Как выглядит «идеальный» контроллер… или продолжение следует

Что такое контроллер?

Итак, велосипед оборудованный электрической тягой предполагает наличие на борту контроллера, который регулирует работу силового агрегата. Как мы все знаем, технический прогресс на месте не стоит и развитие индивидуального электротранспорта повлекло за собой разработку новой аппаратуры, не только более эффективно выполняющей свои функции, но и занимающей намного меньше пространства на e-bike. Контроллер не имеет подвижных деталей, а команды электродвигателю передаются посредством импульсов.

На блок управления возложены такие обязанности:

1. Трансформация постоянного напряжения электронакопителей в 3-х фазный ток для моторизированного колеса.

2. Регулировка мощности электродвигателя, в зависимости от степени воздействия на рукоять газа.

3. Защита электромотора.

4. Запуск силового агрегата.

5. Снижение уровня вибраций электродвижка при старте, что позволяет продлить срок его службы.

6. Включение и выключение электроники.

7. Управление скоростью и крутящим моментом.

8. Обеспечение контролируемой остановки средства передвижения.

9. Защита электрической системы аппарата от перенапряжения, перегрева и токовой перегрузки.

10. Отображение на панели управления рабочих параметров электросистемы.

11. Контроль напряжения аккумуляторной батареи и отключение электроники при критическом понижении напряжения — для защиты электронакопителя от глубокого разряда.

12. Дополнительно, на некоторых моделях электровелосипедов, осуществляется обратное преобразование энергии в момент торможения — так называемая рекуперация. Так вот, за неё также отвечает контроллер — он должен поддерживать режим рекуперации.

Внешний вид контроллера вы вряд ли спутаете с чем-то другим — это металлическая коробка с большим количеством выходящих из неё проводов. Они в свою очередь, стыкуются с органами управления расположенными на руле, аккумуляторной батареей, электрическим двигателем, датчиками Холла и бортовым компьютером.

Иногда девайс помещают в специальный бокс, защищая его таким образом от негативного воздействия окружающей среды и вдобавок, имеет место эстетическая сторона дела — так красивее будет. Однако здесь может быть один неприятный момент: если вы используете непроветриваемый чехол, то во время интенсивной работы контроллера, его перегрева просто не избежать. Такой «накал» может повлечь за собой оплавление проводов и контактов, а в самом худшем случае, гаджет полностью выйдет из строя.

В состав контроллера входят такие компоненты:

• управляющий микроконтроллер;
• понижающие преобразователи на 12 V и 5 V, для запитки микроконтроллера и периферии;
• силовые элементы — токоизмерительные шунты, конденсаторы, транзисторы.

Прототип на Ардуино

Под рукой у меня была Arduino UNO, и я решил собрать контроллер на её основе.

Первым делом я подал на датчики Холла питание 5 вольт от Ардуино (его достаточно для датчиков). Сигнальные провода от датчиков подключил на цифровые пины Ардуино, написав простейшую программу для считывания и обработки сигналов с датчиков.

Затем собрал Н-мост из полевых NPN-транзисторов. Подвёл к мосту независимое питание на 12 вольт. Но при отладке, чтоб убедиться в работоспособности, я подключил напрямую шесть пинов 5V из Ардуино на затворы H-моста. У большинства полевых транзисторов затвор работает на 20 вольт. Так делать нельзя, потому что Н-мост будет плохо работать и перегреваться. Но для кратковременных тестов это пойдёт. Кое-как, с сильными перегревами и страшными звуками, вибрациями и толчками колесо медленно закрутилось. Начало положено.

Как правильно приобрести контроллер

Сейчас выбор этих устройств огромен, так что, не нужно бросаться не разобравшись в деталях на первые попавшиеся в интернете модели. Всемирная паутина не единственное место где можно приобрести подходящий контроллер. В реале, есть специализированные мастерские, которые позволяют вывести провода из блока управления под нужные покупателю функции.

