Arduino ESC ile Fırçasız Motor Kullanımı ve Kontrolü

Kısaca: Fırçasız motor Arduino'ya doğrudan bağlanmaz; bir ESC (elektronik hız kontrolcüsü) üzerinden, servo motorlarla aynı tipte 50 Hz PWM sinyaliyle sürülür. Darbe genişliği 1 ms ile 2 ms arasında değiştirilerek motor hızı ayarlanır. Bu yazıda KV değerini, devre şemasını, potansiyometreyle hız kontrolü kodunu ve ESC kalibrasyonunu bulabilirsiniz.

Arduino Fırçasız Motor Kullanımı - Genel Bakış

Aşağıdaki özelliklere sahip bir outrunner fırçasız dc motor, 1000 KV derecesine sahip, 2S, 3S veya 4S LiPo pil ve 30A ESC kullanılarak çalıştırılabilir. Fırçasız bir motordaki KV derecesi, motorun devir / dakikasını volt başına tanımlar.

Örnek olarak; 1000KV fırçasız motoru 7.4 volt gerilimi olan 2S LiPo pile bağlarsak, motorun 7.4 x 1000 = 7400 RPM'ye ulaşabileceğini anlarız. Fırçasız motorlar çok yüksek rpm'lere ulaşabilir, yeter ki doğru enerji beslemesini sağlayabilesiniz. En yaygın yöntem LiPo pil kullanmaktır. Bir LiPo pilin “S” sayısı, pilin kaç tane hücresi olduğunu ve her bir hücrenin 3.7V'lik bir gerilimi olduğunu gösterir.

Bu örnekte, 3 hücreli ve 11.1V olan 3S LiPo pili kullanacağız. Böylece motorun maksimum 11100 RPM'ye ulaşmasını bekleyeceğiz. Motor gereksinimleriyle eşleştireceğimiz bir 30A ESC şart. Bir tarafta motorun üç fazını kontrol eden üç kabloya, diğer tarafta da güç sağlamak için VCC ve GND olmak üzere iki kabloya sahiptir.

ESC'den çıkan üç kablo seti daha var bunlar; +5V ve toprak sinyal hattıdır. ESC'nin bu özelliğine Battery Eliminator Circuit adı verilir ve bu özellik mikrodenetleyici için ayrı bir pil ihtiyacını ortadan kaldırır. Bununla ESC, Arduino'muza güç sağlamak için kullanılabilecek düzenlenmiş 5V sağlar. Burada, bu bağlantının aslında Servo motorlarda gördüğümüzle aynı olduğunu görebiliyoruz.

ESC Fırçasız Motoru Nasıl Kontrol Eder?

ESC ve Arduino kullanarak fırçasız bir motoru kontrol etmek, Arduino kullanarak servoyu kontrol etmek kadar basittir. ESC'ler servo ile aynı tipte kontrol sinyali kullanır ve bu standart 50Hz PWM sinyalidir.

Bir RC drone inşa ederken, genellikle hem servolara hem de fırçasız motorlara ihtiyacımız var ve onları aynı tip kontrolörle kolayca kontrol edebiliriz.

Dolayısıyla, Arduino'yu kullanarak sadece 50Hz PWM sinyalini üretmek zorundayız. Bu sinyal ile darbelerin genişliğine veya 1 milisaniyeden 2 milisaniyeye kadar değişmesi gereken yüksek durum süresine bağlı olarak, ESC motoru minimumdan maksimum RPM'ye kodlayabileceğiz.

Arduino Fırçasız Motor Kontrolü - Devre Şeması

ESC'ye ek olarak, motor hızını kontrol etmek için basit bir potansiyometre kullanacağız. Bu arduino projesi için gerekli bileşenler şunlardır:

Fırçasız DC Motor Kontrolü için Arduino Kodu

Arduino kodu sadece birkaç satır koddan oluşur ve gerçekten basittir.

