Servo bestimmen

Hallo
Als Anfänger tauchen immer wieder Fragen auf. "Welcher Servo Typ ist der richtige für mein Modell????"
Da gibt es Digitale-, Analoge-, hochvolt-, Brushless- Servos und noch viele mehr.
Servos in allen grössen, gut da ist es mir klar der Servo muss in den vorgegebenen Einbauort passen.
Servos in allen stärken, welcher wird hier benötigt???
Wie bestimmen ich den Servotyp (analog / digital)?
Wie bestimme ich den Stellmoment, welche Bauart (Servos mit Kunststoff oder Metallgetriebe)?

Im Forum und im Internet habe ich noch keine klaren Antwort auf meine vielen Fragen gefunden.

Wie macht ihr das, baut ihr die Servos bevorzugter Marken ein, Stellmoment nach Bauchgefühl usw..
Mit besten Grüssen Michel
 
Naja das servo ist ähnlich wie der antriebsmotor von dem Modell selbst abhängig, sprich wie groß sin die Ruder, wie in welchem Verhältnis wird angelehnt und welche maximale kraft muss erreicht werden...das hängt auch von der Flug Geschwindigkeit ab.

Es gibt ein Tool zum berechnen der Servo Kräften oder zu erwartenden Kräften am Ruder.
Gerd Giese hat da auf seiner homepage hierzu das ein oder andere Tool
http://www.elektromodellflug.de/oldpage/datenbank.htm
 
hallo michel,

also ich bau nur noch digitale servos mit MG und futaba verzahnung ein.. das letztere nur, weil ich dann nicht verschiedene servohebel lagern brauche:D

dann gibt es ja nur noch die kraft- u grössenfrage, die hängt vom modell ab...
 
Lieber Michel,

durch Deinen anderen Thread (http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/376257-Flugdauer-Empfängerakku/page4) bin ich hier auf Deine Fragen gestoßen. Ich denke, über dieses Thema posten wir lieber hier anstatt dort, um nicht off-topic zu werden. Tatsächlich hängen aber beide Themen eng zusammen. Das hast Du wahrscheinlich schon an meinen Postings in Deinem anderen Thema gemerkt.

Aber zurück zu Deinen Thread-Eröffnungsfragen.

Welches Servo? Wie stark? Wie schnell? Digital oder analog? Welches Getriebe? Hochvolt oder nicht? Brushless? Welcher Hersteller? Was soll ich bloß nehmen? ... Wie heißt es so schön?.... Wer die Wahl hat, hat die Qual. :D:D:D

Das Thema Servo-Auswahl ist ein Thema für sich. Darüber könnte man wohl eine Diplomarbeit schreiben. Vom Umfang her lassen sich da bestimmt schnell 10 DIN A4 Seiten schreiben und wenn mans wissenschaftlich angeht, würde man Mühe haben, das auf 100 Seiten unter zu kriegen. Die schlechte Nachricht also vorweg: es ist ein umfangreiches Thema. Es gibt aber noch zwei gute Nachrichten: 1. So lange man nicht extrem wissenschaftlich arbeitet, sind alle Aspekte dieses Themas einfach zu verstehen und mit den Grundrechenarten zu berechnen. 2. Wenn man zielgerichtet pragmatisch vorgeht ist der Aufwand bei der Auswahl gering. Ein zwei Abende ausmessen, rechnen, Kataloge wälzen, das Internet durchforsten und die Servo-Auswahl für ein neues Modell steht. Alte Hasen können sowas auch in fünf Minuten aus der Hüfte schießen und liegen dann dabei womöglich auch noch ganz gut, obwohl ich von sowas abraten würde.

Getriebe
Metall ist widerstandsfähiger. Getriebeschäden durch abgebrochene Zähne sind unwahrscheinlicher. Solche Servos sind robuster. Gut für gelenkte Bugfahrwerke oder ähnliches. Gut auch dann, wenn die Kräfte groß sind (z. B. große Querruder) aber nur ein kleines Servo (vielleicht 10 mm breit) verbaut werden kann (Flügeldicke). Früher hatten Metallgetriebe den Ruf, etwas mehr Getriebespiel zu haben als Kunststoffgetriebe. Das kann ich heute aber nicht mehr so sehen. Kunststoffgetriebe sind vielleicht auch etwas preisgünstiger und bringen weniger Gewicht auf die Waage.

