem Wunsch wurde nachgekommen - super CHA! Die kommende Lieferung hat den Softanlauf aktiviert.
Wer für das nächste Projekt starke Powerservos benötigt, findet in den HV85 die idealen Partner. Sie bauen klein, sind stellgenau, sehr kräftig und ausreichend schnell. Die 20 mm-Servos sind zu Größerem berufen. Ihr Einsatz ist vornehmlich da, wo sehr viel Kraft, Präzision und Stellgeschwindigkeit gefordert werden. Das könnte vornehmlich im F3A-Bereich oder auch bei größeren Seglern der Fall sein.
Für mich bleibt nur ein Urteil: Uneingeschränkt empfehlenswert!
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