Двигательная система БПЛА состоит из множества компонентов, таких как двигатели, батареи, ESC, пропеллер и т.д. Самая основная его функция - регулировать скорость вращения двигателя. Сегодня мы поговорим о том, что такое ESC, каковы его функции и как выбрать ESC.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Что такое ESC для дронов?
Что делает ESC в дроне?
Различные типы ESC?
Как выбрать ESC для дрона?
Как подключить ESC к двигателю?
Как откалибровать ESC для дрона?
Поиск и устранение неисправностей ESC
FAQ
Что такое ESC для дронов?
ESC, полное название - электронный регулятор скорости, обозначается как ESC, который представляет собой устройство управления, контролирующее скорость вращения двигателя. Обычно ESC управляет ШИМ-выходом (PWM) через входной сигнал и контролирует ускорение и замедление двигателя.
В соответствии с различными двигателями, его можно разделить на щеточный ESC и бесщеточный ESC. ESC получает сигнал от полетного контроллера для управления запуском и остановкой двигателя. Он получает сигнал для управления включением-выключением каждой силовой трубки инверторного моста.
Что делает ESC в дроне?
ESC можно назвать посредником, соединяющим различные компоненты дрона, как мозг, управляющий основным телом. У него есть несколько незаменимых функций:
1.Управление скоростью вращения двигателя: так называемый ESC можно сравнить с регулятором напряжения, который может преобразовывать входную мощность в различные напряжения, получая ШИМ-сигналы, и подавать их на двигатель, чтобы достичь цели - заставить двигатель генерировать различные скорости.
2.Изменение направления вращения двигателя: Щеточный ESC может изменять направление тока, что позволяет изменять направление вращения двигателя.
3.Преобразование трехфазного электричества: Бесщеточный ESC может преобразовывать входной постоянный ток в трехфазный переменный для питания двигателя, а также управлять напряжением и током двигателя в соответствии с управляющим сигналом, посылаемым полетным контроллером, чтобы привести двигатель в движение для достижения требуемой скорости на выходе.
Роль электронного регулятора заключается в том, чтобы сбалансировать взаимодействие между батареей и двигателем. Как посредник, несущий нагрузку, он предотвращает огромный ток, подаваемый батареей на двигатель, который вызывает опасность полета из-за ненормального вращения.
Различные типы ESC?
Если вы новичок в мире дронов, ваши глаза могут быть запутаны различными типами ESC на рынке, поскольку вариантов действительно много. Поэтому в этом разделе мы познакомим вас с основными типами ЭСК для дронов, представленными на рынке.
Различия между ESC заключаются не только в структуре, но и в методах управления.
1.Конструкции
Для небольших дронов типа FPV, представленных на рынке, внешний вид ESC можно разделить на две формы. Одна из них - одиночный ESC, а другая - ESC 4 в 1.
Одиночный ESC: небольшой БПЛА обычно состоит из четырех двигателей, поэтому для одной модели требуется четыре ESC. То есть один ESC управляет одним двигателем. Преимущество одиночного ESC в том, что его можно заменить отдельно в случае повреждения, что относительно легко поддерживать низкой стоимостью и простым обслуживанием.
4 в 1 ESC: как следует из названия, 4 в 1 ESC объединяет четыре отдельных ESC. Нет существенной разницы в функции от одного ESC. Преимущества ESC 4 в 1 заключаются в удобстве сборки и простоте подключения.
2.ESC с BEC или OPTO ESC без BEC
Существует два типа ESC, обычно используемых в многороторных дронах. Один из них - ESC с BEC, а другой - без BEC.
На внешней стороне некоторых ESC вы увидите такие слова, как BEC. Полное название этого BEC - схема отключения батареи. То есть в ESC установлен отдельный модуль цепи. Этот модуль может преобразовывать напряжение батареи в напряжение 5-6 В для питания приемника или управления полетом.
3.Методы управления
В некоторых больших дронах есть ESC с различными методами управления: ESC с квадратной волной и ESC с синусоидальной волной.
3.1 ЭСК с квадратной волной использует метод ШИМ-модуляции для управления двигателем. Этот метод управления решает в основном две задачи: коммутацию обмоток и регулирование напряжения. Логический сигнал коммутации и сигнал регулирования напряжения модулируются вместе для получения управляющего сигнала ШИМ, который используется для управления двигателем BLDC.
ESC с квадратной волной отличается простотой управления и низкой стоимостью, и широко используется в области многороторных БПЛА. Однако выходной крутящий момент BLDC-двигателя, управляемого квадратно-волновым ESC, велик, скорость динамического отклика ограничена. В то же время он подвержен проблемам с пробуксовкой во время высокоскоростной работы.
3.2 ЭСК с синусоидальным приводом, с двигателем BLDC в качестве носителя. ЭСК с синусоидальным приводом использует технологию модуляции SPWM для управления двигателем BLDC. Этот метод управления улучшает использование трехфазных обмоток двигателя BLDC и может устранить пульсацию момента коммутации и проблемы с пробуксовкой при включении двух двигателей.
Применение на мультироторном БПЛА показывает, что использование синусоидальных волн для управления ESC делает БПЛА более стабильным.
В настоящее время синусоидальные волны перешли в новое поколение, а именно FOC (Field Oriented Control). FOC ESC использует технологию модуляции SVPWM для управления двигателем PMS для создания кругового вращающегося магнитного поля. Векторное управление позволяет добиться плавного регулирования скорости и крутящего момента двигателя. В то же время, по сравнению с модуляцией SPWM, коэффициент использования напряжения шины постоянного тока примерно на 15% выше, чем при модуляции SVPWM.
Как выбрать ESC для дрона?
Прежде всего, необходимо разобраться с порядком выбора ESC.