Большинство плат управляющих устройств предлагают юзерам максимальный функционал, однако выводится он не полностью. К примеру, может быть такое, что отключена рекуперация либо не выведен реверс, либо круиз-контроль. Когда будете приобретать изделие в таких конторах, эти и другие функции можно вывести сразу, при этом вы отдадите за всё про всё вполне приемлемые деньги. Насчёт себестоимости расклад таков: есть различные ценовые сегменты для блоков управления, так сказать на любые запросы и любой кошелёк.

Например, в Москве, предлагается самая разнообразная продукция. Хотите подешевле? Нет проблем: управляющие устройства для внутреннего рынка КНР, изготовленные по принципу дёшево и сердито, разрабатываются для того, чтобы на электровелосипеде можно было просто ехать. Они идут в основном 2-х режимными, могут работать и с датчиками Холла, и без них.

Далее предлагаются экспортные варианты из Китая с подключаемыми дисплеями и беспроводным управлением. Заокеанские и немецкие изделия могут порадовать своим техническим совершенством тех пользователей, которым как говорится денег не жалко — эта продукция представляет линейку дорогих устройств управления для электробайков.

Языки программирования

Языки программирования для МК мало чем отличаются от классических компьютерных. Основное отличие заключается в том, что МК ориентируются на работу с периферией. Архитектура МК требует битово-ориентированных команд. Поэтому для контроллеров создавались особые языки:

• Ассемблер. Самый низкий уровень языка. Программы, написанные на нем, получаются громоздкими и труднопонимаемыми. Но несмотря на это он позволяет наиболее полно раскрыть все возможности контроллеров и получить максимальное быстродействие и компактный код. Подходит преимущественно для маленьких 8-битных МК.
• С/С++. Более высокий уровень языка. Программа, написанная на нем, более понятна человеку. На сегодняшний день есть много программных средств и библиотек, позволяющих писать коды на этом языке. Его компиляторы есть практически на любой модели МК. На сегодня это основной язык для программирования контроллеров.
• Еще более удобный для восприятия и проектирования язык. Но он мало применяется для программирования МК.
• Старинный язык программирования. На сегодня почти не применяется.

Выбор языка для программирования зависит от решаемых задач и необходимого качества кода. Если нужен компактный код, то подойдет Ассемблер, для решения более глобальных задач выбор ограничится только С/С++.

Основы программирования ПЛК. Реле и контроллер‌‌

Возможность программирования, безусловно, является главным достоинством систем с ПЛК. Чтобы сделать восприятие процесса предельно понятным, разработчики изобрели визуальное отображение управляющих цепей в виде релейных контактных блоков.

На профессиональном языке такой метод обозначается аббревиатурой LD (logo LAD). В дальнейшем работа ПЛК представляется как взаимодействие отдельных логических элементов. Они выполняют действия таймеров, релейных ячеек, счетчиков. Считается, что благодаря подобной унификации, освоить принципы программирования может каждый. Причем независимо от профильной профессии.

Установка драйвера на сетевую карту в Windows 10, 8, 7

Если на ноутбуке, компьютере установлена система Windows 7, 8, 10, первым делом стоит найти драйвер в сети. Когда ПК известно его местоположение, устройство способно обновить данные в автоматическом режиме. В операционных системах Windows 7, 8 необходимо просмотреть информацию через диспетчер устройств.

Важно! Windows 10 дает возможность сразу перейти в центр обновления оборудования и выбрать нужный пункт

Обновляем драйвер вручную (если нет файла setup.exe)

В ноутбуке, компьютере есть инструменты для ручной установки драйвера. В свойствах сетевой карты отображены сведения о последних обновлениях План действий:

1. Комбинация Win+R.
2. Выбор devmgmt.msc.
3. Кнопка Enter.
4. Поиск адаптера.
5. Переход в ИД оборудования.
6. Просмотр сведений.
7. Выбор значения.
8. Кнопка «Обновить».

Прототип на базе микросхемы MC33035

Параллельно с разработкой контроллера на Ардуино я рассматривал альтернативные варианты логической части контроллера. И это привело меня к микросхеме MC33035. Это старая разработка от Motorola, сейчас её выпускает ON Semiconductor. Создана специально для мощных трёхфазных двигателей.

