Esc 320a что значит
ESC (ликбез)
Опции темы
ESC (ликбез)
случайно наткнулся на данную статью, очень понравилась
Текст: Арт Корал (RCHeli) и Джонатан Фелдкамп (Castle Creations)
Перевод: Aarc
Задача контроллера состоит в том, что бы передать энергию постоянного тока от аккумулятора к трехфазному бесколлекторному мотору. Прежде чем мы перейдем непосредственно к контроллеру, полезно будет посмотреть как устроен мотор с точки зрения электричества. Типичный бесколлекторный мотор имеет три обмотки (фазы), будем называть их A, B, C. Фазы могут быть соединены методом «звезда» и методом «дельта».
На картинке проводники образуют обмотки (фазы) и заканчиваются выводами. Хотя соединения обмоток сильно отличаются внешне, в плане электричества разница не большая.
Важно понимать, что все что мы делаем с фазами A и B, оказывает влияние на фазу С. Почему это важно, мы рассмотрим чуть позже. Так же обратите внимание, что в отсутствие каких-либо внешних сил (например, переменного магнитного поля), фазы это просто замкнутые куски провода, именно такими они являются для контроллера во время запуска мотора.
Картинка показывает, что закрывая ключи А и В, которые отмечены красной звездочкой, мы пускаем ток от точки +In через фазы А и В на землю. Ток, протекающий через фазы (они же обмотки), создает магнитное поле, которое притягивает или отталкивает магниты ротора и, таким образом, вызывает вращение.
На фото хорошо видны шесть полевых транзисторов MOSFET, которые используются для включения и выключения фаз. Еще видны провод подключения к приемнику и большой конденсатор, который служит накопителем энергии для контроллера. Мелкие детали это различные фильтры, который нужны для правильной работы контроллера. Мощная пайка контактов обеспечивает протекание больших токов. На следующей иллюстрации поверх фотографии нанесено изображение ключей.
Теперь, когда мы получили представление о том, как поддерживать вращение бесколлекторного мотора, давайте рассмотрим функциональную диаграмму всего контроллера. В контроллере выделяются четыре основных блока: силовые ключи MOSFET, цепь управления ключами, микропроцессор и цепь определения положения ротора. Схема показывает, как эти части соединены между собой.
Теперь у нас есть представление о том, как работает силовая часть регулятора: MOSFET’ы работают как ключи, открываясь и закрываясь они вызывают протекание тока через обмотки мотора. Иногда мощности одного ключа недостаточно, для мощных регуляторов используются несколько ключей включенных параллельно. Нагрев регулятора практически полностью вызван внутренним сопротивлением ключей, каждый раз увеличивая кол-во ключей на фазу в 2 раза мы соответственно снижаем общее сопротивление ключей в 2 раза. Как альтернативу использованию нескольких параллельных ключей, можно устанавливать более качественные ключи.
Управление ключами не такая простая задача, как может показаться на первый взгляд. Если посмотреть на электрическую схему, мы обнаружим, что у ключей три контакта. Контакт, по которому ток втекает в транзистор, называется «исток», контакт, по которому ток вытекает, называется «сток», контакт, который отходит в сторону называется «затвор», это переключатель ключа. Для того, что-бы открыть ключ, необходимо на затвор подать напряжение на 5-10В выше чем подведено к истоку транзистора. Для нижней части ключей (которые подключены к отрицательному контакту батареи) это относительно просто, нам надо подать всего 10 вольт. Для того, что бы открыть верхние ключи, которые подключены к положительному контакту батареи, нужно приложить напряжение на 10 вольт выше чем напряжение силовой батареи. К примеру, если у нас батарея LiPo 4S, к верхнему транзистору подведено напряжение 14.8В, но для того, что бы открыть ключ, к затвору нужно подвести напряжение в 25В. Разработчики регуляторов используют готовые блоки управления ключами, или разрабатывают собственные.
