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GUIDA DEFINITIVA SU COME SCEGLIERE I REGOLATORI ELETTRONICI (ESC) PER DRONE RACE

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In questo articolo cercheremo di fare chiarezza spiegheremo cos’è un ESC e i fattori che influenzano la scelta.

Analizzeremo alcuni dei fattori fondamentali che i principianti dovrebbero considerare quando acquistano ESC per drone da corsa.

Gli ESC o Electronic Speed ​​Controller ,Come ci suggerisce il nome, servono a controllare la velocità dei motori.

L’ESC riceve il segnale dell’acceleratore dal controllore di volo e guida il motore brushless alla velocità ottimale fornendo il livello appropriato di energia elettrica. Gli ESC di qualità assicurano un’esperienza di volo affidabile e fluida.

NOME BRAND ESC

Famosi produttori di alte prestazioni e ben noti per i droni da corsa (in ordine alfabetico):

  • Aikon
  • Armattan
  • Castello
  • DYS
  • EMAX
  • Preferito
  • FPVModel
  • Gemfan
  • BACIO
  • Lumenier
  • Racerstar
  • Rotorgeek
  • Alba
  • TBS
  • T-Motor
  • Turnigy

se ce ne siamo persi qualcuno, per favore ricordacelo nei commenti.

PERCHE’ HAI BISOGNO DI UN ESCE PER IL TUO DRONE?

Poiché i droni hanno quattro motori, sono intrinsecamente instabili. Ogni motore fornisce spinta, e le cose possono diventare molto confuse. A confronto, gli elicotteri hanno solo un gruppo di pale che forniscono la spinta, quindi sono molto più stabili (il rotore di coda contrasta semplicemente la coppia dal rotore principale).

Il controllore di volo ha un giroscopio sensibile al suo interno che rileva la posizione del velivolo e fa collegamenti ogni secondo per mantenere i motori in rotazione alla velocità corretta per mantenere stabile il velivolo.

Gli ESC sono gli intermediari tra il controllore di volo e i motori: il controllore di volo segnala gli ESC, che a loro volta segnalano ai motori di controllarne la velocità.

Senza ESC, il controllore di volo non ha modo di comunicare direttamente con i motori.

Gli ESC trasmettono corrente attraverso i tre fili collegati al motore e la quantità di corrente che inviano regola la velocità del motore.

COSA TENERE IN MENTE QUANDO SI SCEGLIE UN ESC

La prima cosa da considerare quando si sceglie ESC è la corrente, misurata in Ampere.

I motori assorbono corrente quando ruotano, se pescano più ampere di quanto il tuo ESC sia in grado di gestire, inizieranno a surriscaldarsi e a lungo andare si romperanno.

Tre cose che tendono ad aumentare lo stress del tuo ESC:

  • Motore con alti KV
  • Dimensioni del motore grandi (larghezza e altezza dello statore)
  • Eliche pesanti (lunghezza e passo)

Ci sono 2 correnti nominali per un ESC: continua e picco. La corrente nominale continua indica la quantità massima di corrente continua che l’ESC può gestire in modo sicuro. Poiché è improbabile che utilizziate la massima accelerazione per periodi prolungati, anche durante le gare, gli ESC di solito sono progettati per resistere a una corrente più elevata per brevi periodi di tempo (ad es. 10 secondi) e questa è la corrente nominale “Picco”.

VOLTAGGIO

La maggior parte dei piloti di droni reparto corse attualmente usa batterie 4S che funzionano a 16,8 volt. Questo, tuttavia, ha iniziato di recente a cambiare. Alcuni organizzatori della gara incoraggiano i piloti a utilizzare batterie 5S e 6S ad alta tensione. Oltre all’amperaggio, gli ESC sono anche valutati nella loro capacità di gestire la tensione. Alcuni ESC sono classificati per 3S-4S, mentre altri possono gestire fino a 6S. La potenza dei motori può essere misurata in watt, che è la tensione moltiplicata per gli amp (volt x amplificatori = watt).

Pertanto, è interessante notare che con l’aumentare della tensione, l’amperaggio può diminuire per mantenere la potenza totale del motore uguale. Ciò significa che le batterie di voltaggio più elevato possono fornire la stessa potenza di uscita del motore a un assorbimento di corrente inferiore. In alternativa, se la tensione è aumentata, e il pilota sceglie di dare molto più gas,

Come scoprire l’assorbimento di un ESC

È possibile testare l’assorbimento di corrente di un motore da soli su un supporto di spinta, con un misuratore di potenza. In alternativa, potrebbe essere disponibile online il risultato del test di spinta, che fornisce l’assorbimento corrente della combinazione scelta tra motore e elica. Alcuni produttori di motori forniscono anche questi dati sulla loro pagina di prodotto.