Данная микросхема:

• Отвечает за всю логическую часть контроллера
• Считывает показания с датчиков Холла
• Определяет положения вала
• Выдаёт сигналы для затворов Н-моста на их драйверы
• Имеет возможность подключения индикатора ошибок, перегрева
• Обрабатывает и передает ШИМ-сигнал (PWM)
• Осуществляет реверс (обратный ход колеса)

Одним словом, микросхема содержит всё необходимое для управления электродвигателем. Её стоимость очень низкая: на Алиэкспрессе — около 50 рублей. Для сборки полноценного контроллера на её основе потребуется микросхема MC33035, полумостовые драйверы и Н-мост из полевых транзисторов. Я также собрал контроллер на этой микросхеме. Работает отлично, стабильно, колесо крутится как надо на различных оборотах. Но функционал микросхемы ограничен, если необходимо наворотить различные функции, вывод на дисплей скорости, одометр, расход батареи, то опять же возникает необходимость дополнительно подключить Ардуино или что-то аналогичное.

Схема с MC33035

Печатная плата

Готовый вариант

Обязанности контролера

Вне зависимости от места работы главной обязанностью контролера является проверка продукции или проверка соблюдения правил, регламента. Но также есть и побочные обязанности, которые свойственны определенной специальности.

Например, в перечень обязанностей контролера качества можно включить:

• отбраковка продукции;

• участие в специальной экспертизе по выявлению причин возникновения брака;

• отслеживание процесса устранения брака и повторная проверка;

• работа над документацией.

Для того, чтобы грамотно выполнять свои обязанности специалисту следует знать:

• принятые стандарты качества производимой продукции;

• принципы составления соответствующей документации;

• установленный на предприятии регламент проведения экспертиз.

Контролер общественного транспорта имеет следующий функционал:

1. при помощи специального оборудования проверять подлинность билетов и удостоверений, которые предоставляют пассажиры;

2. при возникновении необходимости обязать не заплатившего пассажира приобрести билет у водители транспортного средства, а в случае отказа в покупке – требовать покинуть общественный транспорт на ближайшей остановке;

3. следить за установленными в автобусах, троллейбусах и трамваях турникетами, снимать с них показатели;

4. при обнаружении несоответствия удостоверения или билета выписать специальный акт и изъять проездной документ.

При этом следует отметить, что контролер общественного транспорта имеет также и некоторые ограничения в работе:

• забирать несоответствующие по тем или иным причинам проездные документы без составления акта;

• штрафовать безбилетников;

• совершать действия, которые приведут к задержкам в работе общественного транспорта.

Грамотное исполнение обязанностей специалиста подобной категории невозможно без следующих знаний:

1. действующие нормативно-правовые документы в сфере пассажирских перевозок;

2. установленные формы проездных документов различных категорий;

3. тарифные сетки на вверенных маршрутах;

4. регламент составления штрафов и квитанций.

Принцип работы ПЛК

По сути, микроконтроллер достаточно близок к реле. Только вместо механических контактов и катушек в нем — электронные цепи. Понять принцип действия будет легко любому инженеру, знакомому со схемами, основами электротехники.

Датчик освещенности на входе подает сигнал в блок обработки данных. В нормальном состоянии процессор не реагирует. Как только сенсор определит падение освещения, изменится его сопротивление, центральный блок задействует цепи питания электроламп.

Для управления ПЛК, его программирования используется бытовой ПК. Несколько отдельных микроконтроллеров образуют каскад с усложненными задачами. Системы «умный дом», автоматика включения двигателя насоса для закачки воды в накопительный бак давно содержат в себе подобные блоки.

Сложные микроконтроллерные устройства обеспечивают охрану, защиту периметра (квартиры), включая связь с полицией (владельцем) через модем, подъем тревоги при проникновении нарушителей, разрушении механизма закрытия двери.

Первый этап работы устройства состоит из экспресс-теста задействованного оборудования. Одновременно идет загрузка операционной среды, управляющих программ. Все как в настольном ПК при старте Windows. Предусмотрена пошаговая отработка команд (отладка), при которой допускается мониторинг, корректировка переменных.

Для простоты восприятия рабочий, шаговый режим ПЛК разбит на типовые циклы. Они повторяются во время функционирования устройства. В каждом цикле, «маршрутной карте» заключаются 3 действия:

Завершается цикл быстрым переходом к первому этапу «урока».

