UAV ESC và Hướng dẫn kết nối động cơ (bao gồm các bước và biện pháp phòng ngừa)

 

Trong bất kỳ máy bay không người lái đa cánh quạt nào, kết nối giữa ESC (Bộ điều khiển tốc độ điện tử) và động cơ tạo thành xương sống của hệ thống điện. ESC không chỉ chuyển đổi nguồn điện một chiều từ pin thành các xung ba pha cần thiết để vận hành động cơ không chổi than mà còn xử lý các tác vụ thiết yếu như kiểm soát tốc độ, khởi động/dừng và thay đổi hướng bay.

 

Nếu bạn là nhà sản xuất máy bay không người lái, người đam mê lắp ráp, người mua công nghệ, hoặc đang cố gắng thay thế hoặc thử nghiệm động cơ máy bay không người lái, điều quan trọng là phải nắm vững phương pháp kết nối chính xác giữa ESC và động cơ:

Việc đấu dây không đúng cách có thể dẫn đến động cơ bị đảo chiều, khiến máy bay bị lệch hướng hoặc thậm chí không cất cánh được.

 

Tín hiệu được kết nối không đúng cách? ESC không thể nhận lệnh điều khiển bay và động cơ không thể phản hồi.

 

ESC chưa được hiệu chuẩn? Lực đẩy đầu ra không ổn định và chuyến bay không được kiểm soát

 

Bỏ qua các biện pháp phòng ngừa? Trong trường hợp nghiêm trọng, nó thậm chí có thể khiến ESC bị cháy hoặc bộ điều khiển bay bị hỏng.

 

Thoạt nghe có vẻ phức tạp về mặt kỹ thuật, nhưng khi bạn đã nắm được những điều cơ bản, toàn bộ quá trình kết nối và hiệu chuẩn có thể hoàn thành chỉ trong vài phút.

 

Trước khi thực hiện bất kỳ sơ đồ đấu dây nào, điều rất quan trọng là phải hiểu nguyên lý hoạt động giữa ESC và động cơ không chổi than, điều này liên quan đến hoạt động bình thường và độ chính xác điều khiển của toàn bộ hệ thống điện drone.

 

1. ESC (Bộ điều khiển tốc độ điện tử) là gì?

ESC (Bộ điều khiển tốc độ điện tử) là một linh kiện điện tử quản lý quá trình khởi động, tốc độ, hướng và phanh của động cơ.

Chức năng cốt lõi của nó là:

Chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ pin thành dòng điện xoay chiều ba pha;

 

Điều chỉnh tần số dòng điện theo tín hiệu PWM hoặc tín hiệu số được gửi từ bộ điều khiển bay để điều khiển tốc độ động cơ;

 

Một số ESC cũng được tích hợp chức năng bảo vệ điện áp/dòng điện, phanh, chuyển đổi hướng và các chức năng khác.

 

2. Động cơ không chổi than hoạt động như thế nào?

Động cơ DC không chổi than (BLDC) thường được sử dụng trong máy bay không người lái thường có cấu trúc ba pha với ba đầu ra, được kết nối với ba đầu ra của ESC (được đánh dấu là A/B/C hoặc bất kỳ ba pha nào).

 

Hoạt động của nó phụ thuộc vào:

Chuyển mạch điện tử: Chuỗi chuyển mạch của dòng điện ba pha được điều khiển bởi ESC;

 

Từ trường thay đổi luân phiên: một từ trường quay được tạo ra để điều khiển rotor quay;

 

Điều khiển Hall hoặc không cảm biến: Xác định vị trí động cơ để xác định thời điểm bật nguồn.

 

Lưu ý: Không có yêu cầu tuyệt đối về thứ tự khi kết nối các dây ba pha, vì hướng của động cơ có thể được đảo ngược chỉ bằng cách hoán đổi hai dây bất kỳ, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều chỉnh sau này.

 

3. Tín hiệu điều khiển được truyền như thế nào?

Bộ điều khiển bay truyền lệnh điều khiển đến ESC thông qua đường tín hiệu (thường là đường 3 lõi: đường tín hiệu + đường nối đất + đường nguồn). Các giao thức điều khiển chính bao gồm:

Tên giao thức	Đặc trưng
PWM	Phổ biến nhất, tín hiệu tương tự, dễ tương thích
ONESHOT125/42	Cải thiện tốc độ phản hồi, phù hợp cho máy bay không người lái đua xe
DSHOT150/300/600	Kiểm soát tín hiệu số, chính xác và ổn định hơn, hỗ trợ giao tiếp hai chiều (ESC một phần)

 

Có một số bước chính để kết nối ESC với động cơ không chổi than của máy bay không người lái đúng cách. Khuyến nghị nên tắt nguồn và tháo cánh quạt trước khi thử nghiệm để đảm bảo an toàn.

