इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण

Not to be confused with Motor controller.

For other uses, see ESC.

एक इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण (ESC) एक विद्युत सर्किट है जो एक विद्युत मोटर की गति को नियंत्रित और नियंत्रित करता है। यह मोटर और गतिशील ब्रेक को उलटने की सुविधा भी प्रदान कर सकता है। विद्युत चालित रेडियो नियंत्रित मॉडल में लघु इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण का उपयोग किया जाता है। पूर्ण आकार के इलेक्ट्रिक वाहनों में उनके ड्राइव मोटर्स की गति को नियंत्रित करने के लिए सिस्टम भी होते हैं।

समारोह

एक इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण एक गति संदर्भ संकेत (थ्रॉटल लीवर, जॉयस्टिक, या अन्य मैनुअल इनपुट से प्राप्त) का अनुसरण करता है और क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर (FETs) के नेटवर्क की स्विचिंग दर को बदलता है। पल्स-चौड़ाई मॉडुलन या ट्रांजिस्टर की स्विचिंग आवृत्ति से, मोटर की गति बदल जाती है। मोटर के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा का तेजी से स्विचिंग वह कारण है जो मोटर को अपनी विशिष्ट उच्च-पिच वाली व्हाइन का उत्सर्जन करने का कारण बनता है, विशेष रूप से कम गति पर ध्यान देने योग्य।

ब्रश डीसी मोटर्स और ब्रशलेस डीसी मोटर्स के लिए विभिन्न प्रकार के गति नियंत्रण आवश्यक हैं। एक ब्रश्ड मोटर की आर्मेचर पर वोल्टेज को बदलकर इसकी गति को नियंत्रित किया जा सकता है। (औद्योगिक रूप से, स्थायी चुम्बकों के बजाय इलेक्ट्रोमैग्नेट फील्ड वाइंडिंग वाले मोटर्स भी मोटर फील्ड करंट की ताकत को समायोजित करके अपनी गति को नियंत्रित कर सकते हैं।) एक ब्रशलेस मोटर को एक अलग ऑपरेटिंग सिद्धांत की आवश्यकता होती है। मोटर की कई वाइंडिंग्स को दिए गए वर्तमान के दालों के समय को समायोजित करके मोटर की गति भिन्न होती है।

एक एकीकृत एलिमिनेटर सर्किट के साथ 35 एम्पीयर रेटेड एक सामान्य ईएससी मॉड्यूल

ब्रशलेस ईएससी सिस्टम मूल रूप से brushless मोटर ्स को चलाने के लिए तीन-चरण विद्युत शक्ति | तीन-चरण एसी शक्ति, एक चर आवृत्ति ड्राइव की तरह बनाते हैं। ब्रशलेस मोटर्स पारंपरिक ब्रश मोटर्स की तुलना में उनकी दक्षता, शक्ति, दीर्घायु और हल्के वजन के कारण रेडियो नियंत्रित हवाई जहाज के शौकीनों के बीच लोकप्रिय हैं। ब्रशलेस डीसी मोटर नियंत्रक ब्रश मोटर नियंत्रकों की तुलना में बहुत अधिक जटिल हैं।

मोटर को दिए गए करंट का सही चरण मोटर रोटेशन के साथ बदलता रहता है, जिसे ESC द्वारा ध्यान में रखा जाना है: आमतौर पर, मोटर वाइंडिंग से वापस EMF का उपयोग इस घुमाव का पता लगाने के लिए किया जाता है, लेकिन भिन्नताएं मौजूद होती हैं जो अलग-अलग चुंबकीय का उपयोग करती हैं ( हॉल प्रभाव ) सेंसर या ऑप्टिकल डिटेक्टर। कंप्यूटर-प्रोग्रामेबल गति नियंत्रण में आमतौर पर उपयोगकर्ता द्वारा निर्दिष्ट विकल्प होते हैं जो कम वोल्टेज कट-ऑफ सीमा, समय, त्वरण, ब्रेकिंग और रोटेशन की दिशा निर्धारित करने की अनुमति देते हैं। ईएससी से मोटर में तीन में से किसी भी दो लीड को स्विच करके मोटर की दिशा को उलट कर भी पूरा किया जा सकता है।