Größe
Groß ist robust. Neigung zum Getriebeschaden gering. Kleine Servos erwischt es im Getriebe eher schneller. Ich würde immer das größte einbauen, was größenmäßig noch paßt und nicht stört. Klein ist außerdem eher teurer, wenns trotzdem stark sein soll.

analog oder digital?
Digital ist tendenziell kräftiger und schneller als analog bei gleicher Größe und Gewicht. Digitalservos haben meistens ein größeres Haltemoment als Stellmoment. Bei analogen ist es mutmaßlich eher umgekehrt. Digis sind i. d. R. präziser ("härter") beim Halten einer Sollposition. Digis brauchen zwar NICHT mehr Strom, aber sie konsumieren ihn, wenn sie ihn verlangen schlagartiger.

Hochvolt oder 4,8 bis 6,0 V?
Hochvolt-Servos sind können stärker sein als bisherige. Bringen Vorteile bei der Stromversorgung, weil man dann Lipos (höhere Energie-Dichte (= leichter) als NiMh oder NiCd) einsetzten kann und dafür dann noch nichtmal ein BEC oder Spannungsminderer braucht. Zur Zeit (heute) sind Hochvolt-Servos aber i. d. R. noch teurer. Das könnte sich bald ändern. Auch die Auswahl (das Angebot) ist kleiner als bei 4,8 bis 6,0 V.

brushless? oder mit Bürsten?
Brushless ist effizienter, verschleißärmer ("verschleißfrei"), aber natürlich nicht am Getriebe oder den Lagern und verursacht weniger Funkstörungen. Brushless ist bis heute aber noch teurer. Wer sichs leisten kann, greift hier zu. Wer sparen will findet auch gute Bürsten-Servos.

Wie schnell?
Standard-Servos laufen so ungefähr mit 0,15 bis 0,20 s/40° bei 4,8 bis 6,0 V. Für durchschnittliche Sportmodelle reicht das aus. Bei Anfänger-Modellen wären schnellere Servos Perlen vor die Säue, weil Anfänger eh immer noch ne Gedenksekunde bis zum Steuern brauchen. Solange fliegt das Modell eh von alleine weiter (eigenstabil). Für den Heckrotor am Heli ist sowas zu langsam. Für gute Kunstflugpiloten oder Speed-Modell-Piloten taugt es ebensowenig. Hier sollte man eher so Richtung 0,10 s/40° gehen. Schneller ist tendenziell schwächer (Drehmoment) und teurer bei sonst gleichen Bedingungen (Größe, Gewicht, Stromverbrauch, ...). Wichtig ist auch noch: Auf Querrudern sind schnelle Servos was Gutes. Ebenso auf Höhen- und Seitenrudern. Bei Verbrennern auf dem Gas?:rolleyes: Da verschluckt sich wohl eher der Motor bei der Gasannahme, als dass man da was von nem schnellen Servo hat.:D. Und auf Landeklappen oder Speedbrakes braucht wohl auch kein Mensch n schnelles Servo.

Welcher Hersteller?
:D:D:D:D:D:D:D:D:D Da kann ich mir das laute Lachen jetzt nicht verkneifen, weil ich weiß, was man hier im Forum lostreten kann, wenn man da jetzt seinen Lieblingshersteller nennt. :D:D:D:D:D. Die meisten Servos und Empfänger der unterschiedlichen Hersteller sind untereinander kompatibel, ABER NICHT alle! Thema ist hier auch 35 MHz oder 2,4 GHz; welche Modulationsart? PPM? PCM? SPCM? Impulslängen und Co. Muss man halt gucken, was man da hat und einstellt und zusammenwürfelt und obs paßt und Sinn macht. Wichtiger als die Marke finde ich aber den Typ+Marke. Würde immer erst ein bisschen Erfahrungen anderer einholen, bevor ich mir sowas ins Modell baue.

Wie stark (Drehmoment (Stellmoment bzw. Haltemoment) in Ncm)?
Eigentlich ganz einfach zu beantworten: Bei geforderter Funktion (z. B. Höhenruder) die benötigte Kraft im worst case bemessen, die das Servos braucht (Hebelarme berücksichtigen). Darauf einen Sicherheitsaufschlag klatschen und schwups hat man das Drehmoment, was das Servo stemmen können muss. Jedes Servo das schwächer ist, wäre in diesem Fall ungeeignet und jedes das genausoviel oder mehr als gefordert stemmen kann, ist geeignet, sofern es weitere geforderte Nebenbedingungen (z. B. Spannung usw.) erfüllt. Der Rest ist die Lösung aus dem Zielkonflikt: Leistung, Qualität, Schnelligkeit, monetäre Kosten, Stromverbrauch, Stellgenauigkeit, Abmessungen, Gewicht, ...

