Un contrôleur de vitesse électronique (ESC) est un circuit électronique qui contrôle la vitesse et la direction d'un moteur électrique.An electronic speed controller (ESC) is an electronic circuit that controls the speed and direction of an electric motor.
Que l'ESC soit destiné à un moteur brushed ou sans balais, l'ESC interprète les informations de contrôle. Il ne s'agit pas d'un mouvement mécanique comme dans le cas des servomoteurs, mais plutôt d'une manière qui fait varier le taux de commutation d'un réseau de « transistors à effet de champ », ou plus communément appelés FET. La commutation rapide de ces transistors est ce qui amène le moteur lui-même à émettre son gémissement aigu caractéristique, ceci est particulièrement visible à des vitesses inférieures. Ces FET permettent également un contrôle de vitesse du moteur beaucoup plus fluide et précis et de manière bien plus efficace que les anciens régulateurs de vitesse de type mécanique. Ils contiennent une bobine résistive et des bras mobiles, que l'on voyait dans de nombreux modèles, dans le secteur des modèles réduits, il y a quelques années. La plupart des ESC avec et sans balais modernes intègrent un « circuit d'élimination de batterie » (BEC) pour réguler une tension stable pour faire fonctionner le récepteur et les servos, ce qui élimine le besoin de transporter une batterie supplémentaire dans le modèle. Les BEC sont généralement « linéaires » ou « mode commuté ».Whether the ESC is for a brushed motor or brushless the ESC interprets control information. This is not as in a mechanical motion as found in the case of servo units but rather in a way that varies the switching rate of a network of "Field-Effect Transistors", or more commonly known as FETs. The rapid switching of these transistors is what causes the motor itself to emit its characteristic high pitched whine, this is especially noticeable at lower speeds. These FETs also allow a much smoother and more precise speed control of the motor and in a far more efficient way than the older mechanical type of speed controllers.It contains a resistive coil and moving arms, which we used to see in a lot of models, notably in the model car sector, a few years ago. Most modern brushed and brushless ESC's incorporate a "Battery Eliminator Circuit" (BEC) to regulate a stable voltage to run the receiver and servo's, this removes the requirement to have to carry an extra battery in the model. The BEC's are usually either "Linear" or "Switched Mode".
- BEC linéairesLinear BEC's
Un BEC linéaire fonctionne en abaissant la tension de 7,4 V-11,1 V que nous utilisons normalement avec nos packs LiPo aux 5 volts requis par le récepteur. Plus la tension LiPo est élevée et plus le RX consomme d'énergie, plus la chaleur est générée lorsque le courant circule sur cette résistance. Trop de courant surchauffera et endommagera votre régulateur de vitesse électronique ou BEC. Sans oublier que cela gaspille également beaucoup d’électricité, en particulier avec les gros avions électriques.A linear BEC works by stepping the voltage down from the 7.4v-11.1v we normally use with our LiPo packs to the 5 volts required by the receiver.The higher the LiPo voltage and the more power the RX consumes, the more heat is generated as the current flows over this resistor. Too much current will overheat and damage your electronic speed controller or BEC. Not to mention it also wastes a lot of electricity, especially with larger electric airplanes.