Для того, что бы знать, когда открывать и закрывать ключи, регулятор должен знать положение магнитов ротора вращающегося мотора. Это самая хитрая функция регулятора и именно поэтому раньше моторы и регуляторы использовали дополнительные датчики определения положения ротора (схема с сенсором до сих пор популярна в автомодельном хобби). Бессенсорные регуляторы, как видно из названия, обходятся без сенсора и используют уникальный алгоритм определения положения ротора: в каждый момент времени регулятор использует только 2 фазы для питания мотора, третья фаза при этом полностью отключена. Вращающееся магнитное поле наводит ЭДС в третьей обмотке. Измерив и проанализировав наведенное напряжение, можно определить как далеко провернулся магнит, и понять когда нужно закрыть текущую пару ключей и открыть следующую.
Без сомнения, микроконтроллер это мозг всего процесса. Принцип его работы во многом схож с обычным компьютером: программисты пишут программу, компилируют и загружают ее в память контроллера. Микроконтроллер выполняет программу и в соответствии с ней посылает управляющие сигналы в цепь управления ключами, определяет положение мотора, обрабатывает сигналы с приемника, вычисляет требуемую выходную мощность и мигает светодиодом.
Работа мотора на среднем газу гораздо более сложный процесс, нежели работа на полном газу. Вместо того, что бы оставить два ключа открытыми на определенное время, микроконтроллер открывает один ключ и быстро начинает открывать и закрывать второй. На малом газу второй ключ закрыт большую часть времени, в то время как при приближению к полному газу, он открыт почти все время. Частота, с которой контроллер открывает/закрывает второй ключ, называется PWM-частотой.
Следующим шагом в развитии стало появление импульсных BEC. Импульсные BEC работают аналогично контроллерам, используют FET ключи для быстрого включения и выключения питания от батареи, далее полученные импульсы сглаживаются для получения на выходе постоянного напряжения. Наиболее важное преимущество импульсного BEC это то, что излишек напряжения не переводится в тепло, а КПД может легко достигать 90%.
Теперь, когда мы знаем несколько больше о том, как работает ESC, нам проще выбрать правильный контроллер для нашего применения. Предположим, что мы уже выбрали мотор и батарею. Теперь нам надо прикинуть, какой ток будет потреблять наша силовая установка. Выбирайте контроллер, который имеет рейтинг выше чем ток полного газа ( к примеру если 67А это худший случай, то контроллера на 75А будет достаточно). Стоит сказать, что нет никакой проблемы в том, что бы использовать контроллер, превышающий ваши потребности, если он не утяжеляет вашу модель.
После сборки полезно сделать коротки пробный полет и проверить температуру контроллера, затем сделать более продолжительный полет и проверить температуру еще раз, что бы убедиться, что она не выходит за безопасные рамки. Температура контроллера должна оставаться ниже 85С и регулятор не должен шипеть, если прикоснуться к его корпусу смоченным пальцем. Калькуляторы силовых установок могут ошибаться, и каждый вертолет летает немного по-разному, поэтому дополнительная осторожность при первых полетах не повредит.
Как вы видите, контроллеры имеют относительно простую конструкцию, однако хорошее программное обеспечение и качественные компоненты жизненно важны для правильной работы. От правильного выбора контроллера зависит, будет или не будет модель обладать дымовым эффектом, которого вы, возможно, вовсе и не желаете ;-). Отдельное спасибо Джонатану Фелдкампу и команде Castle Creations за их вклад в наше хобби.
Дополнение: почему работа на среднем газу менее эффективна и сильнее нагружает контроллер.