Für wie stark in der näheren Betrachtung mach ich wohl einen weiteren Beitrag... coming soon.

Liebe Grüße
 
Der Thread-Titel "Servo bestimmen" könnte auch mißverstanden werden. Nach dem Motto: Seht her, was ich für ein Servo habe. Welches ist es?

Vielleicht wäre: "Wie wähle ich ein geeignetes Servo aus?" etwas klarer. Das aber nur mal so...
 
Wie kräftig soll es sein, das Servo?

Servos können die unterschiedlichsten Aufgaben erfüllen: Schleppkupplung öffnen und schließen, Fahrwerk einziehen und ausfahren, verriegeln und entriegeln, Licht ein aus, Pilotenpuppe drehen, Bugrad drehen, Pneumatik-Ventile steuern, was auch immer. In solchen Fällen muss man die Frage nach der Stellkraft wohl im Einzelfall betrachten. Wenn ich Dich richtig verstehe, lieber Michel, gehts aber bei Dir eher um die Ruder und Klappen, also die Steuerflächen von Deiner Piper. Und da kann man durchaus allgemein drauf antworten und so einiges berechnen.

Um die benötigte Kraft (bzw. das Drehmoment) zu bestimmen, müßte man eigentlich Windkanalversuche machen unter den verschiedenen Bedingungen (Anstellwinkel (Alpha), Strömungsgeschwindigkeit, Auftriebsbeiwert, Ausschlagswinkel (Beta), Schiebewinkel, usw.... Dann hätte man es genau. Die meisten von uns wären damit aber wohl finanziell und zeitlich überfordert. Daher müssen Berechnungen herhalten. Meiner Meinung nach sind solche Berechnungen aber immer nur eine Approximation (Annäherung) an die Realität. Meiner Erfahrung nach, sind solche Berechnungen aber gut genug um die Dimensionen eines Servos zu bestimmen - nur sollte man dabei im Kopf haben, dass es eben Annäherungen sind, die mit gewissen Ungenauigkeiten behaftet sind. Als Folge daraus, sollte man meiner Meinung nach, wenn man gerechnete Ergebnisse hat, hier das Servo NICHT "spitz auf Knopf" auslegen, dass es ebenso gerade paßt. Denn dann wird es vielleicht zu schwach. Vielmehr ist es angebracht ein bisschen Sicherheit einzuplanen: Sind z. B. 40 Ncm erforderliches Drehmoment errechnet, dann sollte das ausgesuchte Servo schon ein bisschen mehr leisten können. Ferner ist zu beachten, dass die Hersteller bzw. Katalogangaben zum Servo-Drehmoment ja auch immer an bestimmte Bedingungen geknüpft sind (insbesondere z. B. die Spannung der Stromversorgung). Ein 4zelliger Akku hat aber nie immer konstant 4,8 V. Das ist eben nur die Nennspannung. Vielmehr wird er wohl eher je nach Ladungszustand und Temperatur sowie Strombelastung zwischen 3,6 und 5,6 V schwanken. Wobei man bei weniger als 4,4 V wohl eher nicht mehr fliegen sollte (vielleicht auch mehr oder weniger). Entsprechend der Spannung am Servo wird auch das verfügbare Drehmoment am Servo schwanken. Daher ist also eher mit großzügigen Reserven zu planen. Außerdem: Ein Servo, das immer am Limit arbeiten muss, verschleißt bestimmt schneller als eines, das nur mittelmäßig belastet wird. Auch die Servo-Dreh-Geschwindikgeit (s/40°) könnte leiden, also langsamer werden, wenn das Servo unter großer Last arbeiten muss.

