ESC Circuits:車速を制御する効果的な方法
なぜ車両の速度を制御できるのか考えたことはありますか?ほとんどの車両は危険な速度で走行することができ、制御しないと致命的な事故を引き起こす可能性があります。ここでの秘訣は、あらゆる車両プロジェクトに必要なすべての速度制御を提供するESC(電子速度制御)回路です。しかし、疑問に思うかもしれません。次のプロジェクトでESC回路を使用するにはどうすればよいですか?
この記事では、ESC回路がどのように機能するかとその作成方法を学びます。また、完璧なESCを選択する秘訣もお知らせします。
準備はできたか?始めましょう!
ESC回路とは何ですか?
ESCは、モーターの速度とルートも変更する速度制御機能を備えた電子回路です。また、ダイナミックブレーキとしても機能します。
モーター
興味深いことに、ESC回路は、電源を備えた無線制御デバイスで非常に人気があります。また、電力を生成するブラシレスモーターを制御します。
また、2つの方法でESC回路をデバイスに追加できます。
最初の方法は、ESCをスロットルレシーバー制御チャネルに追加できる別個のユニットとして設定することを含みます。次に、ESCを中央受信機コンポーネントに追加できます。おもちゃグレードのR/Cカーで2番目の方法の多くの例が見られます。一部のR/Cカーは、専用のホビーイストエレクトロニクスを使用して、ESCとレシーバーを1つのボードに組み合わせています。
ESCはどのように機能しますか?
ESC技術は自動車産業において非常に重要です。車が危険な速度に達したり、横滑りしたり、運転中にコントロールを失ったりするのを防ぎます。ブレークを自動的にアクティブにして、車両が正しく操縦できるようにします。
車の高速運転
しかし、それはどのように機能しますか?前述したように、ESCはブラシレスモーターの速度を制御できます。これは、MOSFETを適切に使用し、モーターを回転させるための磁場を生成することによって行われます。
さらに、ESCには6つの間隔があり、それらを通過する速度によってモーター速度が決まります。
ESCを構成するコンポーネント
回路を構築する人
ESC回路の作成に使用できるコンポーネントは次のとおりです。
- はんだジャンパー(PWM入力信号の種類と回転方向CW / CCWを変更するため)
- はんだパッド(3-BDLDCモーターフェーズ用)
- 正(+)および負(-)のLIPO接続
- 状態LED
- PWM信号のGNDリファレンス
- PWM信号入力(サーボ信号)
ESC回路の種類
プロジェクトには2種類のESCを使用できます。ただし、プロジェクトの特定の要件によって異なります。ブラシ付きおよびブラシレスESCが含まれます。
ブラッシュドESC
ブラシ付きESCはしばらく前から存在しており、最初に製造された電子速度コントローラーでした。名前が示すように、ブラシ付きESC回路はブラシ付きモーターの電圧を制御できます。さらに、ブラシ付きモーターは、電圧を印加している限り、機械的に作動することができます。
ブラシをかけられたESCは、モーターの速度に応じて、上記の電圧をすばやくオンまたはオフにすることができます。また、ブラシ付きESCは安価で、多くのRC車両で機能します。
リモートコントロールカー
ブラシレスESC
ブラシレスESCは、可変周波数ドライブ(VFD)などの3相AC電源を使用してブラシレスモーターを操作する、速度コントローラーのより高度なバージョンです。
ブラシレスモーター
ブラシレスモーターは、より優れた出力、寿命、軽量、および効率の機能を備えているため、より人気があります。ただし、機能が改善されているため、コストが高くなります。
ESC回路のアプリケーション
車両
ESC回路の主な用途は、自動車産業です。したがって、ESC回路は車両やリモートコントロールアプリケーションで見つけることができます。これらのアプリケーションには、次のものが含まれます。
- 電気航空機
- ボート
- ESCファームウェア
- 電気自動車
- クワッドコプター
- ヘリコプター
- 飛行機
- 電動自転車
電子速度制御の機能
ESCは、速度基準信号を使用して、電界効果トランジスタスイッチングネットワークの速度を制御します。これは、デューティサイクルを調整するか、トランジスタの周波数を切り替えることによって行われます。
ブラシレスDC電気モーターの場合、さまざまな速度制御が必要です。なんで?電機子電圧を変更するとモーター速度を制御できるためです。さらに、これらのモータータイプは幅広い動作ルールを使用します。このようなルールには、「異なるモーター巻線に電流を送信するためのタイミングパルスを変更することでモーター速度を変更できます」が含まれます。
また、ブラシレスDC電気モーターは、ブラシ付きのものと比較すると複雑であることに注意してください。
ブラシ付きモーター
ESCの位相は、ブラシレスモーターの回転に応じて変化します。さらに、「逆起電力」を使用してモーターの回転を検出できます。それがうまくいかない場合は、他のバリエーションにホール効果センサーまたは光学検出器が装備されています。
最終的には、プログラミングに依存する速度コントローラーがあります。これらのESCには、ブレーキ、加速、回転のタイミングと方向を制御する権限など、ユーザー指定のオプションが含まれています。 ESCの3つのリード線のいずれかをモーターに向けて切り替えることで、モーターの方向を逆にすることもできます。
電子速度制御の機能
電子速度制御の主な機能には、低電圧カットオフ、ブレーキ、およびバッテリーエリミネーター回路が含まれます。飛行機のESCを通じてこれらの機能を見てみましょう。
飛行機のESCには、さまざまな飛行機の部品を制御する3つのワイヤーセットがあります。最初のワイヤーセットは飛行機のバッテリーに接続し、2番目のワイヤーセットはサーボワイヤーを使用してレシーバースロットルのチャネルに接続します。最後に、3番目のワイヤーセットはモーターを機能させる役割を果たします。
電子速度コントローラー回路
実際、ほとんどの電子速度コントローラーは、入力信号を理解し、ファームウェアプログラムを介して電気モーターを制御するマイクロコントローラーを利用しています。
さらに、ファームウェアプログラムの設定を変更して、ESCを別のアプリケーションに使用するなどの別の理由で使用することもできます。
また、アップグレード可能なファームウェアを使用して組み込みのESCを構築することを好むメーカーもあれば、はんだ付け可能なタイプを好むメーカーもあります。メーカーは、ブラックボックスを販売するのと同じように、独自のファームウェアを使用してはんだ付け可能なESCを販売しています。
それでは、ESC回路を構築する方法を見てみましょう。
ESC回路の構築方法
始める前に、このプロジェクトに必要なコンポーネントをいくつか示します。
- Arduino Nano(1)
- 10KΩポテンショメータ(2)
- 1ufコンデンサ(2)
- L6234 IC(1)
- 1N4148ダイオード(2)
- 1Ω抵抗(5)
- 470nFコンデンサ(4)
- 100nFコンデンサ(1)
- 10nFコンデンサ(1)
- 220nFコンデンサ(1)
- 1kΩ抵抗(4)
- 10kΩ抵抗(3)
- LM393コンパレータ(2)
ステップ1:回路を構築する
この回路を組み立てるには、以下の回路図に従ってください。
ESC回路の回路図
ステップ2:コードをアップロードする
実際、アップロードできるコードは4つあります。各コードには異なる制御スタイルがあります。それらをすべて試して、好みのコードを選択してください。
電流測定にanalogRead機能を使用するように回路を設定します(コード1)。
電流測定にピン3の外部割り込みを使用するように回路をプログラムします(コード2)。
タイマー2をプログラムして、現在のチョッピングを制御します(コード3)。
ステップスイッチングにピン10、11、および12の割り込みを使用するように回路を設定します(コード4)。
適切なESCの選択
ESCを選択する前に、モーターのタイプと一致していることを確認する必要があります。したがって、ブラシレスESCはブラシレスモーター専用である必要があります。
ESC
電子速度コントローラーは、速度制御を必要とするプロジェクトに不可欠です。 ESC回路を楽しむための最も一般的なアプリケーションは、車両とR/Cカーです。
さらに重要なことは、モーターに正確なESCを常に選択する必要があります。そうしないと、回路が機能しなくなります。
ESC回路についてどう思いますか?ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。
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