Beispiel: Entwurf von Software für einen Digital-Signal-Generator
| Für Untersuchungen an RC-Servos haben wir einen Digital-Signal-Generator entwickelt, mit dem wir das Betriebsverhalten unter den unterschiedlichsten Randbedingungen charakterisieren können. Dazu können vielfältige Signalformen als RC-PLM-Signal ("pulse-length modulation") umgesetzt werden: z.B. Rechteck-Sprung, Dreieck, Sinus, Rampe. Wie bei einem klassischen Funktionsgenerator können die Amplitude und die Frequenz der Signale in weiten Bereichen eingestellt werden. Aber auch die Wiederholrate ist variabel. Eine Besonderheit ist die direkte analoge Ausgabe von eigentlich digitalen Werte: so kann man das Kommando (genauer die Puls-Zeit) als Analog-Spannung ausgeben und somit direkt auf einem Oszilloskop mit anderen analogen Signalen (wie dem Strom oder der Position) korrelieren, ohne das RC-PLM-Signal auswerten zu müssen. Weiterhin gibt es für periodische Signale ein Trigger-Sync-Signal, sodass auf synchrone Signale eingerastet werden kann. |
| Der Signal-Generator wird eingesetzt als ein wichtiger Teil einer Bordnetz-Testumgebung, die weiterhin aus verschiedenen Spannungsversorgungs-Baugruppen (Netzteil, Akkus, Spannungsreglern, Schutzschaltungen) und Signalverarbeitungs-Baugruppen (Sensoren, Filtern, Speicher) besteht. Es können aber auch mehrere RC-Servos angesteuert werden, um auch Wechselwirkungen zwischen RC-Servos durch elektrische Störungen gezielt zu untersuchen, aber auch um Gegenmaßnahmen (wie Drosseln und Kondensatoren) zu bewerten. |
Signale und MessungenDie Funktion des Signal-Generators wird an der nebenstehenden Messung deutlich. Hier wurden unterschiedliche Signal-Formen (grobe Stufen bis glatte Rampen) kommandiert und der daraus resultierende Servo-Strom gemessen. Gleichzeitig wurde auch die Bordnetz-Spannung erfaßt. Wir haben mit dieser Testumgebung verschiedene RC-Servo-Typen untersucht und charakterisiert, sodass der Anwender ein besseres Verständnis für das elektromechanische Verhalten (Strombedarf bei verschiedenen Lasten, Positionier-Dynamik, Positionier-Genauigkeit) in seine Systembetrachtungen einfließen lassen kann. |
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SoftwareDer RC-Signal-Generator ist eine ideale Aufgabe für den 8bit-AVR: Der Controller ist kompakt, rechenstark und ergibt ein handliches Werkzeug zur systematischen Untersuchung an Servos, aber auch an den Spannungsversorgungs-Bausteinen für den Empfänger bzw. die Servos. |
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Weitere Details können Sie dem Technischen Bericht 03C "RC-Servos für Mechatronik-Anwendungen, Teil 3: Elektromechanisches Verhalten" entnehmen.
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