Wiesoweshalbwarum | Bei vielen Robotik- und verwandten Projekten sind kontinuierliche Drehbewegungen erforderlich. Im einfachsten Falle z. B. dann, wenn eine Plattform sich mittels Rädern im Raum bewegen können soll. Hier finden typischerweise Getriebemotoren Verwendung. Möchte man Drehbewegungen einigermaßen kontrolliert einsetzen, ist es erforderlich, diese mit Hilfe einer Regelschleife gegen äußere Einflüsse auf einem vorgegeben Wert zu halten. Man benötigt deshalb einen Sensor, der über die aktuelle Drehgeschwindigkeit der Motorachse informiert. Da man im Hobbybereich an einigermaßen preisgünstigen Lösungen interessiert ist, ist es verbreitete Praxis, Modellbaueservos so zu modifizieren, dass sie als "normale" Getriebemotoren (d.h. ohne Begrenzung im Stellwinkel) verwendet werden können. Wirklich universell einsetzbar werden diese aber erst dann, wenn man zusätzlich einen Sensor integriert, der die Drehgeschwindigkeit detektieren kann. Ich möchte im Folgenden kurz darstellen, wie ich einen entsprechenden Umbau von Billigservos realisiert habe.

Gehäusemodifikation | Im ersten Schritt ist der Servo vollständig auseinander zu bauen, d. h. das Getriebe wird in seine einzelnen Zahnräder zerlegt und die Servoelektronik und das Poti an der Ausgangsachse entfernt. Die letzteren beiden Komponenten werden bei der hier beschriebenen Umbauvariante nicht mehr benötigt. Man entfernt nun die Kunstoffnase an dem Ausgangszahnrad des Servos, die den Anschlag für die Drehbegrenzung darstellt. Dies lässt sich recht gut und präzise mit einem scharfen Messer machen. In die Mittelschale des Gehäuses ist eine Halterung für das Stellungspoti integriert, die herausgefräst werden muss. Dort soll später der Sensor für die Drehbewegungdetektion sitzen. Nachdem dies geschehen ist, muss ein kleines Fenster in das Gehäuse gefräst werden, durch das hindurch der Sensor später auf das erste Zahrad des Getriebes gucken kann. Der Ausschnitt den ich vorgesehen habe, ist ca. 4 x 6 mm groß. Damit sind die mechanischen Veränderungen am Gehäuse bereits abgeschlossen. Die folgenden vier Bilder erklären diese Arbeitsschritte besser als längliche Beschreibungen.

Sensor | Um die Drehrate des Motors zu messen, wird ein Reflexoptokoppler vom Typ CNY70 unter dem ersten Zahnrad des Getriebes nach dem Motor plaziert. Ich habe ihn auf ein kleines Stückchen Lochrasterplatine gelötet, da viel Platz im Gehäuse ist, befinden sich außerdem der Vorwiderstand für die IR-LED sowie der Widerstand für den Fototransistor mit auf der Platine.

Zusammenbau | Der Sensor wird mittels einer geringen Menge Sekundenkleber so unter das eingefräste Fenster im Servogehäuse geklebt, das IR-Sender und -Empfänger freie Sicht nach oben haben. Nun müssen auf das Zahnrad, das sich über dem Sensor befindet, mehrere (in meinem Falle zwei) Segmente mit unterschiedlicher IR-Reflektanz aufgemalt werden. Man kann sich bei der Wahl der entsprechenden Farben übrigens nicht wirklich auf sein Auge verlassen, das ja bekanntlich schon im nahen Infrarot völlig unempfindlich ist. Der berühmte schwarze "Edding" ist im IR z. B. ganz und gar nicht schwarz, wie ich feststellen konnte. Im Endeffekt habe ich für das schwarze Segment matt-schwarzen Sprühlack verwendet. Der reflektierte auch im IR kaum. Das helle Segment kann man im Prinzip unlackiert lassen, das Nylon des Zahnrades wirft recht viel Licht zurück.  Ich habe beim Experimentieren allerdings einen silbergrünen Stift gefunden, der IR nch etwas besser reflektiert hat, also habe ich diesen verwendet. Das Foto unten zeigt das (etwas unsauber) bemalte Zahnrad, oben rechts mit im Bild sieht man die IR-Reflektion des Zahnrades bei 950 nm.