Hãy tưởng tượng một chiếc xe điện chạy nhanh trên đường cao tốc hoặc một chiếc máy bay điều khiển từ xa di chuyển trong không khí một cách chính xác.Đằng sau những điều kỳ diệu công nghệ này là một thành phần quan trọng làm việc không mệt mỏi: bộ điều khiển tốc độ điện tử (ESC)Hoạt động như một dây dẫn tỉ mỉ, nó điều khiển tốc độ động cơ, cho phép các thiết bị hoạt động theo lệnh của chúng ta.và điều gì làm cho các ứng dụng của nó trên nhiều lĩnh vực khác nhau rất đáng chú ý?
Một bộ điều khiển tốc độ điện tử là một mạch điện tử có chức năng chính là điều chỉnh và kiểm soát tốc độ động cơ.nó cũng có thể cho phép đảo ngược động cơ và phanh độngTừ các mô hình điều khiển từ xa thu nhỏ đến xe điện quy mô lớn, ESC đóng một vai trò không thể thiếu.
ESC hoạt động bằng cách nhận các tín hiệu tham chiếu tốc độ từ tay cầm throttle, joystick hoặc các thiết bị đầu vào bằng tay khác,sau đó điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số chuyển đổi của một mạng lưới bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET)Cụ thể, nó điều chỉnh hoặc chu kỳ làm việc hoặc tần số chuyển đổi của các transistor để sửa đổi việc cung cấp năng lượng cho động cơ, do đó điều khiển tốc độ.Những tiếng rên rỉ cao phát ra bởi động cơ ở tốc độ thấp là kết quả của việc chuyển đổi dòng điện nhanh chóng này.
Các ESC có các phiên bản khác nhau được thiết kế cho động cơ DC chải hoặc không chải. Đối với động cơ chải, điều khiển tốc độ được đạt được bằng cách thay đổi điện áp áp dụng cho khung.tuy nhiên, đòi hỏi các chiến lược điều khiển khác nhau, chúng điều chỉnh tốc độ bằng cách sửa đổi thời gian xung điện được cung cấp cho mỗi vòng cuộn động cơ.
Các hệ thống ESC không chải chủ yếu tạo ra nguồn điện xoay chuyển ba pha, tương tự như các động cơ tần số biến được sử dụng để vận hành động cơ không chải.Những động cơ này được ưa chuộng bởi những người đam mê máy bay điều khiển bằng vô tuyến vì hiệu quả vượt trộiTuy nhiên, các bộ điều khiển động cơ DC không chải phức tạp hơn đáng kể so với các đối tác chải của chúng.
Một ESC phải điều chỉnh việc cung cấp pha điện theo trạng thái quay của động cơ, thường đạt được bằng cách phát hiện lực điện động ngược trong cuộn dây của động cơ.Một số biến thể sử dụng các cảm biến từ tính (hiệu ứng Hall) riêng biệt hoặc các cảm biến quang học. ESC có thể lập trình thường cung cấp các tính năng tùy chỉnh như giới hạn cắt điện áp thấp, thời gian, gia tốc, phanh và hướng quay.Motor đảo ngược cũng có thể đạt được bằng cách trao đổi bất kỳ hai dây dẫn giữa ESC và động cơ.
ESC thường được đánh giá theo công suất điện hiện tại tối đa của chúng (ví dụ: 25A).Năng lượng cao hơn tương ứng với kích thước vật lý lớn hơn và trọng lượng quan trọng khi tính toán khối lượng và cân bằng máy bayNhiều ESC hiện đại hỗ trợ pin nickel-metal hydride, lithium polymer và lithium iron phosphate với các điện áp đầu vào và ngắt khác nhau.
Khi lựa chọn mạch loại bỏ pin (BEC), dù được tích hợp vào bộ điều khiển hay như một đơn vị độc lập, loại pin và số lượng tế bào là những yếu tố quan trọng.Các bộ điều chỉnh tuyến tính làm giảm mức năng lượng khi số pin được kết nối tăng lên, do đó làm giảm số lượng servo mà một BEC tích hợp có thể hỗ trợ.
Hầu hết các ESC hiện đại kết hợp các bộ điều khiển vi mô giải thích tín hiệu đầu vào và điều khiển động cơ thông qua các chương trình hoặc phần mềm cố định tích hợp.Một số cho phép thay thế firmware nhà máy bằng các lựa chọn thay thế nguồn mởMột số mô hình hỗ trợ firmware có thể nâng cấp bởi người dùng, trong khi những mô hình khác yêu cầu hàn cho các kết nối lập trình viên.bắt đầu vào năm 2014 bởi kỹ sư người Thụy Điển Benjamin Vedder, đã thu hút sự chú ý cho các tùy biến tùy chỉnh tiên tiến và chi phí xây dựng tương đối hợp lý so với ESC cao cấp.
