تخيل التحكم في طائرة تحكمها جهاز تحكم عن بعد حيث التغيرات الدقيقة في سرعة المحرك تؤثر مباشرة على موقف الطيران.أو تخيل سيارة RC عالية السرعة حيث التسارع الدقيق والفرامل تعتمد بالكامل على التحكم الدقيق في سرعة المحركجميع هذه العمليات تعتمد على مكون إلكتروني حاسم - المراقب الإلكتروني للسرعة (ESC).يتلقى الأوامر ويتحكم في سرعة المحرك لتحقيق حركات معقدة مختلفةتقدم هذه المقالة استكشافًا شاملًا لمبادئ ESC وأنواعها وتطبيقاتها وتقنياتها ذات الصلة.

جهاز تحكم السرعة الإلكترونية (ESC) هو دائرة إلكترونية مصممة للسيطرة على سرعة المحركات الكهربائية.انها تستقبل إشارات مرجعية السرعة من أنظمة التحكم وتقوم بتعديل طاقة المحرك وفقا لذلك، مما يتيح التحكم الدقيق في سرعة المحرك. يجد ESCs استخدامًا واسعًا في التطبيقات التي تتطلب تنظيمًا دقيقًا لسرعة المحرك ، بما في ذلك نماذج RC والأدوات الكهربائية ومعدات الأتمتة الصناعية.

تتضمن وظيفة ESC الأساسية ضبط فولتاج المحرك أو التيار على أساس إشارات مرجعية السرعة المستلمة لتغيير سرعة المحرك. تشمل مبادئ العمل الأساسية:

1. استقبال إشارة مرجعية السرعة:تتلقى ESC إشارات مرجعية للسرعة من أنظمة التحكم ، عادةً في تنسيق عرض النبض (PWM) حيث يتوافق عرض النبض مع سرعة المحرك المرغوبة.
2. عناصر تبديل الطاقة:تستخدم أجهزة ESC عناصر تبديل الطاقة (عادة ما تكون ترانزستورات تأثير المجال - FETs) للتحكم في إمدادات الطاقة للمحرك ، وتحويل الطاقة المشتركة إلى جهد أو تيار قابل للتعديل.
3. تعديل عرض النبض (PWM):من خلال تغيير دورات العمل لتحويل FET ، تقوم ESCs بتعديل متوسط الجهد أو التيار في المحرك ، مع دورات العمل الأطول التي تنتج سرعات محرك أكبر.
4. محرك القيادةيتم تطبيق الجهد أو التيار المعدل بواسطة PWM على ملفات المحرك لدفع الدوران ، مع نهج مختلف لمحركات التيار المباشر المفرشحة مقابل غير المفرشحة.

يتم تصنيف ESCs بناءً على نوع المحرك:

تقوم هذه المحركات البسيطة بتعديل سرعة المحرك عن طريق ضبط فولتاج الجهاز من خلال تحويل FET للطاقة المشتركة ، مع بعض الإصدارات الصناعية التي تتحكم أيضًا في تيار التلف الحقل.

يجب على وحدات BLDC ESC الأكثر تعقيدًا توليد طاقة متغيرة ثلاثية المراحل متزامنة مع موقع الدوار ، وعادة ما تستخدم ستة FET في تكوين عاكس ثلاثي المراحل.

تشمل عملية BLDC ESC:

1. الكشف عن موقع الدوار:باستخدام قياس الكهرومغناطيسي الخلفي، أجهزة استشعار تأثير هال، أو أجهزة استشعار بصرية لتحديد موقع الدوار.
2. توليد التيار الثلاثي المراحل:التحكم في ستة FETs لإنتاج المزامنة بشكل صحيح ثلاثي المراحل AC.
3. التحكم بالتيار:تنفيذ الحد من التيار لتجنب زيادة في تحميل المحرك
4. تحكم السرعة:تعديل تردد وتردد التيار الثلاثي المراحل باستخدام خوارزميات PID لضبط السرعة بدقة.

تتضمن أجهزة التحكم الاجتماعي الحديثة ميزات متقدمة:

• قابلية البرمجة:المعلمات القابلة للتعديل بما في ذلك قطع الجهد المنخفض ، وأوضاع البدء ، وكثافة الفرامل ، واتجاه الدوران ، وتوقيت المحرك.
• دائرة إزالة البطارية (BEC):تنظيم التوتر المتكامل للطاقة المستقبلة / الخدمية ، متوفر في إصدارات التبديل الخطي أو الأكثر كفاءة.
• نظم الحماية:الحماية من التيار الزائد والحرارة الزائدة وفقدان الإشارة تعزز السلامة والموثوقية.

تمثل اللجان الاقتصادية والاجتماعية أدواراً حاسمة في:

• نماذج RC:الطائرات والسيارات والقوارب والمروحيات التي تتطلب التحكم الدقيق في المحرك
• طائرات بدون طيار متعددة المحركات:تتطلب استجابة سريعة، معدلات تحديث عالية، وبروتوكولات اتصال متقدمة مثل DShot.
• أدوات كهربائية:تنظيم السرعة في المثقاب والمنشارات ومفاتيح المسامير.
• الأتمتة الصناعية:الروبوتات والناقلات وآلات الحاسب الآلي التي تحتاج إلى التحكم الدقيق في الحركة
• السيارات الكهربائية:دعم الأنظمة المساعدة مثل القيادة المساعدة والمضخات
• القطارات النموذجيةتمكين التحكم في السرعة في أنظمة القطارات الرقمية.

عوامل الاختيار الرئيسية تشمل:

• نوع المحرك ومواصفاته
• التوافق مع البطارية
• متطلبات الطلب
• احتياجات BEC
• قيود الحجم/الوزن
• سمعة العلامة التجارية وجودتها

تتضمن تطور تكنولوجيا ESC:

• تحسين الكفاءة من خلال المكونات المتقدمة
• التصميم المصغر للتطبيقات الحساسة للوزن
• ميزات ذكية محسنة مثل التحكم التكيفي
• توسيع التطبيقات في التقنيات الناشئة

وقد اكتسب مشروع VESC مفتوح المصدر، الذي بدأه المهندس السويدي بنيامين فيدر، الاعتراف ببرنامجها الثابت القابل للتخصيص وأسعارها التنافسية في تطبيقات ESC عالية الأداء.

المراقبين الإلكترونيون للسرعة يمثلون مكونات لا غنى عنها في الأنظمة الإلكترونية الحديثة، وتوفير التحكم الدقيق في المحرك عبر تطبيقات متنوعة.ستستمر اللجنة الاقتصادية والاجتماعية في تمكين حلول تحكم حركة متطورة بشكل متزايد.