- BEC commutésSwitched BEC's
Les BEC commutés abaissent efficacement la tension sans générer de chaleur ni gaspiller d'électricité en allumant et éteignant rapidement la tension. Certains BEC commutés vous permettent également de choisir si votre récepteur est alimenté en 5 V ou en 6 V, selon la manière et le type d'avion que vous pilotez. On savait que cette activation et désactivation de la tension provoquait des interférences dans le passé avec certains équipements radio, mais ce type d'interférence a aujourd'hui été pratiquement éliminé avec la plupart des équipements 2,4 GHz modernes. En règle générale, il est préférable d'utiliser un BEC commuté si votre batterie LiPo comporte quatre cellules ou plus et lorsque des demandes de puissance élevées sont requises. Les ESC dans un sens plus large sont des contrôleurs à modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour moteurs électriques. Votre récepteur émet un signal PWM de 50 Hz à l'ESC avec une variation de 1 ms à 2 ms, à 1 ms le moteur sera stationnaire, à 1,5 ms le moteur fonctionnera à mi-vitesse et à 2 ms il fonctionnera à pleine vitesse, vous obtenez bien sûr un contrôle de vitesse fluide entre ces chiffres. Les moteurs sont très différents des ESC pour moteurs brushless et ne sont pas compatibles entre eux. Vous devez utiliser un ESC sans balais avec un moteur brushless et un ESC à balais avec un moteur brushed. Ils sont assez faciles à identifier, car un ESC à balais a 2 fils de moteur et un ESC sans balais a 3 fils de moteur.Switched BECs effectively lower voltage without generating heat or wasting electricity by rapidly switching the voltage on and off. Some Switched BEC's also allow you to choose whether your receiver is supplied with 5v or 6v, depending on how and what type of aircraft you fly. This switching of the voltage on and off had been known to cause some interference in the past with some radio equipment but this type of interference has these days been just about eliminated with most modern 2.4GHz outfits. As a general rule of thumb, it's best to use a switched BEC if your liPo battery has four or more cells and where high power demands are required. ESC's in a broader sense is Pulse Width Modulation" (PWM) controllers for electric motors. Your receiver puts out a 50Hz PWM signal to the ESC with a variation from 1ms to 2ms, at 1ms the motor will be stationary, at 1.5ms the motor will be running at half speed, and at 2ms it will be running at full speed, you, of course, get a smooth speed control in between these numbers. ESC's for brushed motors are very different from ESC's for brushless motors and are not compatible with each other. You must use a brushless ESC with a brushless motor and a brushed ESC with a brushed motor. They are quite easy to identify, as a brushed ESC has 2 motor wires and a brushless ESC has 3 motor wires.
Contrôler un moteur à balaisControlling A Brushed Motor
Comme vous le savez peut-être, un moteur brushed fonctionne plus ou moins mécaniquement tant qu'une tension est appliquée. Pour contrôler la vitesse de rotation du moteur, l'ESC à balais allume et éteint simplement la tension, cela se fait très rapidement et plusieurs fois par seconde. Pour augmenter la vitesse du moteur, l'ESC augmente simplement la durée pendant laquelle la tension est allumée et diminue la durée pendant laquelle la tension est coupée. Pour ralentir le moteur, le processus est inversé. Le point clé pour comprendre la différence entre un ESC à balais et un ESC sans balais est que l'ESC à balais ne se soucie pas de la position de l'armature du moteur brushed, etc., comme mentionné précédemment, il allume et éteint simplement la tension.As you may know, a brushed motor more or less runs itself mechanically as long as a voltage is applied. To control how fast the motor spins the brushed ESC simply turns the voltage on and off, this is done very rapidly and many times a second. To increase the speed of the motor, the ESC simply increases the amount of time the voltage is turned on and decreases the amount of time that the voltage is turned off. To slow the motor down the process is reversed. The key point in understanding the difference between a brushed ESC and a brushless ESC is that the brushed ESC does not care about the position of the brushed motor armature etc, it just as mentioned before simply turns the voltage on and off.