 

Bước 1: Xác nhận các thông số của ESC và động cơ khớp nhau

 

Trước khi kết nối, vui lòng xác nhận các thông số sau đây có tương thích không:

Dải điện áp có nhất quán không (chẳng hạn như 4S/6S/8S)?

 

Khả năng chịu dòng điện tối đa có đủ không? (Khuyến nghị nên để dư hơn 20%)

 

Loại giao diện có phổ biến không (chủ yếu là giắc cắm chuối 3,5mm/giao diện dây không hàn)?

 

Ví dụ, dòng điện cực đại của động cơ 4720 của VSD là gần 100A, và khuyến nghị sử dụng ESC hiệu suất cao ≥100A.

 

Bước 2: Kết nối đầu ra của ESC với dây ba pha của động cơ

 

Tìm ba dây dày của ESC (thường là dây đen, vàng (trắng) và đỏ/ba màu)

 

Kết nối nó với ba dây đầu ra của động cơ không chổi than (theo thứ tự bất kỳ)

 

Sử dụng kết nối phích cắm hoặc hàn trực tiếp để đảm bảo tiếp xúc chắc chắn

 

Điều chỉnh chiều quay: Nếu động cơ quay sai hướng sau khi được cấp nguồn, có thể đảo ngược chiều quay bằng cách hoán đổi bất kỳ hai dây pha nào.

 

Bước 3: Kết nối đầu vào ESC với nguồn điện pin lithium

 

Đầu vào của ESC thường là hai dây dày màu đỏ và đen (+ nguồn / - đất)

 

Kết nối với cổng XT60 / XT90 của pin lithium

 

Đảm bảo cực tính đúng: dây đỏ nối dương, dây đen nối âm

 

Lưu ý: Đảo ngược cực tính sẽ làm hỏng ESC!

 

Bước 4: Kết nối cáp tín hiệu ESC với bộ điều khiển bay

 

Trên ESC cũng có một dây mỏng 3 lõi, thường là:

Trắng/vàng (dây tín hiệu)

 

Đỏ (dây cấp nguồn 5V, một số ESC đã ngắt kết nối này)

 

Đen (dây tiếp địa)

 

Kết nối bộ dây này với kênh đầu ra PWM của bộ điều khiển bay hoặc giao diện điều khiển DShot, với các số tương ứng như M1, M2, M3, M4, v.v.

 

Bước 5: Bật nguồn và kiểm tra

 

Đảm bảo tất cả các dây được kết nối đúng cách

 

Tháo cánh quạt (để tránh cánh quạt quay ngoài ý muốn)

 

Cắm pin và bật nguồn

 

Nghe âm báo nhắc của ESC (báo hiệu khởi động thành công)

 

Sử dụng điều khiển từ xa để kéo ga ở tốc độ thấp để kiểm tra xem động cơ có khởi động bình thường không

 

Trong quá trình lắp ráp máy bay không người lái, việc động cơ quay đúng hướng ảnh hưởng trực tiếp đến việc máy bay có thể cất cánh mượt mà, duy trì độ cao hay thực hiện điều khiển lái hay không. Nếu động cơ quay ngược chiều, nó thậm chí có thể khiến máy bay lộn nhào, trôi dạt hoặc thậm chí xoay tròn tại chỗ.

 

Làm thế nào để xác định xem động cơ có quay đúng hướng hay không?

Hệ thống điều khiển bay của máy bay không người lái nhiều rotor yêu cầu mỗi động cơ quay theo một hướng cụ thể, chẳng hạn như:

Số động cơ	Hướng quay
M1	Theo chiều kim đồng hồ (CW)
M2	Ngược chiều kim đồng hồ (CCW)
M3	Theo chiều kim đồng hồ (CW)
M4	Ngược chiều kim đồng hồ (CCW)

Để biết số hiệu và hướng động cơ cụ thể, vui lòng tham khảo sách hướng dẫn sử dụng bộ điều khiển bay hoặc sơ đồ bố trí động cơ chính thức (như PX4, Betaflight, Ardupilot và các nền tảng khác).

 

Để kiểm tra hướng xoay chính xác:

Tháo chân vịt (phải!)