Примечание aarc: Если предположить, что мотор не имеет внутреннего сопротивления, не теряет энергию на трение и вращается без нагрузки, то он будет набирать обороты до тех пор, пока не сравняется напряжение подводимое от батареи и величина обратной ЭДС, после чего потребление тока станет равно нулю, а ротор продолжит вращаться с постоянной скоростью. Если теперь нагрузить мотор, например заставить вращать ротор вертолета, то появится эффект проскальзывания, когда ротор будет вращаться медленнее, чем мог бы при данном напряжении, а величина подводимого тока будет больше чем ток обратной ЭДС. Эта разница токов и совершает полезную работу. http://en.wikipedia.org/wiki/Brushle. electric_motor
В результате мотор работает с проскальзыванием, из-за того, что часть энергии идет на совершение полезной работы, а часть на преодоление обратного тока, и чем выше нагрузка, тем сильнее проскальзывание и больше тока потребляет мотор.
Работа на среднем газу или в режиме гувернера(тот же средний газ) нагружают контроллер, несмотря на то, что он дает более короткие импульсы питания, тем не менее под нагрузкой ток импульсов увеличивается. При снижении оборотов обратная ЭДС уменьшается и разница токов обратной ЭДС и мгновенных импульсов питания может быть очень большая. Ватт-метры не могут показать эти броски тока, а отображают только средние значения.
Панель оператора OP320-A-S для управления ПЛК и разными промышленными девайсами
Кроме OP320-A-S есть еще модель OP320-A, единственное их отличие в интерфейсе связи: OP320-A-S с RS485, OP320-A с RS422. Еще есть просто OP320 без всяких дополнительных индексов, у него всего 7 кнопок.
Использование HMI OP320-A-S
HMI означает человеко-машинный интерфейс. По-русски HMI называют ЧМИ. Или просто панелью оператора, что, на мой взгляд, лучше раскрывает сущность девайса. HMI OP320-A-S подключается к ПЛК, частотным преобразователям двигателям, Ардуино (с соответствующими шилдами ), датчикам и другим устройствам по интерфейсам RS232 и RS485.
На практике, чаще всего HMI подключают к ПЛК и используют на производстве для управления технологическими процессами.
ПЛК, он же PLC, это программируемый логический контроллер, фактически(если очень грубо) специализированный промышленный компьютер для управления агрегатами на производстве. Например, ПЛК Wecon.
На HMI выводятся показания датчиков, сообщения об аварийных ситуациях, выполняемых действиях. Через кнопки HMI на ПЛК отправляются команды.
В OP320-A-S маленькое разрешения дисплея, всего 192×64 пикселей. Поэтому ставят его там, где не нужно выводить много информации на экран. Дисплей графический, но монохромность и малое количество визуальных объектов в ПО приводят к тому, что в основном на OP320-A-S будет текстовая информация.
Все эти минусы компенсируются простотой программирования и малой стоимостью девайса- периодически на Али его можно купить по цене от 20$.
Железо
Спереди расположен достаточно большой 4.3» монохромный черно-зеленый дисплей и 20 кнопок управления 
Сзади есть наклейка с названием модели и производителя TextView 
Универсальный порт связи RS232/485 выполнен в виде DB9M. Одновременно может работать только один из интерфейсов. Питание 24В подключается через 2-контактный зеленый разъем 
Распайку кабелей для подключения панели к различным моделям ПЛК смотрите в документе «Панель оператора OP320A / 320A-S. Руководство по эксплуатации» стр. 44-53.
На нижней стороне корпуса есть отверстия для вентиляции. Также на нижней и верхней сторонах корпуса располагаются по два узких отверстия для фиксации HMI на щите шкафа c помощью комплектных фиксаторов 
HMI состоит из двух плат 
Мозгом девайса является микропроцессор NXP P89V51RD2FA с архитектурой 8051. Такие процессоры были популярны в начале 2000-х, пока их не вытеснили AVR. Процессор работает на частоте 11.0592 МГц [update1: во избежание возникших разночтений, имеется ввиду тактовая частота ], именно такая частота обеспечивает для 8051 корректную работу последовательной связи 
На обратной стороне процессорной платы нет элементов, флюс местами не отмыт 
Модбас рулит
HMI OP320-A-S управляет контроллерами по интерфейсам RS232 и RS485. «Интерфейс» в данном случае это электрический стандарт передачи данных. Электросигналы при передаче данных между устройствами на программном уровне расшифровываются с помощью протоколов связи. OP320-A-S поддерживает 37 протоколов связи, в том числе самый популярный и универсальный Modbus.