Contrôler un moteur sans balaisControlling A Brushless Motor
Étant donné que les moteurs brushless fonctionnent de manière complètement différente, leur contrôle est un processus totalement différent. Sans balais, l'ESC n'a aucune idée de la position des bobines/stator. Il a besoin d’une sorte de retour d’information du moteur pour déterminer exactement quand alimenter chaque pôle. Les ESC sans balais créent essentiellement une « sortie d'alimentation CA triphasée à partir d'une source d'alimentation CC pour faire fonctionner le moteur en envoyant une séquence de signaux CA générés par les circuits de l'ESC. C'est là que les 3 fils entrent maintenant, seuls 2 des fils sont alimentés par l'ESC à la fois. EMF). Cette petite tension est utilisée par l'ESC pour déterminer la vitesse et la direction dans laquelle le moteur tourne à un moment donné. Grâce à ces informations, l'ESC sait comment envoyer de l'énergie aux électro-aimants pour maintenir le moteur en marche. Cette détection de la position et de ce que fait le moteur peut également être obtenue en utilisant un capteur magnétique « à effet Hall » ou un détecteur « optique », ceux-ci sont plus couramment trouvés avec les ESC de voitures miniatures et les moteurs brushless In-Runner sont généralement contrôlés avec le « Back EMF ». style de contrôleurs.Because brushless motors work completely differently, controlling them is an entirely different process. Without brushes, the ESC has no idea of the position of the coils/stator. It needs some kind of feedback from the motor to determine exactly when to energize each pole. Brushless ESC's basically create a "3 phase AC power output from a DC power source to run the motor by sending a sequence of AC signals generated from the ESC's circuitry. This is where the 3 wires now come in, only 2 of the wires are energized by the ESC at any one time. The pole that is not energized at any specific instant will generate a small amount of voltage that is proportional to how fast the motor is spinning; this is known as "Back Electromotive Force" (Back EMF). This small voltage is used by the ESC to determine how fast and in what direction the motor is rotating at any given time. With this information, the ESC knows how to send power to the electromagnets to keep the motor turning. This sensing of the position and what the motor is doing can also be achieved by using a magnetic "Hall Effect" sensor or "Optical" detector, these are more commonly found with model car ESCs and In-Runner brushless motors. Outrunner motors are usually controlled with the "Back EMF" style of controllers.
Les contrôleurs de vitesse programmables par ordinateur disposent généralement d'options spécifiées par l'utilisateur qui permettent de définir des limites de coupure basse tension, la synchronisation, l'accélération, le freinage et le sens de rotation, et bien plus encore aujourd'hui. L'inversion de la direction du moteur peut également être réalisée en commutant deux des trois fils du contrôleur au moteur.Computer-programmable speed controllers generally have user-specified options that allow setting low voltage cut-off limits, timing, acceleration, braking, and direction of rotation, and these days much more. Reversing the motor's direction may also be accomplished by switching any two of the three leads from the ESC to the motor.
Choisir un contrôleur de vitesse électroniqueChoosing An Electronic Speed Controller
Les ESC sont conçus pour le courant maximum qu'ils peuvent gérer. Plus un ESC est actuel, plus il sera cher et lourd. Choisissez un régulateur de vitesse électronique dont la puissance nominale est légèrement supérieure à celle que votre combinaison moteur/hélice tirera à plein régime. Trop de courant endommagera très rapidement un variateur électronique ! D’un autre côté, un ESC trop gros représente un poids mort qui affectera négativement les performances de votre avion, coûte plus cher et n’est tout simplement pas nécessaire. Les batteries LiPo seront endommagées de façon permanente si la tension d'une cellule tombe en dessous de 3,0 volts. Pour cette raison, les batteries LiPo nécessitent un contrôleur de vitesse électronique avec une coupure basse tension (LVC). Le LVC coupera l'alimentation du moteur lorsque la tension atteint 3,2 V, ou quelle que soit la valeur de coupure préprogrammée. Vous devrez également choisir un ESC capable de gérer la tension de la batterie que vous prévoyez d'utiliser, la tension nominale de chaque ESC est clairement indiquée dans les spécifications.ESC's are rated for the maximum current they can handle. The more current an ESC is rated for the more expensive and heavier it will be. Choose an electronic speed controller that is rated for slightly more than what your motor/propeller combination will pull at full throttle. Too much current will damage an electronic speed controller very quickly! On the other hand, too big an ESC is dead weight that will adversely affect the performance of your airplane, is more expensive, and is just not necessary. LiPo batteries will be permanently damaged if the voltage of any cell drops below 3.0 volts. For this reason, LiPo batteries require an electronic speed controller with a low voltage cutoff (LVC). The LVC will cut the power to the motor when the voltage reaches 3.2V, or whatever you pre-program the cut-off to be. You will also need to choose an ESC that can handle the voltage of the battery pack you plan to use, the voltage rating for each ESC is clearly stated in the specifications.
RésuméSummary
Ceci n'est qu'un bref aperçu, pas trop technique, du fonctionnement des contrôleurs de vitesse électroniques. J'espère que vous avez aimé le lire et que vous comprenez maintenant un peu mieux leur fonctionnement réel.his just a short, not too technical insight on how Electronic Speed Controllers work, I hope you have enjoyed reading it and now have a little more understanding of how they actually work.