/*
 Arduino ESC ile Fırçasız Motor Kullanımı ve Kontrolü
*/

#include <Servo.h>
Servo ESC; // create servo object to control the ESC
int potValue; // value from the analog pin
void setup() {
 // Attach the ESC on pin 9
 ESC.attach(9,1000,2000); // (pin, min pulse width, max pulse width in microseconds) 
}
void loop() {
 potValue = analogRead(A0); // reads the value of the potentiometer (value between 0 and 1023)
 potValue = map(potValue, 0, 1023, 0, 180); // scale it to use it with the servo library (value between 0 and 180)
 ESC.write(potValue); // Send the signal to the ESC
}

Ayrıca bakınız; Arduino ile DC Motor Kontrolü

Döngü bölümünde, önce potansiyometreyi okur, değerini 0 ile 1023 arasında, 0 ile 180 arasında bir değere eşleriz. Sonra write () işlevini kullanarak sinyali ESC'ye göndeririz veya 50Hz PWM sinyali üretiriz. 0 ile 180 arasındaki değerler, kurulum bölümünde tanımlanan 1000 ile 2000 mikrosaniye değerlerine karşılık gelir. Yani, eğer bu kodu Arduino'muza yüklersek ve çalıştırırsak, potansiyometreyi kullanarak fırçasız motorun hızını sıfırdan maksimuma kadar kontrol edebiliriz. Ancak, burada dikkat etmemiz gereken birkaç şey var. Motora ilk kez güç verirken, sinyal değeri 1 milisaniyelik minimum değerle aynı veya daha düşük olmalıdır. Buna ESC için Arming denir ve motora doğru şekilde Arming yapıldığında bir onaylama, bip sesi çıkarır. Enerji verirken daha yüksek bir değere sahip olmamız durumunda ESC, motoru doğru minimum değere düşürene kadar çalıştırmayacaktır. Bu, güvenlik açısından çok kullanışlıdır, çünkü güç verirken gaz kelebeği çıkması durumunda motor çalışmayacaktır.

ESC Kalibrasyonu

Son olarak, ESC kalibrasyonunun nasıl çalıştığını açıklayalım. Her ESC'nin kendine göre yüksek ve düşük puanları vardır ve biraz değişebilir. Örneğin, düşük nokta 1,2 milisaniye ve yüksek nokta 1,9 milisaniye olabilir. Böyle bir durumda, gazımız ilk % 20'de 1.2 milisaniyelik düşük nokta değerine ulaşana kadar hiçbir şey yapmaz.

Bu sorunu çözmek için ESC'yi kalibre edebilir veya istediğiniz gibi yüksek ve düşük noktaları ayarlayabiliriz. Bu amaçla, ESC'ye güç vermeden önce, ilk önce potansiyometreyi maksimum ya da en azından mevcut orta noktadan daha büyük bir değere düşürmeliyiz. Sonra ESC'yi çalıştırabiliriz ve motordan yeni yüksek noktayı belirlediğimizi doğrulayan birkaç bip sesi duyacağız.

Daha sonra 2 saniye sonra, potansiyometreyi yeni düşük noktanın konumuna getirmeliyiz. Onay bip seslerini tekrar duyacağız ve bununla birlikte ESC kalibrasyonu yapılmış olacak. Artık motoru bu yeni iki nokta arasında kontrol edebiliriz.

İlgili Ürünler

Sıkça Sorulan Sorular

Fırçasız motorda KV değeri ne anlama gelir?

KV değeri, motorun yüksüz durumda uygulanan her volt başına dakikada kaç devir yapabileceğini gösterir. Örneğin 1000KV bir motor 11,1 V'luk 3S LiPo pille yaklaşık 11.100 RPM'ye ulaşabilir.

ESC nedir, ne işe yarar?

ESC (Electronic Speed Controller), mikrodenetleyiciden gelen kontrol sinyaline göre fırçasız motorun üç fazını sırayla sürerek hızını ayarlayan devredir. Fırçasız motorlar ESC olmadan doğrudan pile ya da Arduino'ya bağlanarak çalıştırılamaz.

ESC'deki BEC ne işe yarar?

BEC (Battery Eliminator Circuit), ESC'nin pilden aldığı gerilimi düzenleyerek 5 V çıkış vermesini sağlar. Böylece Arduino için ayrı bir pil gerekmez; 5 V, GND ve sinyal hatları servo kablosuyla aynı düzende gelir.

ESC arming nedir?

Arming, ESC'ye ilk güç verildiğinde gaz sinyalinin minimum değerde (1 ms ya da daha az) olmasıyla motorun çalışmaya hazır hâle gelmesidir; ESC bunu bip sesiyle onaylar. Gaz yüksekken güç verilirse ESC motoru çalıştırmaz, bu da kazara dönmeyi önleyen bir güvenlik önlemidir.

ESC kalibrasyonu nasıl yapılır?

ESC'ye güç vermeden önce gaz (bu projede potansiyometre) maksimuma getirilir; güç verilince duyulan bip sesleri yeni yüksek noktanın kaydedildiğini gösterir. Yaklaşık 2 saniye sonra gaz en düşük konuma alınır ve onay seslerinden sonra kalibrasyon tamamlanır.