Bei dem Wort „Servo“ denken die meisten Menschen sofort an die Servolenkung, die das Autofahren so komfortabel macht. Diese hydraulische Lenkunterstützung beim Auto ist eine feine Sache und erleichtert das Rangieren oder das Einparken ungemein. 

Aber auch in der Technik und im Modellbau werden Servos genutzt. Sie kommen immer dann zum Einsatz, wenn mechanische Bewegungen realisiert werden sollen, die nicht vor Ort von Hand ausgeführt werden können. 

Diese Anforderung klingt im ersten Moment recht einfach. Doch dafür ist ganz schön viel technisches Know-how erforderlich. 

Anhand von RC-Servos erklären wir Ihnen gerne, wie moderne Servotechnik funktioniert.

Bei allen anderen ferngesteuerten Modellen muss das per Funk übertragene Fernsteuersignal in eine mechanische Bewegung umgewandelt werden. Und genau diese Aufgabe übernehmen RC-Servos. 

Auch wenn die grundsätzliche Aufgabenstellung immer gleich ist, sind die Rahmenbedingungen doch sehr unterschiedlich. Ein Servo, das an einem leichten Parkflyer die Ruderklappen bewegt, muss andere Eigenschaften aufweisen als ein Servo, das in einem grossen Modellauto für die Lenkung zuständig ist. 

Darum gibt es auch die unterschiedlichsten Bauformen, wie wir später noch sehen werden.

Der Servohebel oder auch Abtriebshebel führt die mechanische Bewegung des Servos aus. Der Servohebel ist drehbar gelagert und besteht entweder aus Kunststoff, der teilweise faserverstärkt ist, oder aus leichtem Metall. 

Für die Montage der Schubstangen oder Anlenkungen liegen oft unterschiedliche Servohebel bei, die in den meisten Fällen bereits mit Bohrungen versehen sind. 

Damit die Hebel sich nicht auf der Abtriebswelle des Servos verdrehen können, sind beide Teile verzahnt. Leider gibt es keine genormte Verzahnung, sodass Servohebel und Servos unterschiedlicher Hersteller trotz gleicher Grösse nicht unbedingt zusammen passen.

Um die mechanische Bewegung des Servohebels bei einem RC-Servo zu erzeugen, ist ein Elektromotor erforderlich. Im Regelfall werden dafür meist handelsübliche Elektromotoren mit 3poligem Anker verwendet.

Bei manchen Servos werden hochwertige Glockenanker-Motoren (Coreless-Motoren) verwendet. Bei diesen Motoren besteht der Rotor aus einer selbsttragenden Spule ohne Eisenkern, die sich um einen Permanentmagneten dreht. Durch die fehlende Masse ist die Trägheit des Rotors sehr gering und deshalb kann ein Glockenankermotor sehr schnell auf Drehzahl- oder Laufrichtungsänderungen reagieren. 

Um die Störanfälligkeit der Schleifkontakte eines Kollektormotors zu umgehen, gibt es spezielle Servos mit bürstenlosen Motoren (Brushless-Motoren). Allerdings sind diese Exemplare im Moment noch sehr teuer.

Damit Elektromotoren effektiv arbeiten können, müssen sie im Nenndrehzahlbereich betrieben werden. Am Servohebel wird aber nicht Drehzahl, sondern Kraft benötigt. Deshalb ist in einem RC-Servo ein Getriebe integriert. 

Je nach Auslegung können die Zahnräder aus unterschiedlichen Kunststoffen oder Metallen sein. Die Servo Typenbezeichnungen werden dann um die Buchstaben MG für Metallgetriebe oder TG für Titangetriebe ergänzt. Sogar ein Materialmix innerhalb des Getriebes ist nicht unüblich. 

Die Zahnradabmessungen richten sich nach dem Platz im Servo und der Kraft, die übertragen wird. Aus diesem Grund nimmt auch die Höhe der einzelnen Zahnräder zu. Die Zahnräder beim Motor sind noch verhältnismässig dünn, während sie beim Abtriebshebel gut sichtbar höher sind.

Die Elektronik in einem Servo hat die Aufgabe den Ist-Wert und den Soll-Wert zu vergleichen und bei einer Abweichung den Motor nachzuregeln. Der Ist-Wert ergibt sich aus der Stellung des Servohebels. Aus diesem Grund ist die Welle des Servo-Abtriebshebels mit einem Potentiometer verbunden. Über die Potispannung kann somit die momentane Stellung des Hebels (Ist-Stellung) zugeordnet werden. 

Bei modernen Servos werden zunehmend auch verschleissfreie magnetische Encoder für die kontaktlose Positionsaufnahme verwendet. 

Die Soll-Stellung kommt vom Empfänger und wird über die Anschlussleitung dem Servo zugeführt. Die seit Jahrzehnten übliche analoge Signalverarbeitung weicht immer mehr der digitalen Signalaufbereitung. Deshalb sind moderne Servos mit hochwertiger Elektronik in SMD-Bauweise ausgestattet.

Das Servogehäuse nimmt alle Komponenten des Servos auf und stellt eine Öffnung für die Abtriebswelle zur Verfügung. 

Bei manchen Servos ist noch ein Kugellager für die Abtriebswelle im Gehäuse mit integriert. Zum Teil wird dann die Typenbezeichnung mit den beiden Buchstaben BB für Ball Bearings ergänzt. 

In der unteren und mittleren Preisklasse bestehen die Gehäuse aus Kunststoff. Leistungsstarke Servos hingehen haben Metallgehäuse, die gleichzeitig auch als Kühlkörper dienen. Je nach Ausführung und Verwendungszweck sind am Gehäuse unterschiedliche Befestigungslaschen angebracht, um das Servo einfach montieren zu können. 

Beim Schiffs-Modellbau werden gerne wasserdichte Servos verwendet, um die Elektronik vor Spritzwasser zu schützen.

Ein Servo muss zum Modell passen. Viele Modell-Hersteller geben deshalb bereits bei der Konstruktion des Modells durch die Abmessungen des Servo-Einbauschachtes die Grösse des zu verwendenden Servos vor. 

Allerdings gibt es auch Modelle, bei denen die Wahl des Servos freigestellt ist, weil die erforderlichen Servohalterungen bzw. Servoschächte von den Modellbaufans selbst erstellt werden müssen. 

Aus diesem Grund werden Servos in den unterschiedlichsten Grössen und Bauformen angeboten. Standard-Servos haben die Abmessungen von ca. 40 x 20 40 mm (L x B x H). Davon Abweichend gibt es noch kleinere Midi, Mini und Micro Servos und Sonderbauformen wie z.B. superflache Servos oder Low-Profile Servos für den Tragflächeneinbau und grössere Lenkservos für Automodelle im Massstab 1:5.

Die nächsten wichtigen Kriterien für ein Servo sind das Stellmoment und das Haltemoment. Das bedeutet, wieviel Kraft ein Servo für die Anlenkung von Rudern oder Lenkgestängen erzeugt und mit wieviel Kraft die ausgelenkten Elemente in ihrer Stellung gehalten werden.

Da herkömmliche Servos einen drehbar gelagerten Abtriebshebel besitzen und somit dem Hebelgesetz unterliegen, werden die Werte in Newtonzentimeter (Ncm) angegeben. 

Ein Servo mit einem Stellmoment von 30 Ncm ist in der Lage eine Masse von ca. 3 kg zu heben, wenn der Anlenkpunkt 1 cm vom Drehpunkt des Servohebels entfernt ist. Das Haltemoment ist bei digitalen Modellbau-Servos immer grösser als das Stellmoment.

Moderne Fernsteuerungen sind in der Lage, den Weg eines Steuergebers in sehr feine Schritte zu unterteilen und diese Informationen auch an das Servo zu übermitteln. 

Das Servo muss dann auch in der Lage sein, diese Information umzusetzen. Dies ist sehr schön an hochwertigen Flugmodellen erkennbar, die an den Tragflächen eine messerscharfe Hinterkante aufweisen. 

Werden die Querruder oder Wölbklappen ausgelenkt und fahren dann wieder zurück in die Neutralstellung, ist leicht zu sehen, ob eine Klappe dann höher bzw. tiefer steht oder exakt zum Flügel ausgerichtet ist.

Um leistungsstarke Servos bauen zu können, werden starke Motoren benötigt. Diese haben dann auch eine entsprechend hohe Stromaufnahme. 

Damit der Strom aber nicht zu hoch wird, mussten die Servo-Hersteller die Betriebsspannung anheben. Mittlerweile gibt es Hochvolt (HV) Servos, die mit 8,4 V oder sogar mehr betrieben werden können. 

Derart leistungsstarke Servos werden aber nur noch dann am Empfänger angeschlossen, wenn auch der Empfänger für 8,4 V ausgelegt ist. Bei aufwändigen und teuren Modellen werden spezielle Akkuweichen eingesetzt, die eine redundante Stromversorgung der Servos aus zwei getrennten Versorgungsakkus übernehmen. Der Empfänger, oder besser gesagt, die Empfänger liefern dann lediglich die Steuersignale für die Akkuweiche. Da dafür ein Summensignal genutzt wird, reicht eine dreiadrige Verbindung pro Empfänger aus.