Bouwverslag Poor Mans Regelaar (ombouwen HXT900 servo tot micro regelaar)

[hmeijdam]

In dit draadje kwam bij mij het idee opborrelen om een oude servo om te bouwen tot een micro regelaar waarmee je een kleine gelijkstroommotor vooruit en achteruit kunt laten gaan. Dit idee is zeker niet nieuw. Zoals je hier kunt lezen heeft Jan al eens een ontwerp gedeeld voor een aantal Futaba servo's waarbij dat kan.

In dit geval gaat het om een zeer bekende servo, de HXT900 van Hobbyking, die ook nog eens spotgoedkoop is. Vandaar dat ik deze hack maar Poor Mans Regelaar (PMR) noem.

Het enige wat we gaan doen is de potmeter in de servo vervangen door 2 vaste weerstanden en ervoor zorgen dat de "deadband" groter wordt. Dat is het middengebied, waarbij de regelaar geen stroom naar de motor stuurt. Als je deze laatste aanpassing niet doet, dan gaat de motor draaien bij de geringste knuppeluitslag.

Het printje in de HXT900

Als je de HXT900 openmaakt kom je het volgende printje tegen

(Ik vermoed dat dit printje in een hoop meer micro servo's zit, zoals bijv. Towerpro. Het zou mooi zijn als mensen dat hier melden.)

Op dit printje zit een AA51880 IC, wat min of meer alles voor z'n rekening neemt. Het leuke van dit IC is dat er een aansluiting op zit, waarmee je de "deadband" kunt instellen. Dat gaan we doen!

Stap 1)
Haal het printje uit de servo en soldeer alle draden, behalve de 3 aderige draad naar de RC-ontvanger, er af.

Stap 2)
Kijk even heel goed naar bovenstaande foto en vervolgens naar je eigen printje, Je ziet dat op bovenstaande foto vlak boven het IC er een SMD weerstand is verdwenen (rechts naast degene die er nog op zit en waarop 124 staat) Soldeer die weerstand er bij jou ook af, zodat het er daarna uitziet als op bovenstaande foto.

Stap 3)
Soldeer op de plaats waar de SMD weerstand (van 1K Ohm) zat een andere weerstand met de waarde 15K Ohm (iets tussen 12K en 18K werkt ook). Zoals je op onderstaande foto ziet heb ik geen SMD weerstanden, maar zo gaat het ook .

Let op: Er is maar weinig kracht voor nodig om de twee soldeereilandjes waar de weerstand op vast zit van de print los te trekken. Leg de weerstand op het IC voor je hem vastsoldeert. Soldeer hem dan in die positie vast en lijm hem er daarna meteen aan het IC vast. Nadat hij vast is gesoldeerd moet je er niet meer aan proberen te buigen, want dan scheurt het soldeerpunt van de print en breekt het printspoortje. Vraag me niet hoe ik dat weet

Stap 4)
Waar eerst twee van de drie draden van de potmeter zaten soldeer je een weerstand van 2,5 K Ohm. Zie voor de exacte posities onderstaande foto.

Stap 5)
Soldeer de tweede weerstand van 2,5K Ohm zoals op onderstaande foto. Ik heb deze weerstand aan de linkerkant aan het draadje gesoldeerd van de weerstand uit stap 4). Anders moest ik twee draadjes door één gat op het printje wurmen en dit leek me simpeler. Heb je geen 2,5K Ohm weerstanden, dan neem je iets tussen de 2K en 3K, zolang de twee weerstanden maar gelijk zijn.

Stap 6)
Sluit de motordraden van je gelijkstroom motortje aan. De AA51880 kan 300mW vermogen leveren. Heb je meer nodig, dan staan er in de datasheet schakelingen met transistoren die je kunt bestuderen.

Klaar !

Veel plezier ermee

 

[Corrien]

Eeeuh, dit is een mooi resultaat, maar nu je toch bezig bent: is het regelbereik nog te verbeteren? Meestal is dat bij een servo te klein om een aardige toerenregeling te creëren. Nu is dat meestal niet nodig, maar het zou leuk zijn als dit ook mogelijk is.

Het r/c netwerkje van de puls strekker zit aan pin 11 volgens de datasheet, dus dit zal de 120kΩ weerstand zijn (en het condensatortje, waar deze naar toe loopt). Je kunt de weerstand laten zitten en er eentje parallel aansluiten. Bij het experimenteren is het raadzaam de parallel weerstand met losse draadjes aan te sluiten om het risico te vermijden, dat de smd condensator breekt. Mogelijk is zelfs de 270kΩ weerstand, die aan de andere kant van het ic zit te gebruiken. Deze dient normaal voor de motordemping en heeft nu toch geen functie meer.

Het is mij zelf overigens nooit gelukt om een bevredigende toerenregeling te creëren als de dode slag fors is vergroot. De motor gaat dan hakkelig draaien in het lage toerengebied. Misschien, dat dit met deze servodriver wel lukt?

 

[hmeijdam]

Hallo Jan,

Er zat een 1K weerstand op, die ik heb vervangen door een 15K weerstand. Geen 120K weerstand. Parallel aansluiten lukt dan volgens mij niet, omdat de weerstandswaarde omhoog moet i.p.v. omlaag.

De toerenregeling werkt aardig goed (of ik ben te snel tevreden). Hierbij een filmpje

EDIT: De "Puls Strekker" rekt n.l. ook het opbouwen van het toerental. Als ik de weerstand vervang door bijv. een 30K weerstand dan haal je het maximale toerental niet eens meer, als je de eindstand van de knuppel al hebt bereiklt.

 

[Corrien]

Ik bedoel de 120k weerstand, die nog op de print zit (plaatje 1, de 124), maar zo te horen is wijzigen niet nodig.

 

[hmeijdam]

Ik bedoel de 120k weerstand, die nog op de print zit (plaatje 1, de 124), maar zo te horen is wijzigen niet nodig.

Ah . Ok, dat is R4 van de datasheet geloof ik. Maar omdat in de datasheet expliciet naar weerstand R3 werd verwezen om de deadband te veranderen, heb ik alleen die er af gehaald. Wellicht als je C4 wijzigt, gebeurt er ook iets met de deadband. Niet geprobeerd.

 

[Corrien]

Met het veranderen van het puls verlengingsnetwerk rek je inderdaad de toerenregeling uit. Het dode slag circuitje is onderdeel van dit netwerk, dus dit heeft ook invloed.

In principe is het echter zo, dat C4 en R4 de puls verlenging bepalen, R3 de dode slag. Als je het volgas punt wilt aanpassen aan de slaglengte van je stuurknuppel doe je dit of met R4 of met C4.

 

[Ernst Grundmann]

Een idee:
Je kan de potmeter vervangen door twee weerstanden van 2,5k zoals je hier doet. Je hebt dan wel "het probleem" dat de nul stand van je knuppel niet het midden is van het regelbereik. Als je de knuppel bijvoorbeeld vooruit zet zal de motor vrij snel gaan draaien en gaat al voluit voordat de knuppel helemaal naar voren staat. Je hebt dus een "stukje over" aan het einde van de knuppelweg.
Ga je achteruit dan zal de knuppel veel verder bewogen moeten worden voor de motor gaat draaien en de motor komt misschien niet helemaal voluit.
Je kan dat met de trim misschien wel wegwerken maar de spreiding in die goedkope servo's is nogal groot dus zou het zo maar kunnen dat het bij de ene wel en een andere niet lukt.
Daarom denk ik dat je er beter een instelpotmeter in kunt zetten. Dan kan je het midden punt netjes instellen en zal de motor beide kanten op voluit kunnen komen.

 

[hmeijdam]

Hallo Ernst,
Doel je hierbij op weerstand R7 (1K) uit de datasheet? Die zorgt ervoor dat je aan de ene kant 3,5K hebt en aan de ander kant 2,5K.

Ik heb als volgt de 2,5K weerstand waarden bepaald. Ik heb een servotester aangesloten en die op "neutraalstand gezet". Vervolgens heb ik, voordat ik de servopotmeter lossoldeerde, het armpje van de servo bewogen totdat mijn motor stilstond. Toen heb ik met de multimeter de weerstand van de potmeter gemeten en die was nagenoeg symmetrisch.

 

[Ernst Grundmann]

Nee ik bedoel niet R7 maar de "oude" terugmeldingspotmeter. Dat is een 5k potmeter die je dus vervangt door 2x 2,5k (of 2,2,2k). Om de nabouw zekerheid te vergroten zou ik dus voor een instelpotmeter kiezen. Lang niet iedereen kan zo makkelijk bepalen welke weerstanden hij nodig heeft voor zijn besturing. Bij jouw blijkt het behoorlijk symmetrisch te zijn maar dat hoeft niet voor iedereen zo te zijn.

Dit "truukje" heb ik in het verleden vaker toegepast, een servoprint als regelaar gebruiken om een klein bootje te laten varen of een autootje te laten rijden. Het gebruikte IC was een ZN409, ik heb die nog nieuw liggen. De terugmeldingspotmeter verving ik door een instelpotmeter. De pulsverlenger condensator werd verhoogd en de weerstand vervangen door een combinatie van een weerstand en instelpotmeter om voluit ook in te kunnen stellen. Ik heb er zelfs ooit eens een schemaatje voor gemaakt dat gepubliceerd zou gaan worden in Hobby Bulletin. Helaas is het blad toen verdwenen voordat dit is gebeurt.

Het is wel zo dat met de huidige digitale opwekking van de stuurpulsen de timing veel constanter is dan vroeger. Met de oudere apparatuur werd de timing helemaal analoog bepaald en waren er nogal wat verschillen tussen de zenders onderling. Al mijn servo's hadden toen nog een klein schroefkopje buiten op waarmee je de middenstand kon instellen. Ik weet nog wel dat als ik in de winter ging vliegen de middenstanden vaak bijgesteld moesten worden omdat de pulsen verliepen doordat de apparatuur koud werd.
Het zou dus kunnen zijn dat die verschillen nu zo klein zijn dat een instelling niet echt nodig is. Misschien ben ik nog een beetje te veel met het verleden bezig.

 

[hmeijdam]

In dat geval kan men ook overwegen om de potmeter van de servo lekker te laten zitten en die te gebruiken als instelpotmeter. Ik koos voor twee weerstanden omdat ik anders het potmetertje met draadjes aan de print moet laten zitten. Ik kan eens kijken of er een manier is om die er toch min of meer direct aan vast te solderen.

 

[Corrien]

Als je van tevoren even kijkt hoe de terugmeldingspotmeter staat als het motortje niet meer draait weet je of je twee weerstanden met dezelfde waarde kunt gebruiken of niet. Staat de potmeter-as dan wat scheef, dan moeten de weerstanden een verschillende waarde hebben. Je kunt dan het gemakkelijkst de potmeter laten zitten en de as met een drupje kontaktlijm fixeren of 'm vervangen door een instelpotmetertje.

Overigens kan er in het verslag nog worden opgenomen, dat men de dode slag zelf wat kan variëren door de waarde van de dode slag weerstand zelf te kiezen tussen de oorspronkelijke 1kΩ en de 15kΩ, die het is geworden. Momenteel staat daar, dat tussen de 12 en 18kΩ ook gaat.
Dit zou zelfs ook instelbaar gemaakt kunnen worden, maar dat kan men dan zelf wel verzinnen. Hoe simpeler de modificatie blijft, hoe duidelijker en leuker het bouwverslag is.

Het geringe verlopen van de nulpunten, die je bij erg oude apparatuur nog wel eens had, is niet meer aan de orde, dus daar hoef je geen rekening mee te houden. Bij MHz apparatuur heb je echter nog wel wat jitter. Dit betekent, dat de stuurpulsen continu een paar μs in lengte variëren. Dit wordt voornamelijk veroorzaakt door de manier, waarop de pulsvormer in de ontvanger werkt. Dit verschijnsel wordt ondervangen door de dode slag. Als je je nulpunt erg kritisch instelt zou je hiervan last kunnen hebben als je niks aan de dode slag verandert.