Die Ansteuerung von Modellbau-Servomotoren erfolgt über ein PWM-Signal. Wir klären, was genau dahinter steckt und wie Sie es mit MicroPython erzeugen.
Bevor wir uns mit der Funktionsweise von Servomotoren auseinandersetzen, müssen wir uns mit dem Thema PWM-Signal beschäftigen. Die Abkürzung steht für Pulsweitenmodulation. Dabei handelt es sich um ein Rechtecksignal mit einer festen Basisfrequenz.
Die Modulation wird erzeugt, in dem man das Verhältnis zwischen den beiden Signalzuständen (Puls und Pause) innerhalb der Periode verschiebt. Dabei sind die beiden möglichen Extremwerte vollständig aus- oder eingeschaltet, also nur Pause oder nur Puls.
In Abbildung 1 sehen Sie beispielhaft ein PWM-Signal, bei dem das Verhältnis variiert. Zu den praktischen Anwendungen von PWM-Signalen gehört die Leistungssteuerung von elektrischen Verbrauchern – je länger die Einschaltzeit des Signals, umso mehr Leistung wird übertragen.
Abbildung 1: Darstellung eines PWM-Signals mit unterschiedlichem Puls-/Pausenverhältnis.
Zurück zu unseren Servomotoren: Sie werden ebenfalls über ein PWM-Signal angesteuert. Das Signal besitzt dabei fest definierte Parameter. Beispielsweise beträgt die Periodendauer immer 20 ms. Die Einschaltzeit variiert zwischen 1 ms und 2 ms. Über diese Pulsdauer definiert sich die Position des Servohebels. Der Servohebel hat bei einer Einschaltzeit von 1,5 ms seine Mittelstellung. Abbildung 2 verdeutlicht grafisch, wie das Signal mit der Position des Servohebels zusammenhängt. Auf YouTube findet sich ein Video [1] das den Zusammenhang noch einmal anhand eines praktischen Beispiels zeigt.
Abbildung 2: Das PWM-Signal zur Ansteuerung von Servomotoren bestimmt die Position des Servohebels.
Im nächsten Schritt braucht es einen Blick auf einige der elektrischen Eigen...
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