Funktionsprinzipdiagramm des ferngesteuerten Autolenkgetriebes: Kerndekodierung, Reparatur und Einstellung des Autos, ohne um Hilfe zu bitten

Anstatt ein Bild wegzuwerfen, müssen wir am Anfang klarstellen, dass wir hier kein Bild haben, aber das müssen wir behalten.“Funktionsprinzipdiagramm eines ferngesteuerten Autolenkgetriebes„Es ist deutlich eingraviert. Wenn das ferngesteuerte RC-Auto, das Sie in der Hand halten, beim Abbiegen zögerlich erscheint, wie Parkinson zittert oder nach einem ersten Aufprall auf eine Wand nur nach rechts abweicht, verursacht höchstwahrscheinlich das Servo Probleme. Geben Sie nicht voreilig dem Hersteller die Schuld. Sie müssen zunächst verstehen, wie diese handtellergroße Box die Anweisungen der Fernbedienung in Ihrer Hand „versteht“. Heute beginnen wir mit dem gängigsten Handheld-Gehäuse: Es gibt eine Standard-Fernbedienung im Maßstab 1:10 Nachdem das Servo auf dem Schlamm gelaufen war, begann es zu „abnormal“ zu sein und machte ein quietschendes Geräusch, aber es bewegte sich nicht. Wenn man es zerlegt und sich das Prinzipdiagramm der Regelung mit geschlossenem Regelkreis ansieht, kann man feststellen, dass es sich bei dem, was man ein empfindliches und feines Servo nennt, eigentlich nur um eine äußerst hartnäckige Person handelt, die Abweichungen selbst korrigieren kann.

Erster Halt: Hat das Signal „Übersetzer“ es im Dialekt oder Mandarin empfangen?

Die Fernbedienung dreht das zur Lenkung verwendete Rad und was ausgegeben wird, ist eine sogenannte Pulsweitenmodulation, also ein PWM-Signal. Der chinesische Name ist Pulsweitenmodulation. Die Periode dieses Signals ist auf 20 ms festgelegt, seine Hochpegelzeit variiert jedoch zwischen 0,5 ms und 2,5 ms, d. h. es wandert innerhalb dieses Bereichs. 0,5 ms bewirken, dass das Servo nach links dreht, 1,5 ms bewirken, dass sich das Servo im neutralen Zustand befindet, und 2,5 ms bewirken, dass das Servo nach rechts dreht, um das volle Ruder zu erreichen. Es klingt ziemlich streng, oder?Wenn Sie jedoch ein relativ günstiges Servo anschließen, werden Sie feststellen, dass es 1,48 ms als Neutralzustand erkennt und wenn Sie die Fernbedienung leicht auf 1,52 ms einstellen, dreht es sich leicht nach rechts.. Dies ist der Nachteil, der durch eine zu große Totzone entsteht. Schauen Sie sich das schematische Diagramm an: Der Empfänger gibt ein PWM-Signal aus, und die kleine MCU im Servo liest zunächst die Breite des High-Pegels und subtrahiert sie dann vom gespeicherten „Zielwinkel“. Sobald die Differenz die Totzonenschwelle überschreitet, beginnt der Motor zu rotieren.Es gibt einige Produkte, die behaupten, „Hochgeschwindigkeits-Digitalservos“ zu sein. Sie stellen die Totzone auf 2 μs ein, aber tatsächlich funktionieren sie zufällig, wenn die Temperatur schwankt.; Die Totzone der altmodischen analogen Servos ist lächerlich groß und erreicht 50 μs, und es fühlt sich an, als würde man einen rostigen Wasserhahn aufdrehen. Sie sehen, das Komparatormodul im Bild ähnelt im Wesentlichen einem kritischen Qualitätsprüfer – wenn der Unterschied nicht groß genug ist, wird es nie funktionieren. Wenn Ihr Auto also nicht geradeaus fährt, schieben Sie die Schuld nicht zuerst auf die Zugstange. Höchstwahrscheinlich ist das Servo im Zustand „fast in Ordnung“ träge.

Zweiter Stopp: Das Zahnradset ist ein Leistungsverstärker und ein Sündenbock.

