تخيل سيارة كهربائية تتحرك بسرعة على الطريق السريع أو طائرة تحكم عن بعد تتحرك في الهواء بدقة.وراء هذه العجائب التكنولوجية يكمن مكون حاسم يعمل بلا كلل: جهاز التحكم الإلكتروني للسرعة (ESC)يعمل كموصل دقيق، يحكم سرعة المحركات، مما يسمح للأجهزة بالعمل وفقا لأوامرناو ما الذي يجعل تطبيقاتها في مختلف المجالات رائعة جداً?
جهاز تحكم السرعة الإلكتروني هو دائرة إلكترونية تتمثل وظيفتها الرئيسية في تنظيم وتحكم سرعة المحرك.يمكن أن تمكن أيضا عكس المحرك والكبح الديناميكيمن النماذج المصغرة التي يتم التحكم بها عن بعد إلى المركبات الكهربائية الكاملة ، تلعب ESC دورًا لا غنى عنه.
يعمل جهاز ESC عن طريق تلقي إشارات مرجعية للسرعة من رافعات الوقود أو أدوات الدخول اليدوية الأخرى.ثم يقوم بتعديل سرعة المحرك عن طريق تغيير تردد التبديل لشبكة ترانزستور تأثير المجال (FET)على وجه التحديد، فإنه يعدل إما دورة العمل أو تردد التبديل من الترانزستورات لتعديل توصيل الطاقة إلى المحرك، وبالتالي التحكم في السرعة.النغمة العالية التي تنتجها المحركات عند سرعات منخفضة نتيجة لهذا التبديل السريع.
تتوفر أجهزة ESC في إصدارات مختلفة مصممة إما لمحركات DC المفرشحة أو غير المفرشحة. بالنسبة للمحركات المفرشحة ، يتم تحقيق التحكم في السرعة عن طريق تغيير الجهد المطبق على الجهاز.لكن، تتطلب استراتيجيات التحكم المختلفة، فهي تعدل السرعة عن طريق تعديل توقيت نبضات التيار التي يتم تسليمها إلى كل لف المحرك.
إن أنظمة ESC بدون فرش تخلق أساسًا طاقة متغيرة ثلاثية المراحل ، على غرار محركات التردد المتغير المستخدمة لتشغيل المحركات بدون فرش.هذه المحركات مفضلة بين عشاق الطائرات التي يتم التحكم بها عن طريق الراديو بسبب كفاءتها العاليةومع ذلك ، فإن أجهزة تحكم محركات التيار المباشر بدون فرشاة أكثر تعقيداً بكثير من نظرائها المفرشحة.
يجب أن يقوم جهاز ESC بتعديل إرسال المرحلة الحالية وفقًا لحالة دوران المحرك ، والتي يتم تحقيقها عادةً عن طريق اكتشاف القوة الكهربائية العكسية في طيات المحرك.تستخدم بعض المتغيرات أجهزة استشعار مغناطيسية منفصلة (تأثير هول) أو أجهزة كشف بصريةغالباً ما تقدم أجهزة ESC القابلة للبرمجة ميزات قابلة للتخصيص مثل حدود قطع الجهد المنخفض والتوقيت والتسارع والكبح واتجاه الدوران.يمكن أيضا تحقيق عكس المحرك عن طريق تبادل أي اثنين من خطوط بين ESC والمحرك.
عادة ما يتم تصنيف ESCs بحسب طاقة التيار القصوى (على سبيل المثال ، 25A).المعدلات العالية تتوافق مع الأبعاد الفيزيائية الكبيرة والوزن، وهو اعتبار مهم عند حساب كتلة الطائرة وتوازنها.العديد من أجهزة ESC الحديثة تدعم بطاريات هيدريد المعدن النيكل وبوليمر الليثيوم وبطاريات الليثيوم الفوسفات الحديدي مع مختلف فولتاجيات المدخلات والقطع.
عند اختيار دائرة إزالة البطارية (BEC) سواء كانت متكاملة في جهاز التحكم أو كوحدة مستقلة نوع البطارية وعدد الخلايا عوامل حاسمة.المنظمات الخطيّة تقلّل من مستويات الطاقة مع زيادة عدد البطاريّات المُتّصلة، مما يقلل من عدد الخدمات التي يمكن أن تدعمها BEC المتكاملة. تتجنب BECs المصممة بشكل جيد باستخدام منظمات التبديل مثل هذه القيود.
