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Servo zum Getriebemotor umbauen

Servos lassen sich zu hervorragenden Getriebemotoren umbauen. So kann man sie für alle möglichen Antriebe einsetzen, wie zum Beispiel Seilwinden oder Roboterantriebe. Diese Anleitung mit vielen Bildern leitet dich Schritt für Schritt durch den Umbau.



Servo zum Getriebemotor umbauen
Bild 1: Servo zum Getriebemotor umbauen

Ein Servo, der zum Getriebemotor umgebaut wurde, kann sich endlos drehen. Er wird nicht mehr mit einem PWM Signal angesteuert, sondern direkt mit einem DC Signal von 0V bis 5V. Einen Servo umzubauen wird auch „Servo hacking“ genannt. Ein gehackter Servo lässt sich dank seinem rechteckigen Gehäuse mit Befestigungsösen gut in eine Maschine einbauen. Da Servos nur wenige Euro kosten, sind Getriebemotor-Servos äusserst günstig.

Dieses Tutorial beschreibt den Umbau eines Servos zum Getriebemotor, so dass er mit einem DC Signal angesteuert werden kann. Die Variante zur Ansteuerung mit dem klassischen PWM Signal eines RC Empfängers findest du ebenfalls auf electronicsplanet.

Schritt 1: Gehäuse öffnen

Entferne als erstes die Stellkreuzschraube des zukünftigen Getriebemotors mit einem kleinen Schraubenzieher.

Servo Stellkreuz Schraube lösen
Bild 2: Schraube am Servokreuz lösen

Ist die Schraube entfernt, kann das Kreuz von Hand abgenommen werden. Schraube und Kreuz werden vorerst nicht mehr benötigt und beiseite gelegt.

Servo bei dem das Stellkreuz entfernt wird, zum Umbau in einen Getriebemotor
Bild 3: Servokreuz entfernen

Auf der unteren Seite des Servos befinden sich vier kleine Schrauben.

Modellbauservo öffnen. Gehäuseunterseite mit Schrauben
Bild 4: Unterseite des Servogehäuse

Diese werden ebenfalls mit einem Kreuzschlitzschraubenzieher entfernt

Schraubendreher öffnet Servogehäuse
Bild 5: Die vier Schrauben entfernen

Jetzt kann die Bodenplatte vom Gehäuse abgenommen werden. Darunter kommt die Servoelektronik zum Vorschein. Schrauben und Bodenplatte werden erst dann weider benötigt, wenn wir den Umbau zum Getriebemotor abgeschlossen haben. Du kannst sie zur Seite legen.

Servo Getriebemotor Umbau. Blick auf die Elektronik
Bild 6: Gehäuseboden entfernen

Der Deckel des Getriebefachs kann jetzt auch abgenommen werden. Darunter kommt das Getriebe zum Vorschein.

Servo Getriebemotor umbau. Getrieberaum Deckel.
Bild 7: Den Getrieberaumdeckel abnehmen

Der Deckel wird vorerst nicht mehr benötigt und beiseite gelegt.

Servogetriebe von oben
Bild 8: Getriebe von oben

Schritt 2: Zerlegung des Getriebes

Wer sich mit dem Servogetriebe noch nicht auskennt, macht sich am besten zuerst mit seiner Funktionsweise vertraut und betrachtet, wie die Zahnräder ineinander greifen.

Dies ist das Getriebe des Getriebemotors. Für den Umbau des Servos müssen wir es auseinandernehmen.

Das Getriebe ist mit einer meist weissen Paste geschmiert. Es soll darauf geachtet werden, dass möglichst wenig dieser Paste verloren geht.

Servogetriebe von der Seite
Bild 9: Getriebe von der Seite

Zuerst wird das Doppelzahnrad oben in der Mitte entfernt.

Getriebemotor Servo mittleres Zahnrad entfernen
Bild 10: Mittleres Zahnrad abnehmen

Anschliessend können das Doppelzahnrad links und das Endachsenzahnrad rechts entfernt werden.

