Всё, что нужно знать об устройстве ESC Motor. Как работает бесколлекторный мотор квадрокоптера

Регуляторы оборотов для бесколлекторных двигателей TURN I GY серии PLUSH и BASIC

Функции:

• Экстремально низкое выходное сопротивление, супер высокая износостойкость.
• Многократные функции защиты: защита от падения напряжения / защита от перегрева / защита от потери RC-сигнала.
• 3 режима старта: Нормальный / Мягкий / Супермягкий, совместимых с самолетом с неподвижным крылом и вертолетом.
• Диапазон газа может быть сконфигурирован, чтобы быть совместимым со всеми передатчиками, в настоящее время доступными на рынке.
• Ровный, линейный и точный ответ газа.
• Отдельный регулятор напряжения 1C для микропроцессора (кроме PLUSH-6A и PLUSH-10A) с хорошей помехоустойчивоcтью.
• Поддерживаемая частота вращения двигателя (Максимум): 210000 об/мин (2 полюса), 70000 об/мин (6 полюсов), 35000 об/мин (12 полюсов).
• Карманная карта программирования может быть куплена отдельно для того, чтобы легко запрограммировать ESC на аэродроме.
• С картой программирования пользователь может активировать музыкальную функцию ESC, и выбрать одну из 15 мелодий.

Спецификации:

Примечание 1: BEC означает "Battery Elimination Circuit". Это - регулятор НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА DC для питания приемника и другого оборудования от основной аккумуляторной батареи. При наличии встроенного BEC нет необходимости в установке дополнительных схем питания приемника.

ВАЖНО! ESC, имеющий маркировку "xxx-xxx-OPTO", не имеет встроенного BEC. Таким образом для питания приемника должен быть использован UBEC (Основной BEC) или BEC, встроенный в другой регулятор. Так же отдельный BEC необходим для включения карты программирования при установке программируемых значений ESC (см. руководство пользователя карты программирования).

Программируемые элементы:

1. Установка тормоза: Включено / Отключено, по умолчанию Отключен
2. Тип батареи: литий-xx (Li-ion или Lipo) / Ni-хх (NiMH или NiCd), значением по умолчанию является литий-xx.
3. Режим защиты от падения напряжения (Режим отсечки): Мягкая отсечка (Постепенное уменьшение выходной мощности), или отсечка (Двигатель останавливается сразу). Значение по умолчанию является Мягкая отсечка.
4. Порог защиты от падения напряжения (Порог отсечки): Низко / Средне / Высоко, значение по умолчанию является Среднее.
   1. Для литиевых батарей число банок вычисляется автоматически. Низко / средне / высоко напряжение отсечки для каждой банки: 2.85V/3.15V/3.3V. Например: Для 3 баного LiPo, при значении порога отсечки "Среднее", отсечка по напряжению будет вычислена как 3.15*3=9.45V.
   2. Для батарей никеля низко / средне / высоко напряжение отсечки являются 0%/50%/65% от напряжения пуска (т.е. начальное напряжение аккумуляторная батарея), и 0% означает, что отключена функция отсечки по падению напряжения. Например: Для 10 ячейки батарея NiMH, полностью заряженное напряжение составляет 1.44* 10=14.4 В, когда порог отсечки ="Средний", напряжение отсечки будет 14.4*50% = 7.2 В.
5. Режим запуска: Нормальный / Мягкий/Сверхмягкий, (300 мс / 6с / 12с), значение по умолчанию "Нормальный".

   Нормальный режим предпочтителен для самолета с неподвижным крылом. Мягкий или Сверхмягкий предпочтительны для вертолетов. Начальное ускорение режимов Мягкий и Сверхмягкий меньше и обычно занимает 6 секунд для Мягкого запуска и 12 секунд для Сверхмягкого запуска от начального положения до полного газа. Если газ будет на нуле (стик газа, перемещен в нижнее положение), и откроется снова (стик газа, перемещен наверх) в течение 3 секунд после старта, то перезапуск будет временно изменен на нормальный режим для избавления от возможного катастрофического отказа, вызванного медленным ответом газа. Этот специальный режим подходит для пилотажного полета, когда необходим быстрый ответ газа.

6. Синхронизация: Низко / Средне / Высоко, (3.75°/15°/26.25°), значение по умолчанию Низко. (Примечание 2)

   Обычно, низкая или средняя синхронизация подходят для большинства двигателей. Для получения более высокой скорости и большей выходной мощности, выберите высокую синхронизацию.

   Примечание 2: После изменения настроек синхронизации протестируйте свою RC-модель перед взлетом на стенде!

Перед началом использования:

Примечание 3: В следующих инструкциях мы используем слова "Ключевой позиции" и "Нижней позиции" для описания расположения стика газа.