تتضمن معظم أجهزة ESC المعاصرة وحدة تحكم صغيرة تفسر إشارات المدخلات وتسيطر على المحركات عبر البرامج المدمجة أو البرمجيات الثابتة.يسمح البعض باستبدال البرمجيات الثابتة المصنعة ببدائل مفتوحة المصدر، عادة لتكييف ESC لتطبيقات محددة. تدعم بعض النماذج البرمجيات الثابتة التي يمكن للاستخدام ترقيتها خارج الصندوق ، في حين تتطلب النماذج الأخرى لحام اتصالات المبرمجين. مشروع VESC ،بدأ في عام 2014 من قبل المهندس السويدي بنيامين فيدر، اكتسبت اهتمامًا بخيارات التخصيص المتقدمة وتكاليف البناء المناسبة نسبيًا مقارنةً بـ ESCs الممتازة.
يتم استخدام ESC الكبيرة ذات التيار العالي على نطاق واسع في المركبات الكهربائية مثل نيسان ليف وتيسلا رودستر (2008) والنموذج S / X / 3 وشفروليه بولت.عادة ما يتم قياس استهلاك الطاقة للسيارات الكهربائية بالكيلوواط إن محرك نيسان ليف بقدرة 160 كيلوواط يولد ما يصل إلى 340 نيمتر من عزم الدورانتستخدم معظم السيارات الكهربائية الإنتاجية أجهزة ESC قادرة على التقاط الطاقة أثناء التمهيد أو الكبح ، باستخدام المحرك كمولد لتباطؤ السيارة.
هذا النظام التشغيلي للكوابح يقوم بتوجيه الطاقة الملتقطة لإعادة شحن البطاريات مما يزيد من مدى القيادةتثبت هذه الطريقة فعاليتها لدرجة أن الفرامل التقليدية ليست ضرورية إلا عند سرعات منخفضة جداًتظهر المركبات الأخرى مثل نيسان ليف مقاومة خفيفة أثناء التوقف، مع تنسيق ESC مع الفرامل التقليدية لتنظيم احتباس الطاقة لوقف كامل.
عادةً ما تتميز ESCs للسيارات الكهربائية الإنتاجية بوظيفة عكسية ، مما يسمح بتشغيل المحرك في الاتجاهين. بعض السيارات الكهربائية ذات التروس الواحدة تعكس ببساطة اتجاه المحرك ،بينما تستخدم النماذج المجهزة بمحركات التيار المباشر مفاتيح كهربائية لعكسأما غيرها فهي تحافظ على اتجاه دوران المحرك الثابت، وتستخدم ناقلات نقل تقليدية للعودة إلى الوراء، وهي مناسبة بشكل خاص للسيارات التي تم تحويلها مع الاحتفاظ بمحركات القيادة الأصلية.
غالبًا ما تستخدم محركات الدراجات الكهربائية التي تتطلب عزمًا أوليًا كبيرًا أجهزة استشعار تأثير هول لقياس السرعة. عادةً ما تتضمن أجهزة التحكم الخاصة بها أجهزة استشعار تطبيق الفرامل وأجهزة استشعار دوران الدواسة.وإعدادات السرعة القابلة للتعديل بواسطة مقياس الطاقةبعضها يطبق أجهزة استشعار عزم الدوران للدراجة لمساعدة المحرك النسبية، في حين أن البعض الآخر يدعم الكبح التجديدي، على الرغم من أن الكبح غير متكرر وكتلة السيارة المنخفضة تحد من ذلك.كتاب زيلوج الأبيض يتضمن تفاصيل 200 واط، تنفيذ وحدة تحكم محرك محور متزامن بدون فرشاة 24 فولت للدراجات الإلكترونية.
في النماذج التي يتم التحكم بها عن طريق الراديو ، يمكن أن تكون وحدات ESC وحدات مستقلة متصلة بقنوات الوقود في المستقبل أو متكاملة في المستقبلات مثل RCs لعبة.بعض الشركات المصنعة تجمع بين كل من على لوحة دائرة واحدة للمركبات مستوى الدخول.
غالبًا ما تتضمن وحدات RC ESC وحدات BEC لتنظيم جهد المستقبل ، مما يلغي بطاريات المستقبل المنفصلة. هذه تقبل إشارات PWM قياسية 50 هرتز مع عرض نبضات من 1 ميس (محرك مغلق) إلى 2 ميس (سرعة كاملة).يمكن أن تتميز أجهزة ESC الخاصة بالسيارات بتشغيل قابل للإنعكاس أو الكبح الديناميكي عن طريق تحميل الهيكل الكهربائيلا تتبع إدارات المروحية الإلكترونية الفرامل (التي أصبحت غير فعالة بسبب المحامل أحادية الاتجاه) ولكنها قد تحتفظ بقدرة التراجع.
