Maîtriser le contrôle de vitesse véhicule avec circuits ESC – Solution de confiance

Vous êtes-vous déjà demandé comment on contrôle la vitesse des véhicules ? La plupart peuvent atteindre des vitesses dangereuses et causer des accidents mortels sans contrôle. La solution : un circuit ESC (Electronic Speed Control) offrant tout le contrôle de vitesse nécessaire. Mais comment l'utiliser pour votre projet ?

Dans cet article, vous apprendrez le fonctionnement des circuits ESC et comment en construire un. Nous révélerons aussi les secrets pour choisir l'ESC parfait.

Prêt ? Commençons !

Qu'est-ce qu'un circuit ESC ?

Les ESC sont des circuits électroniques avec capacité de contrôle de vitesse, modifiant la vitesse et le sens du moteur. Ils peuvent aussi fonctionner comme frein dynamique.

Moteur

Les circuits ESC sont populaires dans les appareils radiocommandés à alimentation électrique. Ils contrôlent aussi les moteurs brushless produisant de l'énergie électrique.

Deux façons d'ajouter un ESC à un dispositif :

1. ESC comme unité séparée à ajouter sur un canal de commande gaz-récepteur.
2. ESC intégré au récepteur central. Courant dans les voitures R/C jouets. Certains combinent ESC et récepteur sur une seule carte (électronique hobbyiste).

Comment fonctionne l'ESC ?

La technologie ESC est cruciale dans l'automobile. Elle empêche les vitesses dangereuses, le dérapage ou la perte de contrôle. Elle active les freins automatiquement et assure un bon pilotage.

Voiture roulant vite

Comment ça marche ? L'ESC contrôle la vitesse du moteur brushless en utilisant des MOSFETs pour créer un champ magnétique faisant tourner le moteur.

L'ESC a six intervalles (commutation 6 étapes) ; la vitesse de parcours détermine la vitesse du moteur.

Composants d'un ESC

Homme construisant un circuit

Composants pour construire un circuit ESC :

• Soudure jumper (changement type signal PWM et sens rotation CW/CCW)
• Pads de soudure (pour les 3 phases moteur BLDC)
• Connexions LIPO positif (+) et négatif (-)
• LED d'état
• Référence GND du signal PWM
• Entrée signal PWM (signal servo)

Types de circuits ESC

Deux types selon vos besoins : ESC à balais (brushed) et ESC sans balais (brushless).

ESC à balais (Brushed ESC)

Les premiers contrôleurs de vitesse électroniques. Contrôlent la tension d'un moteur à balais. Un moteur à balais tourne mécaniquement tant qu'on applique une tension.

L'ESC à bascule cette tension rapidement selon la vitesse du moteur. Peu coûteux, utilisé dans de nombreux véhicules RC.

Voiture télécommandée

ESC sans balais (Brushless ESC)

Version avancée utilisant une alimentation triphasée AC (comme un variateur de fréquence VFD) pour moteurs brushless.

Moteur brushless

Moteurs brushless : meilleure puissance, longévité, légèreté, efficacité. Mais plus chers.

Applications des circuits ESC

Véhicules

Applications principales dans l'automobile et le radiocommandé :

• Avions électriques
• Bateaux
• Firmware ESC
• Voitures électriques
• Quadricoptères
• Hélicoptères
• Avions
• Vélos électriques

Fonction du contrôle électronique de vitesse

Les ESC utilisent des signaux de référence de vitesse pour commander des réseaux de commutation à transistors à effet de champ, en ajustant le cycle de travail ou la fréquence de commutation.

Pour un moteur brushless DC, différents contrôles de vitesse sont nécessaires. Changer la tension d'induit contrôle la vitesse. Règles larges : « changer la vitesse en modifiant les impulsions de temporisation pour transmettre le courant à différents enroulements moteur ».

Le moteur brushless DC est plus complexe que son homologue à balais.

Moteurs à balais

La phase de l'ESC change selon la rotation du moteur brushless. On peut utiliser la « contre-EMF » (back EMF) pour détecter la rotation. Sinon, capteurs à effet Hall ou détecteurs optiques.

Certains contrôleurs dépendent de la programmation : options utilisateur pour frein, accélération, temporisation de révolution, direction. Inverser le sens du moteur en inversant deux des trois fils ESC vers le moteur.

Caractéristiques d'un contrôle électronique de vitesse

Principales : coupure basse tension, frein, circuit éliminateur de batterie (BEC). Voyons via l'ESC d'avion.

L'ESC d'avion a trois jeux de fils : 1) batterie, 2) fil servo vers canal gaz du récepteur, 3) fils moteur.

Circuit du contrôleur de vitesse électronique

La plupart utilisent des microcontrôleurs interprétant le signal d'entrée et pilotant le moteur via firmware.

On peut modifier les paramètres du firmware pour d'autres usages (ex. adapter l'ESC à une autre application). Certains fabricants intègrent des ESC avec firmware upgradable, d'autres des types soudables (vendus comme "boîtes noires" avec firmware propriétaire).

Voyons comment construire un circuit ESC.

Comment construire un circuit ESC

Composants nécessaires :

• Arduino Nano (1)
• Potentiomètre 10KΩ (2)
• Condensateur 1µF (2)
• CI L6234 (1)
• Diode 1N4148 (2)
• Résistance 1Ω (5)
• Condensateur 470nF (4)
• Condensateur 100nF (1)
• Condensateur 10nF (1)
• Condensateur 220nF (1)
• Résistance 1kΩ (4)
• Résistance 10kΩ (3)
• Comparateur LM393 (2)

Étape 1 : Construire le circuit

Suivez le schéma ci-dessous pour assembler.

Schéma des circuits ESC

Étape 2 : Téléverser le code

Quatre codes différents, chacun avec un style de contrôle distinct. Essayez tous pour choisir votre préféré :

• Code 1 : fonction analogRead pour mesure de courant
• Code 2 : interruption externe broche 3 pour mesure de courant
• Code 3 : timer 2 pour contrôle hachage de courant
• Code 4 : interruptions broches 10, 11, 12 pour commutation pas à pas

Choisir le bon ESC

Vérifiez la compatibilité avec votre type de moteur. ESC brushless = moteurs brushless uniquement.

ESC

Un contrôleur de vitesse électronique est essentiel pour les projets nécessitant un contrôle de vitesse. Applications courantes : véhicules et voitures R/C.

Surtout, choisissez l'ESC exact pour vos moteurs, sinon le circuit ne fonctionnera pas.

Qu'en pensez-vous ? Contactez-nous pour vos questions.