Ключевая позиция: значение газа в этой позиции составляет 100%.

Нижняя Позиция: значение газа в этой позиции составляет 0%.

Запустите ESC в следующей последовательности:

Аварийные сигналы:

1. Входное напряжение является аварийным: ESC начинает проверять напряжение, когда аккумуляторная батарея соединена, если напряжение находится вне приемлемого диапазона, прозвучит аварийный сигнал: "beep-beep,beep-beep,beep-beep". (Каждый "beep-beep" имеет временной интервал приблизительно в 1 секунду)
2. Когда ESC не сможет обнаружить сигнал приемника, прозвучит аварийный сигнал: "beep-, beep-, beep- ". (Каждый "beep-" имеет временной интервал приблизительно 2 секунды)
3. Стик газа находится не в нижней позиции: Когда стик газа будет не в нижней позиции, прозвучит очень быстрый аварийный сигнал: "beep-, beep-, beep-". (Каждый "beep-" имеет временной интервал приблизительно 0.25 секунды.)

Функции защиты:

1. Защита отказа при запуске: Если двигатель не запустится в течение 2 секунд после включения газа, то ESC включит режим отсечки. В этом случае стик газа ДОЛЖЕН быть перемещен в нижнее положение для перезапуска двигателя. Такая ситуация происходит в следующих случаях: соединение между ESC и двигателем не надежно, пропеллер или двигатель заблокированы, коробка передач повреждена, и т.д.
2. Защита от перегрева: Когда температура ESC будет больше 110 градусов Цельсия, ESC уменьшит выходную мощность.
3. Защита от потери сигнала: Если сигнал газа будет потерян на 1 секунду, потом на 2 секунды, ESC включит режим отсечки и остановит двигатель.

Пример программирования

Установка режима пуска в "Сверхмягкий", т.е. значение #3 в программируемом элементе #5

Решение проблем

Нормальная процедура запуска:

Установка диапазона газа: (Диапазон газа должен быть сброшен при использовании нового передатчика)

1. Переместите стик газа в верхнее положение и включите передатчик.
2. Подсоедините аккумулятор к ESC и подождите около 2-х секунд.
3. Прозвучит сигнал " beep-beep" означающий, что верхняя точка газа была правильно подтверждена.
4. Переместите стик газа в нижнее положение. Прозвучит N сигналов, означающих число литиевых банок.
5. Прозвучит длинный звуковой сигнал, означающий, что нижняя точка газа была правильно подтверждена.

Программирование ESC с передатчика (4 Шага)

1. Войдите в режим программирования
2. Выберите программируемую опцию
3. Установите значение выбранной опции
4. Завершите режим программирования

1. Вход в режим программирования

   Включите передатчик, переместите стик газа в ключевую позицию, подключите аккумулятор к ESC, подождите 2 секунды. Должен прозвучать сигнал " beep-beep". Затем ожидайте в течение еще 5 секунд. Прозвучит специальный сигнал "56712" означающий, что включен режим программирования.

2. Выбор программируемой опции

   Теперь Вы услышите 8 тонов в цикле в следующей последовательности:

   1. "beep" тормоз (1 короткий сигнал)
   2. "beep-beep" тип батареи (2 коротких сигнала)
   3. " beep-beep-beep" режим отсечки (3 коротких сигнала)
   4. " beep-beep-beep-beep" порог отсечки (4 коротких сигнала)
   5. "beep-" режим запуска (1 длинный сигнал)
   6. " beep- beep-" Синхронизация (1 длинный, 1 короткий сигналы)
   7. " beep- beep-beep-" сброс всех для установок в значения по-умолчанию (1 длинный, 2 коротких сигналов)
   8. " beep- beep-" выход (2 длинных сигнала)
3. Установка значения выбранной опции

   Вы услышите несколько сигналов в цикле. Установите значение, нужное значение путем перемещения стика газа в верхнее положение, когда Вы услышите соответствующий сигнал. Специальный сигнал "1515" будет означать, что значение установлено и сохранено. (Удержание стика газа в верхнем положении вернет Вас к шагу 2 и выбору других элементов. Переместите стика газа в нижнее положение в течение 2 секунд и Вы выйдете из режима программирования).

   Опции/сигналы	1 короткий сигнал	2 коротких сигнала	3 коротких сигнала
   Тормоз	Выключен	Включен
   Тип батареи	Li-Ion/ Li-Poly	NiMh/NiCd
   Режим отсечки	Снижение мощности	Полное отключение
   Порог отсечки	Низкий	Средний	Высокий
   Режим запуска	Нормальный	Мягкий	Сверхмягкий
   Тайминг	Низкий	Средний	Высокий

4. Завершение режима программирования

   Есть 2 варианта выхода из режима программирования:

Что такое регулятор (контроллер) скорости и для чего он нужен можно почерпнуть из предыдущей статьи про . А сегодня речь пойдет о типичных настройках регулей и способах их изменения.

Настройки регуляторов скорости

• Brake (тормоз) . Варианты - включен, выключен, иногда также есть "плавный тормоз". При включенном тормозе при убирании газа в ноль регулятор будет принудительно останавливать двигатель, при выключенном - двигатель некоторое время будет продолжать вращаться по инерции.
• Batterry type (тип батареи) . Варианты - Li-xx, Ni-xx, иногда Li-Fe. Выбор типа аккумулятора между литиевыми (литий-ионные, литий-полимерные) и никелевыми (никель-металлгидридные, никель-кадмиевые). Данный параметр влияет на пороговые напряжения отсечки.
• Cut off type (тип отсечки) . Варианты - Soft-cut, Cutt-off, иногда также Middle-cut. Тип срабатывания отсечки двигателя при падении напряжения питания - жесткая, когда двигатель просто отрубается сразу, либо мягкая, когда он постепенно снижает обороты.
• Cut off voltage (напряжение отсечки) . Варианты - Low, Middle, High, либо напрямую напряжение отсечки. Задает порог напряжения при котором происходит отсечка. На этот параметр также влияет выставленный тип аккумуляторов - напряжения отсчки для никелевых аккумуляторов ниже, чем для литиевых. Высокий порог отсечки наименее опасен для аккумулятора, но опасней всего для модели.
• Start mode (режим старта) . Варианты - Normal, Soft, Very soft. Режим старта мотора. В нормальном режиме мотор сразу раскручивается на полную мощность, при мягком старте - вносится искусственная задержка. Нормальный режим в основном используется для моторов с пропеллерами, мягкий режим - для моторов вертолетов, чтобы не угробить зубцы на пластиковой шестерне.
• Timing mode (время тайминга) . Варианты - Low, Middle, High. Что такое тайминг я описывал в предыдущем посте - это сдвиг фазы подачи напряжения на обмотки, для разных моторов и условий их работы оптимальное значение может различаться. Обычно его выставляют по наибольшей эффективности работы мотора. Как правило моторы с большим количеством магнитных полюсов требуют выставления более высокого тайминга. При изменении этой настройки нужно обязательно проверять работу мотора в стендовых испытаниях, т. к. при неправильном тайминге есть риск получить срыв синхронизации мотора в определенных условиях.
• Music (музыка) . У некоторых моделей регуляторов есть возможность выбора нескольких музыкальных мелодий, которые будут проигрываться при включении и самотестировании регулятора. Любопытный нюанс - регуляторы не имеют своего динамика для индикации звуками, они для этой цели используют обмотки подключенного мотора подавая на них переменный ток. Т. е. пищащий регулятор - это на самом деле пищащий мотор. 🙂
• Li-po cells (количество банок) . Обычно эта настройка есть у регуляторов рассчитанных на работу с многобаночными (больше 4) аккумуляторами. Позволяет жестко задать кол-во банок используемого питающего аккумулятора.
• Governor mode (режим говернора) . Варианты - включен, выключен. Термин "говернор" пришел к нам из р/у моделей с двигателями внутреннего сгорания, там говернором называют устройство жестко поддерживающее определенные обороты двигателя при заданной ручке газа. Здесь он означает то же самое. Режим говернора обычно используют в CP вертолетах, чтобы двигатель не "проседал" при маневрах.
• PWM (частота PWM) . Некоторые регуляторы позволяют задать частоту модуляции управляющего сигнала на двигатель. Выбор обычно между 8 и 16 кГц. Большая частота позволяет более точно и плавно регулировать обороты, но снижает КПД регулятора (в этом режиме он больше греется).
• Reverse (реверс) . Некоторые регуляторы позволяют изменить направление вращение мотора программно. Для тех контроллеров, которые этого не умеют, можно сделать это "железно" поменяв местами любые два провода на мотор.
• Current limiting (ограничение тока) . Эта настройка также достаточно редка. Она позволяет задать ограничение тока на мотор при котором регулятор отключается.

Это основные настройки. У некоторых специфичных моделей (особенно дорогих), могут быть и другие возможности настроек, которые обычно указываются в инструкции на регулятор.

