Bir elektrikli aracın otoyolda hızla ilerlediğini ya da uzaktan kumanda edilen bir uçağın havada hassas bir şekilde hareket ettiğini düşünün.Bu teknolojik harikaların arkasında, yorulmadan çalışan önemli bir bileşen var: Elektronik hız kontrolörü (ESC).Dikkatli bir iletken gibi çalışır, motor hızlarını kontrol eder, cihazların komutlarımıza göre çalışmasını sağlar.Ve bu uygulamaları farklı alanlarda bu kadar dikkat çekici kılan ne??

ESC: Motor Hızı için Akıllı Kontrol Merkezi

Elektronik hız kontrolörü, birincil işlevini motor hızını düzenlemek ve kontrol etmek olan bir elektronik devredir.Ayrıca motorun geri dönüşünü ve dinamik frenlemeyi de sağlayabilir.Minyatür uzaktan kumanda edilen modellerden tam ölçekli elektrikli araçlara kadar, ESC'ler vazgeçilmez bir rol oynamaktadır.

ESC, gaz kolu, joystick veya diğer manuel giriş cihazlarından hız referans sinyalleri alarak çalışır.sonra alan etkisi transistörü (FET) ağının anahtarlama frekansını değiştirerek motor hızı modüle ederÖzellikle, motora güç aktarımını değiştirmek için, görev döngüsünü veya tranzistörlerin geçiş frekansını ayarlar ve böylece hızı kontrol eder.Motorlar tarafından düşük hızlarda yayılan yüksek sesli iniltiler bu hızlı akım geçişinden kaynaklanmaktadır.

Farklı Motor Tipleri İçin Özel Çözümler

ESC'ler, fırçalı veya fırçasız DC motorlar için tasarlanmış farklı sürümlerde bulunur.Ancak, farklı kontrol stratejileri gerektirir. Her bir motor sargısına verilen akım darbelerinin zamanlamasını değiştirerek hızı ayarlarlar.

Fırçasız ESC sistemleri esasen fırçasız motorları çalıştırmak için kullanılan değişken frekanslı sürücülere benzer üç fazlı AC gücü yaratır.Bu motorlar, üst düzey verimliliği nedeniyle radyo kontrollü uçak meraklıları arasında tercih edilirBununla birlikte, fırçasız DC motor denetleyicileri fırçalı meslektaşlarından önemli ölçüde daha karmaşıktır.

Bir ESC, genellikle motor sargılarında geri elektromotor kuvvetini algılayarak elde edilen motorun dönüş durumuna göre akım faz dağıtımını ayarlamalıdır.Bazı çeşitler ayrı manyetik (Hall etkisi) sensörler veya optik dedektörler kullanırProgramlanabilir ESC'ler genellikle düşük voltaj kesme sınırları, zamanlama, ivme, frenleme ve dönüş yönü gibi özelleştirilebilir özellikler sunar.Motor geri dönüşü de ESC ve motor arasında herhangi iki iletken değiştirerek başarılabilir.

Temel parametreler ve seçim kriterleri

ESC'ler tipik olarak maksimum akım kapasitesine göre değerlendirilir (örneğin, 25A).Daha yüksek yetkinlikler daha büyük fiziksel boyutlara ve ağırlığa karşılık gelir.Birçok modern ESC, çeşitli giriş ve kesme voltajları ile nikel-metal hidrür, lityum polimer ve lityum demir fosfat pillerini destekler.

Bir pil ortadan kaldırma devresini (BEC) seçerken, kontrolörde entegre olsun ya da bağımsız bir birim olarak, pil tipi ve hücre sayısı kritik faktörlerdir.Doğrusal düzenleyiciler, bağlı pil sayısının arttığı için güç değerlerini düşürür., böylece entegre bir BEC'nin destekleyebileceği servo sayısını azaltır.

Çoğu çağdaş ESC, giriş sinyallerini yorumlayan ve motorları dahili programlar veya yazılımlar aracılığıyla kontrol eden mikro denetleyiciler içerir.Bazıları fabrika yazılımının açık kaynaklı alternatiflerle değiştirilmesine izin verir, tipik olarak ESC'yi belirli uygulamalar için uyarlamak için. Bazı modeller, kutunun dışından kullanıcı tarafından yükseltilebilen sabit yazılımı desteklerken, diğerleri programcı bağlantıları için lehimleme gerektirir.2014 yılında İsveçli mühendis Benjamin Vedder tarafından başlatıldı, gelişmiş özelleştirme seçenekleri ve premium ESC'lere kıyasla nispeten uygun inşaat maliyetleri ile dikkat çekti.

