Контроллеры моторов

Материал из Multicopter Wiki

Контроллеры моторов (называемые также регуляторами хода, регуляторами скорости) предназначены для управления скоростью вращения ротора мотора в зависимости от входного управляющего сигнала. регулятор хода-ликбез

Содержание

1 Особенности применения в мультикоптерах
2 Основные характеристики
3 Проверенные контроллеры моторов
- 3.1 Для шины I2C
- 3.2 Прочие
4 Непроверенные контроллеры моторов
5 Калибровка регуляторов
6 Почему может сгорать регулятор
7 См. также
8 Ссылки

Особенности применения в мультикоптерах

Обычные ESC'и, используемые в моделях вертолетов и самолетов для мультикоптеров подходят с большой натяжкой. Дело в том, что для эффективной балансировки коптера в воздухе важна скорость и точность отработки мотором управляющего сигнала. В обычных ESC'ах для снижения помех используется низкочастотный фильтр на управляющий сигнал. Также, в подавляющем большинстве случаев обычные контроллеры способны воспринимать управляющий сигнал частотой 50 Герц. Гораздо лучше себя ведут ESC'и, способные работать с сигналом ~400—450 Гц и не имеющие такого фильтра (например, Next Level 40A).

Подробнее см. тут: PWM-контроллеры моторов: Увеличение скорости реакции

Основные характеристики

Максимальный ток, при котором не происходит разрушающего нагрева выходных ключей контроллера. Измеряется в цепи питания контроллера.
Диапазон допустимых напряжений питания. Может измеряться в количестве «банок» Li-Po аккумуляторов.
Тип управляющего сигнала, или тип интерфейса, например PWM (ШИМ) или I2C. В некоторых случаях можно «перепрошить» контроллер и изменить тип принимаемого сигнала с PWM на I2C. См. также: Конвертер I2C в PWM.
Частота PWM
Поддерживаемые тайминги мотора.
Время реакции.

Проверенные контроллеры моторов

Для шины I2C

Mikrokopter BL-Ctrl V1.2 - ток до 12А, пиковый до 25А

Mikrokopter BL-Ctrl V2.0 - ток до 35А, пиковый до 40А последняя версия от разработчиков Mikrokopter

1hoch4_BL - ток до 30А, альтернативный немецкий контроллер

Herkules II v3 PRO - ток до 30A / 60A в пике, дорогой и компактный контроллер

Aerodrive8

Прочие

DJI 30A OPTO

RCTimer ESC 20A

Turnigy TY-P1 25A

HobbyKing Red Brick 25A

Непроверенные контроллеры моторов

Turnigy AE-30

Калибровка регуляторов

Калибровка контроллера мотора необходима для того, чтобы он «знал» диапазон значений управляющего сигнала, идущего от ручки газа (Throttle) пульта управления через полётный контроллер. Если моторы коптера стартуют неодновременно, либо слишком поздно, либо не выходят на режим максимальных оборотов - это признаки того, что нужно сделать калибровку всех регуляторов. Это можно сделать последовательно, отдельно для каждого регулятора, либо одновременно: подключив их к каналу газа приёмника или используя функцию калибровки регуляторов у полётного контроллера.

Откалибровать контроллеры моторов можно используя полётный контроллер или подключив к аппаратуре управления (аппа) согласно инструкции. Обычно через аппу это делается так (лучше калибровать все сразу):

подключается регулятор скорости к приёмнику в выходу сигнала газа (обычно 3-й), так же можно подключить все сразу, соединить вместе сигнальный провод (белый или жёлтый) и землю (чёрный или коричневый), и ОДИН провод питания
включить передатчик и поставить ручку/стик газа в максимальное (вверх) положение
включить питание регулятора (регуляторов) скорости
дождаться первого писка (или не первого, смотрите инструкцию к вашему регулятору) и тут же перевести газ в минимальное (вниз) положение
регулятор (регуляторы) откалиброван, это же повторить для остальных (если откалибровали не все сразу)

Почему может сгорать регулятор

Не так уж и редки случаи сгорания контроллеров моторов, особенно у коптеров, работающих в режимах, близких к максимальным возможностям силовых установок, например, у гоночных FPV-миникоптеров. Если вы установили причину сгорания регулятора, ещё не описанную ниже - смело добавляйте, чтобы ваши коллеги не наступали на те же грабли.

Самые частые причины

BEC - встроенные в контроллер мотора стабилизаторы напряжения, которые предназначены для питания приёмника или полётного контроллера. Допускается подключение только одного BEC. Если будут подключены 2 или более контроллера мотора к одному приёмнику или полётному контроллеру, то, из-за того, что, как правило, контакты питания всех разъёмов запараллелены, произойдёт замыкание плюсовых контактов всех импульсных BEC, в цепь пойдёт очень много шума, сбивая нормальную работу этих же контроллеров моторов. Поэтому настоятельно рекомендуется извлекать плюсовой (красный) провод питания, идущий от контроллера мотора, оставив лишь сигнальный и общий провод (земля). Дело проще, если в регуляторах нет встроенных BEC (т.н. OPTO-регуляторы]), но это обязательно нужно проверить, т.к. продавец может умолчать об этом, не придав значения, либо к вам может из-за ошибки попасть модификация одной и той же модели регулятора со встроенным BEC.
BLHeli. Есть мнение, что регуляторы с прошивкой BLHeli сгорают заметно чаще, чем с прошивкой SimonK. Интересно было бы ознакомиться с исследованиями на эту тему.
Плохое охлаждение регуляторов. Очевидная причина. При достаточно сильном охлаждении регулятор вполне может работать даже за пределами заявленных характеристик. Поэтому предпочтительно размещать регуляторы на лучах: это самый простой и эффективный способ избежать перегрева.

Плохая разработка

Плохо спроектированный регулятор, плохо изготовленный или регулятор со слишком завышенным заявленным допустимым током — вероятнее всего сгорит. К примеру, миниатюрный размер таких регуляторов, как DYS SN20A и KISS 18A и, как следствие, небольшая площадь рассеивания (к тому же без радиаторов) - готовые условия для перегрева и сгорания. Не следует превышать ограничения по току при использовании таких регуляторов.

Другие конкретные случаи:

Регуляторы Mystery - не пропаяны сигнальные и силовые выводы нескольких мосфетов.
Недорогие регули 30А с aliexpress - пайка выполнена с применением кислотного активного флюса. При попадании даже небольшого количества влаги начинается электролиз с разогревом и повреждением пайки и текстолита.
Дешёвые DYS 20А мини 2S-4S - в регуляторе применяются мосфеты, рассчитанные на максимальное напряжение 25В. При использовании аккумуляторов 4S работают на пределе возможностей.
DYS Mini BL30A - горят при использовании аккумуляторов 6S

Настройки

Причиной перегорания регуляторов может быть неправильное применение таких параметров настроек, как Damped Light, Motor Timing или Demag.

Если тайминги стоят слишком высокие, несоответствующие мотору, то происходит потребление слишком большого тока, моторы сильнее греются и менее эффективно работают. Для большинства моторов подойдет значение по умолчанию: "meduim". Но, например, для моторов Cobra 2204 2300KV отлично работает значение "medium-high".

Включенная функция Damped Light даёт дополнительную нагрузку на моторы и регуляторы, т.к. требуется больше энергии для активного торможения ВМГ при сбросе газа.

Слишком высокие значения PID

Когда значение параметра P в PID-регуляторе велико, полётный контроллер будет стремиться изменить скорость вращения моторов очень быстро, чтобы более резко стабилизировать коптер. В этом случае моторы потребляют повышенный электрический ток, в том числе и в пиках. Это вполне может вызывать сгорание регулятора.

Это можно увидеть на снимках графиков, получаемых с помощью BlackBox. К примеру, вот данные двух полётов, слева - значение P = 2.0, а справа = 7.0 (как для крена так и для тангажа), все остальные параметры ПИД одинаковые.

Самыми показательными являются данные о мощности моторов (нижние линии). Хорошо видна скорость изменения вращения моторов: при высоком значении P она более высокая и, даже когда коптер не выполняет резких маневров, видны ощутимые колебания.