Основные варианты конфигураций

Постоянно, стремясь к совершенству и автоматизации, человек изобретает всё новые и новые механизмы для этого. Также это стремление направлено и на уменьшение габаритов устройств без потерь их функциональных особенностей.

Для контроллера управляющего механизмами так и для всей системы умный дом есть основные требования это:

1. автоматизм;
2. самоконтроль;
3. чёткость управления, без совершения ошибок.

Варианты конфигурации любой такой системы зависят от многих факторов, о который уже говорилось выше, вот варианты систем которое могут подключаться к контроллеру:

1. Регулировка и управление освещением как в самом помещении, так и на придомовой территории, и в местах архитектурных сооружений;
2. Климатические установки (кондиционирование, вентиляция, обогрев);
3. Закрывание и блокировка дверей, ворот и окон;
4. Аудиосистемы, и телевидение, домашний кинотеатр;
5. Управление шторами, жалюзи и солнцезащитными роллетами;
6. Системой водоснабжения;
7. Кормление домашних животных и аквариумных рыбок.

То есть всё заключается в желании клиента и его материальных возможностей.

Функции

В общем случае, полетный контроллер выполняет следующие функции:

• Собирает информацию с датчиков (установленных на нем или внешних: компас, GPS, гироскопы и т.п.);
• Устанавливает/рассчитывает свое положение в пространстве, согласно датчикам;
• Собирает информацию о внешних управляющих воздействиях (отклонения стика пилотом или следующий шаг алгоритма программы/автопилотирования);
• Рассчитывает неувязки и Пропорционально-Интегрально-Дифференциальные (PID) коэффициенты, в соответствие с прошивкой/программой автопилотирования или ручного управления;
• Отправляет управляющие/корректирующие сигналы на исполнительные механизмы (на регуляторы оборотов).

Как грамотно выбрать контроллер заряда аккумулятора?

Для того, чтобы выбрать нужный контроллер, необходимо определиться с функцией, которую будет нести данное устройство и с масштабом всей установки. Если предполагается сборка небольшой солнечной системы, которая будет контролировать бытовые приборы с мощностью не более двух киловатт, то достаточно установки PWM контроллера. Если же речь идет о более мощной системе, которая будет контролировать сетевое электричество и работать в автономном режиме, тогда необходима установка MTTP контроллера. Все зависит от напряжения которое поступает на контроллер аккумулирующего устройства. PWM-контроллера способны выдержать показатели до 5 кВт, в свою очередь MTTP-модули выдерживают до 50 кВт.

Универсальность ПЛК

Чтобы понять всю силу и универсальность программируемых компонентов, необходимо рассмотреть несколько типов программ. Контроллер – это программируемый элемент, поэтому без вторичной настройки подключенных к нему элементов можно изменить все заданные команды. Допустим, вам нужно изменить программу, рассмотренную выше – при замыкании кнопки должна тухнуть лампа, а при размыкании загораться.

Для выполнения такой команды нужно просто поменять местами типы команд, которые были ранее. При нажатии на кнопку должно подаваться напряжение на вход ПЛК, а мнимое реле, которое находится в нем, имеет нормально-замкнутые контакты. Поэтому при подаче напряжения контакты размыкаются и лампа тухнет. Но когда в схеме контроллера пропадает сигнал, мнимое реле замыкает контакты и лампа загорается.

Изготовление платы

Для работы потребуется:

• Стеклотекстолит фольгированный;
• Наждачная бумага (очень мелкозернистая и нулёвка);
• Растворитель для обезжиривания;
• Глянцевая бумага для лазерного принтера (1 лист);
• Утюг;
• Лимонная кислота;
• Перекись водорода;
• Соль пищевая;

Для платы понадобится кусок текстолита размером 4Х6 сантиметра. Обрезать её в нужный размер лучше ножовкой по металлу. Потому что при работе ножницами текстолит может расслоиться и появятся грубые заусенцы.

Обязательно обрабатываем кромку мелкой наждачной шкуркой. Чтобы снять слой оксидной плёнки, очень аккуратно обрабатываем поверхность нулёвкой.