Các ESC lớn, dòng điện cao được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện điện như Nissan Leaf, Tesla Roadster (2008), Model S / X / 3 và Chevrolet Bolt.Tiêu thụ năng lượng EV thường được đo bằng kilowatt Ứng động cơ 160 kW của Nissan Leaf tạo ra mô-men xoắn lên đến 340 NmHầu hết các EV sản xuất sử dụng ESC có khả năng thu giữ năng lượng trong khi chạy hoặc phanh, sử dụng động cơ như một máy phát điện để giảm tốc xe.
Hệ thống phanh tái tạo này chuyển năng lượng thu được để sạc pin, mở rộng phạm vi lái xe.phương pháp này được chứng minh là hiệu quả đến nỗi phanh thông thường chỉ cần ở tốc độ rất thấpCác phương tiện khác như Nissan Leaf thể hiện kháng cự nhẹ trong quá trình coasting, với ESC phối hợp với phanh truyền thống để điều chỉnh năng lượng để dừng hoàn toàn.
Các ESC EV sản xuất thường có chức năng đảo ngược, cho phép vận hành động cơ hai chiều.trong khi các mô hình được trang bị động cơ DC sử dụng công tắc điện để đảo ngượcNhững chiếc khác duy trì hướng quay động cơ không đổi, sử dụng hộp số thông thường để đảo ngược đặc biệt thuận tiện cho các phương tiện chuyển đổi giữ lại hệ thống truyền động ban đầu của chúng.
Các động cơ xe đạp điện đòi hỏi mô-men xoắn ban đầu cao thường sử dụng cảm biến hiệu ứng Hall để đo tốc độ.và cài đặt tốc độ có thể điều chỉnh bằng máy đo tiềm năngMột số triển khai cảm biến mô-men xoắn chân đạp để hỗ trợ động cơ tỷ lệ, trong khi những người khác hỗ trợ phanh tái tạo mặc dù bị giới hạn bởi phanh không thường xuyên và khối lượng xe thấp.Sách trắng của Zilog chi tiết một 200W, Thực hiện bộ điều khiển động cơ trung tâm DC không chải 24V cho xe đạp điện.
Trong các mô hình điều khiển bằng vô tuyến, ESC có thể là các đơn vị độc lập được cắm vào các kênh đẩy máy thu hoặc được tích hợp vào các máy thu như RC loại đồ chơi.Một số nhà sản xuất kết hợp cả hai trên một bảng mạch duy nhất cho các phương tiện nhập cảnh.
RC ESC thường bao gồm BEC để điều chỉnh điện áp máy thu, loại bỏ pin máy thu riêng biệt.Các ESC dành riêng cho ô tô có thể có chức năng hoạt động đảo ngược hoặc phanh động bằng cách nạp tải điện vào vòmCác ESC trực thăng bỏ qua phanh (không hiệu quả do vòng bi một chiều) nhưng có thể giữ khả năng lùi.
Các ESC trực thăng cao cấp cung cấp các chế độ điều khiển duy trì tốc độ động cơ cố định đặc biệt hữu ích cho chuyến bay dựa trên CCPM và quadcopter.Các ESC của máy bay kết hợp các tính năng an toàn ưu tiên hoạt động trên bề mặt điều khiển trong các tình huống năng lượng thấp, cho phép trượt hoặc phục hồi năng lượng thấp.
ESC biển đòi hỏi cấu trúc chống nước với vỏ nhỏ gọn, không khí bị mắc kẹt và dựa vào lưu thông nước hoặc chân không được dẫn động bởi cánh quạt để làm mát.có chức năng phanh và lùi.
Quadcopter hiện đại (và tất cả các multirotors) phụ thuộc vào các ESC nhỏ gọn, công suất cao cung cấp tần số cao, độ phân giải cao AC ba pha cho động cơ.Kiểm soát tốc độ tinh tế trên phạm vi rộng cho phép tất cả các thao tác bayKhông giống như các tín hiệu RC 50Hz tiêu chuẩn, ESC quadcopter hỗ trợ các giao thức nhanh hơn như Oneshot, Multishot, và DShotvà ổn định dao động mà không cần hiệu chuẩnCác giao thức ESC hiện đại có thể giao tiếp ở 37,5kHz hoặc nhanh hơn, với các khung DSHOT2400 hoàn thành chỉ trong 6,5μs.
Trong khi hầu hết các mẫu tàu lấy năng lượng từ đường ray hoặc đường dây trên không (đặt ESC bên ngoài tàu), các hệ thống điều khiển kỹ thuật số cho phép nhiều tàu trên một đường ray đòi hỏi các bộ điều khiển tốc độ trên tàu.Các mô hình lớn hơn (5 "hoặc 7" gauge) thường mang pin và bộ điều khiển tốc độ trên tàu.