توفر أجهزة التحكم في الطائرات الهليكوبتر الراقية أوضاع تحكم تحافظ على سرعات المحرك الثابتة، وهي مفيدة بشكل خاص للطيران القائم على CCPM والطائرات الرباعية.تتضمن أجهزة ESC للطائرات ميزات السلامة التي تعطي الأولوية لتشغيل سطح التحكم خلال حالات طاقة منخفضة، مما يسمح بالزحف أو استرداد طاقة منخفضة.
تتطلب أجهزة ESC البحرية بناءً مقاومًا للمياه مع غرف مضغوطة ومحاصرة بالهواء وتعتمد على دوران المياه أو الفراغ الناجم عن المروحة للتبريد. مثل أجهزة ESC للسيارات ،يحتوي على وظائف الكبح والعودة للخلف.
تعتمد الطائرات الرباعية الحديثة (وجميع الدوائر المتعددة) على أجهزة ESC المدمجة عالية الطاقة التي تقدم ترددات عالية وضوحًا ثلاثية المراحل إلى المحركات.التحكم الدقيق في السرعة عبر نطاقات واسعة يتيح جميع المناورات الطيرانعلى عكس إشارات RC القياسية 50 هرتز، ESCs رباعية الدراجات يدعم بروتوكولات أسرع مثل Oneshot، Multishot، و DShot بروتوكول رقمي يقدم دقة أعلى، CRC مجموعات التحقق،واستقرار المذبذب دون معايرةيمكن لبروتوكولات ESC الحديثة التواصل عند 37.5kHz أو أسرع، مع إكمال إطارات DSHOT2400 في 6.5μs فقط.
في حين أن معظم القطارات النموذجية تحصل على الطاقة من المسارات أو الخطوط الجوية (تحديد موقع ESC خارج الطائرة) ، فإن أنظمة التحكم الرقمية التي تسمح لعدة قطارات على مسار واحد تتطلب مراقبي السرعة على متن الطائرة.النماذج الكبيرة القابلة للركوب (مقاس 5 أو 7 بوصات) عادة ما تحمل البطاريات ومراقبي السرعة على متن الطائرة.
تخيل سيارة كهربائية تتحرك بسرعة على الطريق السريع أو طائرة تحكم عن بعد تتحرك في الهواء بدقة.وراء هذه العجائب التكنولوجية يكمن مكون حاسم يعمل بلا كلل: جهاز التحكم الإلكتروني للسرعة (ESC)يعمل كموصل دقيق، يحكم سرعة المحركات، مما يسمح للأجهزة بالعمل وفقا لأوامرناو ما الذي يجعل تطبيقاتها في مختلف المجالات رائعة جداً?
جهاز تحكم السرعة الإلكتروني هو دائرة إلكترونية تتمثل وظيفتها الرئيسية في تنظيم وتحكم سرعة المحرك.يمكن أن تمكن أيضا عكس المحرك والكبح الديناميكيمن النماذج المصغرة التي يتم التحكم بها عن بعد إلى المركبات الكهربائية الكاملة ، تلعب ESC دورًا لا غنى عنه.
يعمل جهاز ESC عن طريق تلقي إشارات مرجعية للسرعة من رافعات الوقود أو أدوات الدخول اليدوية الأخرى.ثم يقوم بتعديل سرعة المحرك عن طريق تغيير تردد التبديل لشبكة ترانزستور تأثير المجال (FET)على وجه التحديد، فإنه يعدل إما دورة العمل أو تردد التبديل من الترانزستورات لتعديل توصيل الطاقة إلى المحرك، وبالتالي التحكم في السرعة.النغمة العالية التي تنتجها المحركات عند سرعات منخفضة نتيجة لهذا التبديل السريع.
تتوفر أجهزة ESC في إصدارات مختلفة مصممة إما لمحركات DC المفرشحة أو غير المفرشحة. بالنسبة للمحركات المفرشحة ، يتم تحقيق التحكم في السرعة عن طريق تغيير الجهد المطبق على الجهاز.لكن، تتطلب استراتيجيات التحكم المختلفة، فهي تعدل السرعة عن طريق تعديل توقيت نبضات التيار التي يتم تسليمها إلى كل لف المحرك.