Последний подготовительный этап – обезжиривание. Но это перед тем как приложить распечатанную схему.

Как сделать правильный выбор

При выборе контроллера следует обратить внимание на его размер, уровень автоматизма, самоконтроля и точность управления. Последний пункт легко проверить по отзывам

Существуют очень дорогие контроллеры для больших и многофункциональных систем умного дома. Но всегда можно найти аналог дешевле, и соответственно, с менее широкими возможностями.

Также важно обратить внимание на функционал. Не все контроллеры могут выполнять эти действия:

• управление освещением в доме, в дополнительных сооружениях и на приусадебном участке;
• контроль над температурой и влажностью воздуха;
• открытие и закрытие окон, дверных проёмов;
• контроль над охранной системой (камеры видеонаблюдения, сигнализации);
• управление электропитанием, автоматическое отключение розеток;
• включение телевизора и аудиосистемы;
• контроль над стиральной и посудомоечной машиной;
• наблюдение за детьми и домашними животными.

Как проверить ШИМ-контроллер

Есть несколько способов как сделать проверку ШИМ-контроллера. Можно, конечно это сделать без мультиметра, но зачем так мучаться, если можно воспользоваться нормальным прибором.

Прежде, чем проверять работу ШИМ-контроллера, необходимо выполнить базовую диагностику самого блока питания. Она выполняется так:

Шаг 1. Внимательно осмотреть в выключенном состоянии сам источник питания, в котором установлен PWM. В частности надо тщательно осмотреть электролитические конденсаторы на предмет вздутости.

Шаг 2. Провести проверку предохранителя и элементов входного фильтра блока питания на исправность.

Шаг 3. Провести проверку на короткое замыкание или обрыв диодов выпрями­тельного моста. Прозвонить их можно не вы­паивая из платы. При этом надо быть уверен­ным, что проверяемая цепь не шунтируется обмотками трансформатора или резистором. Если есть на это подозрение, то всё таки придётся выпаивать элементы и проверять уже по отдельности.

Шаг 4. Провести проверку исправностм выходных цепей, а именно электролитических конденсаторов низкочастотных филь­тров, выпрямительных диодов, диодных сборок и т.п.

Шаг 5. Провести проверку силовых транзисторов высокочастотного преобразователя и тран­зисторов каскада управления. При этом в обязательном порядке проверьте возвратные диоды, которые включенны параллельно электродам коллектор-эмиттер силовых транзисторов.

Проверка ШИМ-контроллера — видео инструкции:

Определение

Невозможно дать единого определения термина «контроллер», поскольку этим термином называют самые различные устройства. Если мы обратимся к Википедии, то в ней представлено несколько значений этого слова, среди которых следующие:

— контроллер прерываний (микросхема или встроенный блок процессора, отвечающий за возможность обработки запросов на прерывание от разных устройств);

— микроконтроллер (микросхема, управляющая электронными устройствами);

— контроллер электрического двигателя (многоступенчатый, многоцепной коммутационный аппарат с ручным управлением);

— промышленный контроллер (управляющее устройство, применяемое в промышленности и других отраслях для автоматизации технологических процессов);

— программируемый логический контроллер (ПЛК) (промышленный контроллер, предназначенный для выполнения логических операций, т.е. операций алгебры логики)

В данной статье будут рассматриваться контроллеры, применяемые в системах автоматизации, в частности программируемые логические контроллеры.

Контроллером в системах автоматизации называют устройство, выполняющее управление физическими процессами по записанному в него алгоритму, с использованием информации, получаемой от датчиков и выводимой в исполнительные устройства.

Программируемый логический контроллер — это микропроцессорное устройство, предназначенное для управления технологическими процессами в промышленности и другими сложными технологическими объектами (например, системы управления микроклиматом). Принцип работы ПЛК заключается в сборе сигналов от датчиков и их обработке по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства.

Кулачковые контроллеры

На рисунке ниже изображен поперечный разрез кулачкового контроллера переменного тока:

Перекатывающийся
линейный контакт используется в контроллере. Относительно центра О₂ может вращаться сменный подвижной контакт 1. Центр О₂ расположен на
контактном рычаге 2. Контакт соединяется с помощью гибкой связи 4 с выходным
зажимом.

Необходимое нажатие и замыкание контактов создается пружиной 5, которая воздействует на контактный рычаг через шток 6. При размыкании контактов кулачок 7 действует на ролик 8. При этом пружина 5 сжимается, а контакты 1 и 3 размыкаются. От профиля кулачковой шайбы 9, приводящей контактные элементы в действие, будет зависеть момент включения и отключения контактов. Дуга, возникающая в момент переключения, не воздействует на контакты благодаря их перекатыванию. Малый износ контактов позволяет увеличить число включений в час до 600 при ПВ = 60%. По обе стороны кулачковой шайбы 9 расположены контактные элементы Ⅰ и Ⅱ, что позволяет резко снизить осевую длину контроллера. Как правило, вдоль оси аппарата располагается несколько контактных элементов, аналогичных рассмотренным. У кулачкового контроллера присутствует механизм фиксации положения вала, такой же, как и в барабанного. В виду облегчения гашения дуги на переменном токе кулачковыми элементами устанавливаются только дугостойкие асбестоцементные перегородки 10, препятствующие перекрытию между полюсами аппарата. В таких случаях установка дугогасительных устройств не обязательна. Если же контроллер отключает цепь постоянного тока, устанавливается дугогасительное устройство, аналогичное применяемому в контакторах.

Рассмотренная нами
конструкция контроллера имеет следующую особенность – включение происходит за
счет силы пружины, а выключение за счет выступа кулачка. Благодаря такой
конструкции контакты удается развести в случае их сваривания. Недостатком
применения такой системы является большой момент на валу, создаваемый  включающими пружинами при значительном числе
контактных элементов.

Возможны также и другие
конструктивные выполнения контактов. В одном из них контакты размыкаются под
действием пружины, а замыкаются под действием кулачка. В другом случае
включение и отключение может происходить при помощи кулачков. Однако такие
решения применяются редко.

На рисунке ниже изображена схема пуска асинхронного электродвигателя с фазным ротором при помощи кулачкового контроллера.

Арабскими цифрами обозначены позиции вала аппарата, а римскими – контакты. При пуске «вперед» в работу вступают расположенные справа контактные элементы. Для примера рассмотрим позицию 3. В данной позиции замкнуты контакты Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ. При таком расположении контактов статор машины подключен к сети, а в роторе выведены первые позиции ступеней  пусковых резисторов в двух фазах. В положении 5 все контакты замкнуты – ротор электродвигателя полностью закорочен.

Блок управления двигателя: устройство, неисправности и диагностика

Одним из важнейших элементов практически всех современных двигателей является электронный блок управления. Это название довольно длинное, так что его сокращают до ЭБУ двигателя. Блок имеет сложное устройство, а его производством занимается ограниченное число фирм. По факту, они же владеют патентами и ограничивают деятельность других фирм, но это уже другой вопрос. Грамотному автолюбителю стоит разбираться в том, что представляет собой ЭБУ двигателя, какое место в структуре автомобильных систем он занимает, какие элементы ему подконтрольны и по каким причинам он может выйти из строя. Обо всем этом – в материале Avto.pro.

Прошивки полетного контроллера, их виды

Полетные контроллеры отличаются не только по типу компонентов, из которых они состоят, но и по прошивкам, на которых они работают, то есть программным обеспечением, на котором работает полетный контроллер.

Как уже написано выше, на сегодня самыми популярными прошивками являются:

• CleanFlight;
• Betaflight;
• Raceflight.

Что из себя представляет программное обеспечение полетного контроллера — прошивка? Это набор правил и алгоритмов, которые обрабатывает процессор.

А теперь ответ на вопрос, как прошить полетный контроллер? Конкретно для каждой прошивки разработан свой конфигуратор — это специальная программа, которая загружает в полетный контроллер программное обеспечение, а зачем конфигуратор работает в роли графического интерфейса прошивки — чтобы вам было наглядно и удобно настраивать свой квадрокоптер.

С помощью графического интерфейса можно вносить различные настройки в прошивку, например, менять параметры PID, включать и редактировать фильтры, включать или отключать датчики, настраивать начальные и максимальные обороты двигателей и так далее. Но стоит отметить, что в зависимости от прошивки у них будет разный интерфейс, критичных отличий, конечно, не будет, но все же.

Гироскоп и акселерометр полетного контроллера

Гироскоп и акселерометр — очень важные датчики, они определяют положение квадрокоптера в пространстве, а также движется ли он, посылают эти данные процессору, а тот уже решает, какому двигателю поддать газа, а какому наоборот, снизить обороты.

Акселерометр выполняет роль стабилизатора в пространстве, есть даже такой режим полета — «Режим стабилизации», при котором квадрокоптер невозможно будет перевернуть в воздухе и он всегда будет держаться параллельно земле (если просто отпустить стики на пульте). Опытные пилоты почти всегда летают в режиме АКРО, поэтому они отключают акселерометр или используют его крайне редко.

Гироскоп же выполняет роль определения положения квадрокоптера в пространстве.

Какие самые популярные гироскопы используются в полетных контроллерах? Смотрим таблицу ниже:

MPU9150 — это MPU6050 со встроенным магнитометром AK8975, а MPU9250 — это MPU6500 и тоже с магнитометром.

Номер и название гироскопа можно найти на самом чипе, например это — MPU-6000:

Выбор гироскопа: частота опроса и шумы

Есть два критерия, которые нужно учитывать при выборе полетного контроллера с конкретным гироскопом, это частота работы и чувствительность к шумам (электро- и механическим).

На сегодня самыми популярными и надежными считаются гироскопы MPU6000, у них частота работы 8KHz, а также они достаточно не чувствительны к шумам. Советуем не покупать полетные контроллеры с гироскопами MPU6500 и MPU9250, у них хоть и частота выше, но они больше подвержены воздействию шумов.

Серия гироскопов ICM работает лучше и плавнее, чем MPU6000 на 32KHz, но из-за шумных двигателей и регуляторов оборотов производительность ICM будет ниже, чем MPU6000. Например, ICM20602 на Raceflight Revolt V2 или ICM20689 на Kakute F4, оба этих гироскопа могут работать на частоте 32KHz, но с регуляторами оборотов, которые генерируют много шума, они работать будут хуже, чем MPU6000. По этой причине на полетные контроллеры устанавливают сетевые фильтры для частичного удаления шумов.

i2c и SPI

SPI и i2c — это протоколы связи (BUS) между процессором и гироскопом . В зависимости от того, какой будет протокол, будет зависеть скорость работы самого гироскопа. Гироскоп сможет работать на частоте 32KHz с протоколом SPI, в то время как на i2c можно рассчитывать на «потолок» в 4 KHz. Поэтому выбирайте ПК с SPI.

Что такое контроллер и какие разновидности этого устройства существуют?

Стандартных схем контроллеров не существует, однако все они имеют схожие черты. Как правило, большинство из них включают в себя два подстроечных резистора, который контролируют максимумы и минимумы напряжения. Кроме этого, в каждом контроллере есть обмотка реле, которое контролирует диапазон границ. Таким образом, если в аккумуляторе установлена максимальная граница в 15 В, устройство не сможет генерировать энергию выше этого предела.

В зависимости от строения контроллеры могут быть:

• простой контроллер или универсальный;
• гибридный контроллер.

Среди устройств, позволяющих контролировать данные параметры, различают:

• контроллеры типа ВКЛ/ВЫКЛ;
• Pulse width modulation (PWM) контроллер, или широтно-импульсный модулятор;
• Maximum power point tracking (MPPT) контроллер или контроллер, который следит за направлением солнечных лучей.

Выбор устройства управления

Обычно, устройство для эксплуатации на электробайке имеет в своём распоряжении наклейку либо маркировку, по которым можно вычислить его главные параметры.

Такие, как:

• номинальная мощность силового агрегата;
• минимальное и предельное напряжение аккумуляторной батареи;
• позиция датчиков Холла в электромоторе: через 60 или 120 градусов.

Рассмотрим к примеру вот такую наклейку:

Контроллер предназначается для бесщёточного электромотора номинальной мощностью 350 W. Может обслуживать аккумулятор с номинальным напряжением 36 V (предельно допустимое напряжение около 44 V). Блок управления отключится при минимальном напряжении АКБ в 31,5 V, предельный максимальный ток — 25 A.

