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Servos an Roboterarm
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Saphorer



Anmeldungsdatum: 13.08.2011
Beiträge: 5

BeitragVerfasst am: Sa 13.Aug 2011 12:20:53    Titel: Servos an Roboterarm Bauteile finden Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

ich habe ein "kleines" (eigentlich sehr großes) Problem. Ich studiere Maschinenbau und soll zusammen mit zwei Kommilitonen einen voll funktionsfähigen Roboterarm, mit insgesamt 6 Servos konstruieren, zusammenbauen und so Programmieren, das dieser mit 2 Joysticks in X-,Y- und Z-Ebene verfahren kann. Die Konstruktion ist nun beendet und die nötigen Servos sind gekauft. Doch jetzt offenbahren sich uns einige Probleme und da wir Maschinanbauer sind und sich unser Elektrotechnik Wissen auf minimale Grundlagen beschränkt, offenbaren sich uns hier einige Probleme.

1. Das erste ist die nötige Stromversorgung. Wir haben 2 Verschiedene Arten von Servos. Die einen laufen mit einer Spannung von 7,5V und die anderen mit 6V. Wir wollten einfach 2 Netzteile nehmen, die einen an das 6V Netzteil klemmen und die anderen an ein 7,5V Netzteil. Allerdings haben wir bis jetzt kein Netzteil gefunden das mit diesen Spannungen läuft und dabei auch noch Ströme liefert die hoch genug sind (10-20A), und auch kein Netzteil mit einstellbarer Spannung. Und ob wir die Servos dann einfach so an das Netzteil klemmen können wissen wir auch nicht(Wir vermuten mal stark, das es nicht so einfach ist). Deswegen meine erste Frage: Wie kann man eine ordentliche externe Stromverorgung realisieren, die konstant auf 7,5V/6V läuft und dabei hohe schwankende Ströme bis zu 10A/20A zulässt?

2. Die Programmierung läuft über ein Arduino Uno Microcontroller Board. Dieses Board hat 6PWM Ausgänge über die wir die Servos dann ansteuern wollen. Bis jetzt kriegen wir, wenn wir die Stromversorgung über das Arduino Board laufen lassen, nur leicht zuckende Servobewegungen zustande, die aber in keinster weise der einprogrammierten Bewegung gleicht. Nur die kleineren Servos bekommen wir ordentlich angestuert. Könnt Ihr mir sagen woran das liegt? Meine Vermutung ist, das einfach nicht genug Strom (30mA) durch den Arduino bereitgestellt werden kann.


Ein guter Freund hat mir dieses Forum hier empfohlen und meinte das man mir hier bestimmt helfen kann. Wenn Ihr mir helfen könnt eine geeignete Stromversorgung für den Roboterarm auf die beine zu stellen, dann währe ich euch wirklich sehr dankbar.


MfG,
Julian




PS: Ich werde später noch ein Paar Bilder von unserer Konstruktion hochladen, damit Ihr euch unsere Konstruktion einmal angucken könnt.
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Hotzenplotz



Anmeldungsdatum: 14.03.2008
Beiträge: 2212
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BeitragVerfasst am: Sa 13.Aug 2011 20:46:15    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Hast Du Daten zu den Servos ?
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Saphorer



Anmeldungsdatum: 13.08.2011
Beiträge: 5

BeitragVerfasst am: Sa 13.Aug 2011 21:14:20    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Ja habe ich.