Как уже говорилось в первом разделе, ESC - это устройство, которое проводит и контролирует ток в батареях и моторах. Поэтому только при согласовании отношений между этими тремя частями система может обеспечить наилучшую производительность. В противном случае это может привести к повреждению вашего дрона.
Запомните этот порядок выбора: Двигатель - ESC - Батарея.
1. Ток: Номинальный ток ESC обычно обозначен на самом видном месте, и его формат - это число плюс буква A.
Обычно это значение соответствует рабочему току двигателя. В обычном случае мы будем брать за эталон мощность при максимальном дросселе двигателя. Если ток двигателя при 100% дросселе составляет 26A, то вам следует выбрать ESC не менее 30A. Но для безопасности мы рекомендуем использовать более мощный ESC, увеличив его значение примерно на 10%-20%.
2. Напряжение: напряжение ESC определяется мощностью батареи, поэтому напряжение батареи должно быть равно или меньше допустимого диапазона ESC.
Запомните принципы работы батареи и ESC:
2.1 Напряжение батареи не должно превышать максимальное напряжение нагрузки ESC. Если ESC показывает 2-6s, то вы не можете выбрать напряжение батареи меньше, чем 6s.
2.2 Непрерывный выходной ток батареи должен быть больше максимального непрерывного выходного тока ESC.
Другие факторы, которые следует учитывать при выборе ESC
3. Размер и вес: Даже при одинаковом значении выходного тока внешний вид, размер и вес различных ESC могут отличаться. Для гоночных дронов обычно требуются более легкие и компактные ESC, обеспечивающие быструю скорость реакции. Но есть проблема с такими ESC, если вы хотите увеличить ток. Такие ESC плохо охлаждаются. Поэтому большие БПЛА обычно оснащаются более крупными и тяжелыми ESC для лучшего рассеивания тепла, чтобы вся система работала правильно.
4. ШИМ-сигнал: Полное название ШИМ - широтно-импульсная модуляция. Частота ШИМ-сигнала обычно не указывается, она может быть 50 Гц, 100 Гц, 200 Гц или 500 Гц и так далее. Чем выше частота управления, тем короче цикл, тем короче интервал управления и тем выше скорость реакции ESC и двигателя. И наоборот, чем ниже частота управления, тем длиннее цикл, длиннее интервал управления и медленнее скорость реакции ESC и двигателя. С развитием технологий и требований к плавности управления большинство ESC теперь поддерживают частоту более 500 Гц. ШИМ-сигнал, и ESC имеет свой собственный фильтр, который может хорошо реагировать и контролировать вращение двигателя.
Если вы хотите иметь ESC с быстрым откликом, пожалуйста, обратите внимание на этот параметр.
Как подключить ESC дрона к двигателю?
Подключение ESC к двигателю и контроллеру полета обычно осуществляется следующим образом:
1. Входные провода ESC (самый толстый красный и черный провод) подключаются к аккумулятору;
2. Выходные провода ESC подключаются к двигателю;
3. Сигнальный провод (самый тонкий провод) ESC подключен к полетному контроллеру.
О том, как подключить ESC дрона к мотору: Инструкция по подключению ESC дрона (youtube)
Как откалибровать ESC дрона?
Обычный процесс запуска:
1. Схема подключения
2. Калибровка диапазона дроссельной заслонки:
2.1 Включите передатчик и переведите дроссельную заслонку в верхнее положение.
2.2 Подключите приемник к батарее, убедитесь, что передатчик и приемник хорошо связаны, включите ESC
2.3 После того, как двигатель издаст два коротких «бип-бип», нажмите на дроссельную заслонку в нижнее положение в течение 3 секунд, и двигатель издаст длинный «бип».
2.4 Калибровка дросселя завершена.
3. Программирование ESC
3.1 Включите передатчик и переведите дроссельную заслонку в верхнее положение.
3.2 Подключите приемник к батарее, убедитесь, что передатчик и приемник хорошо связаны, включите ESC
3.3 Мотор будет издавать различные звуковые сигналы по кругу
3.4 Переместите дроссельную заслонку в нижнее положение через 3 секунды после соответствующих звуковых сигналов, тогда пункт программирования будет установлен
3.5 Программирование завершено.
Поиск и устранение неисправностей ESC
| Предупреждающий сигнал | Причина | Решение |
| «Бип-бип-бип...» двигатель быстро пищит | Дроссельная заслонка не отрегулирована в самое нижнее положение или настройка хода слишком мала | Переведите дроссельную заслонку в нижнее положение или откалибруйте ход дроссельной заслонки |
| «Бип, бип, бип...» (интервал 1 секунда) | Отсутствует выходной сигнал дроссельной заслонки | Проверьте, нормально ли взаимодействие между передатчиком и приемником, и нормально ли работает проводка канала управления дроссельной заслонкой. |
| «Бип-бип, бип-бип...» (эти звуковые сигналы подаются по кругу). | Низкое/высокое напряжение | Замените батарею с нормальным напряжением |
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Все ли ESC дронов имеют защиту?
Не все ESC имеют механизмы защиты. Вот некоторые распространенные способы защиты ESC:
1. Защита при запуске
2. Защита от потери сигнала дроссельной заслонки
3. Защита от блокировки двигателя
4. Защита от перегрузки
Где купить ESC для дронов?
Наберите в поисковике ESC, и вы увидите множество вариантов. Всегда безопаснее покупать основные бренды. Покупки обычно можно совершить непосредственно через официального дистрибьютора T-Motor:
Сколько стоит ESC для дронов?
Цена варьируется в зависимости от материалов, характеристик и способов управления. Она также зависит от сферы применения. Например, ESC, используемые в промышленных дронах, обычно стоят дороже, чем те, что предназначены для моделей самолетов и FPV дронов.
