Esplorazione dei circuiti ESC (circuito elettronico del regolatore di velocità)

Introduzione

In questo articolo, esploriamo i circuiti ESC (circuiti elettronici del regolatore di velocità).

Per prima cosa esamineremo qual è lo scopo di un ESC e come funziona. Quindi, esamineremo i fattori su come l'ESC protegge il motore del dispositivo. Infine, esamineremo le cose da considerare nella scelta dei circuiti ESC.

Introduzione Circuiti ESC

Che cos'è un circuito di controllo elettronico della velocità?

Un circuito elettronico di controllo della velocità viene utilizzato per controllare la velocità di una macchina o di un dispositivo. Funziona monitorando la tensione di un motore elettrico e regolando la propria tensione di uscita per compensare le variazioni di carico.

Come funzionano i circuiti ESC?

Un ESC (Electronic Speed ​​Controller) è un circuito che regola la velocità di un motore. Nei veicoli RC, viene utilizzato per controllare l'accelerazione, la decelerazione e la frenata. Gli ESC possono essere utilizzati anche con altri dispositivi meccanici come pompe, ventole e soffianti.

L'ESC lo fa ricevendo segnali dal trasmettitore attraverso il suo ingresso del ricevitore connettore. Il ricevitore invia questi segnali a un microprocessore all'interno dell'ESC. Il microprocessore interpreta questi segnali e risponde inviandoli attraverso un circuito a ponte H che provoca l'accensione o lo spegnimento del motore secondo necessità.

Qual è l'alimentatore del circuito ESC?

ESC è ad alta tensione Alimentazione elettrica per l'elettronica. È importante sapere che l'ESC non è una parte del circuito stesso ma un accessorio che può essere utilizzato con qualsiasi circuito. ESC è un alimentatore ad alta tensione che offre sia versioni bipolari che unipolari. La versione bipolare può emettere 15kVDC (+/- 7.5kVDC) mentre la versione unipolare emette 10kVDC (+/- 5kVDC).

Due tipi di circuiti ESC

Esistono due tipi fondamentali di circuiti ESC: spazzolati e senza spazzole.

Spazzolato

Il tipo spazzolato di circuito ESC è il più popolare dei due perché è relativamente economico, semplice e facile da capire. Il tipo spazzolato del circuito ESC utilizza un motore CC spazzolato. Un motore a corrente continua con spazzole ha due fili che ruotano in cerchio quando viene loro applicata corrente. Le spazzole sfregano contro questa armatura, creando attrito e provocando la generazione di una forza elettromotrice in direzione opposta a quella della corrente fluire attraverso il bobina. Questo EMF genera un campo magnetico che spinge contro qualsiasi materiale magnetico nelle vicinanze e fa girare il motore.

Spazzolato

brushless

Gli ESC senza spazzole possono essere utilizzati per controllare la velocità di un motore applicando tensione ai suoi avvolgimenti. La tensione è solitamente fornita da a batteria, ma può anche provenire da una linea CA o da un alimentatore CC.

Quando un segnale viene applicato a un lato di ciascun avvolgimento, la corrente fluisce attraverso quell'avvolgimento e la sua bobina associata verso terra. Quando la corrente scorre attraverso entrambe le bobine in direzioni opposte, il campo magnetico prodotto dalle bobine si annulla, consentendo al motore di girare liberamente.

brushless

Quali componenti ci sono in un circuito ESC?

Un circuito ESC ha tre componenti principali:

Interruttore

Si regola la quantità di energia emessa dal pacco batteria per far funzionare il motore e altri dispositivi elettronici nel sistema. Se non c'è abbastanza energia nell'alimentatore, allora non può fornire energia sufficiente per far funzionare tutti questi componenti in una sola volta, quindi questo regolatore si assicura di non sovraccaricarli fornendo solo la potenza di cui hanno bisogno in un dato momento.

Regolatore di tensione

Questo controlla quanta tensione va dal regolatore di commutazione ai motori tramite segnali PWM inviati avanti e indietro tra loro tramite fili collegati tra loro (e altri fili collegati tra loro) affinché entrambi funzionino insieme correttamente quando necessario.

