Ein elektronischer Drehzahlregler (ESC) ist eine elektronische Schaltung, deren Hauptzweck darin besteht, die Drehzahl eines Elektromotors und seine Richtung zu ändern.
Ob der ESC für einen Bürsten oder bürstenlos Motor ist, der ESC interpretiert Steuerinformationen. Dies geschieht nicht in einer mechanischen Bewegung wie bei Servoeinheiten, sondern in einer Weise, die die Schaltrate eines Netzwerks von „Feldeffekttransistoren“ oder besser bekannt als FETs variiert. Das schnelle Schalten dieser Transistoren führt dazu, dass der Motor selbst sein charakteristisches hohes Heulen von sich gibt, das sich besonders bei niedrigeren Drehzahlen bemerkbar macht. Diese FETs ermöglichen auch eine viel sanftere und präzisere Drehzahlregelung des Motors und auf eine weitaus effizientere Weise als die älteren mechanischen Drehzahlregler. Es hat eine Widerstandsspule und bewegliche Arme, die wir vor einigen Jahren in vielen Modellen, insbesondere in der Modellautowelt, gesehen haben. Die meisten modernen gebürsteten und bürstenlosen Regler enthalten einen "Battery Eliminator Circuit" (BEC), um eine stabile Spannung für den Betrieb des Empfängers und der Servos zu regulieren. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, eine zusätzliche Batterie im Modell mitzuführen. Die BECs sind normalerweise entweder "lineare" oder "Geschalteter Modus".
- Lineare BECs
Ein lineares BEC verwendet im Grunde einen Widerstand, um die Spannung von 7,4V bis 11,1V, die wir normalerweise mit unseren LiPo-Packs verwenden, auf die für den Empfänger erforderlichen 5 Volt zu senken. Je höher die LiPo-Spannung und je mehr Leistung der RX verbraucht, desto mehr Wärme wird erzeugt, wenn der Strom über diesen Widerstand fließt. Zu viel Strom überhitzt und beschädigt Ihren elektronischen Fahrtenregler oder BEC. Ganz zu schweigen davon, dass es auch viel Strom verschwendet, insbesondere bei größeren Elektroflugzeugen.
- Geschaltete BECs
Geschaltete BECs schalten die Spannung tatsächlich sehr schnell ein und aus, um die Spannung effektiv zu senken, ohne Wärme zu erzeugen oder Strom zu verschwenden. Bei einigen Switched BECs können Sie auch wählen, ob Ihr Empfänger mit 5V oder 6V versorgt wird, je nachdem, wie und welchen Flugzeugtyp Sie fliegen. Es war in der Vergangenheit bekannt, dass dieses Ein- und Ausschalten der Spannung bei einigen Funkgeräten einige Störungen verursacht, aber diese Art von Störungen ist heutzutage bei den meisten modernen 2,4-GHz-Geräten fast eliminiert. Als Faustregel gilt, dass Sie am besten ein geschaltetes BEC verwenden, wenn Ihr LiPo-Akku vier oder mehr Zellen hat und ein hoher Leistungsbedarf erforderlich ist. ESCs im weiteren Sinne sind "Pulse Width Modulation" (PWM)-Controller für Elektromotoren. Ihr Empfänger gibt ein 50Hz PWM-Signal an den ESC mit einer Variation von 1ms bis 2ms aus, bei 1ms steht der Motor, bei 1,5ms die Motor läuft mit halber Geschwindigkeit und bei 2ms mit voller Geschwindigkeit, Sie erhalten natürlich eine reibungslose Geschwindigkeitssteuerung zwischen diesen Zahlen. ESCs für bürstenbehaftete Motoren unterscheiden sich stark von ESC für bürstenlose Motoren und sind nicht kompatibel Sie müssen einen bürstenlosen Regler mit bürstenlosem Motor und einen bürstenbehafteten Regler mit einem bürstenbehafteten Motor verwenden. Sie sind recht einfach zu erkennen, da ein bürstenbehafteten Regler 2 Motordrähte und ein bürstenloser Regler 3 Motordrähte hat.
Steuerung eines Bürstenmotors
Wie Sie vielleicht wissen, läuft ein Bürstenmotor mehr oder weniger mechanisch von selbst, solange eine Spannung anliegt. Um zu steuern, wie schnell sich der Motor dreht, schaltet der bürstenbehaftete ESC einfach die Spannung ein und aus, dies geschieht sehr schnell und viele Male pro Sekunde. Um die Drehzahl des Motors zu erhöhen, erhöht der ESC einfach die Zeitspanne, während der die Spannung eingeschaltet wird, und verringert die Zeitspanne, in der die Spannung ausgeschaltet wird. Um den Motor zu verlangsamen, wird der Vorgang umgekehrt. Der Schlüssel zum Verständnis des Unterschieds zwischen einem gebürsteten ESC und einem bürstenlosen ESC besteht darin, dass sich der gebürstete ESC nicht um die Position des gebürsteten Motorankers usw. kümmert, genau wie zuvor erwähnt, schaltet er einfach die Spannung ein und aus.
Steuerung eines bürstenlosen Motors
Da bürstenlose Motoren völlig anders funktionieren, ist ihre Steuerung ein ganz anderer Prozess. Ohne Bürsten hat der Regler keine Ahnung von der Position der Spulen/des Stators. Es braucht eine Art Feedback vom Motor, um genau zu bestimmen, wann jeder Pol erregt werden muss. Bürstenlose Regler erzeugen im Grunde einen "3-Phasen-Wechselstromausgang von einer Gleichstromquelle, um den Motor zu betreiben, indem sie eine Sequenz von Wechselstromsignalen senden, die von der Schaltung des Reglers erzeugt werden. Hier kommen jetzt die 3 Drähte ins Spiel, nur 2 der Drähte werden mit Strom versorgt. Der Pol, der zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht erregt wird, erzeugt eine kleine Spannung, die proportional zu der Geschwindigkeit ist, mit der sich der Motor dreht; dies wird als "Gegenelektromotorische Kraft" (Gegen-EMK) bezeichnet. Diese kleine Spannung wird vom ESC verwendet, um zu bestimmen, wie schnell und in welche Richtung sich der Motor zu einem bestimmten Zeitpunkt dreht. Mit diesen Informationen weiß der ESC, wie er Strom an die Elektromagneten senden kann, um den Motor am Laufen zu halten. Dieses Erfassen der Position und was der Motor tut, kann auch durch die Verwendung eines magnetischen "Hall-Effekt"-Sensors oder "optischen" Detektors erreicht werden, diese werden häufiger bei Modellauto-Reglern und bürstenlosen In-Runner-Motoren gefunden normalerweise mit dem "Back EMF"-Stil von Controllern gesteuert.
Computerprogrammierbare Drehzahlregler verfügen in der Regel über benutzerspezifische Optionen, mit denen Unterspannungsabschaltgrenzen, Timing, Beschleunigung, Bremsen und Drehrichtung und heutzutage vieles mehr eingestellt werden kann. Die Drehrichtungsumkehr des Motors kann auch durch Umschalten von zwei beliebigen der drei Leitungen vom Regler zum Motor erreicht werden.
Auswahl eines elektronischen Geschwindigkeitsreglers
ESCs sind für den maximalen Strom ausgelegt, den sie verarbeiten können. Je aktueller ein Regler ist, desto teurer und schwerer wird er. Wählen Sie einen elektronischen Geschwindigkeitsregler, der für etwas mehr ausgelegt ist, als Ihre Motor-Propeller-Kombination bei Vollgas ziehen wird. Zu viel Strom schadet einem elektronischen Fahrtenregler sehr schnell! Auf der anderen Seite ist ein zu großer ESC ein Eigengewicht, das die Leistung Ihres Flugzeugs beeinträchtigt, teurer ist und einfach nicht erforderlich ist. LiPo-Akkus werden dauerhaft beschädigt, wenn die Spannung einer Zelle unter 3,0 Volt fällt. Aus diesem Grund benötigen LiPo-Akkus einen elektronischen Fahrtenregler mit Unterspannungsabschaltung (LVC). Der LVC unterbricht die Stromzufuhr zum Motor, wenn die Spannung 3,2V erreicht oder was auch immer Sie die Abschaltung vorprogrammieren. Sie müssen auch einen Regler auswählen, der die Spannung des Akkus verarbeiten kann, den Sie verwenden möchten. Die Nennspannung für jeden Regler ist in den Spezifikationen klar angegeben.
Zusammenfassung
Dies ist nur ein kurzer, nicht zu technischer Einblick in die Funktionsweise von elektronischen Geschwindigkeitsreglern. Ich hoffe, Sie haben es genossen, ihn zu lesen und haben jetzt ein wenig mehr Verständnis dafür, wie sie tatsächlich funktionieren. Geschrieben von Garythegliderpilot
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