Представьте себе электрический автомобиль, движущийся по трассе, или самолет, управляемый дистанционно, точно маневрирующий по воздуху.За этими технологическими чудесами стоит решающий компонент, неустанно работающий - электронный регулятор скорости (ESC).Функционируя как тщательный проводник, он управляет скоростью двигателя, позволяя устройствам работать в соответствии с нашими командами.и что делает его применение в различных областях настолько замечательным?

ESC: Интеллектуальный центр управления скоростью движения

Электронный регулятор скорости - это электронная схема, основная функция которой заключается в регулировании и управлении скоростью двигателя.Он также может позволить двигателю отступать и динамическое торможение.От миниатюрных моделей с дистанционным управлением до полномасштабных электромобилей ESC играют незаменимую роль.

ЭСК работает, получая сигналы скоростного отсчета от рычагов газа, джойстиков или других ручных устройств ввода,затем модулирует скорость двигателя, изменяя частоту переключения сети транзисторов с эффектом поля (FET)В частности, он регулирует рабочий цикл или частоту переключения транзисторов, чтобы изменить подачу энергии в двигатель, контролируя тем самым скорость.Высокий гул, излучаемый двигателями при низких скоростях, является результатом этого быстрого переключения тока.

Специализированные решения для различных типов двигателей

ESC выпускаются в разных версиях, предназначенных для одночасовых двигателей с щеткой или без щетки.Однако, требуют различных стратегий управления, они регулируют скорость, изменяя время импульсов тока, подаваемых на каждую обмотку двигателя.

Системы ESC без щетки по существу создают трехфазную переменную питание, аналогичную приводам с переменной частотой, используемым для работы безчестных двигателей.Эти двигатели пользуются популярностью среди любителей радиоуправляемых самолетов из-за их превосходной эффективностиТем не менее, бесшовные контроллеры постоянного тока значительно сложнее, чем их щетчатые аналоги.

ESC должен регулировать подачу тока фазы в соответствии с состоянием вращения двигателя, обычно достигаемое путем обнаружения обратной электродвигательной силы в обмотках двигателя.Некоторые варианты используют отдельные магнитные (эффект Холла) датчики или оптические детекторыПрограммируемые ESC часто предлагают настраиваемые функции, такие как ограничения низкого напряжения, время, ускорение, торможение и направление вращения.Обратное движение двигателя также может быть достигнуто путем замены любых двух проводов между ESC и двигателем.

Ключевые параметры и критерии отбора

ЭСК обычно оцениваются по их максимальной емкости тока (например, 25A).Более высокие рейтинги соответствуют большим физическим габаритам и весу, что является важным фактором при расчете массы и баланса воздушного судна.Многие современные ESC поддерживают гидрид никель-металл, литий-полимер и литий-железофосфатные батареи с различными входными и отключающими напряжениями.

При выборе схемы удаления батареи (BEC), интегрированной в контроллер или самостоятельного устройства, тип батареи и количество ячеек являются важными факторами.Линейные регуляторы уменьшают номинальную мощность по мере увеличения количества подключенных батарей, тем самым уменьшая количество сервоприводов, которые может поддерживать интегрированный BEC. Хорошо спроектированные BEC с использованием коммутационных регуляторов избегают таких ограничений.

Большинство современных ESC включают микроконтроллеры, которые интерпретируют входные сигналы и управляют двигателями с помощью встроенных программ или прошивки.Некоторые позволяют заменять заводское прошивку на альтернативы с открытым кодом, как правило, для адаптации ESC к конкретным приложениям. Некоторые модели поддерживают обновляемое пользователем прошивку из коробки, в то время как другие требуют сварки для соединений программиста.инициированный в 2014 году шведским инженером Бенджамином Веддером, привлекла внимание благодаря своим передовым возможностям настройки и относительно доступным затратам на строительство по сравнению с премиальными ESC.

Автомобильные приложения: энергоносители электрической революции

Большие, высокоточные ESC широко используются в электромобилях, таких как Nissan Leaf, Tesla Roadster (2008), Model S / X / 3 и Chevrolet Bolt.Потребление энергии электромобилей обычно измеряется в киловаттах. Мотор Nissan Leaf мощностью 160 кВт генерирует крутящий момент до 340 Нм.Большинство серийных электромобилей используют ESC, способные улавливать энергию во время ходьбы или торможения, используя двигатель в качестве генератора для замедления движения транспортного средства.

Эта регенеративная тормозная система направляет захваченную энергию для подзарядки батарей, увеличивая дальность движения.Этот метод оказывается настолько эффективным, что обычные тормоза необходимы только при очень низких скоростях.Другие транспортные средства, такие как Nissan Leaf, демонстрируют слабое сопротивление во время ходьбы, причем ESC координирует с традиционными тормозами регулирование захвата энергии для полных остановок.

Производственные электромобили ESC обычно имеют обратную функцию, позволяющую работать двигателем в обоих направлениях.в то время как модели с двигателем постоянного тока используют электрические переключатели для обратного движенияДругие сохраняют постоянное направление вращения двигателя, используя обычные трансмиссии для обратного движения, особенно удобные для преобразованных транспортных средств, сохраняющих свои первоначальные трансмиссии.

Легкая мобильность: электровелосипеды и скутеры

Двигатели электронных велосипедов, требующие высокого исходного крутящего момента, часто используют датчики эффекта Холла для измерения скорости.и регулируемой скоростью с помощью потенциометраНекоторые используют датчики крутящего момента педали для пропорциональной помощи двигателю, в то время как другие поддерживают регенеративное торможение, хотя и ограничено редким торможением и низкой массой транспортного средства.Белая книга Зилога подробно описывает 200 Вт, реализация 24В бесбрюшевого постоянного тока для электровелосипедов.

Приложения RC: миниатюризация и умное управление

В радиоуправляемых моделях ESC могут быть самостоятельными устройствами, подключенными к каналам газа приемника или интегрированными в приемники, такие как игрушечные RC.Некоторые производители объединяют оба на одной плате схемы для транспортных средств начального уровня.

RC ESC часто включают BEC для регулирования напряжения приемника, исключая отдельные батареи приемника. Они принимают стандартные сигналы PWM частотой 50 Гц с шириной импульса от 1 мс (выключенный двигатель) до 2 мс (полной скоростью).Специфические для автомобилей ESC могут иметь обратимую работу или динамическое торможение путем электрического заряда арматурыВ вертолётах ESC-системы не обеспечивают торможение (оказывается, они неэффективны из-за односторонних подшипников), но могут сохранять способность к обратному движению.

Высококачественные вертолетные ESC предлагают режимы управления, поддерживающие фиксированную скорость двигателя, особенно полезные для полетов на базе CCPM и квадрокоптеров.ЭСК воздушного судна включают в себя элементы безопасности, которые отдают приоритет эксплуатации поверхности управления в ситуациях с низкой мощностью, позволяющий плавание или восстановление низкой мощности.

Морские ESC требуют водонепроницаемой конструкции с компактными, воздухозащищенными корпусами и полагаются на циркуляцию воды или вакуум, вызванный винтом для охлаждения.Они оснащены функциями торможения и заднего хода..

Современные квадрокоптеры (и все мультироторы) зависят от компактных высокомощных ESC, обеспечивающих высокочастотное трехфазное переменное питание двигателей.Тщательное управление скоростью на больших расстояниях позволяет выполнять все маневры полетаВ отличие от стандартных сигналов RC частотой 50 Гц, ESC квадрокоптеров поддерживают более быстрые протоколы, такие как Oneshot, Multishot и DShot. Цифровой протокол, предлагающий более высокое разрешение, контрольные суммы CRC,и стабильность осциллятора без калибровкиСовременные протоколы ESC могут общаться на 37,5 кГц или быстрее, причем кадры DSHOT2400 завершаются всего за 6,5 мкм.

В то время как большинство моделей поездов получают энергию от рельсов или воздушных линий (размещая ESC вне борта), цифровые системы управления, позволяющие использовать несколько поездов на одной трассе, требуют бортовых контроллеров скорости.Более крупные модели (5" или 7") обычно имеют батареи и контроллеры скорости на борту.