Zur Berechnung:
Der übliche Weg ist, dass man das Rudermoment berechnet, dann die Hebelarmverhältnisse (Ruderhorn vs. Servoarm) einrechnet, um so auf das nötige Servo(Stell- oder Haltemoment) zu kommen. Je nach Berechnungsmethode gibts da einige Unterschiede. Einige Ansätze sind einfach, aber vielleicht ungenauer. Andere sind genauer, aber aufwändiger. Die Ergebnisse werden sich etwas unterscheiden. Nur deshalb muss aber keines richtig oder falsch sein. Liefert aber einen Eindruck der Situation. Mein Tipp: mehrere unterschiedliche Berechnungen parallel durchführen. Passen die Ergebnisse einigermaßen zusammen, dann sind die Ergebnisse plausibel, ...hat man wohl verlässliche Ergebnisse. Dann das ganze mit gesundem Menschenverstand betrachten und hinterfragen (Was könnte sonst noch von Bedeutung sein? Was hab ich vergessen? ...) und Erfahrungswerte als Referenz ran ziehen. Paßt alles zusammen ist man auf der sicheren Seite und kann fliegen gehen.

Für die Berechnungen braucht man i. d. R. einige Daten. Abmessungen wie Rudertiefe, Spannweite, Flügel- oder Leitwerkstiefe. Manche Berechnungen brechen das ganze auf durchschnittliche Rudertiefen herunter andere differenzieren zwischen Rudertiefe außen und innen. Einige rechnen (so vermute ich... nur mit Staudrücken und Hebelarmen) andere rechnen noch Auftriebsbeiwerte ein. Manche rechnen zusätzlich aerodynamische Ausgleichsflächen ein und rechnen Rudermomente infolge von Massenträgheitskräften ein. Wer ein vollständig masseausgeglichenes Ruder berechnet, kann sich letzteres sparen. Bei den Abmessungen kanns mitunter schwieriger werden, wenn das Ruder rundliche (elliptische) Grundrisse aufweißt, die Berechnungsmethode aber nur eine einheitliche Rudertiefe verlangt. Da ist gesunder Menschenverstand gefragt und grundlegende Kenntnisse in Sachen Physik. Meine Erfahrung: Nicht in die Hose machen, nur weil man das nicht auf den mm genau bestimmen kann. Besser pauschal mit groben Durchschnittswerten weiterrechnen, um beim Ergebnis einen gesunden Sicherheitsaufschlag drauf zu rechnen, als garnichts zu berechnen. Ein bisschen mit den Zahlen spielen, was passiert, wenn ich hier mehr Tiefe eingebe? Wie wirkt sich das aus? Vergleichen! Spielen! Für die endgültige Berechnung dann für Durchschnittswerte, die von der Berechnungsmethode gefordert sind, aber am Modell nicht 1zu1 ablesbar sind, lieber großzügig bei der Rudertiefe aufrunden. Also immer auf die sichere Seite runden. Im Zweifelsfall das Ruder größer machen als es ist (Tiefer und mehr Spannweite). Das gleiche für die Fluggeschwindigkeit (im Zweifelsfall höher).

Es gibt verschiedene bekannte Ansätze, um das Rudermoment zu berechnen. Hier mal ein paar Links zum Thema:

http://www.rc-network.de/magazin/artikel_05/art_05-013/art_013-01.html
http://home.germany.net/100-173822/schwerp.htm (ganz unten auf der Seite das Tool finde ich gut)
http://zulassung.dmfv.aero/files/Vorlage-für-Antragsteller-blanko2.pdf (PDF Seite 26 und folgende)
http://mfc-hornisse.com/Downloads/ruderb.XLS
bfi2006.bf.funpic.de/BauplaeneBauen/.../RUDERMOMENT.XLS
http://modell-aviator.de/wissen/wenn-klappen-klappen-rudermomente-und-servokrafte/
http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/349953-Taxi-II-Umbau-auf-Querruder/page2 (Beitrag #29 usw.)

Viel Spaß beim Rechnen:), wünsch Euch Quaxx, der heute selber zum 1.000sten Mal diese Sachen für einen seiner Fliegerlein gerechnet hat.
 
Hallo Quaxx
Vielen Dank für deine Ausführungen. Mir geht es nicht über die Piper, da sind die Servos schon verbaut ;).
Da gibt es einiges zu lesen, zum Glück ist demnächst Wochenende und das Wetter lässt es zu.
Speziell der der Bericht über das Zulassungsverfahren scheint mir recht interessant zu sein.

Noch eine Frage, die Schwerpunkt-. bzw. die Rudermomentberechnung (http://home.germany.net/100-173822/schwerp.htm), gibt es die auch für Mac?

Mit besten Grüssen Michel
 
MAC-Software

MAC-Software

...bei Mac muss ich passen. Keine Ahnung. Gibts denn keinen Windows-Emulator für Mac? Vielleicht klappt es dann so.
 
Ansicht hell / dunkel umschalten
Oben Unten