 

Sau khi bật nguồn, từ từ đẩy lên máy gia tốc

 

Quan sát xem hướng quay của trục động cơ có đáp ứng các yêu cầu hay không

 

Làm cách nào để thay đổi hướng quay của động cơ?

Có hai cách để đạt được điều chỉnh di chuyển động cơ:

Phương pháp 1: Trao đổi bất kỳ hai đường pha động cơ nào

Đây là phương pháp phổ biến và trực tiếp nhất:

Trao đổi bất kỳ hai trong số ba dây động cơ được kết nối với đầu ra ESC (ví dụ: Hoán đổi dây A và B)

 

Sau khi điện được khôi phục, hướng quay của động cơ sẽ được đảo ngược hoàn toàn

 

Áp dụng cho tất cả các loại động cơ không chổi than ba pha, độc lập với cài đặt phần mềm .

 

Phương pháp 2: Định cấu hình phần mềm ESC (như Blheli)

Một số ESC hỗ trợ điều chỉnh phần mềm (như Blheli _ s, Blheli _32) có thể thay đổi hướng động cơ thông qua PC hoặc thiết bị di động:

1. Kết nối ESC với máy tính bằng cổng USB .

 

2. Mở Blhelisuite hoặc phần mềm chính thức khác

 

3. Sau khi đọc cài đặt ESC, chọn bình thường / đảo ngược theo tùy chọn "Hướng động cơ"

 

4. Viết cấu hình và khởi động lại ESC

 

Phương pháp này phù hợp cho các kịch bản trong đó cần điều chỉnh tham số hàng

 

Lời khuyên

Hệ thống điều khiển chuyến bay yêu cầu hướng động cơ rất chính xác . Nếu xảy ra lỗi, thái độ không thể được kiểm soát bình thường .

 

Khi sử dụng phần mềm để thay đổi hướng, vui lòng không sửa đổi các tham số không liên quan đến tốc độ, bảo vệ điện áp, v.v. ., để tránh gây ra các vấn đề tương thích điều khiển chuyến bay;

 

Nếu bạn đang sử dụng một động cơ có hướng đặt trước (chẳng hạn như một số động cơ cấu trúc đối xứng CW/CCW của VSD), vui lòng ưu tiên khớp với hệ thống dây điện theo hướng dẫn .

 

Sau khi hoàn tất kết nối giữa ESC và động cơ, **Hiệu chỉnh bướm ga ESC** là bước quan trọng để đảm bảo tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển bay hoặc điều khiển từ xa khớp với tín hiệu đầu vào của ESC.

 

Nếu không hiệu chỉnh, ESC có thể không xác định chính xác phạm vi bướm ga, dẫn đến phản ứng lực đẩy bị chậm, bướm ga tối đa bị hạn chế, hoặc thậm chí là vùng chết.

 

Sau đây là quy trình hiệu chỉnh tiêu chuẩn sử dụng hệ thống điều khiển tín hiệu PWM (thường gặp trong điều khiển bay truyền thống):

Các bước chuẩn để hiệu chuẩn ESC (lấy một ESC duy nhất làm ví dụ)

Nhớ tháo cánh quạt ra khỏi động cơ trước khi vận hành để tránh động cơ khởi động đột ngột và gây nguy hiểm.

 

1. Tắt nguồn pin và ngắt kết nối nguồn ESC

 

2. Bật điều khiển từ xa và tăng ga lên 100%

 

3. Kết nối pin và bật ESC

ESC sẽ phát ra một loạt "tiếng bíp cao" để báo hiệu đã phát hiện được ga tối đa.

 

4. Giữ bộ phát tín hiệu bật và đẩy ga xuống mức thấp nhất (0%)

ESC sẽ phát ra "âm báo xác nhận" (thường là âm báo "bíp-bíp-bíp"), báo hiệu quá trình hiệu chuẩn đã hoàn tất.

 

5. Tắt nguồn và khởi động lại, sau đó bạn có thể sử dụng.

 

Mô tả âm thanh phổ biến (phổ biến cho hầu hết các ESC)

Âm thanh nhanh chóng	nghĩa
Tiếng bíp, Beep, Beep (cao nhiều lần)	Đã nhập thành công chế độ hiệu chuẩn và phát hiện ga tối đa
Di-di-di (Giai điệu tăng)	Hiệu chuẩn thành công, phát hiện bướm ga tối thiểu
Nhỏ giọt liên tục (tần số thấp)	Tín hiệu bướm ga không được nhận ra hoặc ESC không nhận được tín hiệu điều khiển
Drip-Drip-Drip (Nhịp điệu không đổi)	Điện áp pin quá thấp/cao, đi vào chế độ bảo vệ

 

Hướng dẫn bổ sung (Hiệu chỉnh nhiều esc)

Nếu bạn muốn hiệu chỉnh nhiều ESC cùng một lúc (chẳng hạn như QuadCopters hoặc Hexacopters):

Sử dụng bộ điều khiển chuyến bay để đầu ra tín hiệu PWM đầu ra của bốn kênh;

 

Hoặc sử dụng PDB + nhiều ESC để bật nguồn cùng một lúc;

 

Một số bộ điều khiển chuyến bay hỗ trợ hiệu chuẩn tự động một nút (như Betaflight, Pixhawk)

 

Sau khi hiệu chuẩn, ESC có thể điều khiển động cơ tuyến tính để phản ứng với các thay đổi tốc độ theo thay đổi bướm ga, đạt được điều khiển chuyến bay mượt mà và chính xác hơn .

 

Sau khi kết nối ESC với động cơ và hoàn thành hiệu chuẩn, vẫn còn một số chi tiết chính để xác nhận trước khi bay để tránh hư hỏng phần cứng, nhiễu tín hiệu hoặc chuyến bay không ổn định . Trong phần này, chúng tôi sẽ liệt kê các vấn đề phổ biến này và các đề xuất tương ứng từng

 

1. Các vấn đề tương thích giữa các giao thức ESC khác nhau (PWM vs DShot)

Các giao thức tín hiệu điều khiển máy bay không ngừng phát triển và các giao thức khác nhau có các yêu cầu khác nhau để điều khiển chuyến bay và kiểm soát tốc độ điện tử:

Loại giao thức	Đặc trưng	Khuyến nghị tương thích
PWM	Tín hiệu tương tự, được sử dụng rộng rãi, phản ứng hơi chậm	Thích hợp cho các hệ thống cấp nhập cảnh và hầu hết các bộ điều khiển chuyến bay, với tính linh hoạt mạnh mẽ
ONESHOT125/42	Biến thể PWM nhanh, phù hợp cho các cảnh đua	Bộ điều khiển chuyến bay phải hỗ trợ giao thức này, nếu không nó sẽ không khả dụng
DSHOT150/300/600	Tín hiệu kỹ thuật số, chính xác hơn và mạnh hơn chống lại sự can thiệp	Cả ESC và bộ điều khiển chuyến bay phải hỗ trợ giao thức khác, giao tiếp sẽ không hoạt động .}

Trong phần mềm gỡ lỗi điều khiển chuyến bay (như betaflight), nên kiểm tra và đặt giao thức giao tiếp ESC chính xác .

 

2. Rủi ro phân cực không chính xác của nguồn điện ESC

Phương pháp kết nối sai: Kết nối dây điện màu đỏ và đen của ESC với độ phân cực ngược sẽ khiến ESC bị đốt cháy ngay lập tức!

 

Vui lòng chú ý đến các chi tiết sau:

Dây màu đỏ được kết nối với thiết bị đầu cuối dương (+) của pin và dây màu đen được kết nối với thiết bị đầu cuối âm ( -)

 

Hàn phích cắm phải được phân biệt nghiêm ngặt theo hướng (giao diện XT60, XT90, v.v.

 

Nếu nhiều ESC chia sẻ nguồn cung cấp năng lượng chung, hãy đảm bảo rằng các đường nguồn điện rõ ràng và có sự phân cực đồng nhất .

 

Nên sử dụng phích cắm điện với cấu trúc chống ngu ngốc và niêm phong nó bằng ống co lại sau khi hàn .

 

3. Các đề xuất về việc tránh nhiễu giữa ESC và bộ điều khiển chuyến bay

Khi ESC và động cơ hoạt động, chúng sẽ tạo ra nhiễu điện từ tần số cao, có thể ảnh hưởng đến khả năng đánh giá tín hiệu điều khiển chuyến bay hoặc độ chính xác của cảm biến .

 

Cách để tránh bao gồm:

Tách qua đường dây điện và đường tín hiệu để tránh sự gắn kết chéo

 

Giữ dòng tín hiệu ESC càng ngắn càng tốt và sử dụng dây được bảo vệ (nếu được hỗ trợ)

 

Giao diện nối dây giữa bộ điều khiển chuyến bay và ESC phải được cố định chắc chắn và không sốc .

