Analoge und digitale Servos im Vergleich
Ein Servo ist ein Motor mit Getriebe und Ansteuerelektronik, der sich anhand des Empfängersignals in eine vorgegebene Position dreht. Analoge Servos lesen das Steuersignal mit etwa 50 Hz aus (alle 20 ms). Digitale Servos verarbeiten das Signal mit 200 bis 300 Hz, was eine schnellere Reaktion auf Positionsänderungen und eine stärkere Haltekraft unter Last ergibt.
Digitale Servos bieten eine höhere Auflösung und geringere Latenz, ziehen aber mehr Strom. Bei Modellen mit vielen digitalen Servos (zum Beispiel sechs Servos in einem Kunstflugmodell) ist eine stärkere Stromversorgung nötig (ein BEC mit höherer Leistung oder ein eigener Empfängerakku).
Für RC-Anfänger genügen analoge Servos in Trainern und einfachen Sportmodellen. Digitale Servos werden bei schnellen, Kunstflug- und Scale-Modellen wichtig, bei denen die Präzision der Ruder und die Reaktionsgeschwindigkeit entscheidend sind.
Servo-Drehmoment und Geschwindigkeit
Die beiden wichtigsten Servodaten sind Stellkraft und Stellgeschwindigkeit. Die Stellkraft wird in kg/cm (oder oz/in) angegeben und steht für die Kraft, die das Servo an einem Hebelarm von 1 cm erzeugt. Die Stellgeschwindigkeit wird in Sekunden pro 60 Grad angegeben (zum Beispiel 0,12 s/60 Grad) und steht für die Zeit, das Ruderhorn um 60 Grad zu drehen.
Trainermodelle brauchen Servos mit mäßiger Stellkraft (3 bis 6 kg/cm) und durchschnittlicher Geschwindigkeit. Kunstflugmodelle brauchen schnelle Servos (unter 0,10 s/60 Grad) mit hoher Stellkraft (8 bis 15 kg/cm). RC-Segler brauchen Servos mit hoher Stellkraft, aber nicht unbedingt hoher Geschwindigkeit.
Es ist wichtig, das Drehmoment auf die Rudergröße und die Fluggeschwindigkeit abzustimmen. Eine größere Fläche und eine höhere Fluggeschwindigkeit erzeugen größere aerodynamische Kräfte am Servohebel. Ein zu schwaches Servo flattert oder hält den befohlenen Ausschlag nicht.
Getriebe: Metall oder Kunststoff
Servos mit Kunststoffgetriebe sind leichter und günstiger, aber weniger widerstandsfähig gegen Stöße und hohe Lasten. Die Zähne des Kunststoffgetriebes können sich bei plötzlichen Lasten abnutzen oder ausbrechen (zum Beispiel bei einem harten Bodenstart oder einem Aufschlag der Flügelspitze).
Servos mit Metallgetriebe (MG, Metal Gear) sind langlebiger und kommen mit hohen Lasten besser zurecht, sind aber schwerer und teurer. Ein gängiger Kompromiss ist, MG-Servos an kritischen Rudern (Querruder, Höhenruder) und Servos mit Kunststoffgetriebe an weniger belasteten (Seitenruder bei einem Trainer) zu verwenden.
Bei Freiflugmodellen mit RC-Antrieb (zum Beispiel F1Q) ist das Gewicht entscheidend, daher werden leichte Mikroservos (5 bis 9 g) mit Kunststoffgetriebe verwendet. Bei Modellen über 2 kg sind MG-Servos praktisch Standard.
Empfänger: PWM, PPM, SBUS
Der Empfänger (RX) nimmt das Signal des Senders (TX) auf und wandelt es in Steuersignale für die Servos und den ESC um. Herkömmliche PWM-Empfänger haben für jeden Kanal einen eigenen Ausgang (ein Kabel pro Servo). Das System ist einfach, erfordert aber viele Kabel.
