ESC – Elektronikus Fordulatszám Szabályzók

Az ESC – elektronikus fordulatszám szabályzók tulajdonképpen olyan áramkörök, amelynek segítségével és közvetítésével tudjuk az elektromos motor teljesítményét, sebességét, forgásirányát, és számos működésbéli paraméterét szabályozni. Mivel az angol rövidített elnevezés terjedt el a modellezés világában is, én is ezt a rövidítést fogom használni ebben a leírásban.

ESC-t nem csak modellezésben, de tulajdonképpen minden elektromos motorral hajtott járműben használunk valamilyen formában. Ilyen felhasználási mód például az elektromos kerékpárokban, de az elektromos autókban történő használat is. Egy ESC egység lehet önálló, tehát csak ESC funkciót megvalósító egység, de lehet egybeépítve a távirányító vevőegységével is többek között.

ESC választásakor tehát a következőket kell elsősorban figyelembe venni:

– teljesítményt (mekkora áramerősségre, illetve volt kapacitásra van szükségünk)

– motort (hány körös, szénkefés, vagy szénkefe mentes)

– akkumulátort (hány cellás, milyen a típusa, hány voltos)

Érdemes a szabályzó méretét is figyelembe venni, mert a versenyzésre, vagy repülésre használt szabályzók esetén annak súlya sem mellékes szempont.

Szabályzóink különböző funkciókkal rendelkezhetnek, ilyenek például:

– 2 funkciós – előremenet, illetve fék

– 3 funkciós – előremenet, fék, illetve hátramenet

Mi a modellezésre koncentrálva és nem mély technikai jellegű elemzésbe fogva, szimplán két nagy csoportba sorolhatjuk az ESC-ket.

Az egyszerűbb ESC-k a Brushed, vagyis kefés motorok vezérlésére használt szabályzók tábora, míg a bonyolultabb, és általában nagyobb teljesítményt adó ESC-k a Brushless (kefe nélküli motorokhoz használt) szabályzók.

A „kefés” szabályzók egyszerű felépítésűek, ezért aztán olcsóbbak is általában.

A „kefe nélküli” szabályzók bonyolultabbak, eleve a kefe nélküli elektromos motor működtetéséhez 3 fázist kell előállítson a szabályzó, innentől pedig minimum két darab FET tranzisztor kerül beépítésre.

Az elektromos motorok tehát szintén lehetnek „kefés” motorok, ebben az esetben a villanymotor áramellátása szénkeféken keresztül történik, egyenárammal. A „kefe nélküli” motorban nem a tekercsek forognak, hanem a mágnesek. Ez a felépítés jobb hatásfokot, nagyobb teljesítményt ad, kisebb méret mellett, illetve, a meghibásodások lehetősége is csökken a szénkefék elhagyásával, hiszen a szénkefe-kommutátor rendszert váltja fel a szabályzónk elektronikus vezérlője, ami lehet szenzoros vagy szenzor nélküli. Ettől függően adott szabályzóhoz szenzoros vagy szenzor nélküli elektromos motort kell használnunk. Az persze sokat segít, hogy a brushless szabályzók többsége kezelni tudja a szenzoros vagy szenzor nélküli elektromos motorokat is

A motorok teljesítményét általában így adják meg:

Motor körszám 10.5T , 13.5T 21.5T stb.. : Kefés motoroknál T (turn) azaz kör vagyis az aktuális tekercselés számát jelenti. Léteznek ugynevezett no-limites- szabályzók, ezeknél nincs megkötés a motorra vonatkozóan.

Kefés motorok esetén 17x2T: A 17 az egyes mágneses pólusokra tekercselt menetszámot jelenti, a 2-es a tekercseléshez használt párhuzamos rézhuzalok számát jelenti. A több, vékonyabb huzallal jobban kitölthető a rendelkezésre álló keresztmetszet, így csökkentve a rézellenállást, és javítva a motor hatásfokát, teljesítményét.

KV érték: RPM/V, Fordulatszám / feszültség  A motor fordulatszámát adja meg Voltonként, ezen érték segítségével lehet kiszámolni a motor fordulatszámát az adott feszültségen.

Például: 11,1 V-os feszültségen az 2200 kV értékű motor fordulatszáma: 11.1 x 2200= 24420 Fordulat/perc lesz.

Az ESC-k paraméterei

Feszültség: Ezt az akkumulátorok celláira adják meg, 2S-6S cellaszámig léteznek. Átlagban 2-4 cellásak a legelterjedtebbek.

Áram: Mekkora a maximális áramerősség, amit az ESC még tartósan elvisel. Ezt jellemzően az akkumulátorokkal és a motorokkal párhuzamosan kell meghatároznunk. Az előbbi fogja leadni a megfelelő árammennyiséget, míg az utóbbi fogja felvenni azt, miközben átfolyik a fordulatszám vezérlőn.

BEC  (battery eliminator circuit): Ez egy tápegység, ami az akkumulátor feszültségét lecsökkenti az elvárt értékre, a vevő és a vezérlő számára. Amennyiben ez nem történne meg, akkor az elektronika elégne, mert túl nagy feszültséggel folyna át rajta az áram. Az ESC-k többségében megtalálható ez az elektronikai áramkör. (több fajtája létezik, pl: SBEC, UBEC, de ugyan az a feladatuk)

Firmware: ez maga a program, amely egy memória egységen kerül tárolásra az ESC-n és egyben a működés vezérléséért is felel. A mai, korszerű ESC-k számítógépre köthetőek, a gyár által kiadott frissítések rátölthetőek, így funkcióiában egy adott ESC bűvölhet idővel, működése finomodhat, ahogy a szoftver rajta javításra kerül adott esetben.

Fentiek alapján tehát attól függetlenül, hogy milyen ESC-t használunk, a feladat a távirányítóink által adott jel fogadása a vevőből és a parancs továbbítása a megfelelő, a motor által értelmezhető módon.

Általában adott teljesítmény elváráshoz igazítják a gyártók mind a motorok, mind pedig az őket vezérlő ESC-k teljesítményét is. Például egy 1/18-as távirányítású autóban, általában maximum 25A-es, HiMH cellákat fogadni képes, esetleg 2-3 cellás LiPO akkupakkokat is kezelő, kis méretű, alacsony teljesítményű szabályzót találunk, melyek jellemzően kefés motorokat tudnak meghajtani.

Nagyon fontos, hogy az ESC –n feltüntetett paramétereknek megfelelő teljesítmény határokon belül maradjunk. Általában a következő, minimális információkat találjuk meg egy ESC ismertetésénél:

– forward: előremenet

– reverse: hátramenet

– brake: fék

– motor limit: hány körös a legkisebb motor amihez lehet adni.pl.: over 11 turns = 11 kör feletti motorhoz ajánljuk

– A.I.: /artificial intelligence/ eltárolja a legjobb tulajdonságokat, és azzal dolgozik.

– waterproof: vizállóság

– splash proof: cseppállóság

– BEC: olyan áramkör, ami a vevő részére adja a tápellátást.

– Type: típus, milyen funkciókat tud.

– rated current: hány ampert képes felvenni.

– voltage input: hány cellás, és milyen áramerősségű aksival használhatjuk.

– setup procedure: programozhatóság

– weight/size: súly, méret

ESC típuspéldák:

Tulajdonságok:

Bemeneti áram: 3-6S LiPo

Folyamatos áram: 150A

Pillanatnyi áram: 950A

Ellenállás (Ω): 0.0035

Motor Limit: 4S LiPo <3000KV, 6S<2400KV

BEC: 6V/3A Switching BEC

Csatlakozó: 6.5mm Bullet

Méret: 59.5x48x42mm

Súly: 178g

Felhasználás: 1/8th Buggy/Monster Truck

Brushless ESC

Vagyis a fenti, egyébként nagy teljesítményű ESC-t nem tudjuk NiMH akkupakkal, csak LiPO-val használni, minimálisan 3S LiPO akkupakkra van szükségünk, a benne levő BEC pedig 6V feszültséget ad ki magából. Brushless motorokhoz jó. Jól láthatóan 1/8-as méretű autókhoz méretezték.

Egy másik típus:

 

Még egy gyakori típus:

Brushed, vagyis kefés szabályzó autómodellekhez illetve egyéb általános felhasználásra.

Üzemmódok: Előre /fék (kikapcsolható) / hátra
Terhelhetőség: 20A / max. 25A
Ajánlott: mini rc autó, tank, kisebb modellhajó
Motor limit: 130/180/260/280 méretű motor
Üzemi feszültség: 2 cella LiPO (5-6 cella NiMH)
Méret: 30x22x7mm
BEC – /

Fenti szabályzó LiPO akkupakkból maximum 2 cellával használható, de kezelni tud 5-6 cellás NiMH akkupakkot is. BEC típustól függően vagy van benne, vagy nincs, illetve csak kefés motort tud vezérelni.

 

Szabályzóból tehát nagyon sokfajta teljesítményű és funkcionalitású létezik. Felhasználás módja, vagyis az, hogy autóban, helikopterben, multikopterben, hajóban, tankban stb. használjuk az adott szabályzót és hogy ezen kategóriákban milyen méretű az adott modell, eldönti a kérdést, hogy milyen ESC-t kell választanunk a modellünk számára. A gyárilag futásra kész, vagyis RTR, vagy a reptetésre kész, RTF modellek ettől a választástól megkímélnek minket, hiszen adott modellbe a gyártó a legoptimálisabb ESC-t pakolja bele.

Sok esetben érdemes egy gyártó ESC-motor combo néven forgalmazott, motort és vezérlőt egyaránt tartalmazó csomagot megvásárolni. Ekkor biztos, hogy az adott szabályzó és a motor páros jól működnek majd együtt, pontosan egymáshoz hangolt paraméterekkel rendelkeznek.

Amennyiben nem RTR, RTF verziót vettünk modellünkből kérjünk segítséget a Modell&Hobby modellboltban, hiszen ott meg van a szükséges szakértelem, a Te saját elvárásaidnak is megfelelő, legoptimálisabb megoldást tudják ajánlani számodra.