वर्गीकरण

ESCs को आम तौर पर अधिकतम विद्युत प्रवाह के अनुसार रेट किया जाता है, उदाहरण के लिए, 25 एम्पेयर (25 A)। आमतौर पर रेटिंग जितनी अधिक होती है, ESC उतना ही बड़ा और भारी होता है, जो हवाई जहाज में द्रव्यमान और संतुलन की गणना करते समय एक कारक होता है। कई आधुनिक ईएससी इनपुट और कट-ऑफ वोल्टेज की एक श्रृंखला के साथ निकल धातु हाइड्राइड, लिथियम आयन बहुलक और लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी का समर्थन करते हैं। बैटरी एलिमिनेटर सर्किट (बीईसी) चुनते समय बैटरी का प्रकार और कनेक्टेड सेल की संख्या एक महत्वपूर्ण विचार है, चाहे नियंत्रक में या स्टैंड-अलोन इकाई के रूप में बनाया गया हो। कनेक्टेड सेल की अधिक संख्या के परिणामस्वरूप बिजली की रेटिंग कम हो जाएगी और इसलिए एक एकीकृत बीईसी द्वारा समर्थित सर्वो की संख्या कम होगी, यदि यह एक रैखिक वोल्टेज नियामक का उपयोग करता है। स्विचिंग रेगुलेटर का उपयोग करने वाले एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए BEC में समान सीमा नहीं होनी चाहिए।

ईएससी फर्मवेयर

अधिकांश आधुनिक ईएससी में एक माइक्रोकंट्रोलर होता है जो इनपुट सिग्नल की व्याख्या करता है और अंतर्निहित प्रोग्राम या फर्मवेयर का उपयोग करके मोटर को उचित रूप से नियंत्रित करता है। कुछ मामलों में वैकल्पिक, सार्वजनिक रूप से उपलब्ध, ओपन सोर्स फर्मवेयर के लिए फ़ैक्टरी बिल्ट-इन फ़र्मवेयर को बदलना संभव है। यह आम तौर पर ईएससी को किसी विशेष एप्लिकेशन के अनुकूल बनाने के लिए किया जाता है। कुछ ESCs उपयोगकर्ता के उन्नयन योग्य फर्मवेयर की क्षमता के साथ निर्मित कारखाने हैं। प्रोग्रामर को जोड़ने के लिए दूसरों को सोल्डरिंग की आवश्यकता होती है। ESC को आमतौर पर मालिकाना फर्मवेयर वाले ब्लैक बॉक्स के रूप में बेचा जाता है। 2014 तक, बेंजामिन वेडर नाम के एक स्वेड्स इंजीनियर ने एक ओपन सोर्स ESC प्रोजेक्ट शुरू किया, जिसे बाद में VESC कहा गया। वीईएससी परियोजना ने तब से अपने उन्नत अनुकूलन विकल्पों और अन्य उच्च अंत ईएससी की तुलना में अपेक्षाकृत उचित निर्माण मूल्य के लिए ध्यान आकर्षित किया है।

वाहन अनुप्रयोग

इलेक्ट्रिक कार

निसान लीफ, टेस्ला रोडस्टर (2008), टेस्ला मॉडल एस, टेस्ला मॉडल एक्स, टेस्ला मॉडल 3 और शेवरलेट बोल्ट जैसी इलेक्ट्रिक कारों में बड़े, उच्च-वर्तमान ईएससी का उपयोग किया जाता है। ऊर्जा ड्रॉ को आमतौर पर किलोवाट में मापा जाता है (उदाहरण के लिए, निसान लीफ में 160 kW मोटर का उपयोग होता है जो 340 Nm टॉर्क पैदा करता है)। अधिकांश बड़े पैमाने पर उत्पादित इलेक्ट्रिक कारों में ईएससी की सुविधा होती है जो मोटर को जनरेटर के रूप में उपयोग करके और कार को धीमा करते हुए कार के किनारे या ब्रेक लगाने पर ऊर्जा पर कब्जा कर लेती है। कैप्चर की गई ऊर्जा का उपयोग बैटरी चार्ज करने के लिए किया जाता है और इस प्रकार कार की ड्राइविंग रेंज का विस्तार होता है (इसे पुनर्योजी ब्रेक के रूप में जाना जाता है)। कुछ वाहनों में, जैसे कि टेस्ला द्वारा निर्मित, इसे इतने प्रभावी ढंग से धीमा करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि कार के पारंपरिक ब्रेक की आवश्यकता केवल बहुत कम गति पर होती है (मोटर ब्रेकिंग प्रभाव कम हो जाता है क्योंकि गति कम हो जाती है)। दूसरों में, जैसे कि निसान लीफ, तट पर केवल एक मामूली ड्रैग प्रभाव होता है, और ईएससी कार को रोकने के लिए पारंपरिक ब्रेक के साथ मिलकर ऊर्जा कैप्चर को नियंत्रित करता है। इलेक्ट्रिक कारबड़े पैमाने पर उत्पादित इलेक्ट्रिक कारों में इस्तेमाल होने वाले ईएससी में आमतौर पर रिवर्सिंग क्षमता होती है, जिससे मोटर दोनों दिशाओं में चल सकती है। कार में केवल एक गियर अनुपात हो सकता है, और कार को विपरीत दिशा में जाने के लिए मोटर बस विपरीत दिशा में चलती है। डीसी मोटर वाली कुछ इलेक्ट्रिक कारों में भी यह सुविधा होती है, मोटर की दिशा को उलटने के लिए एक विद्युत स्विच का उपयोग करते हुए, लेकिन अन्य हर समय एक ही दिशा में मोटर चलाते हैं और रिवर्स दिशा में पारंपरिक मैनुअल या स्वचालित ट्रांसमिशन का उपयोग करते हैं (आमतौर पर यह है) आसान है, क्योंकि रूपांतरण के लिए उपयोग किए जाने वाले वाहन में पहले से ही ट्रांसमिशन होता है, और इलेक्ट्रिक मोटर को मूल इंजन के स्थान पर स्थापित किया जाता है)।

इलेक्ट्रिक साइकिल

एक बिजली की साइकिल एप्लिकेशन में उपयोग की जाने वाली मोटर को उच्च प्रारंभिक टोक़ की आवश्यकता होती है और इसलिए गति माप के लिए हॉल प्रभाव सेंसर का उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रिक साइकिल नियंत्रक आमतौर पर ब्रेक एप्लिकेशन सेंसर और पेडल रोटेशन सेंसर का उपयोग करते हैं, और पोटेंशियोमीटर-समायोज्य मोटर गति, नियंत्रण सिद्धांत # बंद-लूप ट्रांसफर फ़ंक्शन प्रदान करते हैं। सटीक गति विनियमन के लिए बंद-लूप गति नियंत्रण, ओवर-वोल्टेज, ओवर-करंट के लिए सुरक्षा तर्क , और थर्मल संरक्षण। कभी-कभी पेडल टॉर्क सेंसर का उपयोग लागू टॉर्क के अनुपात में मोटर सहायता को सक्षम करने के लिए किया जाता है और कभी-कभी पुनर्योजी ब्रेक के लिए समर्थन प्रदान किया जाता है; हालांकि, कभी-कभी ब्रेक लगाना और साइकिलों का कम द्रव्यमान ऊर्जा की वसूली को सीमित कर देता है। एक कार्यान्वयन में वर्णित है 200 W, 24 V ब्रशलेस DC (BLDC) मोटर के लिए। P.A.S या PAS साइकिल के लिए विद्युत रूपांतरण किट के घटकों की सूची में दिखाई दे सकते हैं, जिसका अर्थ है 'पेडल असिस्टेंस सेंसर' या कभी-कभी 'पल्स पेडल असिस्टेंस सेंसर। पल्स आमतौर पर एक चुंबक और सेंसर से संबंधित होता है जो क्रैंक के घूर्णी वेग को मापता है। पैरों के नीचे पैडल प्रेशर सेंसर संभव है लेकिन सामान्य नहीं।

रिमोट कंट्रोल एप्लिकेशन

एक ईएससी एक स्टैंड-अलोन इकाई हो सकती है जो रिसीवर के थ्रॉटल कंट्रोल चैनल में प्लग करती है या रिसीवर में ही शामिल होती है, जैसा कि अधिकांश टॉय-ग्रेड आर / सी वाहनों में होता है। कुछ आर/सी निर्माता जो अपने प्रवेश स्तर के वाहनों, जहाजों या विमानों में मालिकाना हॉबी-ग्रेड इलेक्ट्रॉनिक्स स्थापित करते हैं, ऑनबोर्ड इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करते हैं जो दोनों को एक सर्किट बोर्ड पर जोड़ते हैं।

मॉडल आरसी वाहनों के लिए इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण में रिसीवर (रेडियो) के लिए वोल्टेज को विनियमित करने के लिए एक बैटरी एलिमिनेटर सर्किट शामिल हो सकता है, जिससे अलग रिसीवर बैटरी की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। नियामक रैखिक नियामक या स्विचिंग नियामक हो सकता है। ESCs, एक व्यापक अर्थ में, इलेक्ट्रिक मोटर्स के लिए पल्स-चौड़ाई मॉडुलन नियंत्रक हैं। ESC आम तौर पर नाममात्र 50 Hz PWM सर्वो इनपुट सिग्नल को स्वीकार करता है जिसकी पल्स चौड़ाई 1 ms से 2 ms तक भिन्न होती है। जब 50 हर्ट्ज पर 1 एमएस चौड़ाई पल्स के साथ आपूर्ति की जाती है, तो ईएससी अपने आउटपुट से जुड़ी मोटर को बंद करके प्रतिक्रिया करता है। 1.5 ms पल्स-चौड़ाई इनपुट सिग्नल मोटर को लगभग आधी गति पर चलाता है। जब 2.0 एमएस इनपुट सिग्नल के साथ प्रस्तुत किया जाता है, तो मोटर पूरी गति से चलती है।

कार

रेडियो-नियंत्रित कार में खेल के उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए ईएससी में आम तौर पर उलटने की क्षमता होती है; नए खेल नियंत्रणों में उलटने की क्षमता को ओवरराइड किया जा सकता है ताकि इसे दौड़ में इस्तेमाल नहीं किया जा सके। विशेष रूप से रेसिंग के लिए डिज़ाइन किए गए नियंत्रण और यहां तक ​​कि कुछ खेल नियंत्रणों में गतिशील ब्रेकिंग क्षमता का अतिरिक्त लाभ होता है। ESC मोटर को आर्मेचर पर विद्युत भार रखकर विद्युत जनरेटर के रूप में कार्य करने के लिए बाध्य करता है। यह बदले में आर्मेचर (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग) को मोड़ना कठिन बना देता है, इस प्रकार मॉडल को धीमा या रोक देता है। कुछ नियंत्रक पुनर्योजी ब्रेकिंग का लाभ जोड़ते हैं।

हेलीकाप्टर

रेडियो-कंट्रोल हेलीकॉप्टरों के लिए डिज़ाइन किए गए ईएससी को ब्रेकिंग सुविधा की आवश्यकता नहीं होती है (चूंकि एक तरफ़ा असर किसी भी तरह बेकार हो जाएगा) और न ही उन्हें रिवर्स दिशा की आवश्यकता होती है (हालांकि यह सहायक हो सकता है क्योंकि मोटर तारों को एक्सेस करना और बदलना अक्सर मुश्किल हो सकता है) एक बार स्थापित)।

कई हाई-एंड हेलीकॉप्टर ईएससी एक राज्यपाल (उपकरण) मोड प्रदान करते हैं जो मोटर आरपीएम को एक निर्धारित गति पर ठीक करता है, चक्रीय/सामूहिक पिच मिश्रण-आधारित उड़ान में बहुत सहायता करता है। इसका उपयोग क्वाडकोप्टर में भी किया जाता है।

