Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое esc двигателя

Электронная регулировка скорости — Electronic speed control

Электронный регулятор скорости ( ESC ) представляет собой электронную схему , которая контролирует и регулирует скорость с электродвигателем . Он также может обеспечивать реверс двигателя и динамическое торможение . Миниатюрные электронные регуляторы скорости используются в радиоуправляемых моделях с электрическим приводом . У полноразмерных электромобилей также есть системы для управления скоростью их приводных двигателей.

Модуль контроллера

Техническая реализация

ШИМ сигнал на 6 ключей

Второй способ легко реализуется с помощью любого микроконтроллера хотя бы с одним PWM выходом + 6 дискретных выходов для каждого из ключей. В этом случае дополнительно потребуются микросхемы логики.

Если требуется выбрать способ подачи ШИМ на ключи (только верхние / только нижние / верхние и нижние) в первом случае придется предусмотреть программные установки. Во втором можно обойтись двумя перемычками на плате.

Напряжение от трех фаз, напряжение средней точки

Такая же схема — для напряжения средней точки. После делителя эти сигналы поступают на вход компаратора. Можно использовать отдельные схемы компараторов. После компараторов дискретные сигналы поступают на входы микроконтроллера. Многие микроконтроллеры имеют встроенные компараторы, которые можно использовать. Сигналы после делителя будут подаваться непосредственно на входы микроконтроллера. По большому счету, в каждый момент времени нас интересует напряжение только на одной, измеряемой фазе. Поэтому можно построить схему с одним компаратором и аналоговым мультиплексором. Собственно, внутри микроконтроллера примерно так и происходит.

Датчик тока и контроль напряжения питания

Можно использовать классический шунт, с операционным усилителем. Датчик тока на основе датчика Холла выбран, поскольку планируется управлять двигателями с большими токами, где применение шунта приведет к значительному тепловыделению.

Контроль напряжения питания необходим при использовании батарей. Он позволит избежать глубокого разряда батарей.

Сигнал, задающий обороты двигателя.

Дополнительные сигналы

Поскольку Tx, Rx выходы предполагается использовать только для настройки регулятора, нам потребуется еще индикатор состояния. Наиболее простой — обычный светодиод.

Модуль силовых ключей

Для управления трехфазным бесколлекторным двигателем необходимо 6 ключей, включенных по мостовой схеме (см. Управление бездатчиковыми бесколлекторными двигателями). Параметры силовых ключей выбираются в зависимости от характеристик управляемого двигателя. Основные характеристики силовых ключей — напряжение и коммутируемый ток. Модуль ключей состоит из самих транзисторных ключей и драйверов ключей. Задача драйвера ключей преобразовать логические уровни микроконтроллера в сигналы, управляющие силовыми транзисторами. Для мощных полевых транзисторов требуются достаточно мощные управляющие сигналы. В противном случае время открытия ключа может увеличиться, что вызовет увеличение тепловых потерь на транзисторах. Схемы драйверов могут строиться на транзисторах или с применением специализированных микросхем.

Читать еще:  Что такое обэм двигателя

Драйверы ключей следует проектировать так, чтобы те не допускали возможности одновременного открытия ключей верхнего и нижнего плеча. Кроме того, должны реализовывать временную задержку между закрытием одного ключа и открытием другого. Эта задержка может быть реализована драйвером, если у используемого драйвера имеется такая функция, или — микроконтроллером. При выходе со строя ключей, драйверы ключей должны препятствовать прохождению напряжения, питающего двигатель, в цепь микроконтроллера. Именно поэтому я предпочитаю использовать специальные микросхемы драйвера MOSFET ключей.

Для систем с большими токами не всегда удается подобрать подходящий транзистор для ключа. Параллельное включение транзисторов может решить эту задачу. Если включить два одинаковых полевых транзистора параллельно, можно получить сборку, пропускающую в 2 раза больший ток. Рекомендуется включать затворы транзисторов через резисторы номиналом 2-100 Ом, как показано на схеме. Номиналы резисторов выбираются с учетом емкости затвора транзистора, максимального тока, который может обеспечить драйвер ключа и необходимого времени открытия ключа.

Отключение системы ESC

Если система динамической стабилизации «мешает» водителю при управлении автомобилем, то ее можно отключить. Обычно для этих целей есть специальная кнопка на приборной панели. ESC рекомендуется отключать в следующих случаях:

  • при использовании малого запасного колеса (докатки);
  • при использовании колес разного диаметра;
  • при езде по траве, неоднородному льду, бездорожью, песку;
  • при езде с цепями противоскольжения;
  • во время раскачки автомобиля, которая застряла в снегу/грязи;
  • при испытании машины на динамическом стенде.

Современная радиоуправляемая модель — это сложный технический механизм, в котором все элементы работают согласованно и точно. Если у модели есть мотор, то одним из основных ее элементов обязательно выступает регулятор скорости или хода. Из распространенных названий можно в том числе отметить контроллер, регулятор оборотов или ESC. Последняя аббревиатура расшифровывается как Electric Speed Controller, в переводе с английского это электронный регулятор скорости.

Назначение и принцип работы

Необходимость в использовании электронного контроллера возникла при широком внедрении бесколлекторных моторов в мир РУ техники. БК двигатели работают от трехфазного переменного тока, батарея модели выдает постоянный ток — регулятор в этом случае работает как трансформатор и передатчик энергии от батареи к мотору.

Говоря простыми словами о принципе работы можно выделить такую схему:

Напряжение аккумулятора поступает на вход регулятора, туда же поступает и сигнал от приемника или полетного контроллера или подобной электроники, на выходе получаем управляющий сигнал с необходимым напряжением для двигателя. Выходной сигнал несет в себе информацию о скорости и направлении вращения.

