ESC (regulátory) v multikoptérach
Pridané: 17. 11. 2015 o 01:11 | ID článku: CLA312 | Zobrazenia: 8136x | Komentárov: 16 | Autor: neclovek
ESC - Electronic Speed Controler (regulátor) je zariadenie alebo obvod, ktorý reguluje rýchlosť motora.
Najznámejšie sú dva typy regulátorov:
Jednofázové jednosmerné - Fungujú čisto na princípe PWM, dajú sa vyrobiť z jedného mosfetu, ktorý je priamo riadený letovým kontrolérom.
PWM - Pulse Width Modulation (modulácia šírky pulzov): regulátor nepríma nepretržitý signál, ale pulzy s konštantnou frekvenciou, napríklad 400 pulzov za sekundu. Každý pulz reprezentuje High (vysoký) signal a zvyšok času je Low signal (nízky), počas High je mosfet zatvorený a do motoru sa púšťa plné napájacie napätie, počas Low sa mosfet otvorí a motor ide na zotrvačnosť. PWM určuje ako dlho trvá High a Low časť pulzu. Kompletný cyklus (1xHigh a 1xLow) trvá vždy rovnaký čas, čiže keď je pulz (High) dlhší tak zvyšný čas signálu (Low) bude kratší. Čím dlhší je pulz (High), tým dlhšie dodávame do motora energiu a tým rýchlejšie sa bude točiť. Samozrejme, keď dosiahneme maximálnu šírku pulzov (signál bude celú dobu High) tak motor pôjde na maximálny výkon.
Trojfázové striedavé - Tie sú oveľa zložitejšie preto presný popis funkcie nejdem popisovať. Základ je, že fungujú na podobnom princípe, len všetko robia po tri krát (tri fázy) a každá fáza je o 120° posunutá a aby toho nebolo málo tak pomocou PWM "napodobňujú" sínusoidu.
Na takto zložité veci už obyčajný mosfet nestačí, treba ich šesť a sú riadené dedikovaným mikroprocesorom, na ktorom je nejaký firmware, ktorý spracováva PWM signál z letového kontroléra na riadiace signály pre všetkých šesť mosfetov. Väčšina regulátorov používa univerzálny firmware napr. SimonK alebo BLHeli, iné využívajú vlastný firmware napr. Kiss. Firmware často obsahuje aj mnoho dodatočných funkcií ako napríklad OneShot - Výrazné (vraj) zlepšenie odozvy, Active braking - Pri ubratí plynu motor brzdí vrtuľu (zlepšená obratnosť koptéry), Low voltage cutout - vypnutie motorov pri vybytej baterke (chráni baterku pred podvybitím), atď.
Každý regulátor musí mať aj nejaké výrobcom (niekedy bohužiaľ aj predajcom...) stanovené parametre:
Maximálny Prúd: Maximálny prúd, ktorý môže regulátorom tiecť dlhodobo bez poškodenia
Maximálne preťaženie (na stanovený čas): Prúd, ktorý môže tiecť regulátorom krátkodobo
Maximálne otáčky motora: KV motora * napätie plne nabitej baterky musí byť menej, ako táto hodnota, inak sa motor môže zadrhávať alebo aj zhorieť
Predinštalovaný firmware: Samo vysvetľujúce
Rozsah pracovného napätia (V S-kách): Koľko článkov môže mať baterka, ktorou je vhodné daný regulátor napájať
Ako si vybrať ten správny regulátor?
Podľa motora. Najzákladnejší parameter je prúd - Najprv si teda musíme skontrolovať, aký prúdový odber bude mať náš motor pri použití zvolenej vrtule. V prípade, že také dáta niesú dostupné sa môžeme riadiť maximálnym povoleným prúdom motora. Samozrejme prúd regulátora môžeme zvoliť aj vyšší, ako prúd motora, budeme tak mať väčšiu istotu, že sa nič neupečie, netreba ale na 8A motor hneď brať 30A regulátor lebo regulátory na vyššie prúdy sú nielen väčšie a ťažšie ale často majú aj pomalšiu odozvu. Ďalší dôležitý parameter je napätie, narozdiel od motorov, kde 3S motory často môžme napájať 4S baterkou, u regulátorov to nejde lebo pri príliš vysokom napätí by sme mohli preraziť mosfety a zhorí nám nielen regulátor ale aj motor. Dôležitý je aj firmware v regulátore. Ak chceme len nejaké základné lietanie, bez problémov nám vyhovie obyčajný SimonK alebo BLHeli, ak chceme závodiť stojí za zváženie nakonfigurovanie funkcií ako oneshot či active braking.
Na záver chcem len upozorniť, že nie všetky údaje v tomto článku musia byť sto percentné a úplne presné a zároveň chcem čitateľov poprosiť, že ak nájdete chybu, upozornite na ňu, aby som ju mohol opraviť.
Zdroje:
Úvodný obrázok - RCGroups
Obrázok s PWM - ProtoStack
Najznámejšie sú dva typy regulátorov:
Jednofázové jednosmerné - Fungujú čisto na princípe PWM, dajú sa vyrobiť z jedného mosfetu, ktorý je priamo riadený letovým kontrolérom.
PWM - Pulse Width Modulation (modulácia šírky pulzov): regulátor nepríma nepretržitý signál, ale pulzy s konštantnou frekvenciou, napríklad 400 pulzov za sekundu. Každý pulz reprezentuje High (vysoký) signal a zvyšok času je Low signal (nízky), počas High je mosfet zatvorený a do motoru sa púšťa plné napájacie napätie, počas Low sa mosfet otvorí a motor ide na zotrvačnosť. PWM určuje ako dlho trvá High a Low časť pulzu. Kompletný cyklus (1xHigh a 1xLow) trvá vždy rovnaký čas, čiže keď je pulz (High) dlhší tak zvyšný čas signálu (Low) bude kratší. Čím dlhší je pulz (High), tým dlhšie dodávame do motora energiu a tým rýchlejšie sa bude točiť. Samozrejme, keď dosiahneme maximálnu šírku pulzov (signál bude celú dobu High) tak motor pôjde na maximálny výkon.
Trojfázové striedavé - Tie sú oveľa zložitejšie preto presný popis funkcie nejdem popisovať. Základ je, že fungujú na podobnom princípe, len všetko robia po tri krát (tri fázy) a každá fáza je o 120° posunutá a aby toho nebolo málo tak pomocou PWM "napodobňujú" sínusoidu.
Na takto zložité veci už obyčajný mosfet nestačí, treba ich šesť a sú riadené dedikovaným mikroprocesorom, na ktorom je nejaký firmware, ktorý spracováva PWM signál z letového kontroléra na riadiace signály pre všetkých šesť mosfetov. Väčšina regulátorov používa univerzálny firmware napr. SimonK alebo BLHeli, iné využívajú vlastný firmware napr. Kiss. Firmware často obsahuje aj mnoho dodatočných funkcií ako napríklad OneShot - Výrazné (vraj) zlepšenie odozvy, Active braking - Pri ubratí plynu motor brzdí vrtuľu (zlepšená obratnosť koptéry), Low voltage cutout - vypnutie motorov pri vybytej baterke (chráni baterku pred podvybitím), atď.
Každý regulátor musí mať aj nejaké výrobcom (niekedy bohužiaľ aj predajcom...) stanovené parametre:
Maximálny Prúd: Maximálny prúd, ktorý môže regulátorom tiecť dlhodobo bez poškodenia
Maximálne preťaženie (na stanovený čas): Prúd, ktorý môže tiecť regulátorom krátkodobo
Maximálne otáčky motora: KV motora * napätie plne nabitej baterky musí byť menej, ako táto hodnota, inak sa motor môže zadrhávať alebo aj zhorieť
Predinštalovaný firmware: Samo vysvetľujúce
Rozsah pracovného napätia (V S-kách): Koľko článkov môže mať baterka, ktorou je vhodné daný regulátor napájať
Ako si vybrať ten správny regulátor?
Podľa motora. Najzákladnejší parameter je prúd - Najprv si teda musíme skontrolovať, aký prúdový odber bude mať náš motor pri použití zvolenej vrtule. V prípade, že také dáta niesú dostupné sa môžeme riadiť maximálnym povoleným prúdom motora. Samozrejme prúd regulátora môžeme zvoliť aj vyšší, ako prúd motora, budeme tak mať väčšiu istotu, že sa nič neupečie, netreba ale na 8A motor hneď brať 30A regulátor lebo regulátory na vyššie prúdy sú nielen väčšie a ťažšie ale často majú aj pomalšiu odozvu. Ďalší dôležitý parameter je napätie, narozdiel od motorov, kde 3S motory často môžme napájať 4S baterkou, u regulátorov to nejde lebo pri príliš vysokom napätí by sme mohli preraziť mosfety a zhorí nám nielen regulátor ale aj motor. Dôležitý je aj firmware v regulátore. Ak chceme len nejaké základné lietanie, bez problémov nám vyhovie obyčajný SimonK alebo BLHeli, ak chceme závodiť stojí za zváženie nakonfigurovanie funkcií ako oneshot či active braking.
Na záver chcem len upozorniť, že nie všetky údaje v tomto článku musia byť sto percentné a úplne presné a zároveň chcem čitateľov poprosiť, že ak nájdete chybu, upozornite na ňu, aby som ju mohol opraviť.
Zdroje:
Úvodný obrázok - RCGroups
Obrázok s PWM - ProtoStack
Najnovšie články v kategórii Ostatné
spínačeOdišla legenda
Čo k tomu dodať.
SPAM na stránke
Nemilá skúsenosť na bazári
| Autor | Správa |
|
BOravec modelár 
Príspevkov: 577 Moje modely Poslať správu |
Jednofázové regulátory neexistujú - pri jednosmernom prúde fázy nie sú. To, čo sa vnich deje si napísal správne. U BLDC motorov tiež nejde o trojfázový prúd, nemá sa tam odliaľ nabrať. Skratka BLDC znamená v slovenčine bezkefkový - jednosmerný prúd. To, čo sa deje v regulátore je vlastne elektronická nahradenie komutátora. |
|
neclovek modelár 
Príspevkov: 942 Moje modely Poslať správu |
BOravec: Fázy - Ja myslím, že fázy sú všade, kde sa niečo hýbe. Keď máš napr. PWM s 50% duty cycle a druhé také isté, len posunuté o 90°, tak ako to nazveš? Ja by som to nazval, že má posunutú fázu, ale rád sa nechám poučiť. BLDC - Prečo jednosmerný? Pokiaľ mám princíp ich funkcie správne, tak na každom vodiči sa polarita napätia prevracia, čím sa z jednosmerného prúdu stáva striedavý. |
|
macil modelár 
Príspevkov: 1093 Moje modely Poslať správu |
Vieš, čo znamená BLDC? |
|
neclovek modelár
Príspevkov: 942 Moje modely Poslať správu |
Brushless direct current? |
|
VladoVrancik modelár 
Príspevkov: 1757 Moje modely Poslať správu |
Striedavý jednosmerný prúd ???? |
|
neclovek modelár
Príspevkov: 942 Moje modely Poslať správu |
Tým BLDC som nemyslel to, že teraz idem písať o motore, tým som myslel tú časť BOravcovho príspevku. BLDC aby bol striedavý, to je samozrejme kravina...Mežiš Mária. Rekapitulácia: Chápem správne, že regulátor striedavo pripája jednotlivé "fázy" motora ku + a - baterky? Pokiaľ áno, tak to znamená, že podľa toho, či sú pripojené ku + alebo - nimi teče prúd v oboch smeroch, tým pádom je striedavý, je tomu tak? Pokiaľ áno, prečo je označovaný ako BLDC (jednosmerný)? |
|
VladoVrancik modelár
Príspevkov: 1757 Moje modely Poslať správu |
