Регулирование скорости электромоторов сегодня можно встретить повсюду в современной жизни. Поэтому очевидно, насколько важна и необходима эта техника регулирования скорости для самых разных электрических устройств, квадрокоптеров и дронов. Точно так же, как коробка передач в автомобиле сообщает колёсам, с какой скоростью они должны вращаться, ESC управляет скоростью, с которой должен вращаться мотор при подаче газа. Полётный контроллер передаёт этот сигнал газа на ESC, который раскручивает мотор.

Большинство современных ESC настолько продвинуты и функциональны, что превосходят прежние модели. Давайте без лишних слов заглянем в мир ESC. Выбрать ESC — непростая задача. В этой статье мы покажем, как сделать это с помощью различных параметров.

Что такое электронный регулятор скорости, или ESC?

Электронный регулятор скорости (ESC) — это схема, которая принимает сигналы газа от полётного контроллера и управляет скоростью бесколлекторного мотора.

Электронный регулятор скорости работает подобно трансмиссии автомобиля. ESC управляет скоростью, с которой вращается мотор при подаче газа, и задаёт колёсам, как быстро они должны поворачиваться. Этот сигнал газа полётный контроллер передаёт на ESC, который раскручивает мотор.

ESC функционирует подобно коробке передач автомобиля. ESC управляет скоростью, с которой должен вращаться мотор при подаче газа, и сообщает колёсам, как быстро они должны поворачиваться. Этот сигнал газа полётный контроллер передаёт на ESC, раскручивающий мотор.

Почему ESC важны?

Квадрокоптеры изначально неустойчивы из-за наличия четырёх моторов. В вертолётах, напротив, для создания тяги используется только одна пара лопастей. Они также гораздо надёжнее (рулевой винт просто компенсирует крутящий момент, создаваемый несущим винтом).

Точный гироскоп в полётном контроллере отслеживает положение аппарата и выполняет микроскопические корректировки каждую секунду, чтобы моторы вращались с нужной скоростью и сохранялась устойчивость. Между органами управления полётом и моторами ESC служат посредником. Они подают сигналы на ESC, которые затем дают моторам команду замедлиться. Без ESC полётный контроллер не может напрямую взаимодействовать с моторами. От ESC к мотору идут три провода, по которым передаётся ток. Скорость мотора определяется количеством подаваемого тока.

Как выбрать лучший ESC?

Качественный ESC обеспечивает безопасный и комфортный полёт. При выборе ESC учитывается множество параметров, в том числе:

1. Номинальный ток
2. Номинальное входное напряжение
3. Вес и размер
4. Прошивка ESC
5. BEC
6. Подключение ESC
7. Процессоры ESC
8. Протоколы ESC

1. Номинальный ток

Номинальный ток ESC должен быть первым фактором, который стоит проверить при выборе. При вращении моторы потребляют ток. Если номинальный ток или номинальная сила тока превышает возможности вашего ESC, он может перегреться и в итоге выйти из строя. Определите номинальный ток вашего ESC после того, как подберёте подходящий по размеру мотор.

• Потребляемый ток вашего ESC
• Моторы с высокими показателями KV
• Более крупные пропеллеры (длина & шаг)
• Больший размер мотора (ширина и высота статора)

Сейчас ESC оценивают двумя способами: по длительному и по кратковременному току. Номинальный длительный ток указывает наибольший постоянный ток, который ESC может безопасно выдерживать. Номинальный пиковый ток — это максимальный ток, который ESC может безопасно выдерживать в течение короткого времени (например, 10 секунд) без повреждения.

2. Номинальное входное напряжение

Номинальное напряжение ESC — это максимальное напряжение, которое он может безопасно выдерживать. Некоторые ESC могут работать с аккумуляторами 3S-4S, а другие — с аккумуляторами 6S. Проверьте, совместимы ли они с напряжением LiPo. Слишком высокое напряжение питания ESC выведет из строя и ESC, и мотор.

3. Вес и размер

Вес и размер ESC определяются номинальным током устройства. Создавать более лёгкие и компактные ESC без ущерба для производительности и эффективного охлаждения непросто. Отдельные автономные ESC обычно весят около 4–6 граммов, а ESC формата 4 в 1 — около 12–15 граммов. Чем легче ESC, тем хуже отвод тепла, что вызывает опасения по поводу перегрева.