Иногда путают понятие «интерфейс» и «протокол». Для понимания на бытовом уровне разницы между интерфейсом и протоколом, можно привести аналогию с людьми: у всех людей есть одинаковый интерфейс передачи данных- голосовые связки. Но протоколов связи больше одного: русский, шведский и другие языки. Поэтому два человека с одинаковым интерфейсом, но разными протоколами передачи данных не могут понимать друг друга. Модбас это международный язык общения в мире промышленной автоматики, как какой-нибудь попсовый английский в мире людей. Заранее прошу прощения у мэтров за изложение основ, но вдруг кто не знает.
Большинство ПЛК поддерживает протокол Modbus, а потому OP320-A-S можно к ним подключить. Кроме Modbus, OP320-A-S поддерживает протоколы Митсубиси, Сименс и других ПЛК. Впрочем, некоторые протоколы панель поддерживает не полностью, а лишь частично. Например, по протоколу Modbus панель может иметь доступ ко всем регистрам ПЛК Delta DVP. А при работе по протоколу Delta, панель будет иметь доступ только к малой части регистров.
Программирование
Для программирования OP320-A-S используется ПО OP20 Series Edit Tool (далее просто OP20 Tool) 
OP320-A-S разных годов имеют разные прошивки и для их программирования используются разные версии OP20 Tool. Перепрошить панель новой прошивкой нельзя.
Например, мой девайс, который я покупал 3 года назад, программируется версией 6.5. А сейчас по тому же адресу продается панель, которая программируется OP20 Tool v8.0 
Поэтому при покупке нужно быть бдительным и обращать внимание на версию ПО, которое используется для программирования.
Впрочем, функционал у OP20 Tool версий 6.5 и 8.0 абсолютно одинаков.
Оригинальный OP20 Tool не поддерживает русский язык и поэтому текст на экран можно выводить только латиницей. Но есть лайфхак, как открыть поддержку русского языка. Нужно в в папке установленной программы OP20 Tool найти каталог «En» и переименовать его в «Ru», там же открыть блокнотом файл Language.ini и заменить строку «Version=En» на «Version=RU». Тогда можно будет использовать русские тексты на экране.
Программирование панели очень простое и сводится к тому, что на экране проекта размещаются визуальные объекты(числовые и битовые индикаторы, кнопки и др.) и настраиваются на адреса регистров ПЛК. Кроме адреса, у объектов есть некоторые другие свойства. 
Принцип работы рассмотрим на примере двух основных объектов, битового и числового индикаторов.
В качестве примера работы, подключим панель к Ардуине (схема соединений и демонстрация работы на 5:07)
Обязательно скажут, что намного дешевле сделать для Ардуино экран с помощью 1602a и желудей. Да, профильным применением OP320-A-S является работа прежде всего с ПЛК и частотными преобразователями. В этом качестве панель показала себя надежным девайсом, работающим многие годы в заводских условиях.
Оригинальное видео продавца про работу OP320-A-S с китайским клоном ПЛК Митсубиси
На отечественном рынке OP320-A-S также продается под маркой ОВЕН как ИП320.
Достоинства и недостатки OP320-A-S
-одновременно может работать только один из интерфейсов: RS232 или RS485
-нет скриптов программирования
-малое количество объектов и их свойств
-в ПО нет эмулятора работы панели
-нельзя обновить прошивку
-под каждую прошивку своя версия ПО
+Modbus и другие протоколы передачи данных
+простота программирования
+много кнопок
+надежность
+баснословно низкая цена