Nota bene Non fa male lasciare un margine di errore, ma non c’è bisogno di esagerare. Puoi usare 30A o anche 40A ESC su qualcosa che disegna solo 20A di corrente, ma è eccessivo, aggiunge peso e costo (perché gli ESC più grandi sono più costosi).

PROCESSORE

Esistono tre famiglie principali di processori (unità MCU o microcontrollore) che è necessario conoscere per i multicotteri RC. Attualmente la maggior parte degli ESC multirotore presenti sul mercato utilizzano questi processori: Atmel, Silabs e ARM Cortex. I diversi MCU hanno specifiche e caratteristiche diverse che ti consentono di eseguire firmware differenti.

  • ATMEL 8-bit sono supportati sia dal firmware SimonK sia dal firmware BLHeli ESC
  • SILABS a 8 bit può eseguire solo BLHeli o BLHeli_S
  • Atmel ARM Cortex 32-bit (in particolare STM32 F0) – può eseguire BLHeli_32

Gli ESC di 8 bit di ATMEL erano più comuni prima che il mercato iniziasse a essere dominato da SILABS. Le ESC di Silabs tendono a sovraperformare l’ATMEL a 8 bit ad eccezione dei KISS ESC. Dal 2017, l’MCU Atmel Arm Core è diventato il processore comune per ESC a 32 bit.

le prestazioni complessive vanno dal meglio al peggio:

  1. BB2
  2. BB1
  3. F39X
  4. F330
  5. Atmel-8-bit

FIRMWARE

Gli ESC ricevono un segnale di accelerazione dal controllore di volo.

Per molti anni questo è stato un segnale modulato in larghezza dell’impulso (PWM) che ha detto all’ESC quanto velocemente ruotare il motore.

I moderni controllori di volo e ESC tuttavia comunicano con protocolli digitali molto più veloci, chiamati D-Shot. L’ESC riceverà il segnale dal controllore di volo e tradurrà quel segnale in RPM del motore. Questo cambiamento nell’RPM del motore può essere incredibilmente veloce.

Un regolatore elettronico di velocità Drone FPV utilizza microprocessori a bordo e pertanto richiede il firmware per controllare l’hardware. Questo firmware può dettare quale protocollo utilizzerà il controllore di volo per comunicare con il tuo ESC.

Due dei più vecchi firmware di ESC per i multirotori sono SimonK e BLHeli. Originariamente questi erano entrambi open source, sviluppati e mantenuti dagli appassionati di RC. Ai vecchi tempi, il firmware scritto dai produttori non era ottimale, quindi gli hobbisti avrebbero avuto la tendenza a far passare SimonK o BLHeli sui loro ESC. Lentamente questo divenne il firmware standard e la maggior parte degli ESC arrivò con il firmware BLHeli o SimonK preinstallato.

La maggior parte degli utenti sceglie BLHeli grazie alla sua gamma di funzionalità e all’interfaccia user-friendly. Per maggiori dettagli sui firmware BLHeli e SimonK. Ad ogni modo, SimonK è diventato obsoleto in quanto non viene più aggiornato, quindi Flash BLHeli ogni volta che puoi.

BLHeli_S

Il firmware BLHeli_S è la seconda generazione del firmware BLHeli, sviluppato appositamente per ESC con processori Busybee con hardware PWM. Ha anche un’interfaccia utente molto più semplice. Le serie Aikon SEFM 30A e DYS XS sono le prime ad adottare il firmware BLHeli_S aggiornato.

BLHeli_32

Il firmware BLHeli_32 ESC è la terza e più recente generazione di BLHeli. È scritto specificamente per ESC a 32 bit ed è diventato closed source per questa iterazione. Questi processori più potenti consentono prestazioni più uniformi, più precise e affidabili rispetto ai precedenti ESC.

KISS ESC Firmware

Il firmware KISS ESC è chiuso ed è esclusivo di KISS. È in grado di Oneshot e D-Shot, ha telemetria e altre funzionalità.

PROTOCOLLI ESC

I protocolli ESC determinano la velocità con cui i segnali possono essere inviati da FC a ESC, il che può avere un grande impatto sulle prestazioni del tuo quadricottero. Il protocollo originale (più vecchio) è PWM standard, ha un ritardo fino a 2ms, mentre il Multishot attualmente più veloce ha ridotto la latenza fino a circa 5-25uS.

Ecco un elenco dei protocolli attuali utilizzati sui quadricotteri, dal più vecchio al più recente:

  • PWM standard
  • Oneshot125
  • Oneshot42
  • Spari multipli
  • DShot (DShot150, DShot300, DShot600, DShot1200)
  • PROSHOT

Dai un’occhiata a questo post per conoscere il firmware e i protocolli ESC. Non tutti gli ESC supportano tutti i protocolli, assicurati di controllare le specifiche prima di acquistare.

ESC 4IN1

Un’altra considerazione per l’hardware ESC è se l’ESC è una singola unità, attaccata al braccio del drone tra il controllore di volo e il motore, o un ESC 4 in 1 in cui tutti e 4 gli ESC sono combinati in un circuito stampato e montato nella pila principale sotto il controllore di volo.

Per le build più leggere o per un aspetto più pulito, molti piloti scelgono di acquistare gli ESC 4 in 1. Spesso sono dotati di regolatori di tensione incorporati e possono fungere anche da scheda di distribuzione dell’alimentazione (PDB).

Tuttavia, il danneggiamento di un singolo ESC significa il ritiro dell’intero consiglio. Questo è un compromesso tra rischio e convenienza.

Per combattere questo compromesso, alcuni produttori hanno rilasciato un design usando 4 ESC separati che si uniscono per formare una singola scheda che può essere incorporata nello stack, come il Quadrant 4 in 1 . Un ESC 4 in 1 ha anche benefici in termini di distribuzione del peso sull’aereo, perché la massa è più centralizzata, c’è meno momento di inerzia per il mini quad, che dovrebbe migliorare la reattività.

CONDENSATORI

Il regolatore elettronico di velocità Drone FPV degli anni passati veniva spesso con condensatori elettrolitici inclusi.

Poiché le miniquad sono diventate più popolari e nel tentativo di risparmiare dimensioni e peso, la maggior parte delle ESC non viene più con questi grandi condensatori elettrolitici. Poiché il controllore di volo, il firmware e l’hardware dell’ESC sono diventati più veloci e i motori hanno iniziato a utilizzare magneti più potenti, è diventato chiaro che le prestazioni del drone potrebbero essere influenzate negativamente dalla mancanza di un condensatore. I condensatori funzionano fondamentalmente come un serbatoio di stoccaggio per gli elettroni e, se posti sul drone vicino ai cavi della batteria, agiranno per appianare la potenza del drone. L’aggiunta di un condensatore alla scheda di distribuzione dell’alimentazione (PDB) aiuterà ad assorbire i picchi di potenza generati dai motori brushless durante la frenata. In questo modo, i condensatori aiutano notevolmente a proteggere l’elettronica, rimuovi il rumore elettronico dal feed video FPV e può anche migliorare notevolmente le prestazioni del drone.

Spesso un drone può sperimentare qualche “contrazione”, specialmente con motori potenti o determinati giroscopi sul controller di volo. L’aggiunta di un condensatore elettrolitico a bassa ESR con un valore nominale di almeno 440 μF e 25 volt (v) ai cavi della batteria del PDB può migliorare immediatamente le prestazioni. Molti piloti usano condensatori da 1000 μF, 35v e hanno ottenuto ottimi risultati, anche con build che possono contrarsi. L’aggiunta di un condensatore elettrolitico a bassa ESR con un valore nominale di almeno 440 μF e 25 volt (v) ai cavi della batteria del PDB può migliorare immediatamente le prestazioni. Molti piloti usano condensatori da 1000 μF, 35v e hanno ottenuto ottimi risultati, anche con build che possono contrarsi. L’aggiunta di un condensatore elettrolitico a bassa ESR con un valore nominale di almeno 440 μF e 25 volt (v) ai cavi della batteria del PDB può migliorare immediatamente le prestazioni. Molti piloti usano condensatori da 1000 μF, 35v e hanno ottenuto ottimi risultati, anche con build che possono contrarsi.

CONCLUSIONE

Il regolatore elettronico di velocità di un drone da gara è un componente cruciale, situato tra il controllore di volo, la batteria e il motore.

Ci sono molte scelte di ESC per soddisfare le esigenze di molti tipi di droni, da piccoli droni da 2 pollici, a droni da corsa, a droni di telecamere a lungo raggio.

È importante abbinare l’ESC allo stile del volo e dell’applicazione prevista. Tuttavia, è meglio avere un ESC in grado di gestire tensioni di corrente maggiori di quanto si possa pensare di utilizzare, dato che si può dare spazio alla crescita, insieme a un margine di sicurezza.

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