4. Прошивка ESC

Прошивка каждого ESC — это программное обеспечение, которое на нём работает. Она определяет производительность ESC. Прошивка ESC содержит сведения о поддерживаемых протоколах и интерфейсе настройки. Существует несколько разновидностей прошивок ESC.

• BLHeli ESC.
• BLHeli_S ESC
• SimonK ESC
• Прошивка KISS
• BLHeli_32

Из них прошивки BLheli и Simonk являются открытыми, а прошивка KISS — закрытой, то есть она может работать только с ESC KISS.

5. С BEC или без него

BEC — это аббревиатура от Battery Elimination Circuit (схема исключения батареи). BEC поддерживает стабильный ток при заданном напряжении. Полётный контроллер, радиоприёмник (RX) и другие компоненты на 5V питаются через выход 5V. Однако сегодня в системах квадрокоптеров применяется плата распределения питания, поэтому ESC с BEC нам фактически не нужны.

Opto ESC — это ESC без BES. Вашему полётному контроллеру и RX потребуется отдельный источник питания без BEC на 5V. Такой ESC не содержит «красного» сервопровода, как показано на рисунке выше. Используются только провода сигнала и земли.

6. Подключение ESC к мотору

ESC питается от аккумулятора LiPo. Скорость мотора регулируется сигналом, получаемым от полётного контроллера. У бесколлекторного ESC есть три провода, которые вставляются в разъёмы или припаиваются к трём проводам мотора. Ниже показан отдельный автономный ESC с аккумулятором LIPO, RC-приёмником и бесколлекторным мотором.

7. Протоколы ESC

Протоколы аналогичны операционной системе ESC. Они влияют на то, как быстро ESC и FC (полётный контроллер) обмениваются данными, что сильно сказывается на управляемости и производительности квадрокоптера.

Ниже приведён список актуальных протоколов, применяемых в квадрокоптерах, от самых старых к новым:

• Standard PWM
• Oneshot125
• Oneshot42
• Multishot
• DShot
• ProShot

8. Процессоры ESC

Большинство процессоров ESC выпускают ATMEL, Silabs и ARM Cortex. Все эти процессоры имеют свои особенности, характеристики и поддержку прошивок.

• ATMEL 8-bit совместим с прошивками SimonK и BLHeli
• SILABS 8-bit совместим только с BLHeli или BLHeli_S
• ARM Cortex 32-bit (например, STM32 F0, F3, L4) может работать с BLHeli_3

Лучший ESC для квадрокоптера

Наиболее распространённые прошивки для ESC мультироторов — Bethel, Simonk или Kiss. Это стало возможным благодаря поддержке «BLHeli passing through» в CleanFlight, которая встроена во все полётные контроллеры на базе CleanFlight. Это позволяет программировать и обновлять ESC вашего мультиротора прямо с компьютера, подключённого к полётному контроллеру.

Если вы хотите перейти с более сложного линейного BEC на более эффективный импульсный режим, убедитесь, что выбираете правильный вариант. Вам придётся освежить знания по математике и терминологии (типы, входные напряжения, выходные напряжения, номиналы и т. д.). Чтобы убедиться, что у вас есть всё необходимое,

Применение ESC

Системы электронного регулирования скорости применяются в устройствах дистанционного управления и транспортных средствах.

• Электромобили
• Электровелосипеды
• Электрические летательные аппараты
• Автомобили
• Вертолёты
• Самолёты
• Лодки
• Квадрокоптеры
• Прошивка ESC

Заключение

ESC — один из многих компонентов, которые вместе делают дрон отзывчивым и простым в использовании летательным аппаратом, каким мы привыкли его видеть. По сути, он служит реле между полётным контроллером дрона и моторами, преобразуя команды пилота в реальное движение.

Большинство потребительских дронов уже имеют встроенный ESC, поэтому обычным пилотам не стоит об этом беспокоиться. Тем, кто любит экспериментировать с самодельными дронами, базовое понимание того, как работают ESC и каковы их лучшие характеристики, поможет точнее настроить поведение дрона. Правильный выбор ESC критически важен для задач, где требуется быстрый отклик и компактность дрона.