Maximale PWM rate ESC

[Tinus88]

Hallo iedereen,

Voor een quadrocopter project ben ik bezig met onderzoek naar ESC's.
Standaard ESC's worden aangestuurd door middel van PWM met een refresh rate van 50 Hz.
Nu heb ik tegenstrijdige berichten gelezen over een trage reactiesnelheid daarvan.
Dat is de reden dat ze bij MikroKopter - Wiki: MikroKopter.de aparte I2C ESC's hebben gemaakt die een snellere updatesnelheid behalen.
Andere verhalen vertellen dat zij gewone ESC's gebruiken, dus aan te sturen met PWM.

Nu is dus de vraag:
Is een I2C-sturing echt noodzakelijk (updatesnelheid)?

En de hoofdvraag:
Kan een standaard ESC - die normaal met 50 Hz PWM aangestuurd wordt - een hogere frequentie verwerken? Kan ik daar zonder problemen een frequentie van 500 Hz (factor 10 hoger) op sturen?

* AeroQuad Forums - The Front Page , zij gebruiken een gewone ESC en uit de Arduino code is op te maken dat zij een refreshrate van ± 490 Hz gebruiken *

[Richardcj]

Zoals ik kan zien gebruiken zij een controllerboard met I2C-buslijn.
Deze buslijn gebruikt een ander dataprotocol dan de gebruikelijke servo`s en ESC`s
Zij bouwen (converteren) een normale ESC om naar een I2C bus.
Dit doen ze dus omdat de controller dit signaal uitstuurd en tevens dat het sneller is.
Waarom sneller? nou omdat de quadcopter dan stabieler in de lucht hangt.

Hoe sneller de gyrosignalen bij de ESC verwerkt zijn ,hoe stabieler de kopter.

Bij een hely met rotor en hekrotor, zijn voor de hekroteraansturing verschillende servo`s in de handel.
De normale welke op 280HZ/1520µs werken en de snellere welke op 560HZ/760µs.

Als de gyro 280/1520µs uitstuurt werke alle servo`s, maar als de gyro 560/760µs uitstuurd werken alleen de snelle servo`s daarop.
Dit komt omdat de chip in de servocontroller de hogere snelheid niet aankan.

Ditzelfde geldt denk ik ook voor de controllerchip in ESC`s

Gr Richard

[Tinus88]

Duidelijk antwoord Richardcj!
Het verheldert in ieder geval dat normale servo's op 280 Hz kunnen draaien.
Ik kan verder ook nooit informatie vinden over de ESC's of zij die hogere frequenties aankunnen.

Inderdaad is I2C sneller dus zal de quadrokopter stabieler in de lucht hangen.
Toch vraag ik mij af of het echt merkbaar is of er nu een pwm signaal met 50 Hz of 280 - 560 Hz wordt aangeboden.
Als het écht verschil maakt, zal er door mij en de projectgroep een I2C module ontworpen moeten worden, maar als het even kan wil ik voor standaard ESC's gaan, dat scheelt enorm veel tijd.

[Richardcj]

Kijk ,het is natuurlijk zo dat een ESC wordt gebruikt voor het regelen van een motertoerental.
Omdat motoren worden toegepast in modelauto`s`/ boten /vliegtuigen etc.

Hieruit zin ESC ontworpen: koolborstelversie`s en de koolborstellozeversie`s.
Bij deze toepassingen is de snelheid van verwerken van een toerental niet van groot belang.

Echter bij een quadkopter(wat trouwens een mechanisch verzinsel is)is het van belang om een stabiele vliegmachine te besturen door middel van toerental gestuurde motoren.

Met een mechanisch verzinsel bedoel ik: het is geen model van een in werkelijk bestaand vliegend object.

Bij een quadkopter is de snelheid van de stuurcomando-verwerking dus wel van belang.
Bijv. bij richtingscomando moet er iets sneller gaan draaien en/of langzamer.

Een controllerboard met gyro`s wilt het board houden zoals het is(stabiel)

Echter als het toerental van de motoren nogal zwaberen, krijg je vanzelf overbesturing van die motoren wat dan weer resulteerd in een onstabiel geheel.

Als ik naar de toekomst kijk.....futaba is al in de weer met een bussysteem.
Ik denk dat de RC techniek in de komende jaren zal gaan overstappen op een soort van serieele bus voor alle servo`s en ESC`s etc

Dan wordt de communicatie tussen zender al sneller,maar de communicatie tussen een onboardcontrollel en zijn aangesloten servo`s en ESC`s nog sneller.

Daar heb je nu nog niets aan.
Dus moet je nu de keuze maken: iets bestaand gebruiken of iets zelf te gaan onwikkelen.

gr Richard

[Anko]

Oorspronkelijk geplaatst door Richardcj

K/vliegtuigen etc.

Hieruit zin ESC ontworpen: koolborstelversie`s en de koolborstellozeversie`s.
Bij deze toepassingen is de snelheid van verwerken van een toerental niet van groot belang.

Hier ga je toch even de fout in, ook 1 rotorige helis(normale opstelling met staartrotor) hebben ook vaak in governer mode baat bij een hoge PWM rate.. Ook kan een Hoge PWM rate ervoor zorgen dat de esc heter wordt als normaal.. of de motor kan er raar op reageren, allemaal dingen om rekening mee te houden..

[Tinus88]

Hmmm ja inderdaad!
Ik heb nog een ESC voor borstelmotor liggen.
Ik wilde het al gewoon gaan testen (hogere pwm rate), maar inderdaad goed punt om de temperatuur goed in de gaten te houden!