 

Sử dụng bảng điều khiển chuyến bay với thiết kế mặt đất chung để cải thiện tính nhất quán tín hiệu

 

4. Có nên sử dụng các tụ điện hoặc BEC bên ngoài không?

Trên một số nền tảng UAV công suất cao, để cải thiện sự ổn định của hệ thống, bạn có thể thêm:

 

Tụ điện lọc (tụ điện điện phân ESR thấp):

Nó được sử dụng để hấp thụ các dao động điện và bảo vệ bộ điều khiển ESC và chuyến bay, điều này đặc biệt cần thiết khi sử dụng pin hiện tại cao hoặc nhiều ESC đang chạy cùng lúc .

 

BEC bên ngoài (mạch loại bỏ pin):

Nếu ESC không có đầu ra được quy định hoặc điều khiển chuyến bay yêu cầu nguồn điện 5V/9V ổn định, thì đáng tin cậy hơn khi sử dụng BEC độc lập .

 

Một số ESC hiệu suất cao được kết hợp với VSD Motors hỗ trợ ổn định điện áp tích hợp và bảo vệ tụ điện, nhưng trong thực tế, bạn nên chọn cài đặt các mô-đun bổ sung dựa trên điều khiển chuyến bay và mức hiện tại.

 

Hoàn tất kết nối và hiệu chuẩn ESC chỉ là bước đầu tiên trong việc xây dựng một hệ thống bay ổn định. Yếu tố thực sự quyết định hiệu suất bay vẫn là bộ phận cốt lõi - động cơ không chổi than.

 

Nếu bạn đang tìm kiếm một động cơ máy bay không người lái với hiệu suất ổn định, chất lượng đáng tin cậy và cài đặt linh hoạt, chuỗi động cơ VSD sẽ là lựa chọn lý tưởng của bạn .

 

Tại sao chọn động cơ máy bay không người lái VSD?

Toàn bộ chuỗi tương thích với các giao thức ESC chính như blheli _ s / blheli _32 để đảm bảo khả năng tương thích cao và gỡ lỗi dễ dàng;

 

Bao gồm phạm vi điện áp đầy đủ từ máy bay không người lái nhẹ đến máy bay không người lái ánh xạ nặng (hỗ trợ 4S ~ 12S);

 

Tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng cao + Thiết kế rung thấp giúp hệ thống điều khiển chuyến bay chính xác và ổn định hơn;

 

Giao diện tiêu chuẩn hoặc bím tóc tùy chỉnh là tùy chọn, lắp đặt nhanh và hệ thống dây gọn;

 

Hỗ trợ các dịch vụ kỹ thuật được cá nhân hóa: Nếu bạn có các yêu cầu đặc biệt (chỉ thị, đường cong hiện tại, kiểm tra khả năng tương thích), chúng tôi có thể cung cấp lời khuyên chuyên nghiệp và đánh giá tùy chỉnh .

 

Tổng quan nhanh về các mô hình được đề xuất phổ biến

người mẫu	Phạm vi giá trị KV	Công suất tối đa	Lực đẩy tối đa	Nền tảng chuyến bay thích ứng
Động cơ Drone 5315	380kv	4257W	9034g	Máy bay không người lái/tải trọng công nghiệp mang theo đa lực
Động cơ Drone 4720	420kV	3037W	7232g	Nền tảng chụp ảnh/ánh xạ trên không thương mại
Động cơ Drone 3115	900 Từ1520kV	1617W	4185g	Photography/trinh sát trên không trung bình
Động cơ Drone 2808	1300 Từ1950KV	1623.5W	2910g	Đua xe/băng qua đa lực
Động cơ Drone 2306	1800 bóng2400kv	~900W	~1700g	Máy bay không người lái FPV/máy bay không người lái vi mô

 

Chúng tôi cung cấp cho khách hàng:

Sơ đồ đấu dây, khuyến nghị lựa chọn ESC và báo cáo kiểm tra khả năng tương thích của ESC

 

Kiểm tra mẫu, hướng dẫn lắp đặt và hỗ trợ tư vấn lựa chọn

 

Dịch vụ tùy chỉnh OEM/ODM (giá trị KV, kích thước động cơ, chiều dài dây, cài đặt lái, v.v.)

 

Cho dù bạn là nhà phát triển máy bay không người lái, nhà tích hợp công nghiệp hay người mua kỹ thuật, vui lòng liên hệ để biết thêm chi tiết kỹ thuật, khuyến nghị sản phẩm hoặc báo giá tùy chỉnh - đội ngũ của chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ.