ESC (elektroninis greičio reguliatorius) valdo kiekvieno variklio apsukas pagal skrydžio valdiklio (FC) komandas. Kiekvienas variklis turi savo ESC, kuris FC signalus paverčia tiksliais impulsais bešepetėliniam varikliui. FPV dronuose naudojami trys pagrindiniai ESC tipai: 4in1 ESC, AIO plokštės su integruotais ESC ir atskiri ESC. Renkantis ESC svarbu atsižvelgti į maksimalią srovę (ji turi viršyti didžiausią variklio naudojamą srovę) ir palaikomą įtampą (ESC turi atlaikyti jūsų bateriją). Per silpni ESC gali perkaisti arba sudegti. Taip pat svarbūs tvirtinimo matmenys ir jungčių suderinamumas su jūsų FC.

Orientacinės srovės vertės:

  • 5–12 A: Tinywhoop dronai, 0703–0802 varikliai (1–2S)
  • 12–20 A: 2–3″ dronai, 1104–1108 varikliai (2–4S)
  • 20–40 A: 3–4″ dronai, 1404–2204 varikliai (3–6S)
  • 40–60 A: 5–7″ dronai, 2206–2408 varikliai (4–8S)
  • 80 A+: cinelifteriai ir 10–15″ tolimojo nuotolio platformos (6–8S)

4in1 ESC

Šiuo metu dažniausias sprendimas yra 4in1 ESC, kai keturi ESC sumontuoti ant vienos plokštės. Standartiniai tvirtinimo matmenys yra 30,5×30,5 mm (5–10″ dronams) ir 20×20 mm (2–5″ dronams). Jie montuojami stack'e kartu su FC ir jungiami laidų rinkiniu arba tiesiogine plokštės jungtimi. Taip sutaupoma vietos, sumažinamas svoris ir supaprastinamas laidų montavimas. Ant 4in1 ESC nurodyta srovė taikoma kiekvienam kanalui atskirai.

Naudodami stack'ą, visada patikrinkite ESC ir FC jungties kontaktų išdėstymą, nes jis skiriasi priklausomai nuo gamintojo. Šiuolaikiniai 4in1 ESC dažnai turi srovės jutiklį, o kartais ir telemetrijos grandines, kurios perduoda FC įtampos, srovės ir temperatūros duomenis.

AIO plokštės

AIO (viskas viename) plokštėse skrydžio valdiklis ir ESC sujungti vienoje spausdintinėje plokštėje. Jos dažnai naudojamos Tinywhoop, toothpick ir kituose lengvuose mikro dronuose, kur vieta ir svoris yra itin svarbūs. Įprasti tvirtinimo matmenys yra 25,5×25,5 mm arba 26×26 mm, o srovė siekia apie 5–45 A. Trūkumas tas, kad sugedus ESC paprastai tenka keisti visą plokštę. AIO plokštės nėra tinkamos galingiems 5″+ dronams.

Atskiri ESC

Atskiri ESC daugiausia naudojami lėktuvuose (vienas variklis) ir dideliuose dronuose (15″+), kur srovė viršija 4in1 ESC galimybes. Tokiuose dideliuose dronuose keturis galingus ESC ant vienos plokštės sunku aušinti. Kai kurie ESC turi integruotą BEC (stabilizuotą 5/6 V išėjimą). Tai naudinga lėktuvuose be FC, kai reikia maitinti imtuvą ir servo mechanizmus.

Atskirų ESC privalumas yra tas, kad sugedusį ESC galima lengvai pakeisti. Trūkumai: didesnis svoris ir sudėtingesnis laidų išdėstymas.

Kitos ESC funkcijos

Daugelis ESC turi srovės jutiklį ir siunčia telemetriją į FC. Įprasta prie ESC ir baterijos laidų pridėti išorinį elektrolitinį kondensatorių, kuris slopina įtampos šuolius, atsirandančius dėl staigių apsukų pokyčių. Tai gerokai prailgina ESC ir kitos elektronikos tarnavimo laiką.

ESC dažnai turi integruotą TVS diodą, kuris apsaugo nuo viršįtampio staigaus stabdymo metu. Tinkami kondensatoriai ir apsauga nuo įtampos šuolių ypač svarbūs 6S ir 8S dronuose, kur įtampos šuoliai yra dideli.

ESC protokolai


ESC protokolas apibrėžia, kaip FC bendrauja su ESC ir kaip greitai komandos virsta variklio apsukomis. Protokolai išsivystė nuo lėtų analoginių signalų iki šiandieninių skaitmeninių ryšių.

Seniausias variklių valdymo būdas yra klasikinis PWM (impulso pločio moduliacija), kai droselio padėtis koduojama impulso ilgiu. Jis lėtas, reikalauja kalibravimo ir šiandien daugiausia naudojamas lėktuvuose be FC (imtuvas tiesiogiai valdo ESC). Vėliau atsirado OneShot125, OneShot42 ir MultiShot, kurie ryšį gerokai pagreitino. Tai analoginiai impulsų laiko protokolai, kurie FPV dronuose šiandien naudojami retai.

Šiandieninis standartas yra DShot (Digital Shot), tai skaitmeninis protokolas ryšiui iš FC į ESC. Vietoj impulso ilgio DShot perduoda skaitmeninį kadrą su komanda ir CRC kontrole, todėl ryšys yra tikslesnis, greitesnis ir atsparesnis trukdžiams.

DShot greičiai yra DShot150, DShot300, DShot600 ir DShot1200 (kbit/s). Šiuolaikiniai ESC taip pat palaiko dvikryptį DShot, kai ESC grąžina FC variklio apsukų ir įtampos duomenis. Tai leidžia FC giroskopo filtravime naudoti RPM filtrą, kuris gerokai pagerina skrydžio stabilumą ir vibracijų slopinimą.

DShot turi ir kitų privalumų: nereikia droselio diapazono kalibravimo, galima keisti variklio sukimosi kryptį be perlitavimo, varikliai gali pypsėti padėdami rasti pamestą droną, be to, galima atlikti ESC diagnostiką. Dėl tikslumo ir patikimumo DShot yra dominuojantis standartas FPV pasaulyje.

Egzistuoja ir nišiniai skaitmeniniai variantai, pavyzdžiui, ProShot (DShot ir PWM hibridas) bei FDShot (Fast Digital Shot), pasižymintys dar mažesne delsa, tačiau jų palaikymas ribotas. Daugumai dronų optimalus pasirinkimas tikslumo ir patikimumo požiūriu yra DShot300 arba DShot600.

Programinė įranga (firmware)

Kiekvienam ESC reikalinga programinė įranga, kuri apibrėžia variklio valdymą ir palaikomus protokolus (pvz., DShot, OneShot). Populiariausi variantai yra BLHeli_S, BLHeli_32, Bluejay ir AM32. ESC programinę įrangą galima atnaujinti ir konfigūruoti per kompiuterį. Galima jungtis per drono FC (Betaflight, INAV, ArduPilot) arba naudoti USB adapterį atskiriems lėktuvų ESC. ESC nustatymams bus skirtas atskiras skyrius.

BLHeli_S

BLHeli_S yra plačiai naudojama atvirojo kodo FPV programinė įranga. Ji veikia 8 bitų mikrovaldikliuose ir yra žinoma dėl savo stabilumo ir patikimumo. Ji užtikrina sklandų variklių valdymą, paprastą konfigūravimą ir palaiko DShot150–DShot600. Trūkumas: nėra integruoto dvikrypčio DShot palaikymo.

BLHeli_32

BLHeli_32 skirta 32 bitų ARM mikrovaldikliams. Ji leidžia tiksliau valdyti variklius, palaiko ESC telemetriją (įtampą, srovę, temperatūrą), dvikryptį DShot (apsukas) ir išsamų derinimą. Tai komercinė (ne atvirojo kodo) programinė įranga, ilgą laiką buvusi didelio našumo dronų standartu. 2024 m. pavasarį jos kūrimas buvo nutrauktas dėl geopolitinių priežasčių. Kai kurie ESC vis dar parduodami su BLHeli_32, tačiau programinės įrangos atnaujinti nebegalima. Retkarčiais pasirodo bandomosios versijos, kurioms reikalinga BLHeliSuite32 Test. Nepaisant sustabdyto kūrimo, BLHeli_32 išlieka stabili ir pilnai veikianti, o kūrimą perima šiuolaikinės atvirojo kodo alternatyvos, tokios kaip AM32.

Bluejay

Bluejay yra atvirojo kodo programinė įranga 8 bitų įrangai, pridedanti modernių funkcijų: dvikryptį DShot, reguliuojamą išėjimo PWM dažnį ir pasirenkamas paleidimo melodijas. Ją lengva įdiegti į esamą BLHeli_S įrangą (galima įrašyti per naršyklę), o dėl apsukų duomenų palaikymo ji tampa vis populiaresnė.

AM32

AM32 yra atvirojo kodo, 32 bitų programinė įranga, sukurta kaip nemokama BLHeli_32 alternatyva. Ji siūlo panašias funkcijas (telemetriją, dvikryptį DShot, tikslų valdymą) be licencijavimo apribojimų, palaiko daug skirtingų mikrovaldiklių ir suteikia pritaikymo galimybių.