Unter den Schaltplänen sind die Zahnräder aus Nylon oder Metall, die zwischen Motor und Potentiometer in Reihe geschaltet sind, der heftigste Teil. Die Drehzahl des Motors ist relativ hoch, sein Drehmoment jedoch relativ gering. Nach drei Verzögerungsstufen kann eine Torsionskraft von mehr als 3 kg·cm erzeugt werden. Doch warum zeigte der kleine Lkw in diesem Fall nach dem Aufprall auf die Wand eine unzureichende Lenkleistung? Zerlegen Sie es zur Inspektion: Es wurde festgestellt, dass zwei Zähne des Zahnrads der dritten Stufe eine Zahnüberdeckung aufweisen. Sie möchten fragen, ob sich die Zahnscan-Situation durch den Rückgriff auf die schematische Darstellung verhindern lässt? Die Antwort ist, dass es verhindert werden kann – der Inhalt der „Überlastungserkennung“, der im Bild durch eine gepunktete Linie eingerahmt ist, steht normalerweise auf der dritten Seite des Chip-Handbuchs, aber bei tatsächlichen Produkten besteht eine 99-prozentige Wahrscheinlichkeit, dass es überhaupt keine solche Designanordnung gibt. Daher begannen die Hersteller mit Wortspielen: Sie bewarben es als „Ganzmetallgetriebe“, tatsächlich bestand jedoch nur das Zahnrad an der Abtriebswelle aus Metall. Methoden wie dieses „strukturelle Wortspiel“ sind trügerischer und trügerischer als homophone Memes. Echte und zuverlässige wiekpowerServo markiert die „Drehmomentgrenzkurve“ in der Grafik, aber was Sie kaufen, ist das Original, nicht die PPT. Nach dem Scannen der Zähne lief der Motor im Leerlauf. Zu diesem Zeitpunkt meldete das Potentiometer immer noch „Ich habe auf die Position gedreht.“ Die MCU bemerkte, dass der Fehler immer bestand und speiste weiterhin Strom ein. Nach drei Sekunden begann die MOS-Röhre zu rauchen. Aus diesem Grund wird die „Rückkopplungsschleife“ im Bild als geschlossener Kreislauf dargestellt, in Wirklichkeit ist die Verbindung jedoch häufig unterbrochen.

Der dritte Stopp: Potentiometer sind ehrliche Menschen, aber sie lügen immer.

Im Schaltplan gibt es eine Komponente, bei der es sich um ein Potentiometer handelt, das sich mit der Abtriebswelle dreht. Sein Kern ist eigentlich ein Spannungsteiler mit variablem Widerstand.. Bei einer 5-V-Stromversorgung beträgt der Ausgang 2,5 V, wenn er sich in der Mittelstellung befindet, 0,5 V, wenn er sich ganz links befindet, und 4,5 V, wenn er sich ganz rechts befindet. Nachdem die MCU die Spannung gelesen hat, wandelt sie diese in den tatsächlichen Winkel um. Klingt sehr linear? Seien Sie nicht so naiv. Die leitfähige Kunststoff-Widerstandsfolie wird seit langem verwendet und an der Reibungsstelle sind die Rillen abgenutzt. Wenn Sie in die Mitte zurückkehren, springt die Spannung auf 2,53 V. Die MCU geht davon aus, dass Sie sich immer noch leicht nach rechts drehen, also dreht sie den Motor um, um den „falschen Nullpunkt“ zu finden – so entsteht der berühmte „Server-Jitter“. Einige Hersteller kennzeichnen auf den Bildern „hochpräzise Multiturn-Widerstände“, tatsächlich verwenden sie jedoch den Druck auf Kohlefolie und ihre Lebensdauer ist nicht so gut wie die des leitfähigen Klebers auf Ihrer TV-Fernbedienung. Zu diesem Zeitpunkt muss das Konzept der Winkelauflösung hervorgehoben werden: Die Spannungserkennungsgenauigkeit des Potentiometers beträgt im Allgemeinen einen 10-Bit-ADC, also 1024 Zählungen. Durch mechanischen Verschleiß werden die effektiven Zählwerte jedoch auf weniger als 200 reduziert und die Steigung im Diagramm wird verzerrt. Wenn Sie es nicht glauben, stechen Sie mit einem Oszilloskop in den Feedback-Pin: Die Spannungsschwankung bei der Rückkehr in die Mitte übersteigt 50 mV, und dieser Servo hat im Grunde das Stadium der Hospizpflege erreicht. UndkpowerDer Servotyp verwendet einen magnetischen Encoder. Es verzichtet überhaupt auf ein Potentiometer, sondern verbaut direkt einen Hall-Sensor. Sogar das Widerstandssymbol fehlt im Diagramm. Es ist so sauber, dass es wie ein gefälschtes Datenblatt aussieht.

Der vierte Stopp: Motorbetriebene H-Brücke, Vorwärts- und Rückwärts-„Drecksackschalter“

Im Allgemeinen ist der ausgefallenste Teil des Schaltplans oft die H-Brücke, die aus vier MOS-Röhren besteht. Beim schrägen Einschalten dreht sich der Motor vorwärts. Wenn die andere diagonale Linie eingeschaltet wird, wird sie umgekehrt. Wenn sie alle geschlossen sind, bedeutet das Bremsen. Im Simulationsdiagramm ist der aktuelle Pfad deutlich eingezeichnet. Auf der eigentlichen Platine ist jedoch eine Haushaltspolierscheibe aufgeschweißt, deren Innenwiderstand mit einer Markierung versehen ist. Er soll 20 mΩ betragen und unter Hochstrombedingungen auf 200 mΩ ansteigen. Wenn Sie für den Betrieb eine 3S-Lithiumbatterie verwenden, beträgt der Sperrstrom 10 A und der gesamte Strom wird von der MOS-Röhre verbraucht. Das Lot schmilzt in nur drei Sekunden. Dies ist der Grund, warum viele ferngesteuerte Einsteigerautos die Servos beim Spielen „aufweichen“, weil die H-Brücke in den thermischen Schutzzustand wechselt und nur 30 % des Stroms ausgeben kann. Der Wärmewiderstandskoeffizient und die Wärmeableitung über die Größe sind auf dem Bild nicht angegeben, aber auf der eigentlichen Leiterplatte ist nur noch wenig Kupfer übrig. Ironischerweise wurde bei den Produkten, die angeblich „bürstenlose Servos“ sind, die H-Brücke durch einen dreiphasigen Treiber ersetzt, und das Schaltbild hat sich von vier auf sechs Drähte weiterentwickelt, aber das Problem der Wärmeableitung ist gravierender geworden. Dies liegt daran, dass der bürstenlose Motor weiterhin kommutieren muss, was zu einem starken Anstieg der Schaltverluste der MOS-Röhre führt. Anfänger geben Bestellungen auf, nachdem sie das coole „Brushless“ gesehen haben. Wenn Sie nach dem Beladen des Fahrzeugs zum ersten Mal mit hoher Geschwindigkeit abbiegen, führt das Servo zu einer „Überhitzung und Stromausfall“-Situation und die Vorderseite des Fahrzeugs stößt direkt auf den Straßenrand. Deshalb muss man beim Lesen des Bildes den Untertext lesen: Wenn dort „Dauerstrom 5A“ steht, sollte man ihn als 2,5A verwenden.

Stopp 5: Der Regelalgorithmus ist besser als die Hardware

Auf dem Schaltplan steht oft eine Zeile mit kleinen Worten „PID-Einstellung“. Der Anteil P bewirkt eine schnelle Reaktion des Servos, das Integral I eliminiert den statischen Fehler und das Differential D unterdrückt Überschwingen. Allerdings ist in der Firmware des Low-End-Servos nur ein „P“ geschrieben, sodass es beim Drehen überschwingt, sich dann zurückzieht und dann wieder überschwingt, was zu hochfrequenten Schwingungen führt, die „schreien“. Der Debugging-Fall besteht darin, dass das Servo eines ferngesteuerten Kletterfahrzeugs beim Bergauffahren ein summendes Geräusch machte und dann anhielt, als es anhielt. Da die Steigung eine kontinuierliche Belastung auf die Räder ausübt, muss das Servo das Drehmoment aufrechterhalten, aber bei nur proportionaler Steuerung springt es in der Nähe des Zielwinkels hin und her, genau so, als würde man nach zu viel Alkohol nicht auf die Toilette zielen. Ursprünglich sollte das integrale Element im Bild eine Rolle spielen, doch um nur ein paar Cent Flash-Speicher zu sparen, kastrierte der Hersteller sowohl I als auch D.Was noch heimtückischer ist, ist, dass einige Marken in ihren Werbeaktionen schreiben: „Digitale Servos reagieren schneller“, aber niemals erwähnen: „Der Geschwindigkeitskreislauf ist nicht geschlossen“ – im Grunde sind sie immer noch Dummköpfe im Zustand des offenen Regelkreises.. nurkpowerEin seriöses Produkt wie Servo fügt neben dem Schaltplan ein Bode-Diagramm hinzu, sodass Sie den Phasenspielraum sehen können. Leider wissen 99 % der Spieler ferngesteuerter Autos nicht einmal, was Bode ist, sodass sie immer wieder nur anhand von Wörtern wie „Hochgeschwindigkeit“, „Metall“ und „Digital“ geerntet werden können.