Читать еще:  Что означает коллекторный двигатель

Важно! Для каждого мотора необходим свой контроллер.

Виды и характеристики ESC

В зависимости от области применения регуляторы оборотов можно разделить на такие группы:

  • Авторегуляторы. Их основная особенность заключается в конструкции, обычно это элементы закрытого типа корпуса. Дополнительно оснащаются системой охлаждения (кулером) и возможностью программирования, например, для настройки заднего хода.
  • Авиарегуляторы. Здесь отдельно стоит выделить вертолетные, самолетные и мультикоптерные. Все они отличаются конструкцией, быстрым откликом и плавностью работы.
  • Регуляторы для судо моделей. Они имеют герметичный корпус и водное охлаждение.

Кроме этого контроллеры оборотов делятся на коллекторные и бесколлекторные. Вторые имеют возможность программирования для контроля важных параметров мотора. Кроме этого можно задать обороты, направление вращения, контролировать предельные значения тока, регулировать плавность работы, настраивать некоторые функции (например, тормоз) и другие более тонкие настройки в зависимости от поставленных задач. Что касается технических характеристик ESC, то стоит выделить две основные — это напряжение и максимальный ток.

Что такое BEC? Линейный и импульсный

Battery eliminator circuit (блок исключения батареи) — это дополнительная часть регулятора, которая способна передавать питание от батареи к другим элементам устройства, таким как сервоприводы и полетные контроллеры. Различают линейные (LBEC) и импульсные (SBEC).

Линейный блок питания бортовой электроники (LBEC) создает источник тока напряжением 5В и может заменить батарею бортового питания. Это значительно упрощает конструкцию радиоуправляемой модели. Но! Существенный недостаток линейного BEC заключается в том, что он переводит излишек напряжения в тепло. При небольшом напряжении бортового аккумулятора не возникнет никаких проблем с блоком, но если произойдет перепад напряжения или увеличатся нагрузки LBEC перегревается. Это влечет за собой выход из строя как регулятора, так и всей модели.

Поэтому более удачным решением в такой ситуации станет использование импульсного SBEC. Принцип его работы аналогичен линейному BEC, использование тех же механизмов для быстрого включения и выключения питания от батареи, далее полученные импульсы сглаживаются для получения на выходе постоянного напряжения. Наиболее важное преимущество SBEC — излишек напряжения не переводится в тепло, а КПД может легко достигать 90%. Недостаток — помехи, возникающие в цепи. Решение недостатка — использование LC-фильтров.

Что такое UBEC?

Еще одно логичное решение — это отдельно использовать ESC-регулятор и блок исключения батареи — UBEC по отдельности.

UBEC — это универсальный блок исключения батареи — отдельная единица, которая подключается непосредственно к нужному узлу радиоуправляемой модели и питает его от бортовой батареи. Такой механизм исключает перегрев ESC и значительно уменьшает его вес, за счет исключения BEC.

Читать еще:  Egr принцип работы дизельного двигателя

UBEC имеют высокий коэффициент полезного действия и способны отдавать больший ток с меньшим риском.

К основным характеристикам BEC и UBEC можно отнести:

  • Напряжение. Переключение осуществляется перемычкой.
  • Ток. Суммарная максимальная нагрузка.

Принцип работы ESP и ESC

Сенсоры и датчики фиксируют характеристику движения автомобиля. Сопоставляют с работой различных элементов и агрегатов автомобиля. Зафиксированные данные попадают в блок управления. В блоке управления все полученные данные анализируется по сложным алгоритмам. Ведётся электронный контроль.

Если было зафиксировано отклонение от курса, то система подаёт импульсы в гидроблок. Импульсы от гидроблока идут различные системы, к примеру в ABS. При необходимости ESC будет подключать и другие элементы контроля автомобиля. Благодаря этому, автомобиль двигается по заданной траектории и курсу.

ESP в работе

Для правильной работы ESP важно корректно определить момент неконтролируемой ситуации при управлении водителем автомобиля. В рабочем состоянии ESP контролирует и сопоставляет данные по параметрам движения авто и действиями водителей. ESC включается в тот момент, когда действия водителя отличаются от правильных и точных параметров движения автомобиля. Примером может служить слишком резкий поворот с большим углом. Наглядно принцип работы системы показан на видео, ниже.

ESP может стабилизировать движение авто следующими способами:

  1. торможение колес — используется ABS, на базе которой ESP была построена;
  2. изменение крутящего момента «движка»;
  3. изменение угла поворота передних колес, в случае если есть система активного рулевого управления;
  4. изменить степень демпфирования амортизаторов, в случае если установлена адаптивная подвеска.

Плюсы и минусы ESP и ESC

Как и любая система направленная на улучшение чего-то, система курсовой устойчивости имеет свои преимущества и недостатки.

Основными плюсами являются:

  1. Даёт возможность сохранить устойчивость авто и двигаться в пределах, рамках заданной траектории;
  2. Сохранение управляемость автомобиля при плохих погодных условиях и предотвращение опрокидывания машины;
  3. Предотвращение столкновения автомобиля;
  4. Большая управляемость, манёвренность и податливость авто на дороге и стабилизация автопоезда;
  5. Создаёт третье контролируемое водителем измерение.

Система предотвращает достаточное количество заносов, что является основным фактором для серьёзных аварий и ДТП с летальным исходом или непоправимым вредом здоровью.

К минусам можно отнести:

  1. Систему можно выключить, чем пользуются водители-экстремалы.
  2. Система может показать крайне низкую эффективность на высоких скоростях и при маленьких радиусах поворота.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector