Warum Digitalservos?

Ein digitales Servo hat den gleichen Aufbau wie ein Standardservo. Es benutzt den gleichen Motor, Getriebe und Gehäuse. Es setzt sogar ein Potentiometer (Poti) ein, um die Rückmeldung der Servostellung zu erhalten. Der einzig gravierende Unterschied ist, das ein Digitalservo einen Mikroprozesor benutzt, um die Eingangssignale vom Empfänger sowie die aktuelle Servostellung zu analysieren.

Ein digitales Servo hat den gleichen Aufbau wie ein Standardservo.
Es benutzt den gleichen Motor, Getriebe und Gehäuse. Es setzt sogar ein Potentiometer (Poti) ein, um die Rückmeldung der Servostellung zu erhalten. Der einzig gravierende Unterschied ist, das ein Digitalservo einen Mikroprozesor benutzt, um die Eingangssignale vom Empfänger sowie die aktuelle Servostellung zu analysieren.

 Analog Servo
Mit einem analogen Chip und andere
elektronische Komponenten
für die Taktung. 
 Digitalservo
Ein Quartzkristall Mikroprozessor
mit Verstärker.
  

Ein digitales Servo hat den gleichen Aufbau wie ein Standardservo. Es benutzt den gleichen Motor, Getriebe und Gehäuse. Es setzt sogar ein Potentiometer (Poti) ein, um die Rückmeldung der Servostellung zu erhalten. Der einzig gravierende Unterschied ist, das ein Digitalservo einen Mikroprozessor benutzt, um die Eingangssignale vom Empfänger sowie die aktuelle Servostellung zu analysieren.
Ein Digitalservo unterscheidet sich also "nur" in der Bearbeitung des Signals vom Empfänger und in der Frequenz der Stromzufuhr zum Motor. Durch eine erhöhte Auflösung pro Zyklus kann eine erhöhte Stell- und Haltekraft erzeugt werden.
Wenn ein Servo nicht aktiv ist, also weder eine Last auf das Servo ausgeübt noch ein neues Eingangsignal empfangen wird, wird der Motor nicht mit Strom versorgt. Wenn nun Last auf den Servoarm ausgeübt oder ein neues Signal empfangen wird, wird Strom an den Motor freigegeben. Dies geschieht in einer Frequenz von maximal 50 Zyklen pro Sekunde bei einem Standardservo. Der Strom wird also nicht konstant sondern in Stromstössen (an/aus) abgegeben. Diese Pulsrate arbeitet wie ein Drehzahlregler und wird erhöht bis der volle Strom bzw. Kraft erzeugt ist und der Servoarm auf die neue Position beschleunigt wurde. Das Poti wiederum hält die "Bordelektronik" auf dem Laufenden ob und wann die neue Servoarmposition erreicht wird. Vor dem erreichen der "Soll" Servoposition wird der Strompulse wieder reduziert bis zum kompletten Stillstand was bedeutet das die Soll-Position erreicht wurde.
Ein Digitalservo arbeitet nun mit einer höheren Frequenz von Strompuls und Pause wodurch die Reaktionszeit und Stellkraft des Servos um ein vielfaches erhöht wird.

Was ist also der Vorteil eines Digitalservos?

  • Erstens ist es durch den Mikroprozessor in der Lage das Eingangssignal zu einem der vorprogrammierten Parameter zuzuordnen und gleich eine entsprechende Strompuls / Pause Frequenz an den Servomotor abzugeben. Es wird also die Länge des Strompulses mit der darauf folgenden Pause von Anfang an bestimmt, und nicht erst langsam hochgeregelt, wodurch ein schnelleres erreichen der Endposition erfolgt. Dies ermöglicht wiederum, den Mikroprozessor für das zukünftige Aufgabengebiet zu programmieren wodurch es optimal angepasst ist.

  • Der zweite Grund ist, dass die Pulsrate an den Motor mit einer wesentlich höheren Frequenz an den Servomotor erfolgt. Die Frequenz geht von 50 Puls pro Sekunde eines Standardservos auf 300 Puls pro Sekunde von einem Digitalservo. Außerdem wird die Länge eines Pulses direkt im Verhältnis zu der höheren Frequenz verkürzt. Da der Strom zum Motor öfter an- bzw. ausgeschaltet wird, hat der Motor eine erhöhte Bereitschaft zu drehen. Nicht nur die Reaktionszeit des Servomotors auf die Befehle wird erhöht, sondern auch die Erhöhung bzw. Verringerung des Stromes für die Beschleunigung bzw. Verzögerung wird durch die erhöhte Übertragungsfrequenz verbessert. Dies alles gibt dem Digitalservo eine verbesserte Reaktion auf Befehle, schnelleres und weicheres beschleunigen / verzögern, eine bessere Auflösung sowie eine höhere Haltekraft.
Hat das Digitalservo also nur Vorteile? Es gibt auch Nachteile:

  • Erstens verbraucht ein Digitalservo wesentlich mehr Strom als ein Standardservo. Die Erklärung dafür ist recht einfach. Dadurch dass der Strom öfter an den Servomotor abgegeben wird, sowie die Endstärke des Stroms früher erreicht wird, muss logischerweise der Gesamtstromverbrauch nach oben gehen.
    Dies kann jedoch durch bessere Akkutechnik, also erhöhte Akku-Kapazität, wet gemacht werden. Des Weiteren besteht heutzutage die Möglichkeit mit Hilfe eines Schnellader den Empfängerakku bequem auf dem Flugplatz wieder aufzuladen.

  • Der zweite und wahrscheinlich mehr ausschlaggebende Grund sind die noch höheren Kosten in der Anschaffung. Die Preise werden eventuell in der Zukunft nach unten gehen, aber zum heutigen Zeitpunkt sind sie um ein vielfaches höher im Vergleich zum Standardservo.

Wo macht ein Digitalservo Sinn?

  • Wenn eine höhere Auflösung und dadurch genauere Servoposition gebraucht wird
  • Wenn eine schnellere Reaktion des Servos benötigt wird
  • Wenn eine gleichbleibende Stellkraft auf den gesamten Servoweg benötigt wird

Was sollte man allgemein beachten:

  •  Beim Kauf eines Servos für den Offroad Bereich sollte immer ein Metall Getriebe verbaut sein. Die Anforderungen und Schläge, welche während des Fahrens jenseits asphaltierter Strecken auf ein Servo wirken sind enorm. Plastikgetriebe halten diesen Anforderungen in der Regel nicht Stand.

Quellen: MFG-Tangstedt , Futuba

About the Author

David Wagner

David Wagner

IT Berater, Technology Evangelist, Nerd, Geek, Daddy of Darth Tom, Star Wars, LEGO®, Foto, und Wakeboarding. Lebt im Internet, und mit der Familie in einem norddeutschen Kaff namens Hude.