Die neue Servo-Mikroklasse
von Gerd Giese.
Hier sind stellvertretend für die restlichen sechs Servos, das HV06, LV06 und das DS06 in der Standardausführung abgebildet
Die Bilder können zum Vergrößern angeklickt werden!
von Gerd Giese.
Hier sind stellvertretend für die restlichen sechs Servos, das HV06, LV06 und das DS06 in der Standardausführung abgebildet
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Sie werden als klein, leicht, schnell, präzise und kräftig angepriesen. Dabei sind diese Servos nur sechs Millimeter dick und nur sechs Gramm schwer! Zu schön um wahr zu sein und alles nur ein Traum? Das möchte ich in diesem ausführlichen Test klären. Dafür habe ich die gesamte Palette der CHASERVOs zugesandt bekommen.
Ihr Einsatzgebiet ist bevorzugt bei Modellen, die wenig Einbauplatz bieten und zudem extrem leicht gebaut sind. Dazu gehören beispielsweise die Flugklassen der HLG (Hand-Launch-Glider)/DLG (Discus-Launch-Glider)/F3(5)K (Wettbewerb Flugklasse der Gleiter) oder F5J (Wettbewerb Flugklasse der Leichtsegler) und einige andere, wie leichte Hallenflieger der F3P-Klasse (Indoor Kunstflug).
Gerade in den Wettbewerbsklassen geht es aber nicht nur um höchste Stellgeschwindigkeit, sondern auch die Ruderstellungen müssen absolut exakt und präzise reproduzierbar sein. Marktführer in diesem Segment waren bisher KST oder MKS. Nun drängen die CHASERVOs mit auf diesen Markt.
CHASERVO - nur eine neue Marke oder was steckt wirklich dahinter?
… von der Idee zum Produkt!
Vor ziemlich genau vier Jahren, im September 2018, hat Walther Bednarz (
-Moderator, er hat u.a. das CHASERVO Logo kreiert) einen Thread in der "Hand Launch Glider"-Rubrik von mit der Frage gestartet:In den vergangenen vier Jahren wurde in diesem Thread nicht nur rege diskutiert, sondern es wurden auch neue Produkte genauestens unter die Lupe genommen.
Szenenwechsel! Etwa ein Jahr später, im November 2019, hat Roland Sommer von Concept DLG das Amt des Teammanagers Sailplanes World bei KST-Servo übernommen. Hier wurde, neben der eigentlichen Teamarbeit, auch ein direkter "Draht" zur obersten Geschäftsleitung geschaffen, um Feedbacks möglichst direkt zu platzieren und auch schnellstmöglich auf neue Marktentwicklungen zu reagieren. So ist mit der Zeit nicht nur die Verbindung zwischen Walther Bednarz und Roland Sommer immer enger geworden, sondern auch die gesammelten Informationen für das Research and Development Department bei KST sind stetig gewachsen. Im Spätfrühjahr 2021 hat das KST Management die Firma CHASERVO gegründet. Sie soll als Innovationsplattform dienen und die bestehende Palette bei KST ergänzen. Dem neuen Gespann wurde aber nicht nur Mitspracherecht bei neuen Entwicklungen eingeräumt, sondern auch die weltweite Vermarktung der CHASERVO-Linie anvertraut. Mit ihrem über Dekaden erworbenen Know-how wollen sie nun Trends erkennen und nutzen. Andere Innovationen sind bereits auf dem Markt, wie z. B. „das“ F3K-Servo, ein hochwertiges 6 mm-Servo mit Aluminiumgehäuse für den low- und high voltage-Bereich. Ziel wird es sein, mit der CHA-Produktpalette für jede Sparte der RC-Welt ein passendes Servo anzubieten! Dazu ist bereits ein Brushless-Servo bis 20 mm Dicke und mit über 40 kg Stellkraft in Planung. Wer stets informiert sein möchte, sollte hier ab und zu mal nachschauen. Zum Jahresbeginn 2023 sind neue Servos, wie das "HV3512" und das "HV85" angekündigt.
Wir sind gespannt, was da kommen wird!
Äußerlichkeiten
CHASERVO bietet drei Basistypen der Mikroservos in jeweils drei Gehäuseversionen an. Erhältlich sind Servos ohne Befestigungslaschen, solche für stehenden Einbau oder mit Laschen für liegende Montage. Dazu Genaueres auf dieser Grafik:
Die CHASERVOs sind als LV06- (Low Voltage), HV06- (High Voltage) oder Universal DS06- (von Low- bis High Voltage) Variante lieferbar. Die LV- und HV-Servos haben ein Metallgehäuse aus einer Aluminiumlegierung. Das DS-Servo hat ein Technopolymer-Kunststoffgehäuse und ist mit 7,4 mm etwas dicker (ist der Festigkeit geschuldet). Gewichtsmäßig unterscheiden sich die drei weniger, alle wiegen um die 6,1 g, nur das DS06 ist exakt 0,1 g schwerer. Dies sind Gesamtgewichte, also mit Kabel und JR-Stecker. Wie meine Kontrolle bestätigte, sind die Servos sehr maßhaltig. Die Kabel werden in einem Knickschutz aus dem Gehäuse heraus geführt. Das Servokabel ist rund 15 cm lang und mit 3 x 0,14 mm² Drahtquerschnitt (noch) hochflexibel. Bauartbedingt trägt die Kabelführung nicht auf, so dass die Servos bei stehendem Einbau direkt auf dem Gehäuseboden aufliegen können.
LV06 und HV06 besitzen ein Vollmetallgetriebe. Beim Metallgetriebe des DS06 ist das erste Zahnrad ein Kunststoffritzel (sehr oft üblich). Die Abtriebsachsen aller drei Servos sind doppelt Kugelgelagert. Herz der Servos sind drehmomentstarke Coreless-Motoren, das sind eisenlose Motoren ohne Rastmoment. Diese Motoren sind reaktionsschnell und ermöglichen eine hohe Stellgenauigkeit.
Die Servos werden ohne die Funktion "Soft-Anlauf" geliefert. Nach Rücksprache mit dem Herstellers soll dies aber mittels Programmierbox aktivierbar sein. "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 schon angekündigt. Wenn sie verfügbar ist, werde ich diesen Test ergänzen.
Dennoch hätte ich mir noch einen zusätzlichen Servohebel aus einer Alulegierung gewünscht!
Technische Fakten
Diesen Messaufbau habe ich speziell zum Testen der Servos angefertigt. Rechts neben dem Servoarm ist eine Feder angebracht, die in der Neutralstellung (90°) den Servoarm mit etwa 200 g Zugkraft belastet. Bei 60° (obere Gradskala) muss das Servo dann eine Zugkraft von 350 g aufbringen. Die Länge des Servoarms beträgt exakt 1 cm. So konnte ich gut die Positioniergenauigkeiten und die Linearität prüfen, sowohl mit als auch ohne Belastung. Das Servo-Prüfgerät wurde für die gesamten Tests auf eine Framerate von 0,01 s (100 Hz) eingestellt.
Was erwartete ich von diesen Servos? Sie sollten klein und leicht sein und möglichst schnell agieren können. Dazu präzise und mit hoher Stellkraft positionieren. Genau in dieser Reihenfolge der „Anforderungsliste“ erläutere ich meine Ergebnisse zu den CHASERVOs.
Abmessungen und Masse: Mit 19 mm Breite und 18,5 mm Höhe gehören sie mit zu den kleinsten Servos. Das Gewicht pendelt sich mit Kabel und Stecker bei 6,1 g ein. Nur das DS06 ist mit 6,2 g etwas schwerer (siehe Servodaten-Flyer oben).
Servoweg: Der digitale Servotester wurde auf die Werksangaben (1 ms bis 2 ms/100 Hz) eingestellt. Dabei haben alle Servos einen Ruderwinkel um die +/- 64° erreicht. Das ist ein hervorragend großer Wert.
Neutralstellung: Das Datenblatt von CHA besagt, dass der Neutralimpuls (Servoarmstellung exakt 90 ° bei meinem Testgerät) bei 1,52 ms liegen soll. Diese Angabe konnte ich bei den Testobjekten nicht bestätigen. Die Neutrallage der Servos schwankte im Bereich von 1,45 ms (~ 85°) bis 1,53 ms (~ 93°). Dabei spielte es keine Rolle, welcher Servoarm verwendet wurde. Diese "Toleranz" sollte aber nicht überbewert werden, weil nämlich heute jeder Sender einen Neutraltrimm (Servomitte) besitzt. Außerdem gehe ich davon aus, dass man mit der angekündigten Programmierbox die Servomitte feinjustieren kann.