Датчики Холла должны располагаться в электромоторе через 60 или 120 электрических градусов. Для определения мощности блока управления потребуется перемножить максимальное напряжение и максимальную силу тока. По итогу мы выведем максимальную мощность управляющего устройства: 44 V x 25 A = 1100 W.

Разброс устройств управления по мощности весьма широк:

• для e-bike идут контроллеры номинальной мощностью 0,35-2 кВт;
• на электроскутеры устанавливается оборудование мощностью 1-4 кВт;
• электромотоциклы нуждаются в установке 5-10-киловаттных гаджетов;
• самые же мощные контроллеры достались электромобилям — 10-50 кВт и более.

Важно! Устройство управления предназначенное для совмещения с 36-вольтовым источником питания, нельзя стыковать с электронакопителями обладающими более высокими цифрами Вольт. Перед тем как решиться на подобный подвиг, нужно вскрыть блок управления и удостовериться в том, что расположенные там силовые транзисторы и конденсаторы могут выдержать такой показатель напряжения

Кроме того, может понадобиться замена резистора в делителе напряжения. Поэтому лучше отдать предпочтение универсальным устройствам управления с большим диапазоном входного напряжения. К примеру, 48-72 V или даже 24-100 V.

Что такое контроллер?

Итак, велосипед оборудованный электрической тягой предполагает наличие на борту контроллера, который регулирует работу силового агрегата. Как мы все знаем, технический прогресс на месте не стоит и развитие индивидуального электротранспорта повлекло за собой разработку новой аппаратуры, не только более эффективно выполняющей свои функции, но и занимающей намного меньше пространства на e-bike. Контроллер не имеет подвижных деталей, а команды электродвигателю передаются посредством импульсов.

На блок управления возложены такие обязанности:

1. Трансформация постоянного напряжения электронакопителей в 3-х фазный ток для моторизированного колеса.

2. Регулировка мощности электродвигателя, в зависимости от степени воздействия на рукоять газа.

3. Защита электромотора.

4. Запуск силового агрегата.

5. Снижение уровня вибраций электродвижка при старте, что позволяет продлить срок его службы.

6. Включение и выключение электроники.

7. Управление скоростью и крутящим моментом.

8. Обеспечение контролируемой остановки средства передвижения.

9. Защита электрической системы аппарата от перенапряжения, перегрева и токовой перегрузки.

10. Отображение на панели управления рабочих параметров электросистемы.

11. Контроль напряжения аккумуляторной батареи и отключение электроники при критическом понижении напряжения — для защиты электронакопителя от глубокого разряда.

12. Дополнительно, на некоторых моделях электровелосипедов, осуществляется обратное преобразование энергии в момент торможения — так называемая рекуперация. Так вот, за неё также отвечает контроллер — он должен поддерживать режим рекуперации.

Внешний вид контроллера вы вряд ли спутаете с чем-то другим — это металлическая коробка с большим количеством выходящих из неё проводов. Они в свою очередь, стыкуются с органами управления расположенными на руле, аккумуляторной батареей, электрическим двигателем, датчиками Холла и бортовым компьютером.

Иногда девайс помещают в специальный бокс, защищая его таким образом от негативного воздействия окружающей среды и вдобавок, имеет место эстетическая сторона дела — так красивее будет. Однако здесь может быть один неприятный момент: если вы используете непроветриваемый чехол, то во время интенсивной работы контроллера, его перегрева просто не избежать. Такой «накал» может повлечь за собой оплавление проводов и контактов, а в самом худшем случае, гаджет полностью выйдет из строя.

В состав контроллера входят такие компоненты:

• управляющий микроконтроллер;
• понижающие преобразователи на 12 V и 5 V, для запитки микроконтроллера и периферии;
• силовые элементы — токоизмерительные шунты, конденсаторы, транзисторы.

Похожие записи:

Активное, емкостное и индуктивное сопротивление. закон ома для цепей переменного тока Ретро проводка в современном доме Где используется фидерный кабель Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине