Imaginez un véhicule électrique qui roule à toute vitesse sur l'autoroute ou un avion télécommandé qui manœuvre avec précision dans les airs.Derrière ces merveilles technologiques se trouve un composant crucial qui travaille sans relâche: le régulateur de vitesse électronique (ESC).Fonctionnant comme un conducteur méticuleux, il régit la vitesse du moteur, permettant aux appareils de fonctionner selon nos commandes.et ce qui rend ses applications dans divers domaines si remarquable?

ESC: Le centre de contrôle intelligent pour la vitesse du moteur

Un régulateur de vitesse électronique est un circuit électronique dont la fonction principale est de réguler et de contrôler la vitesse du moteur.Il peut également permettre l'inversion du moteur et le freinage dynamique.De la télécommande miniature aux véhicules électriques à grande échelle, les ESC jouent un rôle indispensable.

L'ESC fonctionne en recevant des signaux de référence de vitesse des leviers d'accélération, des joysticks ou d'autres dispositifs d'entrée manuelle.modifie ensuite la vitesse du moteur en modifiant la fréquence de commutation d'un réseau de transistors à effet de champ (FET)Plus précisément, il ajuste soit le cycle de travail, soit la fréquence de commutation des transistors pour modifier l'alimentation du moteur, contrôlant ainsi la vitesse.Le grognement fort émis par les moteurs à basse vitesse résulte de ce changement de courant rapide.

Des solutions sur mesure pour différents types de moteurs

Les ESC sont disponibles en différentes versions conçues pour les moteurs CC brossés ou sans brosses.Cependant, nécessitent des stratégies de contrôle différentes, elles ajustent la vitesse en modifiant le moment des impulsions de courant délivrées à chaque enroulement du moteur.

Les systèmes ESC sans balai créent essentiellement une alimentation CA en trois phases, similaire aux entraînements à fréquence variable utilisés pour faire fonctionner les moteurs sans balai.Ces moteurs sont favorisés par les amateurs d'avions à commande radio en raison de leur efficacité supérieure.Cependant, les régulateurs de moteur CC sans balai sont nettement plus complexes que leurs homologues brossés.

Un ESC doit ajuster la transmission de la phase de courant en fonction de l'état de rotation du moteur, généralement obtenu en détectant la force électromotive inverse dans les enroulements du moteur.Certaines variantes utilisent des capteurs magnétiques séparés (effet Hall) ou des détecteurs optiquesLes ESC programmables offrent souvent des fonctionnalités personnalisables telles que les limites de coupure de basse tension, le chronométrage, l'accélération, le freinage et la direction de rotation.L'inversion du moteur peut également être réalisée en échangeant deux fils entre l'ESC et le moteur.

Paramètres clés et critères de sélection

Les ESC sont généralement classés selon leur capacité de courant maximale (par exemple, 25A).des capacités plus élevées correspondent à des dimensions physiques et à un poids plus importants, une considération importante lors du calcul de la masse et de l'équilibre des aéronefsDe nombreux ESC modernes prennent en charge des batteries à hydrure de nickel-métal, polymère de lithium et phosphate de lithium-fer avec diverses tensions d'entrée et de coupure.

Lors du choix d'un circuit d'élimination de la batterie (BEC), qu'il soit intégré dans le contrôleur ou en tant qu'unité autonome, le type de batterie et le nombre de cellules sont des facteurs essentiels.Les régulateurs linéaires diminuent la puissance nominale à mesure que le nombre de batteries connectées augmenteLes BEC bien conçus utilisant des régulateurs de commutation évitent de telles limitations.

La plupart des ESC contemporains intègrent des microcontrôleurs qui interprètent les signaux d'entrée et contrôlent les moteurs via des programmes intégrés ou un micrologiciel.Certains permettent le remplacement du firmware d'usine par des alternatives open sourceCertains modèles prennent en charge le firmware mis à niveau par l'utilisateur dès sa sortie de la boîte, tandis que d'autres nécessitent le soudage pour les connexions de programmeur.lancé en 2014 par l'ingénieur suédois Benjamin Vedder, a attiré l'attention pour ses options de personnalisation avancées et ses coûts de construction relativement abordables par rapport aux ESC haut de gamme.