Способы программирования регуляторов скорости

Вариантов программирования ESC несколько:

1. Программирование ручкой газа. Этот вариант не требует никаких дополнительных устройств, но он кошмарно неудобен. Смысл в том, что регулятор присоединяется к приемнику, включается при задранном на 100% газе, при этом он переходит в режим программирования и начинает издавать писки. По количеству писков и по паузам между ними определяется какой параметр сейчас изменяется, а движением ручки газа производятся действия по изменению настроек. В общем, это сродни программированию некоторых древних Российских мини-АТС, которые также программировались по телефону на основе гудков и писков. Честно говоря этот способ настолько заморочен и неудобен, что я даже не стал в нем разбираться, потому что есть способ №2.
2. Программирование контроллеров с помощью карты программирования. Это самый простой и наглядный способ, но для него понадобится приобрести специальное устройство - карту программирования. Стоит она недорого: 5-15$. Беда в том, что для разных производителей регуляторов нужны свои карты программирования. Более того, для различных линеек регуляторов от одного производителя порой нужны различные карты программирования. Для хоббикинговских регуляторов нужны соответственно хоббикинговские карты программирования , они же поддерживают регуляторы фирм H-Wing, OEMRC и Turnigy Speed. Для регуляторов фирмы Hobbywing нужна соответствующая карта, она же программирует RCtimer"овские регуляторы. Как правило, все карты программирования имеют индикаторы для показа текущих установок, несколько кнопок для перемещения между настройками и изменения их, а также кнопку для сохранения настроек. Поэтому процесс программирования в данном случае значительно более простой и удобный, чем с помощью ручки газа, поэтому задумайтесь о приобретении карты программирования, если собираетесь настраивать свои ESC.
3. Третий способ экзотический - он доступен как правило только для дорогих регуляторов. Это программирование с помощью адаптера USB, или через ИК пульт. В этом случае вместе с устройством идет специальный адаптер (либо он приобретается отдельно), а настройки изменяются с помощью пульта, либо с помощью программы на компьютере. Некоторые регуляторы с программированием через USB имеют весьма продвинутые настройки, например, возможность задать кривую газа непосредственно для регулятора, или загрузить мелодию для проигрывания при старте.

Программирование регулятора с помощью карты программирования

Покажу как программируется регулятор на примере карты для регуляторов Hobbywing, которая также подходит и к регуляторам RCtimer. Для регуляторов со встроенным стабилизатором достаточно просто подключить управляющий шлейф регулятора к разъему "BEC" на карте программирования, затем подключить к регулятору аккумулятор. Через несколько секунд на карте загораются лампочки и показывают текущие настройки.

При программировании регуляторов без стабилизатора питания, или с отключенным проводом питания, необходимо подать на карту программирования питание со стороны. Это можно сделать, например, с приемника, или еще откуда-нибудь. Напряжение питания: 5-6 Вольт. Мне показалось удобней всего использовать для этих целей кассету под АА аккумуляторы с разъемом под приемник, вот эту . В остальном процесс ничем не отличается.

Ну вот, про программирование ESC написал, теперь можно со спокойной совестью программировать свои 6 регуляторов для квадрика. 🙂

Отвечают за скорость вращения двигателей, регулируемые полетным контроллером. Большинство регуляторов должны быть отрегулированы так, что бы знать минимальное и максимальное значение ШИМ, что посылает полетный конроллер. Эта страница содержит инструкции по калибровке ESCs. Пожалуйста, выполните калибровку радио перед выполнением калибровки регуляторов скорости моторов ESC.

О калибровке

Калибровка ESC будет зависить от того, какую марку вы используете. Поэтому обратитесь к документации регуляторов, для получения конкретной информации (например, тонов). Калибровка «всех сразу» хорошо работает для большинства регуляторово скорости моторов, так что это хорошая идея, чтобы попытаться сделать это сразу и если это не удается, попробуйте метод «поочередной калибровки ESC».

• Для большинства регуляторов скорости моторов можно использовать метод калибровки «всех сразу».
• для регуляторов DJI Opto не требуется и не поддерживается калибровка, поэому пропустите эту страницу полностью
• Некоторые модели регуляоров ESC не позволяют производить калибровку, и не ставятся охрану (disarm), если вы не отрегулируете стики вашего радио так, чтобы при минимальном положение значнние составляло около 1000 PWM. Обратите внимание, что если вы измените лимиты, тримы и все то, что отвечает за положение стика на аппаратуре вам необходимо повторно сделать калибровку радио.
• Что бы приступить к этой процедуре вы должны в обязательном порядке завершить «калибровку радио» и «подключение регуляторов скорости к моторам». Далее выполните следующие действия:

Калибровка «всех сразу» регуляторов ESC

Проверьте безопасность работ!

Перед калибровкой регуляторов ESC, пожалуйста, убедитесь, что ваш квадрокоптер не имеет пропеллеров, и что не подключен к компьютеру через USB и батарея Lipo отключена.