Drei Zahnräder aus dem Servo ausgebaut
Bild 11: Seitliche Zahnräder entfernen

Zum Schluss werden das Doppelzahnrad unten in der Mitte und die beiden Achsen entfernt.

Die Getriebeteile werden beiseite gelegt.

Servogetriebe komplett zerlegt
Bild 12: Achsen und unteres Zahnrad abnehmen

Schritt 3: Entfernen der Servoelektronik

Wir betrachten die Zwischenwand, die durch das entfernen des Getriebes frei geworden ist: Links sehen wir den Motor. Rechts, die Achse des Potentiometers. Dieses Potentiometer ist immer irgendwie von unten auf der Zwischenwand fixiert. Diese Fixierung gilt es zu lösen. Folgende verschiedene Situationen gibt es:
  • Das Poti ist mit einer Sechskantmutter festgeschraubt.
  • Das Potentiometer ist von unten mit Widerhaken eingeklinkt.
  • Das Potentiometer ist von unten mit Widerhaken eingeklinkt und mit soliden Metallsteifen mit der Servoelektronik verbunden.
Beim hier abgebildetem Servo handelt es sich um die letzte Variante, aber das sehen wir jetzt noch nicht. Ist von Oben her eine Mutter zu sehen, handelt es sich um die erste Variante, und man kann das Poti lösen, indem man diese Mutter wegschraubt.

Servo Getriebemotor Umbau Getriebe entfernt
Bild 13: Servo ohne Getriebe von oben

Falls es sich um die zweite oder dritte Variante handelt: Versuchen Sie VORSICHTIG die Servoelektronik von unten herauszuziehen. Dazu kann ein Messer zum Heraushebeln verwendet werden. Ist das Potentiometer nach der zweiten Variante befestigt, kann die Elektronik einfach herausgezogen werden. Lösen sie die Widerhaken von der Seite auf der sich das Poti befindet und ziehen sie das Poti heraus. Lässt sich die Platine nicht einfach herausziehen, ist das Potentiometer nach der dritten Variante befestigt.

Servo Elektronik mit Messer entfernen
Bild 14: Servoelektronik abheben

Falls es sich um die dritte Variante handelt: Dies ist die schwierigste Variante, da die Widerhaken gelöst werden müssen, bevor, die Elektronik entfernt werden kann. Lösen Sie die Widerhaken mit einem spitzen Gegenstand durch die kleinen Löcher in der Zwischenwand. Das ist nicht ganz einfach. Indem man die Potiachse mit dem Finger herunterdrückt, kann man verhindern, dass die Haken wieder einschnappen. Das nächste Bild zeigt die Widerhaken von unten, was das Lösen etwas vereinfacht. Wer bereits etwas Erfahrung im Servohacking hat, kann erahnen, welche Lötstellen zum Potentiometer gehören. In dem Fall kann man natürlich das Potentiometer entlöten bevor man die Platine entfernt.

Widerhaken mit Büroklammer lösen
Bild 15: Haken mit Büroklammer lösen

Die Widerhaken sind auf der rechten Seite, ober- und unterhalb des Loches.

Servogehäuse leer. Widerhaken sichtbar
Bild 16: Die Widerhaken, die das Potentiometer halten

Wurden die Widerhaken gelöst, kann auch bei der dritten Variante die Elektronik aus dem Gehäuse entfernt werden. Die Elektronik kann beiseite gelegt werden.

Servoelektronik aus Gehäuse entfernen
Bild 17: Servoelektronik entfernen

Schritt 4: Überprüfen der Endachse ohne Potentiometer

Beim Umbau eines Servos zum Getriebemotor, wird das Potentiometer entfernt. Jetzt geht es darum, zu testen, ob die Endachse auch ohne Potentiometer das Endachsenzahnrad führen kann. Das Endzahnrad wird auf die Achse aufgesetzt. Es muss überprüft werden, ob die Achse auch ohne Potentiometer dem Zahnrad halt gibt. Das Zahnrad muss auch ohne Potentiometer fest auf der Achse sitzen und darf keinen Spielraum haben.

Servo Endzahnrad und Deckel vom Getrieberaum
Bild 18: Endzahnrad aufsetzen

Der Deckel wird aufgesetzt und das Zahnrad wird von Hand gedreht. Es darf sich ausser in der Drehachse in keiner Richtung bewegen lassen, sondern muss sauber geführt werden. Es ist normal, dass sich das Zahnrad nur in einem beschränktem Winkel drehen lässt, da der mechanische Endanschlag vom Servo noch nicht entfernt wurde. Für den Umbau vom Servo zum getriebemotor werden wir diesen Anschlag etwas später entfernen. Lässt sich das Zahnrad nicht mehr sauber bewegen, hatte das Potentiometer eine achsführende Funktion. In dem Fall ist der Servo möglicherweise nicht zum umbau zum Getriebemotor geeignet. Als Notfallmassnahme kann man versuchen, den Umbau in der Variante mit Potentiometer durchzuführen. Lesen Sie in diesem Fall bitte am Ende dieser Seite weiter. Legen sie das Gehäuse das Endzahnrad und den Deckel wieder beiseite.

Servo Endzahnrad Führung ohne Potentiometer prüfen
Bild 19: Drehung prüfen

Schritt 5: Entfernen des mechanischen Anschlags am Endzahnrad

Wir sind schon ein gutes Tück vorangekommen auf dem Weg vom Servo zum Getriebemotor. Abe jetzt kommt das Werkzeug zum Einsatz! Auf den folgenden drei Bildern ist der mechanische Anschlag zu sehen, der für den beschränkten Drehwinkel des Endzahnrades verantwortlich ist. Es handelt sich dabei um das vorstehende Stück, das auf den ersten beiden Bildern rechts und auf dem dritten Bild links zu sehen ist. Dieser Anschlag muss für den Umbau zum Getriebemotor entfernt werden.

Servo Endzahnrad von oben
Bild 20: Zahnradanschlag von oben


Servo Endzahnrad mit Anschlag
Bild 21: Zahnradanschlag


Servo Endzahnrad Seitenansicht
Bild 22: Zahnradanschlag von der Seite

Viele Servohackinganleitungen weisen an, den Anschlag abzufeilen. Dies funktioniert zwar, führt jedoch fast immer zu einer Beschädigung des Zahnrades, wodurch es sich nicht mehr gleichmässig dreht. Damit der Getriebemotor sauber dreht, muss der Anschlag bis auf Höhe der Zähne entfernt werden. Wenn möglich sogar etwas tiefer. Dabei wird die Feile zwangläufig die Zähne des Zahnrades mit abfeilen. Selbst wenn man den Anschlag nur bis auf Zahnradhöhe abfeilen will und nicht tiefer, wird die Feile die Zähne sicher etwas beschädigen. Deshalb: Finger weg von der Feile.

Warnhinweis verwendung Feile
Bild 23: Nicht mit der Feile bearbeiten

Stattdessen sollte der Anschlag mit einer Klinge weggeschnitten werden. Dabei wird die Klinge wie eine Säge hin und her bewegt. Beim Futaba 3003 hat dies problemlos funktioniert. Gibt es Schwierigkeiten, sollte man sich nach einer schärferen Klinge umschauen und sie eventuell über einer Flamme erhitzen. Die Klinge sollte die Zähne des Rades nicht berühren.

Servo Getriebemotor Umbau Anschlag entfernen
Bild 24: Mit dem Messer abschneiden

Es sollte problemlos möglich sein, den Anschlag tiefer als die Zähne abzuschaben. Auch an der Achse darf nichts mehr vorstehen. Am besten wird sogar ein Stück von der Achse mit abgeschabt. Dieses Bild zeigt den Querschnitt durch das Zahnrad. Rot ist die Fläche des Anschlages, die unbedingt entfernt werden muss. Um ein 100%-ig sauberes drehen der Achse zu garantieren, muss auch die orange Fläche entfernt werden. Die Zähne (blau) müssen dabei jedoch unberührt bleiben. Sollte sich der Plastik nicht schneiden lassen, wird es schwierig. Dem Autor dieses Tutorials ist dieser Umstand noch nie begegnet. Vermutlich lässt sich der Anschlag mit einem spitzen Seitenschneider wegknipsen. Anschliessend müssen leider doch mit einer Feile die immer noch vorstehenden Reste abgefeilt werden. Am besten wird vermutlich eine halbrunde Miniaturfeile verwendet, da mit einer solchen der Zahnradkontakt weitgehend verhindert werden kann.

Endzahnrad Querschnitt mit Anschlag zum entfenen
Bild 25: Anschlag etwas vertieft ausnehmen

Schritt 6: Überprüfen der Endachse ohne Anschlag

Das Zahnrad wird wieder auf das Servogehäuse aufgesetzt und der Deckel wird geschlossen.

Servo Endzahnrad und Deckel vom Getrieberaum
Bild 26: Endzahnrad wieder einsetzen

Von Hand wird die Endachse gedreht. Sie muss sich jetzt wie beim Getriebemotor um 360 Grad drehen lassen. Dabei darf kein Widerstand spürbar sein. Wenn man spürt, dass das Zahnrad an gewissen Stellen hängen bleibt, ist das ein Zeichen dafür, dass der Anschlag nicht sauber entfernt wurde und am Gehäuse ansteht. In diesem Fall muss der Anschlag nochmals nach der Querschnittzeichnung verkleinert werden.

Servo Endzahnrad Drehung ohne Potentiometer prüfen
Bild 27: Drehung prüfen

Schritt 7: Modifikation der Servoelektronik

Als nächstes wird die ausgebaute Servoelektronik benötigt.

Servo Getriebemotor Elektronik mit Motor und Potentiometer
Bild 28: Servoelektronik mit Potentiometer

Auf der unteren Seite der Platine sind üblicherweise sowohl SMD wie auch troughhole Komponente eingelötet.

Servo Elektronik Lötseite
Bild 29: PCB Unterseite mit Potentiometer eingelötet

Mit Lötkolben und Entlötwerkzeug wird das Potentiometer entfernt.

Servo Elektronik Potentiometer ausgelötet
Bild 30: PCB Unterseite mit Potentiometer ausgelötet

Die beiden Anschlüsse des Motors werden vom Rest der Schaltung isoliert. Am einfachsten geht dies, indem man mit einem Messer alle Leiterbahnen die zum Motor führen durchtrennt. Oft ist zwischen beiden Motoranschlüssen ein (SMD)-Kondensator angeschlossen. Dieser muss nicht abgetrennt werden, da er auch im DC-Betrieb die Betriebseigenschaft des Motor verbessert. Im Bild ist er durch den grünen Kreis markiert.

Servo Elektronik Motorleiterbahnen unterbrechen
Bild 31: Motorleiterbahnen unterbrechen

Das Anschlusskabel wird abgelötet und zwei der Adern werden direkt auf die Motoranschlüsse aufgelötet. Dabei ist zu achten, dass die Lötstellen nicht zu hoch werden, da sonst die Bodenplatte nicht mehr sauber auf den Servo aufgesetzt werden kann. Baut man für eine Anlage mehrere Servos um, sollte man darauf achten, die Kabelfarben immer gleich herum anzulöten. Die dritte, überflüssige Ader muss von den Motoranschlüssen ferngehalten werden. Am besten wird sie nahe beim Stecker abgeschnitten.

Servo Getriebemotor Kabel an Motor anlöten
Bild 32: DC Kabel anbringen

Man sollte Beschädigungen des Kabels durch die spitzen Lötstellen vorbeugen. Deshalb dazu können entweder alle überflüssigan Bauteile ausgelötet werden, oder das Kabel muss mit einem soliden Stück Papier oder Karton von der Platine getrennt werden. Um Platzprobleme beim schliessen des Servobodens zu lösen müssen bei der Papiervariante möglicherweise die Anschlussbeine der eingenlöteten Bauteile auf de Unterseite der Platine gekürzt werden.

Servo Getriebemotor umbau Kabelschutz aus Karton
Bild 33: DC Kabel Schutzkarton

Schritt 8: Servo wieder zusammenbauen

Auf den folgenden Bildern ist die dritte Kabelader noch zu sehen. In Wirklichkeit ist sie nicht mehr vorhanden.
Der Umbau ist somit abgeschlossen und der Getriebemotor kann wieder zusammengebaut werden. Zuerst wird die Ektronik eingesetzt.

Elektronik in Getriebemotor einbauen
Bild 34: Elektronik ins Gehäuse einsetzen

Das Getriebe wird zusammengesetzt. Zuerst die Achsen und das untere, mittlere Zahnrad.

Drei Zahnräder aus dem Servo ausgebaut
Bild 35: Mittleres Zahnrad und Achsen einsetzen

Anschliessend die beiden Zahnräder links und rechts.

Getriebemotor Servo mittleres Zahnrad entfernen
Bild 36: Seitliche Zahnräder einsetzen

Zum Schluss das Zahnrad oben in der Mitte.

Servogetriebe von der Seite
Bild 37: Letztes Zahnrad einbauen

Der Deckel wird auf den Getriebemotor aufgesetzt.

Servo Getriebemotor umbau. Getrieberaum Deckel.
Bild 38: Gehäusedeckel aufsetzen

Die Bodenplatte und das Servokreuz werden wieder festgeschraubt.

Schraubendreher öffnet Servogehäuse
Bild 39: Gehäuseboden und Schrauben wieder einsetzen

Was wie ein Servo aussieht ist nun in Wirklichkeit ein DC- Getriebemotor. Gib 5V DC auf die Kabel um ihn drehen zu lassen.

Serrvo zum Getriebemotor fertig umgebaut
Bild 40: Fertig ist der Umbau

Falls das Endzahnrad ohne Potentiometer nicht sauber geführt wird:

Bei Ihrem Servo hat das Potentiometer offenbar eine achsenführende Funktion und kann nicht einfach so entfernt werden. Es geht nun darum, die 360 Grad-Drehung mit eingebautem Potentiometer zu realisieren. Dies ist ein Problem, das oft nicht einfach zu lösen ist. Es sollte in Betracht gezogen werden, den Servo wieder zusammenzubauen und ein anderes Modell auszuprobieren. Es gibt jedoch Möglichkeiten den Servo auch mit eingebautem Potentiometer um 360 Grad drehen zu lassen. Ziel ist es, das Endachsenzahnrad oder die Potentiometerachse so zu manipulieren, dass man das Zahnrad auf das Potentiometer aufsetzen und eine volle Umdrehung machen kann.

Die Potentiometerachse und das Zahnrad sind immer irgendwie ineinander verkeilt, so dass sich die Drehung vom Zahnrad auf das Poti überträgt. Diese Verkeilung muss aufgehoben werden.

Es gibt folgende Möglichkeiten: * Die Potentiometerachse so weit kürzen, dass das Zahnrad nicht mehr greifen kann. * Mit einem Bohrer die Öffnung des Zahnrades aufbohren, so dass das Potentiometer nicht mehr greifen kann. Der Bohrer sollte dabei wenig grösser sein, als die Potentiometerachse.

Wurde eine Zahnradführung mit Poti erfolgreich realisiert, müssen die Potentiometeranschlüsse isoliert werden, damit sie keinen Kontakt zur Platine haben können. Anschliessend kann mit Schritt 5 der Anleitung weitergemacht werden.

Haben Sie sich entschieden den Servo nicht zum Getriebemotor umzubauen, fahren Sie nach Schritt 8 der Anleitung fort um ihn wieder zusammenzubauen.
X
Servo zum Getriebemotor umbauen
Bild 1: Servo zum Getriebemotor umbauen
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Servo Stellkreuz Schraube lösen
Bild 2: Schraube am Servokreuz lösen
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Servo bei dem das Stellkreuz entfernt wird, zum Umbau in einen Getriebemotor
Bild 3: Servokreuz entfernen
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Modellbauservo öffnen. Gehäuseunterseite mit Schrauben
Bild 4: Unterseite des Servogehäuse
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Schraubendreher öffnet Servogehäuse
Bild 5: Die vier Schrauben entfernen
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Servo Getriebemotor Umbau. Blick auf die Elektronik
Bild 6: Gehäuseboden entfernen
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Servo Getriebemotor umbau. Getrieberaum Deckel.
Bild 7: Den Getrieberaumdeckel abnehmen
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Servogetriebe von oben
Bild 8: Getriebe von oben
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Servogetriebe von der Seite
Bild 9: Getriebe von der Seite
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Getriebemotor Servo mittleres Zahnrad entfernen
Bild 10: Mittleres Zahnrad abnehmen
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Drei Zahnräder aus dem Servo ausgebaut
Bild 11: Seitliche Zahnräder entfernen
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Servogetriebe komplett zerlegt
Bild 12: Achsen und unteres Zahnrad abnehmen
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Servo Getriebemotor Umbau Getriebe entfernt
Bild 13: Servo ohne Getriebe von oben
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Servo Elektronik mit Messer entfernen
Bild 14: Servoelektronik abheben
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Widerhaken mit Büroklammer lösen
Bild 15: Haken mit Büroklammer lösen
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Servogehäuse leer. Widerhaken sichtbar
Bild 16: Die Widerhaken, die das Potentiometer halten
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Servoelektronik aus Gehäuse entfernen
Bild 17: Servoelektronik entfernen
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Servo Endzahnrad und Deckel vom Getrieberaum
Bild 18: Endzahnrad aufsetzen
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Servo Endzahnrad Führung ohne Potentiometer prüfen
Bild 19: Drehung prüfen
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Servo Endzahnrad von oben
Bild 20: Zahnradanschlag von oben
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Servo Endzahnrad mit Anschlag
Bild 21: Zahnradanschlag
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Servo Endzahnrad Seitenansicht
Bild 22: Zahnradanschlag von der Seite
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Warnhinweis verwendung Feile
Bild 23: Nicht mit der Feile bearbeiten
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Servo Getriebemotor Umbau Anschlag entfernen
Bild 24: Mit dem Messer abschneiden
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Endzahnrad Querschnitt mit Anschlag zum entfenen
Bild 25: Anschlag etwas vertieft ausnehmen
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Servo Endzahnrad und Deckel vom Getrieberaum
Bild 26: Endzahnrad wieder einsetzen
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Servo Endzahnrad Drehung ohne Potentiometer prüfen
Bild 27: Drehung prüfen
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Servo Getriebemotor Elektronik mit Motor und Potentiometer
Bild 28: Servoelektronik mit Potentiometer
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Servo Elektronik Lötseite
Bild 29: PCB Unterseite mit Potentiometer eingelötet
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Servo Elektronik Potentiometer ausgelötet
Bild 30: PCB Unterseite mit Potentiometer ausgelötet
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Servo Elektronik Motorleiterbahnen unterbrechen
Bild 31: Motorleiterbahnen unterbrechen
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Servo Getriebemotor Kabel an Motor anlöten
Bild 32: DC Kabel anbringen
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Servo Getriebemotor umbau Kabelschutz aus Karton
Bild 33: DC Kabel Schutzkarton
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Elektronik in Getriebemotor einbauen
Bild 34: Elektronik ins Gehäuse einsetzen
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Drei Zahnräder aus dem Servo ausgebaut
Bild 35: Mittleres Zahnrad und Achsen einsetzen
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Getriebemotor Servo mittleres Zahnrad entfernen
Bild 36: Seitliche Zahnräder einsetzen
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Servogetriebe von der Seite
Bild 37: Letztes Zahnrad einbauen
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Servo Getriebemotor umbau. Getrieberaum Deckel.
Bild 38: Gehäusedeckel aufsetzen
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Schraubendreher öffnet Servogehäuse
Bild 39: Gehäuseboden und Schrauben wieder einsetzen
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Serrvo zum Getriebemotor fertig umgebaut
Bild 40: Fertig ist der Umbau

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