Bayangkan sebuah drone terbang stabil di udara, menjalankan setiap perintah dengan presisi. Di balik operasi yang mulus ini terletak kerja terkoordinasi dari pengontrol kecepatan elektronik (ESC) dan motor, menerjemahkan instruksi pengontrol penerbangan menjadi keluaran daya aktual. Pemilihan dan konfigurasi protokol ESC memainkan peran penting dalam mencapai kinerja drone yang optimal.

Dalam sistem drone PX4, motor tanpa sikat berfungsi sebagai komponen propulsi vital. Motor-motor ini digerakkan oleh pengontrol kecepatan elektronik (ESC) yang menerima sinyal dari pengontrol penerbangan. ESC menafsirkan perintah-perintah ini untuk mengatur penyaluran daya ke motor, memungkinkan kontrol yang tepat atas kecepatan rotasi.

Sistem kontrol penerbangan PX4 mendukung beberapa protokol komunikasi ESC, masing-masing dengan keunggulan berbeda dan kasus penggunaan yang ideal:

Pulse Width Modulation (PWM) mewakili protokol tradisional yang menyesuaikan daya motor dengan memvariasikan durasi pulsa. Meskipun umumnya digunakan pada pesawat sayap tetap dan kendaraan darat di mana latensi tidak kritis, sebagian besar aplikasi multirotor lebih menyukai alternatif yang lebih cepat seperti OneShot atau DShot karena waktu responsnya yang lebih unggul.

Protokol OneShot menawarkan respons yang jauh lebih cepat daripada PWM, menjadikannya lebih disukai untuk pesawat multirotor. Di antara variasinya, PX4 saat ini hanya mendukung OneShot 125. Meskipun mengungguli PWM, OneShot sebagian besar telah digantikan oleh DShot dalam aplikasi modern.

Protokol digital ini memberikan latensi rendah, keandalan luar biasa, dan ketahanan interferensi yang kuat. DShot terbukti ideal untuk aplikasi yang sensitif terhadap respons seperti drone balap dan pesawat VTOL. Manfaat tambahan termasuk penghapusan persyaratan kalibrasi dan dukungan umpan balik telemetri opsional dalam model tertentu.

Direkomendasikan untuk sistem yang menggunakan bus DroneCAN sebagai komunikasi utama, protokol ini menawarkan kecepatan data tinggi, koneksi stabil, umpan balik telemetri, dan tidak memerlukan kalibrasi. Implementasi PX4 saat ini membatasi laju pembaruan pada 200Hz.

Sistem ini juga mendukung ESC PCA9685 (melalui bus I2C) dan ESC UART tertentu dari Yuneec.

ESC PWM mengontrol motor melalui pulsa periodik, di mana lebarnya menentukan tingkat daya. Rentang standar menggunakan 1000μs untuk daya nol dan 2000μs untuk daya penuh. Laju bingkai biasanya berkisar antara 50-490Hz, dengan maksimum teoretis mendekati 500Hz. Laju yang lebih tinggi menguntungkan kinerja ESC, terutama ketika respons cepat terhadap perubahan titik setel diperlukan.

Keterbatasan meliputi:

• Waktu respons yang relatif lambat
• Kalibrasi wajib karena variasi dalam rentang nilai tinggi/rendah di seluruh ESC
• Kurangnya kemampuan umpan balik telemetri

Protokol ini mengurangi lebar pulsa sebesar 8x dibandingkan dengan PWM (rentang 125-250μs), memungkinkan siklus tugas yang lebih pendek dan laju penyegaran yang lebih tinggi. Sementara PWM mencapai maksimum mendekati 500Hz, OneShot secara teoretis mendekati 4kHz, meskipun kinerja sebenarnya bergantung pada kemampuan ESC tertentu.

Protokol digital ini secara signifikan mengurangi latensi sekaligus meningkatkan ketahanan. Konfigurasi menghilangkan persyaratan kalibrasi dan memungkinkan pembalikan rotasi motor. DShot menawarkan beberapa opsi kecepatan (150, 300, 600, 1200) di mana laju yang lebih tinggi mengurangi latensi tetapi laju yang lebih rendah meningkatkan stabilitas—terutama bermanfaat untuk pesawat yang lebih besar dengan kabel yang diperpanjang.

Berbagi banyak keunggulan DShot, DroneCAN unggul dalam aplikasi laju data tinggi dengan koneksi jarak jauh yang kuat. Batasan laju pembaruan 200Hz tetap menjadi kendala utamanya dalam implementasi PX4.

Memilih protokol yang tepat bergantung pada persyaratan aplikasi tertentu:

• Pesawat sayap tetap/kendaraan darat: PWM seringkali cukup
• Pesawat multirotor: OneShot 125 atau DShot (disukai untuk drone balap)
• Sistem berbasis DroneCAN: ESC DroneCAN memberikan integrasi yang optimal

ESC PWM dan OneShot memerlukan kalibrasi untuk memastikan respons yang tepat terhadap sinyal kontrol. Proses ini melibatkan pengaturan nilai throttle minimum dan maksimum. Implementasi DShot dan DroneCAN menghilangkan persyaratan ini.

Memilih dan mengkonfigurasi protokol ESC dengan benar secara fundamental memengaruhi kinerja drone. Memahami karakteristik teknis dan persyaratan operasional memungkinkan pembuat untuk membuat sistem tak berawak yang lebih efisien dan andal. Pemeriksaan opsi protokol ESC PX4 ini memberikan dasar untuk pengambilan keputusan yang tepat dalam proyek pengembangan drone.