हवाई जहाज

रेडियो-नियंत्रित हवाई जहाजों के लिए डिज़ाइन किए गए ईएससी में आमतौर पर कुछ सुरक्षा विशेषताएं होती हैं। अगर बैटरी से आने वाली बिजली इलेक्ट्रिक मोटर को चालू रखने के लिए अपर्याप्त है, तो ESC एलेरॉन, पतवार और [[लिफ्ट (विमान)]] फ़ंक्शन के निरंतर उपयोग की अनुमति देते हुए मोटर को बिजली कम या काट देगा। यह हवाबाज़ को सरकने (उड़ान) या सुरक्षा के लिए कम शक्ति पर उड़ान भरने के लिए हवाई जहाज का नियंत्रण बनाए रखने की अनुमति देता है।

नाव

नावों के लिए डिज़ाइन किए गए ESCs आवश्यक रूप से जलरोधक हैं। वाटरटाइट संरचना गैर-समुद्री प्रकार के ईएससी से काफी अलग है, जिसमें अधिक पैक्ड एयर ट्रैपिंग एनक्लोजर है। इस प्रकार तेजी से विफलता को रोकने के लिए मोटर और ईएससी को प्रभावी ढंग से ठंडा करने की आवश्यकता उत्पन्न होती है। अधिकांश समुद्री-ग्रेड ESCs को मोटर द्वारा चलाए जा रहे परिचालित पानी, या ड्राइव शाफ्ट आउटपुट के पास नकारात्मक प्रोपेलर वैक्यूम द्वारा ठंडा किया जाता है। कार ESCs की तरह, नाव ESCs में ब्रेकिंग और रिवर्स क्षमता होती है।

क्वाडकॉप्टर

इलेक्ट्रॉनिक स्पीड कंट्रोलर (ESC) आधुनिक क्वाडकॉप्टर (और सभी मल्टीरोटर्स) का एक आवश्यक घटक है, जो एक अत्यंत कॉम्पैक्ट मिनिएचर पैकेज में एक मोटर को उच्च शक्ति, उच्च आवृत्ति, उच्च रिज़ॉल्यूशन 3-चरण एसी शक्ति प्रदान करता है। ये शिल्प पूरी तरह से प्रोपेलर चलाने वाले मोटरों की चर गति पर निर्भर करते हैं। मोटर/प्रोप गति में एक विस्तृत श्रृंखला पर ठीक गति नियंत्रण क्वाडकॉप्टर (और सभी मल्टीरोटर्स) को उड़ने के लिए आवश्यक सभी नियंत्रण देता है।

अधिकांश अन्य आरसी अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले मानक 50 हर्ट्ज सिग्नल की तुलना में क्वाडकॉप्टर ईएससी आमतौर पर तेज अपडेट दर का उपयोग कर सकते हैं। PWM से परे विभिन्न प्रकार के ESC प्रोटोकॉल आधुनिक समय के मल्टीरोटर्स के लिए उपयोग किए जाते हैं, जिनमें Oneshot42, Oneshot125, Multishot और DShot शामिल हैं। डीशॉट एक डिजिटल प्रोटोकॉल है जो शास्त्रीय एनालॉग नियंत्रण पर कुछ लाभ प्रदान करता है, जैसे कि उच्च रिज़ॉल्यूशन, सीआरसी चेकसम, और ऑसिलेटर ड्रिफ्ट की कमी (अंशांकन की आवश्यकता को दूर करना)। आधुनिक समय के ESC प्रोटोकॉल 37.5 kHz या उससे अधिक की गति पर संचार कर सकते हैं, जिसमें DSHOT2400 फ़्रेम केवल 6.5 μs लेता है।

मॉडल ट्रेन

अधिकांश इलेक्ट्रिक मॉडल ट्रेनें रेल द्वारा या वाहन के लिए ओवरहेड तार द्वारा परिवहन की जाने वाली बिजली द्वारा संचालित होती हैं और इसलिए इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण बोर्ड पर नहीं होता है। हालांकि डिजिटल स्टीयरिंग सिस्टम वाली मॉडल ट्रेनों के मामले में ऐसा नहीं है, जिससे एक ही ट्रैक पर एक ही समय में अलग-अलग गति से कई ट्रेनें चल सकती हैं।

यह भी देखें

• जेएसटी कनेक्टर
• मोटर नियंत्रक