PPM (Pulse Position Modulation) überträgt alle Kanäle über eine einzige Leitung, ist aber störanfälliger und hat eine begrenzte Auflösung. PPM wird gelegentlich in älteren Systemen und einfachen Anwendungen verwendet.
SBUS (Serial Bus) ist ein digitales Protokoll, das bis zu 16 Kanäle über eine einzige Leitung mit hoher Auflösung und geringer Latenz überträgt. Die meisten modernen RC-Systeme nutzen SBUS oder ähnliche Digitalprotokolle. SBUS-Servos werden in Reihe verkettet, was die Verkabelung im Rumpf reduziert.
Achte bei der Wahl eines Empfängers darauf, dass er mit deinem Sender kompatibel ist (gleicher Hersteller und gleiches Funkprotokoll). Prüfe die Kanalzahl (mindestens 4 für einen Trainer: Gas, Querruder, Höhenruder, Seitenruder) und die Reichweite (die Standardreichweite beträgt 1 bis 2 km; Systeme mit großer Reichweite erreichen 10 km und mehr).
Auswahl des ESC und Parameter
Der ESC muss den maximalen Dauerstrom des Motors mit mindestens 20% Reserve verkraften. Zieht der Motor maximal 30 A, wähle einen ESC mit mindestens 36 A, besser 40 A.
Achte auf die unterstützte LiPo-Zellenzahl. Ein mit 2S bis 4S beschrifteter ESC arbeitet mit einem 6S-Akku nicht korrekt. Prüfe auch die BEC-Spannung und ihren maximalen Ausgangsstrom. Für ein Modell mit vier Analogservos genügt ein 5-V-/2-A-BEC. Für ein Modell mit sechs Digitalservos brauchst du ein 5-V-/5-A-BEC oder mehr, und es ist besser, ein separates UBEC zu verwenden.
Programmierbare Funktionen des ESC
Die meisten ESCs erlauben es, die Einstellungen über eine Programmierkarte oder Sendersignale zu ändern. Die wichtigsten Parameter sind:
- Bremsentyp: aus, weich, hart. Die Bremse hält die Luftschraube an, wenn das Gas auf null steht. Bei elektrischen RC-Seglern ist eine Bremse erwünscht, damit sich eine Klappluftschraube korrekt anlegt.
- Motor-Timing: beeinflusst Wirkungsgrad und Leistung. Die Werkseinstellung eignet sich für die meisten Anwendungen.
- Abschaltspannung: schützt den LiPo-Akku vor Tiefentladung. Stelle sie auf 3,2 bis 3,3 V pro Zelle ein. Eine zu niedrige Schwelle riskiert eine Akkubeschädigung, eine zu hohe führt zu einer vorzeitigen Motorabschaltung.
- Abschaltmodus: weich (allmähliche Leistungsreduzierung) ist sicherer als hart (sofortige Abschaltung), weil so Zeit für eine sichere Landung bleibt.
Die Elektronik an das Modell anpassen
Zum Abschluss einige praktische Regeln für die Komponentenauswahl:
Prüfe stets die gesamte Stromaufnahme aller Servos und vergleiche sie mit der BEC-Kapazität. Übersteigt die Summe 70% der BEC-Leistung, ergänze ein separates UBEC oder einen eigenen Empfängerakku.
- Elektro-Trainer 1,2 bis 1,5 m: 9-g-Analog- oder Digitalservos (Drehmoment 2 bis 4 kg/cm), 6-Kanal-Empfänger, 30- bis 40-A-ESC mit BEC.
- Sportmodell 1,5 bis 1,8 m: digitale Standard-MG-Servos (Drehmoment 5 bis 10 kg/cm), 6- bis 8-Kanal-SBUS-Empfänger, 40- bis 60-A-ESC.
- Kunstflugmodell ab 1,5 m: schnelle digitale MG-Servos (Drehmoment 8 bis 15 kg/cm, Stellzeit unter 0,08 s/60 Grad), 8-Kanal-Empfänger oder mehr, 60- bis 80-A-ESC mit externem UBEC.