Hãy tưởng tượng một chiếc xe điện chạy nhanh trên đường cao tốc hoặc một chiếc máy bay điều khiển từ xa di chuyển trong không khí một cách chính xác.Đằng sau những điều kỳ diệu công nghệ này là một thành phần quan trọng làm việc không mệt mỏi: bộ điều khiển tốc độ điện tử (ESC)Hoạt động như một dây dẫn tỉ mỉ, nó điều khiển tốc độ động cơ, cho phép các thiết bị hoạt động theo lệnh của chúng ta.và điều gì làm cho các ứng dụng của nó trên nhiều lĩnh vực khác nhau rất đáng chú ý?
Một bộ điều khiển tốc độ điện tử là một mạch điện tử có chức năng chính là điều chỉnh và kiểm soát tốc độ động cơ.nó cũng có thể cho phép đảo ngược động cơ và phanh độngTừ các mô hình điều khiển từ xa thu nhỏ đến xe điện quy mô lớn, ESC đóng một vai trò không thể thiếu.
ESC hoạt động bằng cách nhận các tín hiệu tham chiếu tốc độ từ tay cầm throttle, joystick hoặc các thiết bị đầu vào bằng tay khác,sau đó điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số chuyển đổi của một mạng lưới bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET)Cụ thể, nó điều chỉnh hoặc chu kỳ làm việc hoặc tần số chuyển đổi của các transistor để sửa đổi việc cung cấp năng lượng cho động cơ, do đó điều khiển tốc độ.Những tiếng rên rỉ cao phát ra bởi động cơ ở tốc độ thấp là kết quả của việc chuyển đổi dòng điện nhanh chóng này.
Các ESC có các phiên bản khác nhau được thiết kế cho động cơ DC chải hoặc không chải. Đối với động cơ chải, điều khiển tốc độ được đạt được bằng cách thay đổi điện áp áp dụng cho khung.tuy nhiên, đòi hỏi các chiến lược điều khiển khác nhau, chúng điều chỉnh tốc độ bằng cách sửa đổi thời gian xung điện được cung cấp cho mỗi vòng cuộn động cơ.
Các hệ thống ESC không chải chủ yếu tạo ra nguồn điện xoay chuyển ba pha, tương tự như các động cơ tần số biến được sử dụng để vận hành động cơ không chải.Những động cơ này được ưa chuộng bởi những người đam mê máy bay điều khiển bằng vô tuyến vì hiệu quả vượt trộiTuy nhiên, các bộ điều khiển động cơ DC không chải phức tạp hơn đáng kể so với các đối tác chải của chúng.
Một ESC phải điều chỉnh việc cung cấp pha điện theo trạng thái quay của động cơ, thường đạt được bằng cách phát hiện lực điện động ngược trong cuộn dây của động cơ.Một số biến thể sử dụng các cảm biến từ tính (hiệu ứng Hall) riêng biệt hoặc các cảm biến quang học. ESC có thể lập trình thường cung cấp các tính năng tùy chỉnh như giới hạn cắt điện áp thấp, thời gian, gia tốc, phanh và hướng quay.Motor đảo ngược cũng có thể đạt được bằng cách trao đổi bất kỳ hai dây dẫn giữa ESC và động cơ.
ESC thường được đánh giá theo công suất điện hiện tại tối đa của chúng (ví dụ: 25A).Năng lượng cao hơn tương ứng với kích thước vật lý lớn hơn và trọng lượng quan trọng khi tính toán khối lượng và cân bằng máy bayNhiều ESC hiện đại hỗ trợ pin nickel-metal hydride, lithium polymer và lithium iron phosphate với các điện áp đầu vào và ngắt khác nhau.
Khi lựa chọn mạch loại bỏ pin (BEC), dù được tích hợp vào bộ điều khiển hay như một đơn vị độc lập, loại pin và số lượng tế bào là những yếu tố quan trọng.Các bộ điều chỉnh tuyến tính làm giảm mức năng lượng khi số pin được kết nối tăng lên, do đó làm giảm số lượng servo mà một BEC tích hợp có thể hỗ trợ.
Hầu hết các ESC hiện đại kết hợp các bộ điều khiển vi mô giải thích tín hiệu đầu vào và điều khiển động cơ thông qua các chương trình hoặc phần mềm cố định tích hợp.Một số cho phép thay thế firmware nhà máy bằng các lựa chọn thay thế nguồn mởMột số mô hình hỗ trợ firmware có thể nâng cấp bởi người dùng, trong khi những mô hình khác yêu cầu hàn cho các kết nối lập trình viên.bắt đầu vào năm 2014 bởi kỹ sư người Thụy Điển Benjamin Vedder, đã thu hút sự chú ý cho các tùy biến tùy chỉnh tiên tiến và chi phí xây dựng tương đối hợp lý so với ESC cao cấp.
Các ESC lớn, dòng điện cao được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện điện như Nissan Leaf, Tesla Roadster (2008), Model S / X / 3 và Chevrolet Bolt.Tiêu thụ năng lượng EV thường được đo bằng kilowatt Ứng động cơ 160 kW của Nissan Leaf tạo ra mô-men xoắn lên đến 340 NmHầu hết các EV sản xuất sử dụng ESC có khả năng thu giữ năng lượng trong khi chạy hoặc phanh, sử dụng động cơ như một máy phát điện để giảm tốc xe.
Hệ thống phanh tái tạo này chuyển năng lượng thu được để sạc pin, mở rộng phạm vi lái xe.phương pháp này được chứng minh là hiệu quả đến nỗi phanh thông thường chỉ cần ở tốc độ rất thấpCác phương tiện khác như Nissan Leaf thể hiện kháng cự nhẹ trong quá trình coasting, với ESC phối hợp với phanh truyền thống để điều chỉnh năng lượng để dừng hoàn toàn.
Các ESC EV sản xuất thường có chức năng đảo ngược, cho phép vận hành động cơ hai chiều.trong khi các mô hình được trang bị động cơ DC sử dụng công tắc điện để đảo ngượcNhững chiếc khác duy trì hướng quay động cơ không đổi, sử dụng hộp số thông thường để đảo ngược đặc biệt thuận tiện cho các phương tiện chuyển đổi giữ lại hệ thống truyền động ban đầu của chúng.
Các động cơ xe đạp điện đòi hỏi mô-men xoắn ban đầu cao thường sử dụng cảm biến hiệu ứng Hall để đo tốc độ.và cài đặt tốc độ có thể điều chỉnh bằng máy đo tiềm năngMột số triển khai cảm biến mô-men xoắn chân đạp để hỗ trợ động cơ tỷ lệ, trong khi những người khác hỗ trợ phanh tái tạo mặc dù bị giới hạn bởi phanh không thường xuyên và khối lượng xe thấp.Sách trắng của Zilog chi tiết một 200W, Thực hiện bộ điều khiển động cơ trung tâm DC không chải 24V cho xe đạp điện.
Trong các mô hình điều khiển bằng vô tuyến, ESC có thể là các đơn vị độc lập được cắm vào các kênh đẩy máy thu hoặc được tích hợp vào các máy thu như RC loại đồ chơi.Một số nhà sản xuất kết hợp cả hai trên một bảng mạch duy nhất cho các phương tiện nhập cảnh.
RC ESC thường bao gồm BEC để điều chỉnh điện áp máy thu, loại bỏ pin máy thu riêng biệt.Các ESC dành riêng cho ô tô có thể có chức năng hoạt động đảo ngược hoặc phanh động bằng cách nạp tải điện vào vòmCác ESC trực thăng bỏ qua phanh (không hiệu quả do vòng bi một chiều) nhưng có thể giữ khả năng lùi.
Các ESC trực thăng cao cấp cung cấp các chế độ điều khiển duy trì tốc độ động cơ cố định đặc biệt hữu ích cho chuyến bay dựa trên CCPM và quadcopter.Các ESC của máy bay kết hợp các tính năng an toàn ưu tiên hoạt động trên bề mặt điều khiển trong các tình huống năng lượng thấp, cho phép trượt hoặc phục hồi năng lượng thấp.
ESC biển đòi hỏi cấu trúc chống nước với vỏ nhỏ gọn, không khí bị mắc kẹt và dựa vào lưu thông nước hoặc chân không được dẫn động bởi cánh quạt để làm mát.có chức năng phanh và lùi.
Quadcopter hiện đại (và tất cả các multirotors) phụ thuộc vào các ESC nhỏ gọn, công suất cao cung cấp tần số cao, độ phân giải cao AC ba pha cho động cơ.Kiểm soát tốc độ tinh tế trên phạm vi rộng cho phép tất cả các thao tác bayKhông giống như các tín hiệu RC 50Hz tiêu chuẩn, ESC quadcopter hỗ trợ các giao thức nhanh hơn như Oneshot, Multishot, và DShotvà ổn định dao động mà không cần hiệu chuẩnCác giao thức ESC hiện đại có thể giao tiếp ở 37,5kHz hoặc nhanh hơn, với các khung DSHOT2400 hoàn thành chỉ trong 6,5μs.
Trong khi hầu hết các mẫu tàu lấy năng lượng từ đường ray hoặc đường dây trên không (đặt ESC bên ngoài tàu), các hệ thống điều khiển kỹ thuật số cho phép nhiều tàu trên một đường ray đòi hỏi các bộ điều khiển tốc độ trên tàu.Các mô hình lớn hơn (5 "hoặc 7" gauge) thường mang pin và bộ điều khiển tốc độ trên tàu.