Geschwindigkeit: Ich habe lange überlegt, ob ich die Geschwindigkeit per Lichtschranke messen soll. Aber noch exakter geht es mit einem Oszilloskop, das Spannungs- und Stromverläufe in Abhängigkeit von der Zeit anzeigen kann. Meine Überlegung war dabei, dass jeder Motor beim Beschleunigen und Abbremsen eine Stromspitze erzeugt. Genau diese Stromspitzen mache ich mir als Indiz zur Speedmessung nutzbar.
Einstellparameter des Oszilloskops:
y (vertikale Achse) = 0,5V/Div (Divisor → Kästchen),
das entsprach pro Kästchen einem Strom von 0,5 A.
x (horizontale Achse) = 20ms / Div,
das entsprach pro Kästchen einer Zeit von 20 Millisekunden (ms) oder 0,02 Sekunden.
Triggerung (Startzeitpunkt der Aufzeichnung) mittig-positiv im Bildschirm.
Das Diagramm zeigt den Stromverlauf eines HV06 beim Beschleunigen und Abbremsen (Position erreicht). Die Versorgungsspannung betrug 7,4 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 schwarze
zeigt die Nulllinie an. Bei der roten "1" und "8" erkennt man ein breiteres gelbes Band. Das ist die Darstellung des hochfrequenten Ruhestromes, der im Mittel rund 70 mA (peak to peak, sinusförmig) beträgt. Das ergibt einen mittleren berechneten Gleichstrom von etwa 25 mA. Das bestätigte auch ein dazwischen geschaltetes Vielfachmessinstrument. Allerdings schwankt der Ruhestrom um -10/+5 mA, je nach Servoarmstellung. Die Höhe des Ruhestromes ist okay, bildet aber eher die Spitze unter den kleinen Servos. Ich vermute, dass ist ein Tribut an die Geschwindigkeit und Genauigkeit dieser Servos, die eingestellte Position exakt halten zu wollen! Der Ruhestrom bei 6 V bzw. 8,4 V Versorgungsspannung ändert sich nicht nennenswert. Nur beim LV06 mit 3,5 V Versorgungsspannung sank der Ruhestrom auf ungefähr 15 mA.
Bitte beachten: Ab vier Servos und einem Empfänger addiert sich der Ruhestrom schon auf über 100 mA. Wer einen DLG mit einen 2s-350 mAh Akku betreibt, hat nicht viel Reserve, da die Bewegungsstromspitzen, die ja sehr viel höher sind, noch dazu kommen. Hier empfehle ich demjenigen, der ohne Telemetrie fliegt, spätestens nach 30 Flugminuten den Empfängerakku immer vollzuladen!
Die Stromspitze bei "2" zeigt den Anlaufstrom, der hier kurzzeitig bis auf 0,7 A hochschnellt "3". Nach weiteren 0,03 s (1,5 Div) ist der Servostrom stark gesunken, der Motor hat die höchste Drehzahl erreicht (Position "4"). 1,25 Div später (0,025 s) hat das Servo den 60° Ausschlag erreicht und wird stark abgebremst (Position "5", die Sollposition ist erreicht; hoher Stromimpuls, um den Motor zu entschleunigen, Position: "6"). Das Bremsmoment erfordert einen hohen Strom. Die Messung zeigt hier satte 1,2 A für etwa 0,005 s. Nach weiteren 0,7 Div (0,01 s, Position: "7") kommt der Motor zum Stillstand, Sollposition ist zu 100% erreicht und es fließt dann nur noch der Ruhestrom von rund 25 mA (Position: "8") an. Demnach benötigt das gezeigte (Diagramm-) Servo eine Stellzeit bei 60° Ruderweg von exakt (0,03 s + 0,025 s + 0,01 s =) 0,065 s. Der Hersteller gibt hier 0,06 s an. Ich finde, das ist ein super Ergebnis. Gerade weil die 7 cm lange CfK-Peitsche noch mit beschleunigt werden musste und der Messshunt (Widerstand zum Strommessen) die Servospannung leicht zum Negativen hin verfälscht!
Ergebnisse der Speed-Messungen: Alle Servos (HV06 / LV 06 und DS06) haben die Herstellerangaben in den angegeben Spannungsbereich vollauf bestätigt. Die Messwerte zeigen hier Geschwindigkeitswerte, die in die Oberklasse gehören - bravo CHA!
Hinweis: Die Telemetriedaten heutiger Fernsteuerungen würden hier ein ganz anders Bild ergeben, weil deren Datenerfassung dazu viel zu träge ist. Versuche mit meiner JETI Fernsteuerung zeigten, dass gerade mal ein Drittel (ab und an die Hälfte, eben Zufall) der Stromspitzen wiedergegeben werden - was leider normal ist!
Positioniergenauigkeit mit und ohne Last. Der Servotester ist dabei auf eine Impulsweite von 0,5 ms (entspricht +/-30°), beginnend bei 1,25 ms ( 60° obere Skala) bis 1,75 ms (120° obere Skala) eingestellt. Der reale Servoweg betrug dabei +/- 32°.
Ich konnte das Ergebnis kaum glauben, doch die alle Messungen zeigten sich stimmig! Noch nicht einmal 1° Abweichung bei voller Zugkraft der Feder von 350 g und knapp 0,5° Abweichung bei 200 g Zugkraft (Mittenstellung). Die Stellung 1,75 ms (122°, obere Skala) hatte null Toleranz, da die Federkraft hier auf Null war.
Auflösungsvermögen Was ist der kleinste reproduzierbare Stellweg dieser Servos im gesamten Stellbereich? Ich war sprachlos als ich das Ergebnis vor Augen hatte. Diese Servos sind fähig, +/-0,0025 ms (entspricht knapp 0,5°) reproduzierbar aufzulösen! Das möchte ich positiv hervorheben, denn dazu sind Servos nur fähig, wenn deren Elektronik mitspielt und das Getriebespiel nahezu Null ist! Auf die Messung der maximalen Ruderkraft habe ich verzichtet, da die Lastmessung meiner Meinung nach schon aussagekräftig genug war.
Low Voltage Es ist unter Anderem bei besonders leichten Flugmodellen üblich, sie nur mit der Versorgungsspannung eines 1s-LiPos zu betreiben. Der Spannungsbereich eines LiPos erstreckt sich von 4,2 V (voll geladen) bis hinunter auf 3,6 V (entladen) im Leerlauf. In der Mindestspannung ist das LV06 bis 3,3 V und das DS06 bis 3,5 V spezifiziert. Der Test zeigte, dass beide Servotypen noch bei 3,2 V einwandfrei arbeiten. Unterhalb von 3,2 V, exakt bei 3,1 V, war Schluss. Die Servos blieben einfach stehen. Natürlich ist das LV06 mit 0,07 s deutlich schneller als das DS06 mit 0,13 s,jeweils bei 3,5 V gemessen. Dennoch, auch das DS06 hat noch eine ausreichende Stellgeschwindigkeit für die meisten Anforderungen. Der Form halber sei noch erwähnt, dass auch das HV06 noch bei 3,2 V Versorgungsspannung einwandfrei arbeitet (erstaunlich). Empfehlen kann ich das aber nicht, weil die darauf optimierten LV06 oder DS06 deutlich agiler arbeiten!
Nachtrag
Es folgt nun der versprochene Nachtrag zum Test der Servos von CHASERVO. Als Testobjekte dienten ein HV06, ein DS06 und ein LV06. Die Versorgungsspannung lieferte beim HV und dem DS ein 2S-LiPo und beim LV ein vierzelliger NiMh-Akku, beide voll geladen. Der Mittenimpuls war auf 1,5 ms eingestellt. Die Kräftedaten sind auf 0,5 N bzw. 1 N aufgerundet. Obere Gradskala!
1. Temperaturdrift – beginnend bei 21°C/7°C/40°C
Bei einem Temperaturunterschied von 33°C war die Drift kleiner als 0,5°. Mit zunehmender Temperatur zeigten die Servos die Tendenz zu größeren Winkeln (bei mir die obere Skala), beginnend bei geschätzten 96,8° ( 7°C) bis 97° (Bezug - 21°C) auf 97,2° (40°C).
2. Maximales Drehmoment bei Zimmertemperatur
Servotyp | Drehmoment [Ncm] | Strom [mA] | Spannung [V] |
|---|---|---|---|
HV06 | 16 | 786 | 8,2 |
DS06 | 12,5 | 641 | 8,2 |
LV06 | 12 | 866 | 5,1 |
KST X06 | 11,5 | 688 | 8,2 |
3. Spannungsdrift - Werte auf 0,5° bzw. 1° aufgerundet
Servotyp | Spannungsbereich [V] | maximale Drift [°] |
|---|---|---|
HV06 | 8,4 - 3,3 | -3 |
HV06 | 8,4 - 7,2 (2S-LiPo) | nicht reproduzierbar |
LV06 | 6,0 - 3,3 | -2 |
LV06 | 4,2 - 3,6 (1S-LiIon) | nicht reproduzierbar |
DS06 | 8,4 - 3,3 | -3 |
DS06 | 8,4 - 7,2 | nicht reproduzierbar |
Man kann davon ausgehen, dass sich die Spannungsdrift mit der Temperaturdrift aufhebt, weil die innerhalb ihres Nutzbereiches gegenläufig verlaufen bei einer bzw. zwei LiPo-Zellen als Versorgungsspannung! Die Versorgungsspannung sinkt und die Servotemperatur steigt während des Betriebs.
4. Haltemoment - Die Zugkraft wurde soweit erhöht, bis die Servoarmposition kontinuierlich nachgegeben hat. Ich habe bei einem Fehlwinkel von 5° aufgehört, weil sich die Zugkraft schon ab 4° nicht mehr erhöhte.
Servotyp | Drehmoment [Ncm] | Spannung [V] |
|---|---|---|
HV06 | 19,5 | 8,2 |
DS06 | 15 | 8,2 |
LV06 | 13 | 5,1 |
Ich möchte darauf hinweisen, dass mir jetzt zwar quantitative Daten über diese Servos vorliegen, ich aber von deren Qualität (bisher) nichts herleiten kann. Mir fehlt schlicht der Vergleich, da man einen derart ausführlichen Test, wie ich finde, bisher vergeblich sucht!
Zu klären wären folgende Fragen:
Wie verhalten sich diesbezüglich andere Servos?
Sind die CHASERVOs hier Ausreißer oder einfach „nur“ mittendrin, bzw. sind die Werte super?
Jedenfalls ist eines für mich sicher(er): Die „Kippmomentdaten“, wie im Datenblatt angeben, werden sich aller Wahrscheinlichkeit eher auf das Haltemoment beziehen! Die Daten decken sich gut mit diesem Diagramm der Servos.Um auch qualitative Aussagen zu erhalten, bin ich mit dem Lieferanten der CHASERVOs überein gekommen, ein „Sammelsurium“ von ähnlichen Servos zu erhalten, um sie genauso zu testen. Ich bleibe dran und bin jetzt „angetriggert“.
Resümee
Das nenne ich einen gelungenen Start, denn die Messergebnisse lassen nur einen Schluss zu: Volltreffer! Wir finden bei diesen Servos alle Eigenschaften, die wir uns wünschen. Hohe Geschwindigkeit bei großer Stellkraft und das super Stellgenau. Das sie klein und leicht gebaut sind, nimmt man wohlwollend zur Kenntnis. Hinzu kommt, dass es Servos sind, die sowohl für 1s- als auch 2s-LiPo Versorgung optimiert wurden. Ich hätte mir gewünscht, dass CHA die Servos standardmäßig mit aktiviertem Softanlauf ausliefert. Diesen Wunsch erfüllt dann wohl erst die Programmierbox. Preislich reihen sich diese Servos bei den Mitstreitern ein. Wer für das nächste Projekt kleine Power-Servos sucht, sollte sich die CHASERVOs unbedingt näher ansehen. Diese Servos kann ich uneingeschränkt empfehlen!
Homepage von CHASERVO,
Bezugsquelle für Servos.
Stand: 28.11.2022