Otomobil Uygulamaları: Elektrikli Devrimi Güçlendirmek

Büyük, yüksek akımlı ESC'ler, Nissan Leaf, Tesla Roadster (2008), Model S / X / 3 ve Chevrolet Bolt gibi elektrikli araçlarda yaygın olarak kullanılır.EV enerji tüketimi tipik olarak kilovatta ölçülür. Nissan Leaf'in 160 kW'lık motoru 340 Nm'ye kadar tork üretir.Çoğu üretim EV, motorun bir jeneratör olarak kullanılarak aracın yavaşlamasını sağlayan, coasting veya frenleme sırasında enerji toplayabilen ESC'leri kullanır.

Bu yenilenebilir frenleme sistemi aküleri şarj etmek için toplanan enerjiyi yönlendirir ve sürüş menzilini artırır.Bu yöntem, geleneksel frenlerin sadece çok düşük hızlarda gerekli olduğu kadar etkilidir.Nissan Leaf gibi diğer araçlar, yavaş hareket ederken hafif direnç gösterirken, ESC, tam duraklamalar için enerji toplamalarını düzenlemek için geleneksel frenlerle koordine eder.

Üretim EV ESC'leri genellikle iki yönlü motor çalışmasına izin veren ters işlevselliğe sahiptir.DC motorlu modeller tersine çevirmek için elektrikli anahtarlar kullanırkenDiğerleri, orijinal tahrik sistemlerini koruyan dönüştürülmüş araçlar için özellikle uygun geleneksel geri dönüş viteslerini kullanarak sabit motor dönüş yönünü korur.

Hafif Hareketlilik: E-bisikletler ve scooters

Yüksek başlangıç torku gerektiren e-bisiklet motorları genellikle hız ölçümü için Hall etkisi sensörleri kullanır.ve potansiyometre ayarlanabilir hız ayarlarıBazıları orantılı motor desteği için pedal tork sensörleri uyguluyor, diğerleri ise nadir frenleme ve düşük araç kütlesi nedeniyle sınırlı olsa da, geri dönüşümlü frenlemeyi destekliyor.Zilog'un beyaz kitabında 200W'luk bir, E-bisikletler için 24V fırçasız DC merkez motor kontrolörü uygulaması.

RC Uygulamalar: Minyatürleşme ve Akıllı Kontrol

Telsizle kontrol edilen modellerde, ESC'ler alıcı gaz kanallarına takılmış veya oyuncak sınıfı RC'ler gibi alıcılara entegre edilmiş bağımsız birimler olabilir.Bazı üreticiler giriş seviyesi araçlar için tek bir devre kartında her ikisini de birleştirir.

RC ESC'ler genellikle, ayrı alıcı pillerini ortadan kaldırarak alıcı voltajını düzenlemek için BEC'leri içerir. Bunlar, 1ms (motor kapalı) ile 2ms (tam hız) arasında vuruş genişliği olan standart 50Hz PWM sinyallerini kabul eder.Araçlara özel ESC'ler, armatürün elektrikle yüklenmesiyle geri dönüşümlü çalışmaya veya dinamik frenlemeye sahip olabilir.Helikopter ESC'leri frenlemeyi ihmal eder (tek yönlü rulmanlar tarafından etkisiz hale getirilmiştir), ancak geri dönüş yeteneğini koruyabilir.

Yüksek kaliteli helikopter ESC'leri, sabit motor hızlarını koruyan yönetici modları sunar. Özellikle CCPM tabanlı uçuş ve dörtlü uçaklar için yararlıdır.Uçak ESC'leri, düşük güç durumlarında kontrol yüzeyi işlemine öncelik veren güvenlik özelliklerine sahiptir., kaydırma veya düşük güçle kurtarma imkanı.

Denizli ESC'ler, kompakt, hava kapalı evlere sahip su geçirmez bir yapıya ihtiyaç duyar ve soğutma için su dolaşımına veya pervane ile tetiklenen vakuma dayanırlar.Fren ve geri çekim fonksiyonlarına sahiptirler..

Modern dörtlü uçaklar (ve tüm multirotörler) motorlara yüksek frekanslı, yüksek çözünürlüklü üç fazlı AC sağlayan kompakt, yüksek güçlü ESC'lere bağlıdır.Geniş menzillerde hızlı kontrol tüm uçuş manevralarını mümkün kılarStandart 50Hz RC sinyalleri aksine, quadcopter ESC'leri Oneshot, Multishot ve DShot gibi daha hızlı protokolleri destekler.Kalibrasyon olmadan osilatör istikrarıModern ESC protokolleri 37.5 kHz veya daha hızlı iletişim kurabilir ve DSHOT2400 çerçeveleri sadece 6.5 μs'de tamamlanır.

Çoğu model tren, raylardan veya hava hatlarından güç alırken, bir rayda birden fazla trenin kullanılmasını sağlayan dijital kontrol sistemleri, gemideki hız denetleyicilerine ihtiyaç duyar.Daha büyük sürülebilir modeller (5 "veya 7" ölçüm) genellikle pil ve hız denetleyicileri taşır.