Processore

Il processore è il "cervello" del circuito ESC. È responsabile di prendere decisioni su quando accendere il motore e quanta potenza inviargli.

Schema elettrico dell'ESC

Quali fattori i circuiti ESC proteggono il tuo motore?

Il circuito ESC è progettato per proteggere il motore da una varietà di fattori. Questi includono:

Sovratemperatura

Questo è quando la temperatura del motore diventa troppo alta. Il circuito ESC è progettato per proteggere il motore dal surriscaldamento. Se la temperatura diventa troppo alta, può causare danni al motore e ridurne la durata.

Sovracorrente

Se hai molta corrente che scorre attraverso la batteria e il motore, il calore generato da quella corrente può causare il surriscaldamento sia della batteria che del motore. Se non si dispone di un circuito ESC installato, questo calore si accumula fino a quando la batteria non si scarica e il motore si brucia.

Sovratensione

Questo è quando la tensione in un circuito ESC supera la tensione massima consentita dal produttore del motore. Se ciò accade, il motore può essere danneggiato o distrutto.

La protezione da sovratensione è una funzione di sicurezza che rileva questo problema prima che si verifichi e interrompe il circuito per proteggere le apparecchiature.

Desincronizzazione

Questa è un'improvvisa discrepanza nella rotazione di un motore elettrico. Si verifica quando la velocità di rotazione e la direzione del motore cambiano inaspettatamente.

I circuiti ESC proteggono il tuo motore impedendogli di desincronizzarsi. Ciò può causare danni al motore e portare a seri problemi di sicurezza.

Caratteristiche dei circuiti ESC

Cose da considerare quando si scelgono i circuiti ESC

Quando si scelgono i circuiti ESC, è necessario considerare quanto segue:

Corrente nominale

Quando si sceglie un circuito ESC, assicurarsi di considerare la valutazione corrente. La valutazione attuale ti dice quanta potenza può gestire il circuito. Si misura in ampere. Più alto è il valore dell'amplificatore, più potente sarà il tuo ESC. Ad esempio, se si utilizza un motore con un valore di coppia elevato, è necessario scegliere un ESC con una corrente nominale elevata.

Tensione nominale in ingresso

Quando si sceglie un circuito ESC, è necessario considerare la tensione nominale di ingresso. La tensione nominale di ingresso è la quantità massima di voltaggio che può essere applicato al circuito senza danneggiarlo. Questo è importante perché alcuni dispositivi potrebbero essere diversi energia requisiti. Devi assicurarti che il tuo ESC possa gestirli tutti.

Firmware

Il firmware è il software che controlla l'ESC. È ciò che ti consente di configurare i tuoi ESC e apportare loro modifiche. Questa funzione è essenziale perché ne avrai bisogno quando stai cercando di capire come configurare i tuoi ESC per un'applicazione specifica.

Dice all'elettronica cosa fare in risposta al tuo input. Il firmware controllerà quanto velocemente e senza intoppi il tuo motore si avvia, si ferma e accelera. Controlla anche se ci sono o meno problemi nella tua esperienza di guida, come quando premi troppo forte l'acceleratore e le ruote iniziano a girare in modo incontrollabile.

Collegamento dell'ESC al motore

Quando scegli un ESC, dovrai considerare la connessione tra l'ESC e il tuo motore. È possibile scegliere tra una connessione a filo singolo o una connessione a doppio filo.

Una connessione a filo singolo viene spesso utilizzata quando si utilizza un motore con spazzole, ma è anche possibile utilizzarla con motori senza spazzole. Una connessione a filo singolo consente una migliore efficienza e controllo rispetto a una connessione a doppio filo. Questo perché ci sono meno fili nel modo in cui il segnale va dal controller al motore.

Tuttavia, se stai utilizzando un motore a spazzole e desideri la massima efficienza possibile, dovresti prendere in considerazione l'idea di ottenere un ESC con una connessione a doppio filo. Questo tipo di circuito consente un controllo più preciso sull'utilizzo della batteria perché utilizza due fili invece di uno solo.

protocolli

Il protocollo è la lingua di comunicazione per l'ESC. È ciò che gli dice come interpretare i dati che riceve dai suoi sensori e come reagire a quei dati.

Ad esempio, se vuoi che il tuo circuito ESC sia in grado di leggere le informazioni da un sensore di temperatura, deve capire come funziona un sensore di temperatura. Ciò significa che ogni circuito ESC avrà un protocollo diverso. Pertanto, ogni circuito ESC sarà in grado di leggere diversi tipi di sensore.

Questa può essere una cosa positiva o negativa a seconda di ciò che stai cercando in un circuito ESC. Ad esempio, se desideri che il tuo circuito ESC sia in grado di leggere le informazioni da qualsiasi tipo di sensore e reagire di conseguenza, avere più protocolli disponibili potrebbe essere utile perché offre agli utenti più opzioni nella scelta di un circuito ESC. Se stai cercando un ESC in grado di leggere solo determinati tipi di sensori, avere meno protocolli disponibili potrebbe essere migliore perché limita le tue scelte. È più facile per te trovare esattamente ciò di cui hai bisogno senza che troppe opzioni si frappongano.

Processori

Quando scegli i circuiti ESC, ti consigliamo di considerare il processore. Il processore è il "cervello" del circuito elettronico. Il processore è ciò che controlla come il tuo dispositivo risponderà agli stimoli e come agirà in risposta.

Dovrai assicurarti di avere un processore adeguato. Il processore dovrebbe essere in grado di gestire la quantità di dati richiesti dalla tua applicazione. Ad esempio, se si lavora con segnali video ad alta definizione, sarà necessario un processore in grado di gestire le grandi quantità di dati coinvolti in quel tipo di elaborazione del segnale.

Dove usi i circuiti ESC?

I circuiti ESC sono utilizzati in molte applicazioni diverse, ma ce ne sono alcuni particolarmente comuni.

Veicoli elettrici

I veicoli elettrici utilizzano i circuiti ESC per garantire la sicurezza dei loro passeggeri. Il circuito ESC è costituito da sensori che monitore la velocità delle ruote del veicolo e inviare queste informazioni a a computer, che poi lo confronta con la velocità del veicolo. Il circuito quindi invia segnali alle ruote per mantenerle sotto controllo e impedire loro di girare fuori controllo.

L'ESC aiuta a far fermare l'auto quando è necessario e le impedisce di accelerare troppo velocemente. È particolarmente utile nei veicoli elettrici perché non hanno la stessa coppia dei motori tradizionali, quindi non hanno la stessa capacità di accelerare o decelerare rapidamente.

ESC è utilizzato anche in industriale applicazioni in cui sono presenti molti carichi pesanti. Ad esempio, potresti vederlo utilizzato su carrelli elevatori o altri macchinari di grandi dimensioni che devono arrestarsi e avviarsi frequentemente.

Veicoli elettrici

Droni

Gli ESC vengono utilizzati per controllare la velocità delle eliche di un drone. Questo è importante perché controlla quanto velocemente o lentamente può volare il drone. Questo controlla anche quanta potenza devono muoversi le eliche.

Oltre ad alimentare il fuco, gli ESC consentono anche di regolare la quantità di potenza destinata a ciascuna elica individualmente. Assicurati che tutte le tue eliche funzionino a pieno regime.

Droni

Giocattoli telecomandati

I circuiti ESC sono usati in molti a distanzagiocattoli controllati, tra cui automobili, barche e aeroplani. Questi circuiti sono responsabili della gestione della velocità dei motori e di garantire che non si surriscaldino o si brucino. La maggior parte dei circuiti ESC ha anche la funzionalità inversa, quindi se la tua auto va fuori rotta durante una gara o mentre ci stai giocando nel tuo salotto, puoi semplicemente premere la retromarcia per farla ripartire.

Giocattoli telecomandati

Conclusione

Comprendere appieno come funzionano gli ESC e cosa possono fare le diverse combinazioni di componenti è probabilmente al di là della portata della maggior parte delle persone, ma se sei curioso del loro funzionamento interno e hai domande specifiche, speriamo di aver fornito alcune risposte qui. E se sei interessato a come funzionano gli ESC, questo articolo può aiutarti a indirizzarti nella giusta direzione per andare oltre.