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Introduction
Dans cet article, nous explorons les circuits ESC (circuits de contrôleur de vitesse électronique).
Nous allons d'abord examiner quel est le but d'un ESC et comment il fonctionne. Ensuite, nous examinerons les facteurs sur la façon dont l'ESC protège le moteur de l'appareil. Enfin, nous examinerons les éléments à prendre en compte lors du choix des circuits ESC.
Présentation des circuits ESC
Qu'est-ce qu'un circuit de contrôleur de vitesse électronique?
Un circuit de régulateur de vitesse électronique est utilisé pour contrôler la vitesse d'une machine ou d'un appareil. Il fonctionne en surveillant la tension d'un moteur électrique et en ajustant sa propre tension de sortie pour compenser les changements de charge.
Comment fonctionnent les circuits ESC ?
Un ESC (Electronic Speed Controller) est un circuit qui régule la vitesse d'un moteur. Dans les véhicules RC, il est utilisé pour contrôler l'accélération, la décélération et le freinage. Les ESC peuvent également être utilisés avec d'autres dispositifs mécaniques tels que des pompes, des ventilateurs et des soufflantes.
Le contrôleur de vitesse électronique (ESC) fonctionne en recevant des signaux de l'émetteur via son connecteur d'entrée récepteur . Le récepteur transmet ces signaux à un microprocesseur intégré à l'ESC. Ce dernier interprète les signaux et les achemine, via un pont en H, vers un circuit qui active ou désactive le moteur selon les besoins.
Qu'est-ce que l'alimentation électrique du circuit ESC ?
Un contrôleur de vitesse électronique (ESC) est une alimentation haute tension pour l'électronique. Il est important de noter qu'un ESC n'est pas un composant du circuit lui-même, mais un accessoire compatible avec tout circuit. L'ESC est une alimentation haute tension disponible en versions bipolaire et unipolaire. La version bipolaire délivre une tension de 15 kV CC (± 7.5 kV CC), tandis que la version unipolaire délivre une tension de 10 kV CC (± 5 kV CC).
Deux types de circuits ESC
Il existe deux types de base de circuits ESC : avec et sans balais.
Brossé
Le circuit ESC à balais est le plus répandu des deux car il est relativement bon marché, simple et facile à comprendre. Ce type de circuit utilise un moteur à courant continu à balais. Ce moteur possède deux fils qui tournent en spirale lorsqu'un courant les alimente. Le frottement des balais contre l'induit crée une force électromotrice (FEM) opposée au sens du courant dans la bobine . Cette FEM génère un champ magnétique qui repousse tout matériau magnétique à proximité et fait tourner le moteur.
Brossé
sans balai
Les contrôleurs de vitesse électroniques (ESC) sans balais permettent de réguler la vitesse d'un moteur en appliquant une tension à ses enroulements. Cette tension est généralement fournie par une batterie , mais elle peut également provenir du secteur ou d'une alimentation CC.
Lorsqu'un signal est appliqué à un côté de chaque enroulement, le courant circule à travers cet enroulement et sa bobine associée vers la terre. Lorsque le courant traverse les deux bobines dans des directions opposées, le champ magnétique produit par les bobines s'annule, permettant au moteur de tourner librement.
sans balai
Quels composants se trouvent dans un circuit ESC ?
Un circuit ESC comporte trois composants principaux :
Basculer
Ce régulateur contrôle la quantité d'énergie fournie par la batterie pour alimenter votre moteur et les autres composants électroniques de votre système. Si l'alimentation est insuffisante, elle ne pourra pas fournir assez d'énergie pour faire fonctionner tous ces composants simultanément. Ce régulateur évite donc toute surcharge en fournissant uniquement la puissance nécessaire à chaque instant.
Régulateur de tension
Cela contrôle la quantité de tension qui va du régulateur de commutation à vos moteurs via des signaux PWM envoyés entre eux via des fils connectés entre eux (et d'autres fils connectés entre eux) afin qu'ils fonctionnent ensemble correctement en cas de besoin.
Processeur
Le processeur est le "cerveau" du circuit ESC. Il est chargé de prendre des décisions sur le moment d'allumer le moteur et la quantité de puissance à lui envoyer.