Wir haben folgende Servos bestellt:

1x http://www.conrad.de/ce/de/product/209385/BRUSHLESS-DIGITAL-SERVO-BLS-3114/SHOP_AREA_19788&promotionareaSearchDetail=005
3x http://www.conrad.de/ce/de/product/207886/BIG-SCALE-PREMIUM-LINE-SERVO-MC-L530-MG/SHOP_AREA_19788&promotionareaSearchDetail=005
1x http://www.conrad.de/ce/de/product/207884/PREMIUM-LINE-SERVO-MC-630-MG
1x http://www.conrad.de/ce/de/product/205111/TOP-LINE-STANDARD-SERVO-RS-2-MGBB/SHOP_AREA_19788&promotionareaSearchDetail=005


Den letzten Servo konnte ich über den Mikrocontroller noch ansteuern.
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Hotzenplotz



Anmeldungsdatum: 14.03.2008
Beiträge: 2212
Wohnort: /sda3/home

BeitragVerfasst am: So 14.Aug 2011 17:33:51    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Ach, ich dachte Du sprichst hier von Servos aber das sind ja Spielzeugdinger.
So genau braucht die Spannung fuer die Servos nicht sein. Die sind fuer 4-5 Zellen ausgelegt, kannst sie also ohne Bedenken alle mit 6V betreiben.
Ich wuerde dazu einen dicken 6V min. 12Ah Bleiakku nehmen und dazu ein einfaches Ladegeraet. Such mal in der Bucht danach, gibt es oft als Komplettpaket.
Das Problem ist das 6V Netzteile ziemlich unueblich sind und bei >10A die ich auch veranschlagen wuerde, eher selten zu finden sind und dementsprechend kosten.
Mit dem Akku hast Du den Vorteil das Du eine schoene saubere Versorgungsspannung hast und kurzzeitige hoehere Stroeme gut verkraftet. Der Lader sollte schon was halbwegs gescheites sein, also Ladeschlussbegrenzung und natuerlich einen halbwegs ordentlichen Strom liefern koennen. >2A bei 13,8V. Damit kann der Arm schon eine Weile rumhantieren bis der Akku nachgeladen werden muss. Im Betrieb kann der Lader ja angeschlossen bleiben.
Natuerlich gibt es auch ordentliche Netzteile, aber da kannst Du, bei dieser Leistung, gleich mal 150-200.- veranschlagen.
Evtl. koennte man die 5V Seite eines PC Netzteils nutzen, auch damit sollten die Servos zurecht kommen. Im Modellbau werden Servos oft mit nur 4,8V betrieben.
Ganz wichtig ist, das die Versorgungsspannung "sauber" ist und die Leitungen moeglichst kurz sind, sonst hast Du ein riesen Gezappel.

Das Du nur einen Servo ansteuern kannst koennte z.B. an einer schlechten Stromquelle liegen die entweder zu viel brumm hat oder einfach einbricht. Oder eben das Signal selbst. Da wuerde ich mal ein Oszi dran halten.

Hast Du mal einen einfachen Servotester ausprobiert ?

Das hier sollte mit dem Arduino doch leicht zu machen sein.
http://www.schoeppl.info/de/elektronik/servotester/servotester.aspx


.

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Saphorer



Anmeldungsdatum: 13.08.2011
Beiträge: 5

BeitragVerfasst am: So 14.Aug 2011 19:16:47    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Erst einmal danke für die schnelle Hilfe. Ich hatte gehofft, es gibt preiswerte Netzteile bei denen man die Ausgangsspannung einstellen kann, deiner Antwort nach scheint das nicht der Fall zu sein. Wir hatten für den Arm ein Budget von 500€ zur verfügung, deswegen sind es auch nur "Spielzeugservos" geworden (ca. 250€ sind für die Servos drauf gegangen). Der Arm ist 30cm lang und soll recht kompakt sein, deswegen kommt ein dicker Bleiakku eigentlich nicht so gut. Wenn du allerding sagst das eine saubere Stromversorgung sehr wichtig ist, würde ich den Akku noch einmal in betracht ziehen. Wie gesagt bin ich Maschinenbauer und hab von Elektotechnik nicht viel Ahnung, einen Servotester habe ich also nicht. Ein Servoprogramm zum ansteuern von 3 Positionen habe ich allerdings schon geschrieben. Bei sehr kleinen Servos funktioniert hier alles auch einwandfrei, sodass ich Positionen aufs Grad genau ansteuern kann. Ein Oszilloskop habe ich leider auch nicht zur verfügung. Den Modelcrafft BLS würde wir auch gerne miot 7,4 Volt betreiben, weil wir da das Größte Drehmoment bekommen und wir die Lasten unseres Arms genau auf dieses Drehmoment ausgelegt haben.

Ich weiß, das ist eine harte Nuss, aber wenn es keine andere (einfache und günstige) Lösung gibt würde ich auch einen Akku in betracht ziehen. Bei e*bay gibts ja wirklich nen ganzen Haufen Elektronik, darunter leider auch viel Mist. Währe nett wenn du mir einen Link angeben, und villeicht das ein oder andere Beispielpaket für mich raussuchen könntest, damit ich auch nichts falsches verbaue. Unser Budget ist knapp und wir können uns keine großartigen Fehlkäufe leisten.

Dann habe ich allerdings noch eine Frage. Wenn wir den Akku im Betrieb gleichzeitig laden und entladen, geht der Akku doch wahrscheinlich auch relativ schnell kaputt oder? Und wenn der Akku nun leer ist und wir den Roboterarm nutzen wollen müssen wir ja erst warten bis der Akku etwas aufgeladen wurde bis der Arm wieder einsatzbereit ist richtig?



Noch einmal vielen Dank für deine Hilfe


Gruß,
Julian




PS: Ich habe die Servos an ein Computernetzteil angeschlossen und dieses Mal auch Bewegungen erzeilt, die wesentlich größer waren als die Bewegungen am zuvor betriebenen Netzteil. Leider bestehen die Bewegungen nur aus unkontroliertem Zucken.
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Hotzenplotz



Anmeldungsdatum: 14.03.2008
Beiträge: 2212
Wohnort: /sda3/home

BeitragVerfasst am: Di 16.Aug 2011 14:41:45    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

>Ich hatte gehofft, es gibt preiswerte Netzteile bei denen man die Ausgangsspannung einstellen kann...

Ueberlege mal mit was fuer Leistungen Du da rumhantierst. >10A ist ja nun kein Kinderspielzeig mehr.

>30cm lang und soll recht kompakt sein, deswegen kommt ein dicker Bleiakku eigentlich nicht so gut.

SO dick sind die Akkus nun auch wieder nicht, ein Netzteil wird sicherlich auch nicht kleiner. Wie gesagt, bei solchen Leistungen, kommt man mit 'ner Wandwarze nicht mehr aus, das wird schon ein fetter Brummer von einigen Kilo.

Ich habe mal etwas rumgesucht und den hier in der Bucht gefunden.

Artikelnummer: 250851632206

Etwas ueberdimmensioniert, aber dafuer vom Preis okay.

Gerechnet kommt nach dem Gleichrichter etwas ueber 7V raus, UNGEREGELT ! Heisst ohne Last kann die Spannung deutlich ansteigen. Soll da jetzt noch eine halbwegs brauchbare Spannungsregelung dran bist Du schnell bei 100.- und mehr. Anderer Trafo, Elektronik, Kuehlkoerper, Gehaeuse usw.

>...würde ich den Akku noch einmal in betracht ziehen.

Meiner Meinung nach fuer diese Spannung und Leistung die beste Loesung. Das Ladegeraet kann im Betrieb ja dran bleiben, dann ist er nicht ganz so schnell leer. Zur Not nimm halt zwei Akkus, selbst dann ist es noch immer guenstiger und einfacher als mit Netzteil.

>Wie gesagt bin ich Maschinenbauer und hab von Elektotechnik nicht viel Ahnung, einen Servotester habe ich also nicht.

Den haettest Du aber mit dem Programm aus dem Link oben. Da wuerde ich als erstes ansetzen und dann auch mit dem PC Netzteil

>Ein Servoprogramm zum ansteuern von 3 Positionen habe ich allerdings schon geschrieben. Bei sehr kleinen Servos funktioniert hier alles auch einwandfrei, sodass ich Positionen aufs Grad genau ansteuern kann.

Die Servos werden alle gleich angesteuert. Irgendwo musst Du einen Fehler haben.

>Ein Oszilloskop habe ich leider auch nicht zur verfügung.

Was ist denn das fuer eine Uni, die nichtmal ein Oszi rumstehen hat ? Du koenntest es mit solch einem Soundkartenoszilloskop versuchen, was die taugen kann ich Dir allerdings nicht sagen.

>Wenn wir den Akku im Betrieb gleichzeitig laden und entladen, geht der Akku doch wahrscheinlich auch relativ schnell kaputt oder?

Eigentlich nicht, BleiGel sind sehr belastbar, wenn man sie ordentlich behandelt. Eigentlich braucht man nur darauf achten das sie nicht zu lange zu tief entladen werden, dann machen die schon einiges mit und ueberleben Dein Studentendasein hoechstwahrscheinlich.

>Und wenn der Akku nun leer ist und wir den Roboterarm nutzen wollen müssen wir ja erst warten bis der Akku etwas aufgeladen wurde bis der Arm wieder einsatzbereit ist richtig?

Deswegen vielleicht zwei Akkus. Ich weiss ja nicht wie viele Stunden ihr mit dem Arm spielt.
Man kann ja zum Testen das PC Netzteil nehmen und wenn er mal richtige Lasten tragen / halten muss, eben den Akku dran.

Sowas in der Art wuerde ich nehmen. Artikelnummer: 360250360634

Die machen zusammen 24Ah, damit laesst sich schon was anstellen. Bei einer angenommenen Dauerlast von 6A wuerden sie 4h halten, ich denke das ist ausreichend.
Eine vernuenftigere Loesung faellt nicht ein. Alles Andere waere einfach zu kompliziert. PC-Netzteil umbauen z.B.

Gerade zufaellig gefunden.. Guenstiger geht es kaum.

Artikelnummer: 200641920040

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Saphorer



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BeitragVerfasst am: Di 16.Aug 2011 20:33:29    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Vielen Dank für deine Hilfe und die schnelle Antwort.

Zunächst einmal: In der Uni stehen mit sicherheit Oszilloskope rum, aber wahrscheinlich in anderen Fachbereichen und jeden Raum zu durchsuchen ist ein bisschen aufwändig und würde ewigkeiten dauern^^.

Mit den Netzteilen hast du sicherlich recht, klein werden die sicherlich nicht. Ich hab da auch an normale Computernetzteile gedacht.

Die Servos, die ich ansteuern konnte wurden übrigends über den Arduino mit Strom versorgt. Die größeren wollte ich da nicht anschließen, weil der Arduino maximal 30mA rausgeben kann, bevor er sich wahrscheinlich verabschiedet. Ich habe alle Servos mit dem gleichen Programm getestet, nur die großen Servos halt an einem Computernetzteil. Am Computernetzteil kam jedoch keine kontrollierte Bewegung heraus. Hab die Spannung und den Strom einmal gemessen und da scheint alles in Ordnung zu sein. Entweder habe ich wirklich einen Fehler gemacht, oder es liegt am Netzteil.



Du meinst das ich die Akkus auch während der Arm in betrieb ist laden kann und das mit angebotene Netzteil dafür reicht?!

Ich kann die Akkus dann wahrscheinlich in Reihe mit dem Ladegerät und den Verbrauchern schlten, sehe ich das richtig?



Gruß,
Julian
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BellaD



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BeitragVerfasst am: Di 16.Aug 2011 21:07:45    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

moin

bevor ich Geld für megaAccus ausgebe würde ich erstmal dafür sorge tragen das die Servos sich auch ansteuern lasen und zufriedenstellnd funktionieren Wink einer nach dem anderen und dann alle zusammen.

Dazu bedarf es aber glaube ich am besten einer getrennten Stromversorgung von Arduiono und Servos , Die Masseführung ist sehr wichtig (Sternförmig ,am besten am Masseanschluss des Arduino zusammenführen). Vernünftiges Testprg. oder evtl. alter Fernsteuerempfänger mit Fernsteuerung (wo man weiss das es geht).
Und am wichtigsten Cool Sicherung direkt am Accu nicht vergessen
23 AH können ganz schon giftig werden bei einem Kurzschluss !

http://www.mikrocontroller.net/articles/Modellbauservo_Ansteuerung
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_Servo

mfg

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Hotzenplotz



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BeitragVerfasst am: Mi 17.Aug 2011 13:04:05    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Saphorer hat folgendes geschrieben:
Die größeren wollte ich da nicht anschließen, weil der Arduino maximal 30mA rausgeben kann, bevor er sich wahrscheinlich verabschiedet.


Was hat denn der Arduino mit dem Strom am Hut ? Mit 30mA bekommst Du keinen Servo hinter dem Ofen hervorgelockt, klar das da nichts geht, falls die 30mA denn stimmen sollten was ich stark anzweifle.Mein Digitales Brushless Heckservo zieht sich unter Last mal eben 5A weg. "Normale" kleine Analoge, sicherlich auch 1-2A, ohne Last vielleicht 300-400mA (geraten)
Gibt es denn heute im Bereich Maschinenbau keine E-Technik mehr ? Das sind doch Grundlagen. Also mich wundert das hier schon etwas.

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BellaD



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BeitragVerfasst am: Mi 17.Aug 2011 19:14:52    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Hotzenplotz hat folgendes geschrieben:
Also mich wundert das hier schon etwas.


Mich wundert hier gar nix mehr Wink

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Saphorer



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BeitragVerfasst am: Mi 17.Aug 2011 20:55:59    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Hotzenplotz hat folgendes geschrieben:
Saphorer hat folgendes geschrieben:
Die größeren wollte ich da nicht anschließen, weil der Arduino maximal 30mA rausgeben kann, bevor er sich wahrscheinlich verabschiedet.


Was hat denn der Arduino mit dem Strom am Hut ? Mit 30mA bekommst Du keinen Servo hinter dem Ofen hervorgelockt, klar das da nichts geht, falls die 30mA denn stimmen sollten was ich stark anzweifle.Mein Digitales Brushless Heckservo zieht sich unter Last mal eben 5A weg. "Normale" kleine Analoge, sicherlich auch 1-2A, ohne Last vielleicht 300-400mA (geraten)
Gibt es denn heute im Bereich Maschinenbau keine E-Technik mehr ? Das sind doch Grundlagen. Also mich wundert das hier schon etwas.


Die 30mA sind der Grund warum ich für die großen Servos nicht die Arduino Stomversorgung genutzt habe, sondern das Computernetzteil und nicht den Arduino, während ich die kleinen Servos über den Arduino mit Strom versorgt habe. Die kleinen Servos habe ich angesteuert bekommen, dei großen Servos nicht, obwohl das gleiche Programm verwendet wurde. Das haben die 30mA des Arduino damit zu tun. Und das ich mit 30mA die größeren Servos nicht zu Bewegungen anregen kann ist mir auch klar, deshalb das Computernetzteil.

Ich bin dir ja dankbar für deine Hilfe, aber beleidigen lassen muss ich mich hier nicht. Grundlagen der Elektrotechnik werden im Maschinanbau schon gelehrt, warum ich alleridings mit einem korrekt angeschlossenen Computernetzteil plötzlich nur nervöses Zucken bekomme geht ja wohl etwas über die Grundlagen hinaus. Es ist schon traurig mitzubekommen wie hochnäsig heute manche Menschen werden wenn man sie um Hilfe bittet.

Was lernen denn Etechniker schon im Studium? Von technischer Mechanik (Grundlagen der Physik) haben die auch keine Ahnung. Das einzige das die lernen ist Handys zusammenlöten, zum Programmieren brauchen die ja auch schon wieder nen Informatiker. Halbe proidukte entwerfen und für den rest andere Ingenieure anfordern ist ein tolles Studium nicht?! Aber hauptsache Maschinenbauer auf nicht vorhandene Fachkenntnisse der Elektrotechnik hinweisen.

Wie gesagt, danke für die Hilfe, aber ich denke ab jetzt komme ich besser ohne eure "Hilfe" aus.


Zuletzt bearbeitet von Saphorer am Mi 17.Aug 2011 21:08:40, insgesamt einmal bearbeitet
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Hotzenplotz



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BeitragVerfasst am: Mi 17.Aug 2011 21:06:50    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Saphorer hat folgendes geschrieben:
Grundlagen der Elektrotechnik werden im Maschinanbau schon gelehrt.

Dann hast Du gefehlt oder die Semester kommen noch. Aber gab es sowas nicht auch in der Schule ? Zumindest den Ohm sollte man doch behalten haben. Verstanden hast Du es jedenfalls noch immer nicht.

Aber egal, wenn Du allein zurecht kommst. Kein Thema.

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BellaD



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BeitragVerfasst am: Mi 17.Aug 2011 21:19:57    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

moin

Zitat:
warum ich alleridings mit einem korrekt angeschlossenen Computernetzteil plötzlich nur nervöses Zucken bekomme geht ja wohl etwas über die Grundlagen hinaus.


Schon mal überlegt das manche "Computernetzteile" nur mit einer Mindestlast ordnungsgemäß funktionieren .
Masse ordnungsgemäss verbunden , USB getrennt - da sonst evtl. Masseschleife (Computer - USB Arduino - Computernetzteil )
usw usw.
Leider fehlen da wie immer details , und die Glaskugeln sind im moment in Ferien Wink
Also erstmal den Aufbau checken , da sollte auch ein Vielfachintrument ausreichen.

Zitat:

Es ist schon traurig mitzubekommen wie hochnäsig heute manche Menschen werden wenn man sie um Hilfe bittet.


Nicht kritikfähig ? ich empfehle dir mal
http://www.mikrocontroller.net
mal sehen wie weit du da mit der Einstellung kommst , werde scho mal Popkorn holen Rolling Eyes

mfg

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Hotzenplotz



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BeitragVerfasst am: Mi 17.Aug 2011 21:26:26    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

BellaD hat folgendes geschrieben:
Nicht kritikfähig ? ich empfele dir mal
http://www.mikrocontroller.net
mal sehen wie weit du da mit der Einstellung kommst , werde scho mal Popkorn holen Rolling Eyes


Genau das dachte ich auch gerade, aber ausser dem "Wie baue ich ein 8 1/2 digit mit einem PIC" ist da auch gerade nix los.

Muesste ich jetzt ausprobieren, aber ich denke ein ATX Netzteil kommt auch ohne Grundlast mit den 2A zurecht. Ist ja NOCH keine Last auf den Servos.

Aber um den armen Kerl mal nicht haengen zu lassen, auch wenn er jetzt allein zurecht kommt...

BellaD hat folgendes geschrieben:
Die Masseführung ist sehr wichtig (Sternförmig ,am besten am Masseanschluss des Arduino zusammenführen.

Wetten das hier der Fehler liegt ?!

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BellaD



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BeitragVerfasst am: Mi 17.Aug 2011 21:39:28    Titel: Bauteile finden Antworten mit Zitat

Der Fehler liegt schonmal darin begründet das man kein eqiupment zum testen hat . Also mindestens einen Servotester, den bekommt man auch beim Blauen C für ca. 10€ (keine Ahnung was das wirklich kostet) und ein
Netzteil oder von mir aus ne 4,5Volt Batterie und schwups kann ich alle meine normalo Servos testen....
Wenn ich dann einen habe der sich einstellen läßt nehme ich den und optimiere oder entwanze damit mein Programm .... usw usw.

Also immer schön kleine Schritte machen

mfg

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