V prvom rade rozdiel medzi striedavy a jednosmernym prudom je v tom ze na jednosmernom mas na + kladne naboj a na - mas zaporny pri striedavom prude sa tieto naboje menia standartne v sieti je 50 hrz,regulator ti vlastne z dvoch faz spravi 3 fazy a to tam sposobom ze najprv rozkmita naboje aby boly striedave a vyrobi 3 fazu motor potom ako mu regulator privedie napetie na cievky sa roztoci rychlost otacania sa meni podla toho ako rychlo regulator neni napetie na cievkach.Zjednodusene vytvara elektomagnet ktory sa pritahuje alebo odpudzuje s magnetmi v motore. |
|
neclovek modelár
Príspevkov: 942 Moje modely Poslať správu |
Tomix: ?? Okrem toho, že si vynechal odpovede na všetky tri moje otázky si len zrekapituloval obsah mojich článkov a aj to dosť nezrozumiteľne a ešte k tomu s chybami (nemyslím gramatické chyby). Na prvé dve otázky by sa mi zišla odpoveď "Áno" alebo "Nie + vysvetlenie". |
|
macil modelár
Príspevkov: 1093 Moje modely Poslať správu |
Predovšetkým si treba uvedomiť, že, ako bolo spomenuté vyššie, jedná sa v podstate o jednosmerný motor s elektronickou komutáciou. Názory sa však rôznia podľa toho, ako sa na to človek pozerá. Stretol som sa aj s názorom, že jednosmerný motor je vlastne striedavý motor so vstavaným mechanickým striedačom. Ono ako BLDC by sa zrejme mal brať celok, motor + regulátor. Literatúry o BLDC motoroch a ich riadení je na nete kopec a nemá význam opisovať to. Plodná debata prebiehala pred časom aj na RCmanii. Tak môžeš trebárs začať tam a pokračovať na cudzojazyčných stránkach. Potom daj vedieť, k akým odpovediam si sa dopracoval. |
|
neclovek modelár
Príspevkov: 942 Moje modely Poslať správu |
Tam v tom majú ešte väčší zmätok, ako my tu  Ja asi ostanem u myšlienky, že v RC sa používajú trojfázové striedavé motory, lebo to tak proste je. To, či to niekto bude nazývať BLDC podľa toho, že sa to riadi regulátorom, ktorý je napájaný DC napätím je jeho vec... |
|
BOravec modelár
Príspevkov: 577 Moje modely Poslať správu |
Môžete si tie motory nazývať ako chcete, ale fyzika nepustí. Chcel som len usmerniť naše modelárske poznanie na pravú mieru. Nepripadá vám divné, že v zahraničí nikto nepoužíva názov trojfázový jednosmerný motor ale BLDC? Osobne si myslím, že sme obeťami buď nešikovného prekladu, alebo hlúpej reklamy z šias, keď sa začali BLDC motory šíriť na našom trhu. Osobne si ale myslím, že veci by sa mali nazývať správne, modelárstvo je technický odbor, tak by mu to nemalo ublížiť. |
|
neclovek modelár
Príspevkov: 942 Moje modely Poslať správu |
Lenže keď ten motor samotný je trojfázový striedavý, tak ho nemôžem nazývať BLDC. BLDC je až vtedy, keď ku nemu prirátaš regulátor, no keďže motor a regulátor sú považované za dve samostatné súčiastky, tak motor ostane "Three phase AC motor", poprípade oveľa častejšie "Brushless motor" a regulátor "ESC", žiadna veda, popravde som ešte nikdy nevidel na zahraničných fórach nikoho ten motor nazvať "BLDC motor". |
|
VladoVrancik modelár
Príspevkov: 1757 Moje modely Poslať správu |
Chalani poznam motory nielen z modelarstva ale aj z prace ci uz jednosmerne alebo striedave,princip je ten isty ako v modelarstve.Motory sa delia na tri druhy dvojfazove jednosmerne dvojfazove striedane trojfazove striedave nebudem tu opisovat ine druhy lebo princip je podobny ako u tychto. netusim co znamena skratka BLDC mozem iba hadat ze DC znamena direct current cize jednosmerny prud co mi pride ako blbost a ak predsa mozno sa to pouziva iba v spojitosti z combom kde je vlastne motor a regulator dodavany spolu. |
|
BOravec modelár
Príspevkov: 577 Moje modely Poslať správu |
Tu je teória: http://readgur.com/doc/187496/pr2-bldc-motory-a-smpm |
|
RedByron modelár 
Príspevkov: 263 Moje modely Poslať správu |
Nazdar páni, keď sa riešili motory v škole tak som nedával pozor ale elektronika ma žíví už mnoho rokov. Vzhľadom na to, že autor článku žiada upozorniť na chyby tak si hlavne dovolím upozorniť na chybne uvedený stav mosfetu zatvorený/otvorený. Myslím, že tam je to naopak a vhodnejšie by bolo baviť sa o prúde. Ďalšia chyba: Niekde vyššie v komunikácii je uvádzaných 60 Hz u nás v sieti. Pravdou je 50Hz (približne). 60 Hz je prevažne v USA a Ázii. V mojej komunite tiež často používame na rozlíšenie výraz jednosmerný a striedavý motor i keď to možno nie je úplne presné ale na druhej strane úplná hlúposť to nie je. Na pulzné riadenie sa prešlo preto, že je možné regulovať výkon motora dvomi stavmi tranzistora. Nebudem rozpisovať detaily, ale ušetrilo sa na veľkosti a chladení. Ak sú použité tzv. "klasické jednosmerné motory" tak skôr tam sa musí otáčať polarita ak chcem zmeniť smer otáčania a nikto o nich netvrdí že sú striedavé. Tzv. Brushless (pre niekoho striedavý) používa tzv. tri fázy preto, že je inak konštruovaný a potrebujeme zladiť postavenie motora voči magnetom a tým nahradiť prepínanie vinutí pri tzv. jednosmerných motoroch. Problém tejto diskusie je ten, že všetci sme si zvykli fázu spájať výhradne so striedavým napájaním (http://slovnik.azet.sk/synonyma/?q=fáza). Z princípu je to teda riadenie motora tromi časovo posunutými jednosmernými impulzmi. Na druhej strane každá cievka musí mať dva konce a pri tomto type motorov sú spojené v strede bez spoločného vývodu - to znamená, že každá cievka je raz jedným koncom pripojená na + a druhým koncom pripojená k zemi. Čiže napätie i prúd sa na každej striedajú. Naviac: Pri indukcii v cievke dôjde k opačnému toku - to znamená po nasýtení cievky (tam som tiež v škole nedával veľký pozor  )resp. pohybom v magnetickom poli sa na nej vytvor opačný prúd a v prípade, že chceme motor brzdiť tak najjednoduchšie je takúto cievku skratovať - to znamená zapojiť ďalší tranzistor ktorý spína (pripája cievku) No a keď si uvedomíme, že nech by to bolo akokoľvek tak tie tri impulzy nie sú na všetkých výstupoch súčasne ale sa striedajú. Či?  .PS: Nevravím, že ten obrázok s napodobňovaním sínusoidy v úvode nieje pravdivý, spravidla sa však takto simulujú trojfázové UPS - zdroje nepretržitého napájania. Práve som si napichol výstup z regulátora - bez záťaže (bez pripojeného motora) sa tam mení len strieda - t.j s požiadavkou na vyšší výkon sa predlžuje impulz (nie séria rôznych impulzov s rozličnými šírkami). Po pripojení záťaže (motora) sa to však začne meniť pravdepodobne ako sa motor postupne dostáva do "synchrónnych" (maximálnych) otáčok je na výstupe nie pôvodných 4,5 KHz impulzov ale už len niečo ako lichobežníkový signál (podobný sínusoide) s frekvenciou 450 Hz. P.S: Po konzultáciách s kolegom, ktorý je v motoroch dobrý som tento príspevok oproti pôvodnému upravil. Tak ko je to teraz vyššie uvedené by to malo byť správne |
- Pridať komentár