Schéma de circuit ESC
Quels facteurs les circuits ESC protègent-ils votre moteur ?
Le circuit ESC est conçu pour protéger votre moteur contre une variété de facteurs. Ceux-ci inclus:
Surchauffe
C'est à ce moment que la température du moteur devient trop élevée. Le circuit ESC est conçu pour protéger votre moteur d'une surchauffe. Si la température devient trop élevée, cela peut endommager le moteur et réduire sa durée de vie.
Surintensité
Si beaucoup de courant circule dans votre batterie et votre moteur, la chaleur générée par ce courant peut entraîner une surchauffe de la batterie et du moteur. Si vous n'avez pas de circuit ESC installé, cette chaleur s'accumulera jusqu'à ce que votre batterie soit déchargée et que le moteur brûle.
Surtension
C'est lorsque la tension dans un circuit ESC dépasse la tension maximale autorisée par le fabricant du moteur. Si cela se produit, le moteur peut être endommagé ou détruit.
La protection contre les surtensions est une fonction de sécurité qui détecte ce problème avant qu'il ne se produise et coupe le circuit pour protéger votre équipement.
Désynchronisation
Il s'agit d'un écart soudain dans la rotation d'un moteur électrique. Cela se produit lorsque la vitesse de rotation et la direction du moteur changent de manière inattendue.
Les circuits ESC protègent votre moteur en l'empêchant de se désynchroniser. Cela peut endommager le moteur et entraîner de graves problèmes de sécurité.
Caractéristiques des circuits ESC
Éléments à prendre en compte lors du choix des circuits ESC
Lors du choix des circuits ESC, vous devez tenir compte des éléments suivants :
Courant
Lors du choix d'un circuit ESC, assurez-vous de tenir compte du courant nominal. Le courant nominal vous indique la puissance que le circuit peut gérer. Elle se mesure en ampères. Plus l'ampérage est élevé, plus votre ESC sera puissant. Par exemple, si vous utilisez un moteur avec une valeur de couple élevée, vous devez choisir un ESC avec un courant nominal élevé.
Tension nominale d'entrée
Lors du choix d'un circuit ESC, il est important de tenir compte de la tension d'entrée nominale. Celle-ci correspond à la tension maximale admissible pour le circuit sans l'endommager. Ce critère est essentiel car les besoins en alimentation peuvent varier d'un appareil à l'autre . Il est donc impératif de vérifier que votre ESC est compatible avec toutes ces tensions.
Microcode
Le firmware est le logiciel qui contrôle l'ESC. C'est ce qui vous permet de configurer vos ESC et d'y apporter des modifications. Cette fonctionnalité est essentielle car vous en aurez besoin lorsque vous essayez de comprendre comment configurer vos ESC pour une application spécifique.
Il indique à l'électronique ce qu'il faut faire en réaction à votre entrée. Le micrologiciel contrôlera la rapidité et la fluidité de démarrage, d'arrêt et d'accélération de votre moteur. Il contrôle également s'il y a ou non des problèmes dans votre expérience de conduite, comme lorsque vous appuyez trop fort sur l'accélérateur et que vos roues commencent à tourner de manière incontrôlable.
Connexion ESC au moteur
Lors du choix d'un ESC, vous devrez tenir compte de la connexion entre l'ESC et votre moteur. Vous pouvez choisir entre une connexion monofilaire ou une connexion bifilaire.
Une connexion à un seul fil est souvent utilisée lorsque vous utilisez un moteur à balais, mais il est également possible de l'utiliser avec des moteurs sans balais. Une connexion à un seul fil permet une meilleure efficacité et un meilleur contrôle qu'une connexion à deux fils. C'est parce qu'il y a moins de fils sur le chemin du signal allant du contrôleur à votre moteur.
Cependant, si vous utilisez un moteur à balais et que vous souhaitez obtenir le rendement le plus élevé possible, vous devriez plutôt envisager de vous procurer un ESC avec une connexion à double fil. Ce type de circuit permet un contrôle plus précis de l'utilisation de votre batterie car il utilise deux fils au lieu d'un seul.
Protocoles
Le protocole est le langage de communication de l'ESC. C'est ce qui lui dit comment interpréter les données qu'il reçoit de ses capteurs et comment réagir à ces données.
Par exemple, si vous souhaitez que votre circuit ESC puisse lire les informations d'un capteur de température, il doit comprendre le fonctionnement de ce capteur. Cela signifie que chaque circuit ESC utilise un protocole différent et, par conséquent, ne peut lire que différents types de capteurs.
Cela peut être une bonne ou une mauvaise chose selon ce que vous recherchez dans un circuit ESC. Par exemple, si vous voulez que votre circuit ESC soit capable de lire les informations de n'importe quel type de capteur et de réagir en conséquence, il peut être utile d'avoir plus de protocoles disponibles car cela donne aux utilisateurs plus d'options lors du choix d'un circuit ESC. Si vous recherchez un ESC qui ne peut lire que certains types de capteurs, il peut être préférable d'avoir moins de protocoles disponibles car cela limite vos choix. Il vous est plus facile de trouver exactement ce dont vous avez besoin sans avoir trop d'options qui vous gênent.
Processeurs
Lors du choix des circuits ESC, vous voudrez considérer le processeur. Le processeur est le « cerveau » du circuit électronique. Le processeur est ce qui contrôle la façon dont votre appareil répondra aux stimuli et comment il agira en réponse.
Vous voudrez vous assurer que vous disposez d'un processeur adéquat. Le processeur doit être capable de gérer la quantité de données requises par votre application. Par exemple, si vous travaillez avec des signaux vidéo haute définition, vous aurez besoin d'un processeur capable de gérer les grandes quantités de données impliquées dans ce type de traitement du signal.
Où utilisez-vous les circuits ESC ?
Les circuits ESC sont utilisés dans de nombreuses applications différentes, mais il y en a quelques-unes qui sont particulièrement courantes.
Véhicules électriques
Les véhicules électriques utilisent des systèmes de contrôle électronique de la vitesse (ESC) pour assurer la sécurité des passagers. Ces systèmes sont composés de capteurs qui surveillent la vitesse des roues et transmettent ces informations à un ordinateur . Ce dernier compare ensuite la vitesse réelle du véhicule à la vitesse de référence. Le système ESC envoie alors des signaux aux roues afin de maintenir leur adhérence et d'éviter le dérapage.
L'ESC aide la voiture à s'arrêter quand elle en a besoin et l'empêche d'accélérer trop rapidement. C'est particulièrement utile dans les véhicules électriques car ils n'ont pas autant de couple que les moteurs traditionnels, ils n'ont donc pas la même capacité à accélérer ou décélérer rapidement.
L'ESC est également utilisé dans les applications industrielles soumises à de fortes charges. On le retrouve par exemple sur les chariots élévateurs ou autres machines de grande taille nécessitant des arrêts et des démarrages fréquents.
Véhicules électriques
Drones
Les ESC sont utilisés pour contrôler la vitesse des hélices d'un drone. Ceci est important car il contrôle la vitesse ou la lenteur avec laquelle le drone peut voler. Cela contrôle également la quantité de puissance dont les hélices ont besoin pour se déplacer.
En plus d'alimenter le drone , les contrôleurs de vitesse électroniques (ESC) permettent également de régler individuellement la puissance fournie à chaque hélice. Assurez-vous que toutes vos hélices fonctionnent à pleine capacité.
Drones
Jouets télécommandés
Les circuits ESC sont utilisés dans de nombreux jouets télécommandés , comme les voitures, les bateaux et les avions. Ces circuits gèrent la vitesse des moteurs et les protègent de la surchauffe et des pannes. La plupart des circuits ESC sont également dotés d'une fonction de marche arrière : si votre voiture dévie de sa trajectoire pendant une course ou une partie dans votre salon, il vous suffit d'appuyer sur la marche arrière pour la remettre en marche.
Jouets télécommandés
Conclusion
Comprendre pleinement le fonctionnement des ESC et ce que différentes combinaisons de composants peuvent faire dépasse probablement la portée de la plupart des individus, mais si vous êtes curieux de connaître leur fonctionnement interne et avez des questions spécifiques, nous espérons que nous avons fourni des réponses ici. Et si vous êtes intéressé par le fonctionnement des ESC, cet article peut vous aider à vous orienter dans la bonne direction pour aller plus loin.
