Servo- oder Schrittmotoren bei HD Montierungen

AstroFritz

AstroFritz

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Moin,

mir fällt in letzter Zeit auf, dass immer mehr HD Montierungen mit Servomotoren rauskommen.
Viele der günstigeren Montierungen hatten bisher Schrittmotoren.
Wie zB die UMi, aber auch etwas teurere haben welche wie die AMs von ZWO.

Servos hatten bisher nur teurere wie zB die von Rainbow Astro oder die WD Montierungen, wobei die ja schon wesentlich günstiger sind als die Rainbow.
Jetzt kommt aber auch bald eine UMi mit Servos raus.
Diese kostet in etwas 100€ mehr als die normale UMi.
Tragkraft ist gleich.

Ich habe mir das Datenblatt angeschaut, welches man im Discord findet).
Hier einige Unterschiede die mir im Vergleich zur normalen UMi aufgefallen sind:
- Untersetzung von 1:100 statt :400/500
- Auflösung (in Grad) von 0,005 statt 1,8
- höhere Geschwidnigkeit
- mehr Drehmoment 1,4nm statt 0,5

Jetzt stelle ich mir die Frage.
Lohnt es sich die Version mit den Servos zu nehmen?
So wie ich das lese sollte die Servo-Version genauer laufen als die mit Schrittmotoren.
Aber genau sagen kann ich es nicht. Bin da kein Fachmann.

Habe auch an ein paar Stellen gelesen, dass eigentlich eine höhere Übersetzung besser sein soll.
Sowohl für Genauigkeit als auch für Lebensdauer.
Gibts vielleicht keinen großen Unterschied da die Untersetzung die Verbesserung durch die Servos wieder kleiner werden lässt?


Würde mich über ein paar Infos freuen. :D

Grüße und ein schönes langes Wochenende!
Brian
 
Ohne die Details der eingesetzten Motoren zu kennen, kann man dazu exakt nichts sagen.

Ein grundsätzlicher Vorteil von Servomotoren ist die höhere Geschwindigkeit. Die ist zwar nett, aber für den Hauptanwendungsfall belanglos. Klar kann man dann schneller positionieren, über die Nachführgenauigkeit sagt es aber nichts aus.

Generell finde ich es aber etwas seltsam, wenn man ein Getriebe mit >20" periodischen Fehler hat und dann an der Antriebsseite versucht, den Fehler zu verkleinern (keine Ahnung, ob das wirklich das Ziel der Servo-Motoren ist).
Da wird dann halt mit "Servo-Motoren" geworben, denn die nackte Performance sieht halt nicht besser aus. Genau deshalb setzt man halt im High-End-Bereich den Soll/Ist-Vergleich hinter das Getriebe (oder nutzt erst gar keins).

> Auflösung (in Grad) von 0,005 statt 1,8

Das sind auch herrlich nutzlose Zahlen. An welcher Stelle wird denn diese Auflösung gemessen? Selbst ein System mit 1.8 Grad Auflösung vor einem 400:1 Getriebe wäre für eine Nachführung völlig ungeeignet, denn das wären dann 16" Auflösung. Die 0.005 Grad (ohne Getriebe?) sind dann übrigens 18" - also schlechter statt besser. Vielleicht soll das ja der maximale Fehler sein? Keine Ahnung.

Da lob ich mir ZWO, die wohl als einziger Hersteller für jeden Mount den periodischen Fehler individuell vermessen und ausweisen. Pegasus garantiert einen PE für die Version mit Encodern. Bei allen anderen Herstellern gibt es halt praktisch keine garantierten Werte oder individuelle Messprotokolle.
 
Hallo

Ich habe mal die unterschiede von GPT zusammenfassen lassen:

Funktionsweise:

- **Schrittmotor:**

- Arbeitet in diskreten Schritten. Jeder Schritt entspricht einer bestimmten Drehung des Rotors.

- Kann genaue Positionen ohne Rückmeldung halten, da er in festen Schritten arbeitet.

- Keine Rückkopplung erforderlich, aber kann durch Schrittverluste an Präzision verlieren.


- **Servomotor:**

- Arbeitet mit kontinuierlicher Rotation und verwendet ein Rückmeldesystem (meist ein Encoder), um die exakte Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung zu überwachen.

- Hat eine geschlossene Regelkreisschleife (Closed Loop System), die ständig die Position überwacht und korrigiert.


### Präzision und Kontrolle:

- **Schrittmotor:**

- Hohe Präzision bei geringen Drehzahlen, da er in kleinen, festen Schritten arbeitet.

- Geeignet für Anwendungen, die eine genaue Positionierung bei niedrigen Geschwindigkeiten erfordern.


- **Servomotor:**

- Hohe Präzision auch bei hohen Drehzahlen, da er kontinuierlich überwacht und angepasst wird.

