ESC-Schaltkreise:Eine effektive Methode zur Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit

Haben Sie jemals darüber nachgedacht, warum es möglich ist, die Geschwindigkeit von Fahrzeugen zu kontrollieren? Die meisten Fahrzeuge können mit gefährlicher Geschwindigkeit fahren und können tödliche Unfälle verursachen, wenn sie nicht kontrolliert werden. Der Trick hier ist eine ESC-Schaltung (Electronic Speed ​​Control), die die gesamte Geschwindigkeitsregelung bietet, die Sie für jedes Fahrzeugprojekt benötigen. Aber Sie fragen sich vielleicht:Wie kann ich eine ESC-Schaltung für mein nächstes Projekt verwenden?

In diesem Artikel erfahren Sie, wie ESC-Schaltkreise funktionieren und wie man einen herstellt. Wir verraten Ihnen auch die Geheimnisse zur Auswahl des perfekten Geschwindigkeitsreglers.

Sind Sie bereit? Fangen wir an!

Was ist eine ESC-Schaltung?

ESCs sind elektronische Schaltungen mit Geschwindigkeitsregelungsfunktionen, die auch die Motorgeschwindigkeit und -route ändern. Sie können auch als dynamische Bremse arbeiten.

Motor

Interessanterweise sind ESC-Schaltungen in funkgesteuerten Geräten mit einer elektrischen Stromquelle ziemlich beliebt. Es steuert auch bürstenlose Motoren, die elektrische Energie erzeugen.

Außerdem können Sie einem Gerät auf zwei Arten eine ESC-Schaltung hinzufügen.

Die erste Methode umfasst die Einstellung eines ESC als separate Einheit, die Sie einem Gasempfänger-Steuerkanal hinzufügen können. Zweitens können Sie der zentralen Empfängerkomponente ESC hinzufügen. Wir sehen viele Fälle der zweiten Methode in ferngesteuerten Spielzeugautos. Einige R/C-Autos verwenden exklusive Bastlerelektronik, um ESC und Empfänger auf einer einzigen Platine zu kombinieren.

Wie funktioniert ESC?

ESC-Technologie ist ziemlich wichtig in der Automobilindustrie. Es verhindert, dass Autos gefährliche Geschwindigkeiten erreichen, ins Schleudern geraten oder während der Fahrt die Kontrolle verlieren. Es kann automatisch Bremsen aktivieren und sicherstellen, dass das Fahrzeug richtig lenkt.

Auto fährt schnell

Aber wie funktioniert es? Wie bereits erwähnt, kann ESC die Geschwindigkeit des bürstenlosen Motors steuern. Dies geschieht durch die angemessene Verwendung von MOSFETs, die ein Magnetfeld zum Drehen des Motors erzeugen.

Außerdem hat ein ESC sechs Intervalle, und wie schnell er sie durchläuft, bestimmt die Motordrehzahl.

Aus welchen Komponenten besteht ein ESC

Mann, der eine Schaltung baut

Hier sind die Komponenten, die Sie verwenden können, um eine ESC-Schaltung zu erstellen:

• Lötjumper (zum Ändern des PWM-Eingangssignaltyps und der Drehrichtung CW/CCW)
• Lötpads (für die 3-BDLDC-Motorphasen)
• Positive (+) und negative (-) LIPO-Verbindungen
• Status-LED
• GND-Referenz des PWM-Signals
• PWM-Signaleingang (Servosignal)

Arten von ESC-Schaltkreisen

Sie können zwei Arten von ESC für Ihre Projekte verwenden. Dies hängt jedoch von den spezifischen Anforderungen Ihres Projekts ab. Dazu gehören gebürstete und bürstenlose Regler.

Gebürstetes ESC

Gebürstete ESCs gibt es schon seit einiger Zeit und waren die ersten produzierten elektronischen Fahrtenregler. Wie der Name schon sagt, können gebürstete ESC-Schaltungen die Spannung eines Bürstenmotors steuern. Außerdem kann sich ein Bürstenmotor mechanisch selbst betreiben, solange Sie Spannung anlegen.

Der gebürstete ESC kann die obige Spannung schnell ein- und ausschalten – abhängig von der Drehzahl des Motors. Außerdem sind gebürstete ESCs billig und funktionieren in vielen RC-Fahrzeugen.

Ferngesteuertes Auto

Bürstenloser Geschwindigkeitsregler

Der bürstenlose Geschwindigkeitsregler ist eine fortschrittlichere Version des Geschwindigkeitsreglers, der einen 3-Phasen-Wechselstrom verwendet, wie ein Frequenzumrichter (VFD), um bürstenlose Motoren zu betreiben.

Bürstenloser Motor

Bürstenlose Motoren sind beliebter, weil sie bessere Leistungs-, Langlebigkeits-, Leichtgewichts- und Effizienzmerkmale aufweisen. Die verbesserten Funktionen machen es jedoch teurer.

Anwendungen von ESC-Schaltungen

Fahrzeuge

Die Hauptanwendungen von ESC-Schaltungen liegen in der Automobilindustrie. So finden Sie ESC-Schaltkreise in Fahrzeugen und Fernsteuerungsanwendungen. Einige dieser Anwendungen umfassen:

• Elektroflugzeuge
• Boote
• ESC-Firmware
• Elektroautos
• Quadcopter
• Hubschrauber
• Flugzeuge
• Elektrofahrräder

Die Funktion der elektronischen Geschwindigkeitsregelung

ESCs verwenden Geschwindigkeitsreferenzsignale, um die Geschwindigkeit von Feldeffekttransistor-Schaltnetzwerken zu steuern. Dies geschieht durch Einstellen des Tastverhältnisses oder Schalten der Frequenz der Transistoren.

Bei einem bürstenlosen DC-Elektromotor sind unterschiedliche Drehzahlregelungen erforderlich. Wieso den? Weil die Änderung seiner Ankerspannung die Motordrehzahl steuern kann. Außerdem verwenden diese Motortypen breite Betriebsregeln. Zu diesen Regeln gehört „Sie können die Motordrehzahl ändern, indem Sie die Zeitimpulse für die Stromübertragung zu verschiedenen Motorwicklungen ändern.“

Denken Sie auch daran, dass der bürstenlose Gleichstrom-Elektromotor im Vergleich zu seinen Gegenstücken mit Bürsten komplexer ist.

Gebürstete Motoren

Die Phase des ESC ändert sich entsprechend der Drehung des bürstenlosen Motors. Außerdem können Sie die „Gegen-EMK“ verwenden, um die Drehung des Motors zu erkennen. Wenn das für Sie nicht funktioniert, sind andere Varianten mit Hall-Effekt-Sensoren oder optischen Detektoren ausgestattet.

Letztendlich gibt es Drehzahlregler, die auf Programmierung angewiesen sind. Diese ESCs enthalten vom Benutzer festgelegte Optionen, einschließlich Berechtigungen zum Steuern von Brems-, Beschleunigungs- und Umdrehungszeitpunkt und -richtung. Sie können die Richtung eines Motors auch umkehren, indem Sie eine der drei Leitungen des Geschwindigkeitsreglers in Richtung des Motors schalten.

Merkmale eines elektronischen Geschwindigkeitsreglers

Zu den Hauptmerkmalen eines elektronischen Geschwindigkeitsreglers gehören eine Niederspannungsabschaltung, eine Bremse und eine Batterie-Eliminatorschaltung. Schauen wir uns diese Funktionen über ESC in Flugzeugen an.

ESC in Flugzeugen hat drei Kabelsätze, die verschiedene Flugzeugteile steuern. Der erste Kabelsatz wird in die Batterie des Flugzeugs eingesteckt, während der zweite ein Servokabel verwendet, um es in den Kanal des Empfängergases einzustecken. Schließlich ist der dritte Kabelsatz dafür verantwortlich, dass der Motor funktioniert.

Schaltung des elektronischen Geschwindigkeitsreglers

Tatsächlich verwenden die meisten elektronischen Geschwindigkeitsregler Mikrocontroller, die das Eingangssignal verstehen und den Elektromotor über ein Firmware-Programm steuern.

Außerdem ist es möglich, die Einstellungen des Firmware-Programms zu ändern und es für andere Zwecke zu verwenden, z. B. um Ihren ESC für eine andere Anwendung zu verwenden.

Außerdem bevorzugen einige Hersteller den Bau eingebauter ESCs mit aktualisierbarer Firmware, während andere lötbare Typen bevorzugen. Hersteller verkaufen die lötbaren ESCs ähnlich wie Blackboxes – über proprietäre Firmware.

Schauen wir uns nun an, wie man eine ESC-Schaltung baut.

Wie man eine ESC-Schaltung baut

Bevor Sie beginnen, hier sind einige Komponenten, die Sie für dieses Projekt benötigen:

• Arduino-Nano (1)
• 10-kΩ-Potentiometer (2)
• 1uf Kondensator (2)
• L6234 IC (1)
• 1N4148 Diode (2)
• 1Ω Widerstand (5)
• 470nF Kondensator (4)
• 100nF Kondensator (1)
• 10nF Kondensator (1)
• 220nF Kondensator (1)
• 1kΩ Widerstand (4)
• 10kΩ Widerstand (3)
• LM393 Komparator (2)

Schritt eins:Schaltung bauen

Folgen Sie den Schaltplänen unten, um diese Schaltung zusammenzubauen.

Schaltpläne von ESC-Schaltungen

Schritt 2:Laden Sie Ihren Code hoch

Tatsächlich gibt es vier verschiedene Codes, die Sie hochladen können. Jeder Code hat einen anderen Steuerungsstil; Probieren Sie sie alle aus, um Ihren bevorzugten Code auszuwählen.

Stellt die Schaltung so ein, dass sie die analogRead-Funktion zur Strommessung verwendet (Code 1).

Programmiert die Schaltung so, dass sie den externen Interrupt von Pin 3 zur Strommessung verwendet (Code 2).

Programmiert Timer 2 zur Steuerung des aktuellen Zerhackens (Code 3).

Stellt die Schaltung so ein, dass sie die Interrupts der Pins 10, 11 und 12 für die Schrittumschaltung verwendet (Code 4).

Die Wahl des richtigen Geschwindigkeitsreglers

Bevor Sie sich für einen ESC entscheiden, müssen Sie sicherstellen, dass er zu Ihrem Motortyp passt. Daher sollten bürstenlose ESCs nur für bürstenlose Motoren sein.

ESC

Ein elektronischer Geschwindigkeitsregler ist für Projekte, die eine Geschwindigkeitsregelung erfordern, unerlässlich. Die häufigsten Anwendungen für ESC-Schaltungen sind Fahrzeuge und R/C-Autos.

Noch wichtiger ist, dass Sie immer den genauen ESC für Ihre Motoren auswählen müssen, sonst funktioniert Ihre Schaltung nicht.

Was haltet ihr von ESC Schaltungen? Bei Fragen können Sie sich gerne an uns wenden.