Servo Rückstrom bei Verwendung von Dioden beachten!

[Almigurt]

@Kupfer

Vom Hersteller. Geht wohl bis 9V oder so.

Ich hatte mit ihm Kontakt, weil ich ein yge bec als nachrangiges System einsetzen wollte (2s fepo als EmpfängerAkku, dazu das bec)

Frag ihn, er sagt dir genau was du wissen möchtest.


Grüße, Benjamin

[Crizz]

warum aber wird dann "Unterspannung" im Log angezeigt, das verstehe ich nicht.
Ist in der Software so ein Fehler einfach nicht vorgesehen?

Das ist kein Fehler, in dem moment liegt tatsächlich eine Unterspannung am System an. Ein Rückstrom aus einer Induktivität hat entgegengesetzte Polarität, d.h. genau genommen die Spannung. Ergo reduziert sich der Betrag der Versorgungsspannung um die Spannung die aus der Induktivität zurückgespeist wird. Daher auch die Polung von Freilaufdioden an Relais z.b., die sollen ja nur die Spannung die beim ausschalten der Relaisspule entsteht kurzschließen. Ansonsten würde sie ja die Versorgungsspannung kurzschließen. Läßt sich mit dem Beispiel am einfachsten verstehen denke ich.

[Kupfer]

Also ich hatte das so verstanden:

.)Wenn das Servo keine Versorgungsspannung hat (stellen wir uns vor, wir haben nur einen Empfänger und ein Servo) und man bewegt das Servo von Hand erzeugt der Gleichstrommotor im Servo Strom und der Empfänger aktiviert sich (das funktioniert komischerweise in beiden Drehrichtungen, wenn ich mich richtig erinnere, wäre interessant was die Servoelektronik dazwischen macht).

.)Die ganze Situation im Flug mit Stromversorgung: Das Servo wird durch aerodynamische Kräfte bewegt und generiert somit (Über)spannung.

Aber so scheint es anscheinend NICHT zu sein, sondern es entsteht durch das abschalten des (induktiven) Motors?
Damit kommen wir dann zu deinen Aussagen, die ich so aber auch nicht nachvollziehen kann:

Das ist kein Fehler, in dem moment liegt tatsächlich eine Unterspannung am System an.

Warum ist dann am Oszi eine positive Spannungsspitze zu sehen? Warum ist überall die Rede von Überspannung und Zerstörung der Komponenten die Rede?
Das würde dann doch alles falsch sein?
Außerdem müsste dann die Diode doch egal sein, weil Spannung aus dem Akku/BEC gezogen wird und nicht "reingeladen" was die Diode ja zulässt...

Daher auch die Polung von Freilaufdioden an Relais z.b., die sollen ja nur die Spannung die beim ausschalten der Relaisspule entsteht kurzschließen. Ansonsten würde sie ja die Versorgungsspannung kurzschließen. Läßt sich mit dem Beispiel am einfachsten verstehen denke ich.

Ich glaube da verwechselt du was, oder ich verstehe etwas falsch. Die Spannung an der Spule ist bei Gleichstrom genauso wie bei einem Widerstand der Versorgungsspannung entgegengesetzt, beim abschalten möchte sie den Stromfluss doch aufrechterhalten und die Spannung steigt mit gleicher (und nicht entgegengesetzter) Polarität wie die Versorgungsspannung, hier greift dann die Freilaufdiode.
(Damit wir nicht aneinander vorbei reden, ich meine diese Beschaltung: http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Catchdiode.png)

Irgendwie ein bissl verwirrend das Thema...

[Crizz]

Preisfrage 1 : Du legst eine Gleichspannung an eine Spule an. Welche Spannung misst du an der Spule ? (Spannung, Vorzeichen )

Preisfrage 2 : du schaltest die Versorgungsspannung ab - welche Spannung misst du ? (Betrag, Vorzeichen )

Kondensatorverhalten, Induktivitätsverhalten, Phasenverschiebung ..... Sowohl C wie auch L sind Energiespeicher und geben die Energie ab wenn sie nicht belastet sind aber eine Last anliegt. Unterschied : bei einem Kondensator fließt ein Strom und die Spannung bricht ein, wenn sie angelegt wird. Bei der Spule wirkt durch das elektrische Feld eine Spannung der angelegten Spannung entgegen, der Strom ist geringer. Das ganze kehrt sich mit der Entladung um. Das ganze wird umso interessanter, wenn eine PWM-Asnteuerung vorliegt und der Gleichspannungsbereich faktisch verlassen wird und mit einer gepulsten Versorgung gearbeitet wird. Die ist zwar nicht am Akku de fakto vorhanden, aber die Schaltstufen werden ja nicht linear sondern bei Digitalservos z.b. mit 333 Hz oder 400 Hz angesteuert und schalten mit diesen Frequenzen den Stellmotor. Dieser wird bei 400 Hz dann 400 mal pro Sekunde belastet und entlastet - pro Servo, und zu unterschiedlichen Zeiten, da die Signale nicht phasengleich laufen. Egal, gehen wir von 400 Hz und Phasengleichheit aus, dann heißt das 400 mal pro Sekunde wird bei einem Stellvorgang die die Versorgung impulsweise belastet und entlastet - und der Antriebsmotor des Servos baut ein elektrisches Feld 400 x auf und ab, und 400 x geht eine Induktionsspannung in das System zurück. Und nun fangen wir an, das ganze dann mal im Bereich von 2,5 ms zu betrachten, was da wann passiert.

Um es abzukürzen : da liegt die Crux, und da kann man sich das Lade-Entladeverhalten von L und C zu Nutzen machen, um die vom Hersteller versäumte Kompensation im Servo durch einen externen Kondensator abzufangen. In dem Moment wo die Induktivität nicht gespeist wird ( kein Verbraucher ist ) und das elektrische Feld durch Belastung zusammenbricht "kehrt sich die Phase" um und damit das Vorzeichen der Spannung, die zurückgespeist wird. Deshalb auch Freilaufdioden in Relaissteuerung, die verhindern das durch zu hohe Induktionsspannungen im Abschaltmoemnt der Treiber zerstört wird, denn die haben auch nur begrenzte zulässige Spannungen im Reversiblen Betrieb, sonst wäre das hinfällig und man könnte sich Freilaufdioden schenken

Und das kompensiert in solchen Fällen bei den RC-Anlagen auch ein entsprechender Kondensator wirkungsvoll, weil hier der Effekt des frequenzabhängigen Widerstandes zum tragen kommt und speziell Low-ESR / Ultra Low-ESR gefragt sind, die ein geringer Equivalent aufweisen um solche Effekte wie eine frequenzspezifische Diode abzuleiten udn zeitgleich durch die Eigenschaft als Energiespeicher dem entgegenzuwirken.

Jetzt komtm dann die Frage, warum Ultra-Low-ESR bei 400 HZ Servos von Interesse sein soll - schließlich ist der ESR ja ein Wert der erst ab oberhalb 10 kHz wirklich von Interesse ist. Und da komme ich dann auf die oberen Zeilen zurück : wir haben im Heli nicht nur ein Servo, sondern mehrere - und die werden ncith zu 100% zeitgleich gesteuert, sondern mit einem gewissen(wenn auch geringen ) Versatz. In Summe macht das bis zu einer 3er Potenz dann aus, je nachdem ob 1, 2,3,4 Servos angesteuert werden und in welchen Abständen. Und beim 3d-Heli wird mitunter viel gerührt, so das eine entsprechend hohe Frequenz an Störung auf dem System liegt. Es ist noch kein Heli mit HV - Servos beim einschweben abgestürzt weil das BEC die Rückströme nicht verkraftet hätte....

So, ich hab mal versucht das ein wenig plastisch zu beschreiben - dafür nicth in jedem Punkt physikalisch zu 100 % korrekt. Ich wollte das bewußt nicht zu einem Physikkurs werden lassen, sondern versuchen es verständlich darzustellen - diejenigen die mit Physik und E-Technik tiefer bewandert sind mögen es mir deshalb bitte nachsehen das ich da "ein wenig" vereinfacht habe.

[Kupfer]

Danke, für die ausführliche Antwort.

Preisfrage 1 : Du legst eine Gleichspannung an eine Spule an. Welche Spannung misst du an der Spule ? (Spannung, Vorzeichen )

Gehen wir von einer "idealen" Spule aus: nichts.
Da eine reale Spule aber auch einen Gleichstromwiderstand (Widerstand des Drahtes) hat, verhält sie sich wie ein R.

Preisfrage 2 : du schaltest die Versorgungsspannung ab - welche Spannung misst du ? (Betrag, Vorzeichen )

Ideal: Unendlich hoch, negatives Vorzeichen.
Real: Bis es halt irgendwo überschlägt

Bin übrigens gerade draufgekommen, dass ich da in meinem vorherigen Beitrag einen Denkfehler mit der Polarität hatte...

Sowohl C wie auch L sind Energiespeicher und geben die Energie ab wenn sie nicht belastet sind aber eine Last anliegt.

Wie jetzt, belastet oder nicht???


OK, die Überspannung kommt als von dem Ausschalten der Induktivität und hat negatives Vorzeichen und nicht dadurch, dass das Servo bewegt wird,
dass hast du ja in deinem obigen Beitrag ausführlich und verständlich erklärt, die Fragen stellen sich mir aber nach wie vor:

Warum ist dann am Oszi eine positive Spannungsspitze zu sehen? Warum ist überall die Rede von Überspannung und Zerstörung der Komponenten die Rede?
Das würde dann doch alles falsch sein?
Außerdem müsste dann die Diode doch egal sein, weil Spannung aus dem Akku/BEC gezogen wird und nicht "reingeladen" was die Diode ja zulässt...

Lg. Jürgen

[Kupfer]

Hat sonst jemand eine Idee zu der von Crizz aufgestellten Behauptung, dass die Spannungsspitze eigtl. ein Einbruch ist, was ja eigtl. widersprüchlich ist?

Lg. Jürgen

[Kupfer]

Da ich die von Crizz aufgestellte Behauptung nicht glauben konnte, habe ich mit ein paar Kollegen darüber diskutiert, die alle der Meinung waren,
dass die Spannung ganz sicher ansteigt und nicht fällt (der Denkfehler von Crizz war vermutlich, dass er die Spule nur für sich betrachtet hat und
nicht in der Reihenschaltung, denn die negative Spannung addiert sich ja zu der Versorgungsspannung - selbes Prinzip wie wenn man LiPos in Serie schaltet...)

Die Frage was dann aber noch immer offen war, warum zeigt das VStabi eine Unterspannung an?
Tja, dazu habe ich dann Rainer Vetter gefragt (wenns es der nicht weiß, wer dann..) und auch gleich eine Antwort bekommen:

es ist so:

- Rückinduktion (Motor als Generator) - Spannung steigt schnell an
- Spannungsregler der Stabi (regelt die Prozessorspannung) macht sehr schnell dicht um die Elektronik zu schützen
- Spannung fällt schnell ab
- Spannungsregler macht langsamer wieder auf als die Spannung abfällt
- Unterspannung am Prozessor
- Logeintrag

So einfach ist des Rätsels Lösung. Das VStabi "sieht" bei Überspannung also eine Unterspannung...

Lg. Jürgen