- Geeignet für Anwendungen, die schnelle und präzise Bewegungen erfordern.


### Drehmoment und Leistung:

- **Schrittmotor:**

- Liefert hohes Haltemoment bei niedrigen Drehzahlen.

- Drehmoment nimmt mit steigender Geschwindigkeit ab.


- **Servomotor:**

- Liefert konstantes Drehmoment über einen breiten Drehzahlbereich.

- Hohe Effizienz und bessere Leistung bei hohen Geschwindigkeiten.


### Anwendung:

- **Schrittmotor:**

- Häufig in Druckern, Scannern, und einfachen CNC-Maschinen verwendet.

- Ideal für Anwendungen, bei denen die Last gering und die Steuerung einfach ist.


- **Servomotor:**

- Häufig in industriellen Robotern, anspruchsvollen CNC-Maschinen und hochdynamischen Anwendungen verwendet.

- Ideal für komplexe, dynamische und hochpräzise Steuerungsanforderungen.


### Kosten:

- **Schrittmotor:**

- In der Regel kostengünstiger, da keine Rückkopplungskomponenten erforderlich sind.


- **Servomotor:**

- Teurer aufgrund der zusätzlichen Rückkopplungssysteme und der komplexeren Steuerung.

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Meiner Meinung nach bringt eine bessere Positionserkennung keine großen Vorteile.
Mehr Drehmoment ist ja bei der selben Montierung auch nicht notwendig.

Falls der Servo aber mit einem Absolutwertgeber ausgestattet ist könnte man die Getriebefehler in der Software ausgleichen. Ich frage mich aber gerade ob es solche periodischen Fehler bei HD Montierungen gibt.

CS Johannes
 
Zitat von JohannesM:
Falls der Servo aber mit einem Absolutwertgeber ausgestattet ist könnte man die Getriebefehler in der Software ausgleichen. Ich frage mich aber gerade ob es solche periodischen Fehler bei HD Montierungen gibt.
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Periodische Fehler bei HD Getrieben gibt es und die sind ziemlich hoch. Der einzige mir bekannte Hersteller, der die mittels Encodern nach dem Getriebe korrigiert ist Rainbow Astro.
 
Der Unterscheid von WD / Rainbow zu Zwo / UMI ist nicht nur der Servo Motor sondern auch der direct drive. Während die alte UMI , genau so wie die ZWO ( oder auch die Ipotrons HAE ) ja mittels Schrittmotor erst über einen Riemenantrieb auf das Harmonic Getriebe gehen, ist bei den diversen Servo Direct Drives die nun auf dem Mark sind oder kommen ( WD, Rainbow und die neu UMI ) , kein Riemenantrieb mehr zwischen Motor und Harmonic Getriebe .
 
Zitat von JohannesM:
Ich denke, das ist auch die beste Methode den PEC zu korrigieren.
Mich wundert es, dass dies die anderen Hersteller nicht machen, wenn schon Servomotore verbaut werden.

CS Johannes
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Hochauflösende Encoder kosten Geld....und je teuerer das Ding wird, desto kleiner wird die Anzahl der potentiellen Käufer.
Ioptron bietet ja die EC Versionen der HAE Serie an . Auf der anderen Seite ist die Frage, was für einen Nutzen man letztlich von den deutlichen Mehrkosten hat.
Die meisten Anwender guiden doch , und die Verbesserung der Guide Werte rein durch einen zusätzlichen Encoder ist eher marginal .
 
Moin,

danke für eure Erklärung.
Leider weiß ich auch nicht welche Motoren genau verwendet werden bei den Servos.
Der Verkäufer und der Hersteller haben mir auf Nachfrage gesagt, dass die neue UMi 17r weniger korrigiert werden muss bzw. schneller regaiert.
Dadurch soll grad bei gutem Seeing nochmal besseres Guiding möglich sein.
Wenn man ehr schlechtes Seeing hat ist der Unterschied wesentlich kleiner.

Hier einmal das Datenblatt der neue R:
UMi_17R.jpg

Datenblatt UMi 17:
9014479b5c3737a682535a945590f4b.png

Hier einmal ein Datenblatt mit ein paar Unterschieden von der neuen R zu den normalen UMi 17:
image.png
(Ich habe mit dem Verkäufer gesprochen, er hat zugestimmt, dass ich die Datenblätter posten darf)


Ich finde die Pegasus NYX auch sehr interessant und ich würde die auch der UMi vorziehen.
Preislich komme ich da aber nicht hin.


Die UMi 17r liegt bei 1570$ ink. Versand nach DE, Zoll, Steuern usw.
Die normale UMi 17 kostet 1480$ ink. Versand nach DE, Zoll, Steuern usw.

Es sind also 90$ Unterschied.
Nicht die Welt. Kapazität ist die selbe.
Der größte Unterschied ist der Servo und die 1:100 Übersetzung.

Daher die Frage ob es was bringt die Servos zu nehmen.

Grüße
Brian
 
Bei nur 90$ Unterschied für den Kunden stellt sich mir die Frage, ob sich dahinter nicht eher eine interne Kostenkalkulation versteckt, d.h. die Servomotoren incl. der Getriebe sind für den Herstller preiswerter im Einkauf als ein Schrittmotor mit dem 500:1 Getriebe. In diesem Fall ürde das Marketing des Unternehmens beauftragt, Argumente für den Servomotorantrieb zu finden.
Ein kleines verdächtiges Indiz für mich wäre die Auflösung (Resolution). Schritmotore haben meistens 1,8°, manche auch 0,9°. In der Regel wird aber intern über die Schrittmotortreiber bei Astro-Montierungen eine Steprate von 1/64 genutzt.

Welcher Antrieb nun tatsächlich in der Praxis besser ist, könnte man vielleicht irgendwann mal auf ein YT-Kanal erfahren, wenn jemand sich die Mühe macht, beide Montis mit gleichem Equipment zur gleichen Zeit zu verwenden.

Nur so Gedanken...

Grüße
Hartmut
 
Zitat von elythomaslumber:
Bei nur 90$ Unterschied für den Kunden stellt sich mir die Frage, ob sich dahinter nicht eher eine interne Kostenkalkulation versteckt, d.h. die Servomotoren incl. der Getriebe sind für den Herstller preiswerter im Einkauf als ein Schrittmotor mit dem 500:1 Getriebe. In diesem Fall ürde das Marketing des Unternehmens beauftragt, Argumente für den Servomotorantrieb zu finden.
Ein kleines verdächtiges Indiz für mich wäre die Auflösung (Resolution). Schritmotore haben meistens 1,8°, manche auch 0,9°. In der Regel wird aber intern über die Schrittmotortreiber bei Astro-Montierungen eine Steprate von 1/64 genutzt.

Welcher Antrieb nun tatsächlich in der Praxis besser ist, könnte man vielleicht irgendwann mal auf ein YT-Kanal erfahren, wenn jemand sich die Mühe macht, beide Montis mit gleichem Equipment zur gleichen Zeit zu verwenden.

Nur so Gedanken...

Grüße
Hartmut
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Die normale UMI hat eine Riemen Untersetzung zwischen dem Stepper Motor und dem Harmonic Getriebe. Die Servo Motor Version nicht , da ist das Harmonic Getriebe direkt angebaut.
Der Preis hat vielleicht noch ein paar andere Gründe. Die Klemme der originalen UMI ist deutlich schwerer und größer , und auch insgesamt ist einfach in der Standard Version mehr Material verbaut als in der neuen R-Version. D.h. auch wenn die Servo Motoren teurer sind, dürfe in der gesamten Fertigung etwas eingespart werden, und somit ist der Unterschied letztlich deutlich geringer.
Auch die Originale UMI war am Anfang auf Sonderwunsch mit Servo Motoren erhältlich..Die sollte damals allerdings einige 100 Euro mehr kosten, wahrscheinlich nicht nur wegen der höhern Motor Kosten, sondern auch wegen Geringer Stückzahl und anderer Steuerung.
 
Hallo

Der Microschritt der Stepper wurde mal einfach unter den Tisch gekehrt, und der erfolgt eigentlich ohne das man erst auf eine Rückmeldung warten muss. Wenn ich mir die Zeiten ansehe welche die Umi benötigt um Befehle über WLAN anzunehmen kommen da so Zweifel auf das die Regelung so schnell wie versprochen erfolgt. Die Encoder sind nur an den Servomotoren um deren Geschwindigkeit überhaupt regeln zu können. Da die Umi17 schon variabelen Microschritt ermöglicht wären 5°/s auch kein Problem.
Man darf aber die Schrittverluste bei zu schnellem Beschleunigen nicht vergessen, bei mir geht es gern 3500pixel daneben was PlateSolve mit 3 Korrekturen dann auf 10Pixel genau einfängt...da sollte der Encoder einen Vorteil haben.
Wenn man sich das in der Onstep Group ansieht ist man mit Servo Motor eher Versuchskaninchen.
Dem Hersteller erspart es eine Getriebestufe, den Platz und den Gewichtsvorteil, sind eine Menge Arbeitsschritte die wegfallen.
Problem ist dann aber die Ersatzteilbeschaffung,
Bei den Nema Schrittmotoren ist es einfach , es wäre wenn man die Steuerung umprogramiert auch möglich Motoren mit 0.9° Schritten einzusetzen.
Allerdings verwendet man zwar kostengünstig eine OpenSource Steuerung liefert aber nicht wie in den Lizensbedingungen gefordert den Quellcode mit, so ist man später wenn man einen Servo mit nicht ganz gleichem Encoder einbaut ....na ja so ein bisschen wie bei einer CGE mit kaputter Platine.
Die BH-20H wirbt zumindest mit OpenSource Steuerung und ist von der Tragkraft einiges besser aufgestellt.

Wenn man noch ein Jahr wartet sind die Encoder vielleicht direkt an den Achsen? Aber genau genug kosten die wohl 4stellig

Gruß Frank
 
Moin,

Cuiv hat grad ein Video veröffentlich wo er auf Servo- und Schrittmotoren eingeht und auch weitere Teile der HD Montis erklärt.

Zum Video

Grüße
Brian
 
Zitat von growers:
Generell finde ich es aber etwas seltsam, wenn man ein Getriebe mit >20" periodischen Fehler hat
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Genau das habe ich auch gedacht.
Das ist auch das was mich an den Montierungen von Anfang an nervt und ich auch den Hype einfach nicht verstehen kann. Bei den ersten EQ 6en war der auch noch so hoch und kam ähnlich schnell. War aber wenigstens noch periodisch Deswegen ist eine AM-5 und co auch immernoch eine nicht preisgünstige Montierung für kleine Brennweiten und wenn es auf Portabilität ankommt.
Wäre schön wenn sie an den unperiodischen Fehler rangehen würden.
 
Zitat von Tom0104:
Wäre schön wenn sie an den unperiodischen Fehler rangehen würden.
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Der "unperiodiche Fehler" ist im Prinzip immer noch pediodisch, halt über 360 Grad ;-) Aber ich weiss schon, worauf die hinaus willst.

Prinzipiell ist der Fehler prinzipbedingt kurzperiodisch nicht vollständig periodisch, weil halt immer verschiedene Flanken aufeinander treffen. Das kann man durch bessere Fertigungstoleranzen prinzipiell zwar verbessern, die Frage ist halt, ob das passieren wird. Letztendlich ist die Nutzung im Astrobereich halt ein winziger Nebenschauplatz für die Getriebehersteller. Daher ist halt interessant, was die "normalen" Kunden so wollen und bereit sind zu bezahlen. Eine spezielle "Astroversion" für ein paar hundert (oder evtl auch ein paar Tausend) Stück dürfte finanziell wenig sinnvoll sein. Zumal das nette an den HD-Getrieben halt auch ist, dass man recht einfach zwischen verschiedenen Herstellern wechseln kann.
 
Als Besitzer einer Rainbow 300 und einer AM3 kann ich was zu den Vor Und Nachteilen sagen.

Stromverbrauch:
Rainbow
mit 20kg Instrumentengewicht ohne Gegengewicht: 300mAh

AM3: Ca 1Ah im Leerlauf

Geräuschentwicktlung

Rainbow
In RA relativ laut. Habe die Gotogeschwindigkeit auf 600x gedrosselt. Der RA Motor ist aber auch deutlich fetter als der Dec Motor.

AM3
leiser

Ein Vorteil der Servos ist die Closed Loop Kontrolle über den Antrieb.

Übrigens hat die Rainbow auch einen Riemen zur weiteren Übersetzung in RA. Dec ist direkt angetrieben.

Grüße,

Stephan
 
Hallo Thomas,

es sind keine hochauflösenden Direktencoder wie bei 10Micron und Konsorten. Die Servos haben Encoder auf der Motorwelle, dadurch kann der Motorstrom und die Geschwindigkeit der Motoren geregelt und überwacht werden. Bei Schrittmotoren wird quasi der "Maximalstrom" auf die Motoren gehauen damit das bei jeder Belastung funktioniert. Verlorene Schritte bei Schrittmotoren bekommt die Steuerung nicht mit und somit auch keine Überlastung bzw Kollision. Die Rainbows haben eine Kollisionsabschaltung, welche mit Schrittmotoren so meines Wissens nicht möglich wäre.

Die Montierung korrigiert jedoch auf Wunsch in Echtzeit Polaufstellungsfehler und Refraktor in RA und DEC.
Das funktioniert gerade beim Planetenfilmen perfekt!

Die Qualität der Servomotoren und deren Getriebe sind entscheidend. Daher sind gute Servoantriebe teurer.

Da ich beides habe kann ich sagen: Bei guter Ausführung funktioniert beides gut mit vor und Nachteilen für beide Systeme.
Der hohe Stromverbrauch bei meiner hochmobilen AM3 ärgert mich dennoch ein wenig ;)
 
Rainbow verwendet schweizer Maxon Motoren...das ist sozusagen der Rolls Royce . Ob Rainbow auch original Harmonic Drive Getriebe verwendet, weiß ich leider nicht.
 
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