Контроль швидкості електродвигунів зараз можна побачити повсюди в сучасному житті. Як наслідок, ми бачимо, наскільки критично важливим і необхідним є цей метод контролю швидкості для різноманітного електричного обладнання, квадрокоптерів і дронів. Так само, як коробка передач в автомобілі повідомляє колесам, з якою швидкістю вони повинні обертатися, ESC контролює швидкість, з якою повинен обертатися двигун, коли натиснуто дросель. Контролер польоту надсилає цей сигнал дросельної заслінки до ESC, який обертає двигун.

Більшість сучасних регуляторів швидкості (ESC) настільки просунуті та насичені функціональністю, що вони засоромлюють попередні ESC. Давайте не гаючи часу, зазирнемо у світ ESC. Вибір ESC – складне завдання. У цій публікації ви дізнаєтесь, як це зробити, використовуючи різні параметри.

Що таке електронний контроль швидкості або ESC?

Електронний регулятор швидкості (ESC) — це схема, яка приймає сигнали дросельної заслінки від контролера польоту та керує швидкістю безщіткового двигуна.

Електронний регулятор швидкості працює подібно до трансмісії в автомобілі. ESC контролює швидкість обертання двигуна для подачі газу та вказує колесам, з якою швидкістю вони повинні обертатися. Контролер польоту надсилає цей сигнал дросельної заслінки до обертового двигуна ESC.

ESC функціонує подібно до коробки передач автомобіля. ESC контролює швидкість, з якою повинен обертатися двигун, щоб застосувати дросель, і повідомляє колесам, з якою швидкістю вони повинні обертатися. Цей сигнал дросельної заслінки надсилається контролером польоту до обертового двигуна ESC.

Чому ЕСК важливі?

Квадрокоптери за своєю суттю нестабільні через свої чотири двигуни. Однак у гелікоптерах для створення руху використовується лише одна пара лопатей. Вони також набагато надійніші (хвостовий ротор просто протидіє крутному моменту, що генерується головним ротором).

Точний гіроскоп у контролері польоту контролює місцезнаходження літального апарата та щосекунди встановлює крихітні з'єднання, щоб забезпечити обертання двигунів з правильною швидкістю для підтримки стабільності. Між органами керування польотом та двигунами регулятори швидкості (ESC) служать посередником. Вони подають сигнали до ESC, які згодом вказують двигунам сповільнитися. Без ESC контролер польоту не може безпосередньо з'єднатися з двигунами. Три дроти передають струм від ESC до двигуна. Швидкість двигуна визначається величиною струму, який вони подають.

Як вибрати найкращий ESC?

Високоякісний регулятор рівня льотної здатності (ESC) забезпечує безпечний та комфортний політ. Під час вибору ESC враховується низка параметрів, зокрема:

1. Поточний рейтинг
2. Номінальна вхідна напруга
3. Вага та розмір
4. Прошивка ESC
5. БЕК
6. Підключення ESC
7. Процесори ESC
8. Протоколи ESC

1. Поточний рейтинг

Номінальний струм регулятора швидкості (ESC) має бути першим фактором, який слід враховувати під час його вибору. Під час обертання двигуни споживають струм. Він може перегрітися та зрештою призвести до пошкодження, якщо номінальний струм або номінальна сила струму перевищують ємність вашого ESC. Визначте номінальний струм вашого ESC після того, як ви обрали двигун відповідного розміру.

• Струм, що споживається вашим ESC
• Двигуни з високими номінальними значеннями KV
• Більші гвинти (довжина та крок)
• Більший розмір двигуна (ширина та висота статора)

Регулятор швидкості електромагнітної системи (ESC) зараз оцінюється двома способами: безперервний та імпульсний. Найбільший безперервний струм, який ESC може безпечно витримувати, визначається номінальним струмом безперервного струму. Номінальний імпульсний струм – це максимальний струм, який ESC може безпечно витримувати протягом короткого проміжку часу (наприклад, 10 секунд), не пошкоджуючи ESC.

2. Номінальна вхідна напруга

Номінальна напруга регулятора ESC – це максимальна напруга, яку він може безпечно витримувати. Деякі регулятори ESC можуть працювати з акумуляторами 3S-4S, тоді як інші можуть працювати з акумуляторами 6S. Перевірте, чи сумісні вони з напругою LiPo. Надмірно висока напруга, що використовується для живлення вашого регулятора ESC, призведе до виведення з ладу як регулятора ESC, так і двигуна.

3. Вага та розмір

Вага та розмір регулятора швидкості (ESC) визначаються поточним номіналом пристрою. Важко розробити легші та менші ESC без шкоди для продуктивності чи ефективного охолодження. Окремі автономні ESC зазвичай важать від 4 до 6 грамів, тоді як ESC 4 в 1 важать від 12 до 15 грамів. Чим легший ESC, тим менше тепловіддавання, що викликає занепокоєння щодо перегріву.