إن أنظمة ESC بدون فرش تخلق أساسًا طاقة متغيرة ثلاثية المراحل ، على غرار محركات التردد المتغير المستخدمة لتشغيل المحركات بدون فرش.هذه المحركات مفضلة بين عشاق الطائرات التي يتم التحكم بها عن طريق الراديو بسبب كفاءتها العاليةومع ذلك ، فإن أجهزة تحكم محركات التيار المباشر بدون فرشاة أكثر تعقيداً بكثير من نظرائها المفرشحة.
يجب أن يقوم جهاز ESC بتعديل إرسال المرحلة الحالية وفقًا لحالة دوران المحرك ، والتي يتم تحقيقها عادةً عن طريق اكتشاف القوة الكهربائية العكسية في طيات المحرك.تستخدم بعض المتغيرات أجهزة استشعار مغناطيسية منفصلة (تأثير هول) أو أجهزة كشف بصريةغالباً ما تقدم أجهزة ESC القابلة للبرمجة ميزات قابلة للتخصيص مثل حدود قطع الجهد المنخفض والتوقيت والتسارع والكبح واتجاه الدوران.يمكن أيضا تحقيق عكس المحرك عن طريق تبادل أي اثنين من خطوط بين ESC والمحرك.
عادة ما يتم تصنيف ESCs بحسب طاقة التيار القصوى (على سبيل المثال ، 25A).المعدلات العالية تتوافق مع الأبعاد الفيزيائية الكبيرة والوزن، وهو اعتبار مهم عند حساب كتلة الطائرة وتوازنها.العديد من أجهزة ESC الحديثة تدعم بطاريات هيدريد المعدن النيكل وبوليمر الليثيوم وبطاريات الليثيوم الفوسفات الحديدي مع مختلف فولتاجيات المدخلات والقطع.
عند اختيار دائرة إزالة البطارية (BEC) سواء كانت متكاملة في جهاز التحكم أو كوحدة مستقلة نوع البطارية وعدد الخلايا عوامل حاسمة.المنظمات الخطيّة تقلّل من مستويات الطاقة مع زيادة عدد البطاريّات المُتّصلة، مما يقلل من عدد الخدمات التي يمكن أن تدعمها BEC المتكاملة. تتجنب BECs المصممة بشكل جيد باستخدام منظمات التبديل مثل هذه القيود.
تتضمن معظم أجهزة ESC المعاصرة وحدة تحكم صغيرة تفسر إشارات المدخلات وتسيطر على المحركات عبر البرامج المدمجة أو البرمجيات الثابتة.يسمح البعض باستبدال البرمجيات الثابتة المصنعة ببدائل مفتوحة المصدر، عادة لتكييف ESC لتطبيقات محددة. تدعم بعض النماذج البرمجيات الثابتة التي يمكن للاستخدام ترقيتها خارج الصندوق ، في حين تتطلب النماذج الأخرى لحام اتصالات المبرمجين. مشروع VESC ،بدأ في عام 2014 من قبل المهندس السويدي بنيامين فيدر، اكتسبت اهتمامًا بخيارات التخصيص المتقدمة وتكاليف البناء المناسبة نسبيًا مقارنةً بـ ESCs الممتازة.
يتم استخدام ESC الكبيرة ذات التيار العالي على نطاق واسع في المركبات الكهربائية مثل نيسان ليف وتيسلا رودستر (2008) والنموذج S / X / 3 وشفروليه بولت.عادة ما يتم قياس استهلاك الطاقة للسيارات الكهربائية بالكيلوواط إن محرك نيسان ليف بقدرة 160 كيلوواط يولد ما يصل إلى 340 نيمتر من عزم الدورانتستخدم معظم السيارات الكهربائية الإنتاجية أجهزة ESC قادرة على التقاط الطاقة أثناء التمهيد أو الكبح ، باستخدام المحرك كمولد لتباطؤ السيارة.
هذا النظام التشغيلي للكوابح يقوم بتوجيه الطاقة الملتقطة لإعادة شحن البطاريات مما يزيد من مدى القيادةتثبت هذه الطريقة فعاليتها لدرجة أن الفرامل التقليدية ليست ضرورية إلا عند سرعات منخفضة جداًتظهر المركبات الأخرى مثل نيسان ليف مقاومة خفيفة أثناء التوقف، مع تنسيق ESC مع الفرامل التقليدية لتنظيم احتباس الطاقة لوقف كامل.
عادةً ما تتميز ESCs للسيارات الكهربائية الإنتاجية بوظيفة عكسية ، مما يسمح بتشغيل المحرك في الاتجاهين. بعض السيارات الكهربائية ذات التروس الواحدة تعكس ببساطة اتجاه المحرك ،بينما تستخدم النماذج المجهزة بمحركات التيار المباشر مفاتيح كهربائية لعكسأما غيرها فهي تحافظ على اتجاه دوران المحرك الثابت، وتستخدم ناقلات نقل تقليدية للعودة إلى الوراء، وهي مناسبة بشكل خاص للسيارات التي تم تحويلها مع الاحتفاظ بمحركات القيادة الأصلية.
غالبًا ما تستخدم محركات الدراجات الكهربائية التي تتطلب عزمًا أوليًا كبيرًا أجهزة استشعار تأثير هول لقياس السرعة. عادةً ما تتضمن أجهزة التحكم الخاصة بها أجهزة استشعار تطبيق الفرامل وأجهزة استشعار دوران الدواسة.وإعدادات السرعة القابلة للتعديل بواسطة مقياس الطاقةبعضها يطبق أجهزة استشعار عزم الدوران للدراجة لمساعدة المحرك النسبية، في حين أن البعض الآخر يدعم الكبح التجديدي، على الرغم من أن الكبح غير متكرر وكتلة السيارة المنخفضة تحد من ذلك.كتاب زيلوج الأبيض يتضمن تفاصيل 200 واط، تنفيذ وحدة تحكم محرك محور متزامن بدون فرشاة 24 فولت للدراجات الإلكترونية.
في النماذج التي يتم التحكم بها عن طريق الراديو ، يمكن أن تكون وحدات ESC وحدات مستقلة متصلة بقنوات الوقود في المستقبل أو متكاملة في المستقبلات مثل RCs لعبة.بعض الشركات المصنعة تجمع بين كل من على لوحة دائرة واحدة للمركبات مستوى الدخول.
غالبًا ما تتضمن وحدات RC ESC وحدات BEC لتنظيم جهد المستقبل ، مما يلغي بطاريات المستقبل المنفصلة. هذه تقبل إشارات PWM قياسية 50 هرتز مع عرض نبضات من 1 ميس (محرك مغلق) إلى 2 ميس (سرعة كاملة).يمكن أن تتميز أجهزة ESC الخاصة بالسيارات بتشغيل قابل للإنعكاس أو الكبح الديناميكي عن طريق تحميل الهيكل الكهربائيلا تتبع إدارات المروحية الإلكترونية الفرامل (التي أصبحت غير فعالة بسبب المحامل أحادية الاتجاه) ولكنها قد تحتفظ بقدرة التراجع.
توفر أجهزة التحكم في الطائرات الهليكوبتر الراقية أوضاع تحكم تحافظ على سرعات المحرك الثابتة، وهي مفيدة بشكل خاص للطيران القائم على CCPM والطائرات الرباعية.تتضمن أجهزة ESC للطائرات ميزات السلامة التي تعطي الأولوية لتشغيل سطح التحكم خلال حالات طاقة منخفضة، مما يسمح بالزحف أو استرداد طاقة منخفضة.
تتطلب أجهزة ESC البحرية بناءً مقاومًا للمياه مع غرف مضغوطة ومحاصرة بالهواء وتعتمد على دوران المياه أو الفراغ الناجم عن المروحة للتبريد. مثل أجهزة ESC للسيارات ،يحتوي على وظائف الكبح والعودة للخلف.
تعتمد الطائرات الرباعية الحديثة (وجميع الدوائر المتعددة) على أجهزة ESC المدمجة عالية الطاقة التي تقدم ترددات عالية وضوحًا ثلاثية المراحل إلى المحركات.التحكم الدقيق في السرعة عبر نطاقات واسعة يتيح جميع المناورات الطيرانعلى عكس إشارات RC القياسية 50 هرتز، ESCs رباعية الدراجات يدعم بروتوكولات أسرع مثل Oneshot، Multishot، و DShot بروتوكول رقمي يقدم دقة أعلى، CRC مجموعات التحقق،واستقرار المذبذب دون معايرةيمكن لبروتوكولات ESC الحديثة التواصل عند 37.5kHz أو أسرع، مع إكمال إطارات DSHOT2400 في 6.5μs فقط.
في حين أن معظم القطارات النموذجية تحصل على الطاقة من المسارات أو الخطوط الجوية (تحديد موقع ESC خارج الطائرة) ، فإن أنظمة التحكم الرقمية التي تسمح لعدة قطارات على مسار واحد تتطلب مراقبي السرعة على متن الطائرة.النماذج الكبيرة القابلة للركوب (مقاس 5 أو 7 بوصات) عادة ما تحمل البطاريات ومراقبي السرعة على متن الطائرة.