[Richardcj]

Anko

Tussen een ESC en een electromoter is geen PWM signaal.
Als je op de zender een vlakke gaskurve (hely)programeerd, heb je eigenlijk geen snel PWM nodig.
Waarom? omdat er aan de snelheidsinstelling niets veranderd.

Het governor-regel-cirquit in de regelaar probeerd het toerental zo constant mogelijk te houden.

Dus alleen als je met een gyro een pwm-signaal verstuurd wil je een snelle afhandeling van een pwm-signaal.
Dit om het toerental van de prop`s zo snel mogelijk in rpm te laten veranderen.

Mee eens?

Gr Richard

[Anko]

Oorspronkelijk geplaatst door Richardcj

Anko

Dit om het toerental van de prop`s zo snel mogelijk in rpm te laten veranderen.

Mee eens?

Mee eens, Maar, de governor zit ook gekoppeld aan de kloksnelheid van de regelaar.. en dat is waar het hier over gaat

[grob]

Je ziet op sommige Esc's ook staan dat ze hogere (Dan 50hz) updates aan kunnen. bEn zelf ook bezig de tricopter na te bouwen, maar dan uitsluitend gebruikmakend van Microchip PIC's. Ik heb een module gemaakt (I2C naar PWM) die met een hoge update frequentie de ESC aanstuurt. Mocht je geinteressert zijn in het schema en de C code stuur dan pb. Stel ze graag ter beschikking.

Rob

[Richardcj]

Anko

Ik denk juist dat je in een tri/quad copter geen governor wilt gebruiken, want je wilt geen vast toerental, maar een geregeld toerental.
Als je een vast toerental wilt gebruiken voor alle motoren is ie niet meer bestuurbaar.

Dus als je over pwm signaal praat is dat het signaal van ontvanger naar servo`s / esc`s etc en niet tussen de govenor en de eindtrap van een regelaar.

Gr. Richard

[marten77]

Hallo Tinus,

Die I2C zal vermoedelijk alleen gebruikt worden tussen hun gyro's/GPS/sensoren en de ESC's.
Vanuit de zender zal het ten alle tijden via die vertraagde sturing blijven lopen.
Dit is snel genoeg voor hetgeen wat je ermee wilt.
Alleen voor de stabiliteit is die korte tijd zeker wenselijk.

Vanuit een zender/ontvanger komt overigens geen PWM, maar een PPM (Positive Puls Modulation) signaal !
De PWM (Puls With Modulation) wordt wel gebruikt op de eindtrappen van de ESC's.

Zover ik begreep, heeft de ESC middels die I2C een reactietijd van <0,5Ms.

Of dat andere ESC's snellere PPM's aankunnen is altijd maar weer afwachten.
Dit zal bij de betere series wel vermeld staan.
Het kan zijn, dat het bijv. de FailSafe functie verstoort, of eventuele andere zaken.
Ik zou in elk geval hun eigen type gebruiken, daar die alle signalen kan verwerken.
(I2C, PPM, Serial)
Zo kun je alle kanten op en voor dat geld lijkt het me een prima product.
Je kunt ook eens rondsnuffelen bij robot-aanbieders.
Daar worden ook diverse ESC's middels meerdere aansturingen aangeboden.
Al zijn de meeste nog wel voor borstel-motoren.

Succes verder met je project.

[marten77]

Oorspronkelijk geplaatst door Tinus88

* AeroQuad Forums - The Front Page , zij gebruiken een gewone ESC en uit de Arduino code is op te maken dat zij een refreshrate van ± 490 Hz gebruiken *

Hallo Tinus,

Om hier nog even op terug te komen, dit is inderdaad de standaard PWM snelheid.
Daar het meestal Led's zijn die worden aangestuurd, of kleine motoren.
Het is te versnellen voor 2 PWM uitgangen (ik meen voor de 9 en de 10)
Ik heb nu 2x een PWM op die 2 poorten geactiveerd van 16Khz.

Indien je hiermee gaat experimenteren; houd er wel rekening mee, dat er dan geen andere functies gebruik maken van diezelfde timer(s) !

[Tinus88]

@marten77
Ik kan het nog niet helemaal met je eens zijn. Je zegt dat er uit een zender/ontvanger PPM signalen komen. Dat klopt natuurlijk wel, maar over het algemeen wordt dat PPM signaal in de ontvanger zelf ge-extraheerd tot meerdere, onafhankelijke PWM kanalen waar je dus je servo's en ESC's op aansluit. DAARVAN (ontvanger -> ESC) is het PWM signaal 50 Hz. Wat er aan de andere kant van de ESC staat (dus ESC -> motor) is een veel hogere frequentie dan 50 Hz.

In je laatste bericht zeg je trouwens dat 490 Hz de standaard PWM snelheid is. Je bedoelt daarmee -neem ik aan- standaard voor Arduino? Want servo-PWM signalen zijn 50 Hz (zoals ik hierboven ook zeg)

[Tinus88]

Oeps... Dubbel post

[Tinus88]

Marten77: ben je het eens met mijn verhaal hierboven?

Ik heb trouwens samen met mijn projectgroep besloten om in het voorlopige ontwerp van de quadrocopter gebruik te maken van normale ESC's. Dat besluit hebben we genomen, aangezien wij positief zijn over de snelheid van 50 Hz update frequentie van normale ESC's. De updatesnelheid van de rotatie van de propeller zit 'm waarschijnlijk vooral in de traagheid van het opslingeren van de motor.

Hiermee dit besloten te hebben, ga ik een testopstelling maken dat de stapresponsie zal meten van het systeem: ESC + motor + prop. Die reactiesnelheid kunnen we dan verwerken in het totale systeem.