Applications automobiles: le moteur de la révolution électrique

Les grands ESC à courant élevé sont largement utilisés dans les véhicules électriques tels que la Nissan Leaf, la Tesla Roadster (2008), le modèle S / X / 3 et la Chevrolet Bolt.La consommation d'énergie des véhicules électriques est généralement mesurée en kilowatts. Le moteur de 160 kW du Nissan Leaf génère jusqu'à 340 Nm de couple.La plupart des véhicules électriques de production utilisent des ESC capables de capter l'énergie pendant le freinage ou le freinage, utilisant le moteur comme générateur pour décélérer le véhicule.

Ce système de freinage régénérateur canalise l'énergie capturée pour recharger les batteries, allongeant la portée de conduite.Cette méthode s'avère si efficace que les freins conventionnels ne sont nécessaires qu'à très basse vitesse.D'autres véhicules comme la Nissan Leaf présentent une faible résistance lors de l'arrêt, l'ESC coordonnant avec les freins traditionnels pour réguler la capture d'énergie pour les arrêts complets.

Les ESC de production sont généralement équipés d'une fonction inverse, permettant un fonctionnement bidirectionnel du moteur.tandis que les modèles équipés de moteurs CC utilisent des interrupteurs électriques pour l'inversionD'autres maintiennent la direction de rotation du moteur constante, en utilisant des transmissions conventionnelles pour l'inversion, particulièrement pratiques pour les véhicules convertis conservant leurs groupes motopropulseurs d'origine.

Mobilité légère: vélos électriques et scooters

Les moteurs de vélos électriques nécessitant un couple initial élevé utilisent souvent des capteurs à effet Hall pour la mesure de la vitesse.et réglages de vitesse réglables par potentiomètreCertains utilisent des capteurs de couple pour une assistance moteur proportionnelle, tandis que d'autres prennent en charge le freinage régénératif, bien que limité par un freinage peu fréquent et une faible masse du véhicule.Le livre blanc de Zilog détaille un 200W, mise en œuvre d'un contrôleur de moteur de moyeu en courant continu sans balai de 24 V pour vélos électriques.

Applications de la RC: miniaturisation et contrôle intelligent

Dans les modèles à commande radio, les ESC peuvent être des unités autonomes branchées sur les canaux d'accélération du récepteur ou intégrées dans des récepteurs tels que les RC de qualité jouet.Certains fabricants combinent les deux sur une seule carte de circuit imprimé pour les véhicules d'entrée de gamme.

Les ESC RC comprennent souvent des BEC pour réguler la tension du récepteur, en éliminant les batteries du récepteur séparées.Les ESC spécifiques aux véhicules peuvent être équipés d'un fonctionnement réversible ou d'un freinage dynamique par charge électrique de l'armatureLes ESC d'hélicoptère omettent le freinage (faisant défaut d'efficacité par les roulements unidirectionnels) mais peuvent conserver la capacité de marche arrière.

Les ESC d'hélicoptère haut de gamme offrent des modes de régulateur qui maintiennent des vitesses moteurs fixes, particulièrement utiles pour les vols basés sur le CCPM et les quadricoptères.Les ESC des aéronefs intègrent des éléments de sécurité qui donnent la priorité à l'exploitation de la surface de commande en cas de faible puissance, permettant le glissement ou la récupération à faible puissance.

Les ESC marins nécessitent une construction imperméable à l'eau avec des boîtiers compacts et confinés à l'air et dépendent de la circulation de l'eau ou du vide induit par l'hélice pour le refroidissement.ils sont équipés de fonctions de freinage et de marche arrière.

Les quadricoptères modernes (et tous les multirotors) dépendent des ESC compacts et puissants qui fournissent aux moteurs un courant alternatif triphasé à haute fréquence et haute résolution.Un contrôle de vitesse précis sur de larges distances permet toutes les manœuvres de volContrairement aux signaux RC standard de 50 Hz, les ESC quadricoptères prennent en charge des protocoles plus rapides comme Oneshot, Multishot et DShot.et la stabilité de l'oscillateur sans étalonnageLes protocoles ESC modernes peuvent communiquer à 37,5 kHz ou plus rapidement, les images DSHOT2400 se terminant en seulement 6,5 μs.

Alors que la plupart des modèles de trains tirent leur énergie des voies ferrées ou des lignes aériennes (en localisant des ESC à l'extérieur du train), les systèmes de commande numérique permettant de transporter plusieurs trains sur une seule voie nécessitent des contrôleurs de vitesse embarqués.Les modèles plus grands (5 ou 7 pouces) portent généralement des piles et des régulateurs de vitesse à bord.