Un regolatore elettronico di velocità (ESC) è un circuito elettronico il cui scopo principale è quello di variare la velocità di un motore elettrico e la sua direzione.

Che l'ESC sia per un motore brushed o brushless, l'ESC interpreta le informazioni di controllo. Questo non avviene come in un movimento meccanico come nel caso dei servocomandi, ma piuttosto in un modo che varia la velocità di commutazione di una rete di "transistor a effetto campo", o più comunemente conosciuti come FET. La rapida commutazione di questi transistor è ciò che fa sì che il motore stesso emetta il suo caratteristico fischio acuto, questo è particolarmente evidente alle basse velocità. Questi FET permettono anche un controllo della velocità del motore molto più fluido e preciso e in modo molto più efficiente rispetto ai vecchi regolatori di velocità di tipo meccanico. Ha una bobina resistiva e bracci mobili, che avremmo visto in molti modelli qualche anno fa, soprattutto nel mondo dell'automodellismo. La maggior parte dei moderni ESC brushed e brushless incorporano un "Battery Eliminator Circuit" (BEC) per regolare una tensione stabile per far funzionare il ricevitore e i servi, questo rimuove l'obbligo di dover portare una batteria extra nel modello. I BEC di solito sono "lineari" o "Switched Mode".

BEC lineare

Un BEC lineare utilizza fondamentalmente un resistore per abbassare la tensione dai 7.4v-11.1v che usiamo comunemente con i nostri pacchi Lipo fino ai 5 volt richiesti per il ricevitore. Più alta è la tensione lipo e più potenza consuma la RX, più calore viene generato come la corrente scorre su questo resistore. Troppa corrente si surriscalda e danneggia il vostro regolatore di velocità elettronico o BEC. Per non parlare del fatto che spreca anche un sacco di elettricità, soprattutto con gli aeroplani elettrici più grandi.

BEC commutato

Switched BEC effettivamente accendere e spegnere la tensione molto rapidamente per ridurre efficacemente la tensione senza generare calore o sprecare energia elettrica. Alcuni Switched BEC permettono anche di scegliere se il ricevitore è alimentato con 5v o 6v, a seconda di come e che tipo di aereo si vola. Questa commutazione del voltaggio on e off era nota per causare alcune interferenze in passato con alcune apparecchiature radio, ma questo tipo di interferenza è stato in questi giorni quasi eliminato con la maggior parte dei moderni apparecchi a 2.4GHz. Come regola generale, è meglio usare un BEC commutato se la vostra batteria LiPo ha quattro o più celle e dove sono richieste alte potenze. ESC in un senso più ampio è "Pulse Width Modulation" (PWM) controller per motori elettrici. Il vostro ricevitore emette un segnale PWM a 50Hz all'ESC con una variazione da 1ms a 2ms, a 1ms il motore sarà fermo, a 1,5ms il motore sarà in funzione a metà velocità, e a 2ms sarà in funzione a piena velocità, voi, ovviamente, otterrete un controllo della velocità regolare tra questi numeri. Gli ESC per motori brushed sono molto diversi dagli ESC per motori brushless e non sono compatibili tra loro. È necessario utilizzare un ESC brushless con un motore brushless e un ESC brushed con un motore brushed. Sono abbastanza facili da identificare, poiché un ESC spazzolato ha 2 fili del motore e un ESC brushless ha 3 fili del motore.

Controllo di un motore spazzolato

Come forse saprete, un motore spazzolato funziona più o meno da solo meccanicamente finché viene applicata una tensione. Per controllare la velocità di rotazione del motore, l'ESC spazzolato semplicemente accende e spegne la tensione, questo viene fatto molto rapidamente e molte volte al secondo. Per aumentare la velocità del motore, l'ESC aumenta semplicemente la quantità di tempo in cui la tensione è accesa e diminuisce la quantità di tempo in cui la tensione è spenta. Per rallentare il motore il processo è invertito. Il punto chiave per capire la differenza tra un ESC spazzolato e un ESC senza spazzole è che l'ESC spazzolato non si preoccupa della posizione dell'armatura del motore spazzolato ecc, proprio come detto prima, semplicemente accende e spegne la tensione.

Controllo di un motore brushless

Poiché i motori brushless funzionano in modo completamente diverso, il loro controllo è un processo completamente diverso. Senza spazzole, l'ESC non ha idea della posizione delle bobine/statore. Ha bisogno di qualche tipo di feedback dal motore per determinare esattamente quando eccitare ogni polo. Gli ESC senza spazzole creano fondamentalmente una "uscita di potenza AC a 3 fasi da una fonte di alimentazione DC per far funzionare il motore inviando una sequenza di segnali AC generati dal circuito dell'ESC. Questo è dove i 3 fili ora entrano, solo 2 dei fili sono eccitati dal ESC in qualsiasi momento. Il polo che non è eccitato in ogni specifico istante genererà una piccola quantità di tensione che è proporzionale a quanto velocemente il motore sta girando; questo è noto come "Back Electromotive Force'' (Back EMF). Questa piccola tensione è usata dall'ESC per determinare la velocità e la direzione di rotazione del motore in un dato momento. Con queste informazioni, l'ESC sa come inviare potenza agli elettromagneti per far girare il motore. Questo rilevamento della posizione e di ciò che il motore sta facendo può anche essere ottenuto utilizzando un sensore magnetico "Effetto Hall'' o un rilevatore "ottico", questi sono più comunemente trovati con ESCs auto modello e In-Runner motori brushless. I motori outrunner sono solitamente controllati con lo stile "Back EMF" dei controller.

I regolatori di velocità programmabili dal computer hanno generalmente opzioni specificate dall'utente che permettono di impostare i limiti di taglio della bassa tensione, i tempi, l'accelerazione, la frenata e il senso di rotazione, e in questi giorni molto di più. L'inversione della direzione del motore può anche essere realizzata commutando due dei tre cavi dal regolatore al motore.

Scegliere un regolatore di velocità elettronico

Gli ESC sono classificati per la corrente massima che possono gestire. La corrente più un ESC è valutato per il più costoso e più pesante sarà. Scegliere un regolatore di velocità elettronico che è valutato per un po 'più di quello che la vostra combinazione motore/elica tirerà a pieno ritmo. Troppa corrente danneggerà un regolatore elettronico di velocità molto rapidamente! D'altra parte, troppo grande un ESC è peso morto che influenzerà negativamente le prestazioni del vostro aereo, è più costoso, e non è semplicemente necessario. Le batterie LiPo saranno danneggiate in modo permanente se la tensione di qualsiasi cella scende sotto i 3,0 volt. Per questo motivo, le batterie LiPo richiedono un regolatore di velocità elettronico con un taglio di bassa tensione (LVC). L'LVC taglierà l'alimentazione al motore quando la tensione raggiunge i 3,2 V, o qualunque sia il valore pre-programmato per il taglio. Sarà inoltre necessario scegliere un ESC che può gestire la tensione del pacco batterie che si prevede di utilizzare, il rating di tensione per ogni ESC è chiaramente indicato nelle specifiche.

Riassunto

Questo è solo un breve approfondimento non troppo tecnico su come funzionano i regolatori di velocità elettronici, spero che vi sia piaciuto leggerlo e che ora abbiate un po' più di comprensione di come funzionano effettivamente. 

Scritto da Garythegliderpilot

------

Ascolta prima: iscriviti alla nostra mailing list

Iscriviti per ricevere nuovi aggiornamenti sui prodotti, sconti esclusivi, novità e molto altro!