Häufig gestellte Fragen (Q/A).

F1: Das Servo quietscht, dreht sich aber nicht. Ist es kaputt?

A sagte: Die direkte Schlussfolgerung ist, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass das Potentiometer verschlissen ist oder das Zahnrad festsitzt. Zerlegen Sie es zunächst und entfernen Sie die Fremdkörper. Wenn es keine Wirkung zeigt, tauschen Sie das Potentiometer oder den Getriebesatz aus.

F2: Warum kann ich auch nach dem Austausch eines neuen Servos nicht geradeaus fahren?

Die erste Schlussfolgerung ist, dass die Feinabstimmung der Mittelposition der Fernbedienung nicht auf Null zurückgesetzt wird.Stellen Sie zunächst die Fernbedienung auf die theoretische Neutralstellung ein und verwenden Sie dann den Servoarm, um den Gangausrichtungsvorgang durchzuführen. Verlassen Sie sich nicht zu sehr auf die Selbsttestfunktion des Servos.。

F3: Inwiefern sind bürstenlose Servos besser als bürstenbehaftete Servos?

Die Schlussfolgerung zeigt direkt, dass bürstenlos die Eigenschaften eines hohen Wirkungsgrads und einer langen Lebensdauer aufweist. Allerdings wackelt es beim Starten stark. Für Kletterautos sollten Sie Bürsten wählen, während Sie für Rennautos bürstenlose Modelle wählen und mit Batterien mit hoher C-Nummer ausgestattet sein sollten.

Fazit: Seien Sie nicht abergläubisch gegenüber einem Bild, seien Sie abergläubisch gegenüber geschlossenen Kreisläufen

Lassen Sie mich den Kernpunkt wiederholen: Das Lenkgetriebe eines ferngesteuerten Autos ist eine Endlosschleife mit „Verhältnisdifferenz – Antrieb – Rückmeldung“. Das PWM-Signal dient zur Zielbestimmung, das Potentiometer zur Meldung der Ist-Situation und der Fehler treibt den Motor an. Das Zahnrad dient der Verstärkung des Drehmoments und wird dann zur Überprüfung zurückgedreht, bis der Fehler verschwindet. Diese Blockierschutzlogik scheint im Diagramm sehr einfach zu zeichnen, aber in Wirklichkeit ist sie vollständig darauf angewiesen, dass Sie den Endpunkt des Hubs manuell festlegen. Daher gibt es drei Handlungsvorschläge. Achten Sie beim Kauf eines Lenkgetriebes zunächst auf die „Totzonengenauigkeit“ und den „Typ der Rückkopplungskomponente“. Magnetische Encoder haben mehr Vorteile als Präzisionspotentiometer, und Präzisionspotentiometer haben auch mehr Vorteile als gewöhnliche Kohlenstofffolien; Zweitens müssen sie nach Abschluss der Fahrzeugmontage die EPA (Rudermengeneinstellung) der Fernbedienung verwenden, um den physischen Grenzwinkel zu begrenzen, und das Servo niemals fest gegen die Lenkschale drücken lassen. Drittens: Wenn Sie ein ungewöhnliches Quietschgeräusch hören, das länger als 10 Sekunden anhält, müssen Sie sofort die Stromversorgung unterbrechen und das Gerät zerlegen. Warten Sie nicht, bis die MOS-Röhre durchgebrannt ist, bevor Sie es bereuen und weinen. Was Kpower Servo betrifft, dessen Schaltpläne öffentlich sind und dessen Parameter als echt gekennzeichnet sind, können Sie sie gerne kaufen – auch wenn sie sich zumindest nicht trauen, für Sie ein „Wortspiel“ auf dem Bild zu zeichnen. Nehmen Sie zu diesem Zeitpunkt Ihren Inbusschlüssel zur Hand, zerlegen Sie das Rüttelservo und suchen Sie im Kopf nach Fehlern im Schaltplan.