Elektrische step regelaars: Alles wat je moet weten
Regelaars voor elektrische steps regelen de stroom van de batterij naar de motor en zijn een belangrijke factor bij het bepalen van de prestaties van een step.
Lees verder om meer te leren over hoe dit onopvallende onderdeel je op weg houdt.
Wat is een elektrische step regelaar?
De regelaar of elektronische snelheidsregelaar (ESC) is een elektronische schakeling die de snelheid van de motor in een elektrische step regelt.
Hij ontvangt input van de gashendel en regelt nauwkeurig de stroom van de batterij naar de motor.
Bij de meeste steps biedt de regelaar ook regeneratieve remmogelijkheden.
Regelaars worden beoordeeld in termen van stroom (gemeten in ampère) en spanning (gemeten in volt).
De regelaars met een hogere stroom en een hogere spanning drijven de steps aan.
Regelaars variëren van langdurige maxima van tientallen volt en slechts een paar ampère tot 100 volt en 400 ampère op Rion hypersteps.
Regelaars die regeneratief remmen (of elektronisch remmen) mogelijk maken zijn ook in staat om bij activering stroom van de motor terug naar de batterij te leiden.
Bijna alle regelaars hebben deze mogelijkheid.
Omdat de energie wordt afgevoerd door ze terug in de batterij op te slaan, werkt deze functie alleen als de batterij niet volledig opgeladen is.
Een volledig opgeladen batterij heeft geen capaciteit om meer energie op te slaan.
Terwijl de meeste elektrische steps slechts één enkele regelaar hebben die één enkele elektromotor aandrijft, hebben krachtige elektrische steps met dubbele motor er gewoonlijk twee die dezelfde gashendel ingang delen.
Hoe werkt een controller?
Regelaars zijn elektronische schakelingen bestaande uit een programmeerbare microcontroller die vele ingangen ontvangt, waaronder stuursignalen (gashendel, remsensor, en motorsnelheidssensor), een batterijaansluiting, en een uitgang heeft naar de elektromotor.
De microcontroller/processor is het brein van de ESC en is in feite een kleine computer waarop een regelprogramma of firmware draait.
De ESC luistert naar verschillende signalen en bepaalt het juiste uitgangs- en timing signaal.
Het gasklepsignaal is in feite een verzoek aan de ESC om de motor op een bepaalde snelheid (omwentelingen per minuut) te zetten.
De ESC controleert de motorsnelheid via een hallsensor of door terug-EMF van de elektromotor te voelen.
Deze moduleert het motorsignaal om de door het gaspedaal “gevraagde” snelheid te bereiken.
Voorbeelden van steps
Sommige steps, zoals de M365 en de Ninebot Max, hebben door de gebruiker te flashen regelaar firmware die over-the-air updates via bluetooth mogelijk maakt.
Dit was oorspronkelijk bedoeld om de fabrikant van de steps in staat te stellen updates via hun bijgeleverde apps te pushen.
Maar onverschrokken enthousiastelingen zijn er in geslaagd reverse-engineering toe te passen en hulpmiddelen te ontwikkelen waarmee je je eigen firmware kunt rollen en eenvoudig kunt flashen.
Deze firmware hacks zijn meestal bedoeld om het vermogen, de topsnelheid en de algemene prestaties te verhogen, ten koste van de actieradius en mogelijk de totale levensduur van de steps.
FET’s
Omdat de processor een relatief kwetsbare, zwakvermogende component is, kan hij de motoren niet rechtstreeks aansturen.
In plaats daarvan levert hij een relatief zwak signaal aan een netwerk van veld-effect transistors (FET’s), die de motor aandrijven.
Deze FET’s zijn het bedrijfseinde van de regelaar en dienen in wezen als een klep om de stroom van de batterij naar de motor nauwkeurig te regelen.
FET’s zijn niet volmaakt efficiënt en produceren bij het gebruik ervan aanzienlijke warmte.
Ze zijn op de regelaar printplaat heel gemakkelijk te herkennen omdat ze meestal met grote condensatoren zijn ingepast en vaak thermisch verbonden zijn met een koellichaam of de metalen controllerbehuizing.
De robuustheid van de gebruikte FET’s en het vermogen tot thermische dissipatie bepalen vaak het maximum aan aanhoudend vermogen dat een regelaar kan leveren.
Regelen van de snelheid
Om de snelheid van de motor te regelen, drijft de processor van de regelaar de FET’s aan met een hoogfrequent signaal – hij schakelt ze snel aan en uit.
Dit hoogfrequent schakelen produceert het karakteristieke elektrische motorgejank.
Door de duty cycle, of de fractie van de tijd dat de FET’s in de “aan” versus “uit” toestand zijn, te variëren, kan de regelaar de motor langzamer of sneller laten draaien.
Timing van de stroomlevering
Behalve het moduleren van de arbeidscyclus (Duty Cyclus) van het geleverde vermogen, regelt de processor ook nauwkeurig de timing van de stroomlevering.
Dit is nodig vanwege de werking van borstelloze gelijkstroom elektromotoren.
Ze bevatten een rotor van permanente magneten die ronddraait ten opzichte van vaste elektromagneten.
De meeste elektrische stepmotoren hebben 20 tot 40 afzonderlijke elektromagneten of polen.
Net als cilinders in een auto moeten deze polen geactiveerd worden met een precieze timing die varieert naargelang de snelheid van de motor.
Een sensor meet de snelheid van de motor, zodat de processor de frequentie kan variëren waarmee hij de elektromagnetische polen in de motor activeert.
Opmerkelijke elektrische stepbesturingen
VESC Project
Het VESC Project is een open-source hoog-performante elektrische snelheidsregelaar project met software en hardware ontwerpen die gehost worden op Github.
De VESC is in staat om kleine drones en op afstand bestuurbare voertuigen aan te drijven, persoonlijke elektrische voertuigen, tot aan elektrische auto’s toe.
Het VESC Project werd gestart door Benjamin Vader en was tegen 2020 uitgegroeid tot talrijke medewerkers over de hele wereld.
Stormcore van Lacroix Boards
De Stormcore is een krachtige regelaar die gebaseerd is op software en hardware van het VESC Project.
Stormcore wordt gebruikt in de Apollo Pro Ludicrous en Apollo Ultra Ludicrous steps.
Stormcore heeft een gamma van regelaars , gaande tot de Stormcore 100D.
Geef een reactie