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Beispiel: Untersuchungen an RC-Servos mit mobiler Datenaufzeichnung

RC-Servos haben sich in vielen Einsatzbereichen bewährt. Dabei verwischen heute die technologischen Unterschiede zwischen Hobby-Flugmodellen, unbemannten Fluggeräten und manntragenden Flugzeugen. Dadurch ergibt sich aber die Gelegenheit, technologisch interessante Geräte an unbemannten Demonstratoren zu erproben. Damit steigen dann aber auch die Zuverlässigkeits-Ansprüche an die RC-Servos, zusammen mit dem gesamten Stromversorgungs-Bordnetz.

Wir haben verschiedene Untersuchungen an RC-Servos durchgeführt, die vom isolierten Test im Labor bis zur Daten-Aufzeichnung im Flug reichen. Wesentliche Ergebnisse stehen als Download bereit.

Im Blickpunkt steht aber nicht das isolierte Servo oder die isolierte Bordnetz-Komponente, sondern das gesamte Stellsystem, denn der Ausfall jeder Komponente muss vermieden werden. Zur Erfassung der Wechselwirkungen wurde eine mobile Datenaufzeichnung eingesetzt, die mit verschiedenen Datenadaptern (wie Sensoren, Filtern, etc.) konfiguriert werden kann.

Auswahl der untersuchten Servos

Für die Untersuchungen wurden drei Servos ausgesucht, deren technologische Bandbreite vom klassischen Analog-Servo bis zum "brushless, high voltage" Digital-Servo reicht. Entsprechend breit fächern auch die Leistungsdaten auf.

Labor-Messungen mit Digital-Speicher-Oszilloskop

Die Messungen wurden mit einem Digital-Speicher-Oszilloskop begonnen. Dabei wurden die Servos durch einen RC-Signalgenerator angesteuert. So werden reproduzierbare Signale ermöglicht. Die Servos konnten sich frei drehen, d.h. es gab keine äußeren Lasten. Der Servostrom wurde mit einem Shunt erfaßt und stieg kurzzeitig auf über 2.5 A. Als Folge der recht hohen Ströme bricht auch die RC-Bordspannung etwas ein.

Diese Spannungseinbrüche aufgrund des Servostroms stehen im Zentrum der Untersuchungen.

Labor-Messungen mit mobiler Datenaufzeichnung

Die mobile Datenaufzeichnung zeichnet die Signale nicht nur als gemittelte Werte auf, sondern registriert auch die Abweichungen während eines Abspeicherungs-Schritts (hier 100 ms). So werden auch die Minimal- und die Maximal-Werte während dieses Zeitschritts abgespeichert. Damit werden Störungen, die auf Schäden hinweisen können, deutlich erfasst.

Die Extremwerte sind wichtige Hinweisquellen für potentielle Zuverlässigkeits-Probleme.

Auswertung zur Zuverlässigkeit

Da die Datenaufzeichnung nicht nur die Mittelwerte erfasst, sondern auch die Minimal- und Maximal-Werte, kann man jetzt die Maximal-Ströme und die Minimal-Spannungen betrachten.

Die parametrische Auftragung des Maximal-Stroms über der Minimal-Spannung ist der Fingerabdruck der Servo-Bordnetz-Kombination und ermöglicht (nach einiger Erfahrung) eine Beurteilung der Zuverlässigkeit.

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