4. Прошивка ESC

Прошивка кожного регулятора рівня ESC – це програмне забезпечення, яке на ньому працює. Вона визначає продуктивність регулятора. Прошивка регулятора ESC містить інформацію про підтримувані протоколи, а також інтерфейс конфігурації. Існує кілька різновидів прошивок регулятора ESC на вибір.

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

З них прошивки BLheli та Simonk мають відкритий вихідний код, а прошивка KISS має закритий вихідний код, тобто вона може працювати лише з KISS ESC.

5. З BEC або без нього

Схема виключення заряду батареї (BEC) – це абревіатура від Battery Elimination Circuit (Схема виключення заряду батареї). BEC підтримує стабільний струм на заданій напрузі. Контролер польоту, радіоприймач (RX) та інші компоненти 5 В живляться через вихід 5 В. Однак сьогодні в квадрокоптерних системах використовується плата розподілу живлення, тому нам насправді не потрібні ESC з BEC.

Оптичний регулятор рівня ESC відноситься до регулятора рівня без BES. Ваш контролер польоту та приймач потребуватимуть окремого джерела живлення без 5V BEC. Регулятор рівня ESC не містить «червоного» дроту сервоприводу, як показано на ілюстрації вище. Використовуються лише сигнальний та заземлювальний дроти.

6. З'єднання ESC з двигуном

Регулятор швидкості живлення (ESC) працює від літій-полімерного акумулятора. Швидкість двигуна контролюється сигналом, що отримується від контролера польоту. Безщітковий ESC має три дроти, які підключаються або припаюються до трьох проводів двигуна. Нижче показано один автономний ESC з літій-полімерним акумулятором, приймачем радіокерування та безщітковим двигуном.

7. Протоколи ESC

Протоколи схожі на операційну систему ESC. Вони впливають на швидкість зв'язку між ESC та FC (контролером польоту), що суттєво впливає на те, наскільки добре керується та працює квадрокоптер.

Ось список протоколів, що використовуються на квадрокоптерах, від найстаріших до найновіших:

• Стандартний ШІМ
• Oneshot125
• Oneshot42
• Багатошот
• DShot
• ПроШот

8. Процесори ESC

Більшість процесорів ESC виробляються компаніями ATMEL, Silabs та ARM Cortex. Усі ці процесори мають унікальні функції, характеристики та підтримку прошивки.

• 8-бітний ATMEL сумісний з прошивками SimonK та BLHeli.
• 8-бітний SILABS сумісний лише з BLHeli або BLHeli_S.
• 32-бітний ARM Cortex (наприклад, STM32 F0, F3, L4) може працювати з BLHeli_3

Найкращий ESC для квадрокоптера

Найпоширенішою прошивкою для багатороторних ESC є Bethel, Simonk або Kiss. ​​Підтримка CleanFlight функції «проходження BLHeli», яка вбудована в усі контролери польоту на базі CleanFlight, робить це можливим. Це дозволяє програмувати та оновлювати багатороторні ESC безпосередньо з комп'ютера вашого контролера польоту.

Якщо ви бажаєте перейти від складнішого лінійного типу BEC до ефективнішого режиму перемикання, переконайтеся, що ви обрали правильний. Вам потрібно буде освіжити свої знання математики та словникового запасу (типи, вхідні напруги, вихідні напруги, номінали тощо). Щоб переконатися, що у вас є все необхідне,

Застосування ESC

Електронні системи контролю швидкості використовуються в дистанційному управлінні та транспортних засобах.

• Електромобілі
• Електричні велосипеди
• Електричний літак
• Автомобілі
• Гелікоптери
• Літаки
• Човни
• Квадрокоптери
• Прошивка ESC

Висновок

ESC – це один із багатьох компонентів, які працюють разом, щоб зробити дрон таким чуйним та простим у використанні літаючим пристроєм, якого ми звикли очікувати. Він, по суті, служить реле між контролером польоту дрона та двигунами, перетворюючи вказівки пілота на фактичний рух.

Більшість дронів споживчого класу вже мають вбудований регулятор рівня безпеки (ESC), тому звичайним пілотам дронів не варто про це турбуватися. Ті, хто любить експериментувати з саморобними дронами, побачать, що базове розуміння того, як працюють ESC та які їхні найкращі характеристики, допоможе їм точно налаштувати роботу своїх дронів. Вибір правильного ESC має вирішальне значення для застосувань дронів, які потребують швидкої реакції та можливості зберігати дрон компактним.