Работа гувернера в недорогих ESC
Как известно, гувернер применительно к моделям вертолетов - это отдельное устройство (обычно на ДВС) или функция регулятора хода (ESC на электричках), поддерживающая обороты основного ротора постоянными вне зависимости от меняющейся нагрузки на роторе.
В очередной раз встретив на форумах фразы о том, что гувернер в недорогих регуляторах для б/к моторов вообще не работает, было решено написать эту небольшую заметку с объяснением причин. И, более того, с объяснением того, как заставить его работать.
Классический гувернер на ДВС имеет датчик положения ротора, позволяющий электронному блоку контролировать скорость вращения. Сама эта скорость задается исходно в оборотах в минуту (каким образом - в данной статье не рассматриваем). Далее, при снижении оборотов ниже установленного значения из за изменения шага гувернер добавляет газа, а при увеличении (например, при снижении по вертолетному) - уменьшает.
На моделях с электродвигателем такая схема почти не используется (хотя есть исключения). Поскольку ESC так или иначе должен знать скорость вращения, контроль над скоростью логично возложить на него же. Таким образом и появились ESC с встроенными функциями гувернера. На дорогих моделях регуляторов можно запрограммировать множество параметров, в т.ч. передаточное соотношение от двигателя до винта. Ну а в простых (к которым можно отнести и регуляторы Align) всего лишь имеется опция: включить гувернер или выключить. Далее по тексту под словом ESC будем понимать именно такие недорогие регуляторы с функцией гувернера..
Многие, особенно начинающие, вертолетчики включают эту опцию и… не получают ожидаемого результата: на 50% газу стоит притормозить мотор - и он реально притормаживает. Никакого поддержания постоянных оборотов нет. Кстати, а каких именно оборотов, сколько оборотов в минуту? Ведь это значение никто не выставлял, и настройки такой в регуляторе даже нет… И, что хуже всего, работа этой функции нигде не документирована.
Озадачившись таким вопросом, пришлось изучить его подробнее. После чего стало ясно, как работает функция гувернера в недорогих регуляторах. Вам стало интересно? Читайте дальше
Начать, пожалуй, следует с того, что гувернер должен поддерживать постоянными некоторые обороты ротора (или двигателя, если исключить влияние обгонной муфты). Поскольку это значение нигде не задано, его нужно определить искусственно. ESC определяет его следующим образом: после включения двигателя при росте значения канала газа гувернер фиксирует обороты в момент, когда газ становится равным 75-80%. В разных регуляторах этот порог отличается и обычно документирован следующими словами: “Для работы функции гувернера газ должен быть не менее 80%” или “Для работы гувернера кривая газа должна иметь значения между 75% и 85%”.
Зафиксировав первый раз после включения эти обороты, гувернер принимает их за заданные. Дальнейшее увеличение значения в канале газа уже не увеличивает оборотов: ESC не дает оборотам вырасти выше определенного им значения. При увеличении нагрузки на роторе оставшиеся 20-25% в канале газа гувернер использует для компенсации, поддерживая обороты ротора постоянными в пределах мощности двигателя. Однако, при уменьшении значения в канале газа ниже пороговой величины обороты начнут падать в соответствии с выставленной кривой газа.
Из сказанного следует вывод номер 1:
Гувернер в ESC работает только при значении в канале газа выше порогового (75-80%), пытаясь удерживать при этом те обороты, которые были зафиксированы при первом достижении каналом газа порогового значения.
Тогда становится очевидным, почему при 50% газа никакого удержания оборотов не наблюдается. В этой области ESC работает строго по кривым.
Логично поставить второй вопрос: а как же выставить эти самые обороты, поддерживаемые гувернером. Ответ простой: только подбором передаточного соотношения от мотора к ротору. Как правило, это сводится к замене моторной шестерни на другую и измерению получаемых при этом оборотов на 75-80% газа.
Таким образом, имеем вывод номер 2:
Передаточное соотношение трансмиссии должно быть подобрано так, чтобы получить требуемые обороты ротора при пороговом значении в канале газа (75-80%). Можно это число рассчитать, но лучше измерить, если хочется знать точные числа.
Точные числа, скажете Вы, всегда полезны. Однако, тут возникает третий вопрос: насколько они точные? Ведь если, полетав пару минут, выключить питание ESC (или сбросить газ до нуля), а через какое-то время снова раскрутить ротор, аккумулятор-то будет уже частично разряженным, и обороты при достижении газом порогового значения могут быть уже меньше, чем в первый раз?
Именно так, и это один из основных недостатков недорогих ESC:
Как следствие принятого принципа определения оборотов, последние могут быть различными при последовательных раскрутках ротора.
Иными словами, если Вы хотите получать более-менее стабильные обороты - придется выработать для себя процедуру, при которой первое достижение порогового значения газа будет только на свежезаряженном аккумуляторе в начале полета, а далее газ не снижается ниже некоей величины (зависит от регулятора, лучше всего не ниже пороговой).
Еще раз перечислим, что необходимо для работы функции гувернера в недорогих ESC:
Правильный подбор шестерен для получения желаемых оборотов при 75-80% ручки газа
Раскрутка ротора после включения всегда на свежем аккумуляторе до порогового значения
Кривая газа должна быть всегда не ниже порогового значения (75-80%). Это, как правило, пилотажный режим
Экспериментальные измерения на примере регулятора GAUI 75A от Hurricane 550 полностью подтвердили вышеописанное. Вот график оборотов. Во первых, видно, что несмотря на изменение нагрузки на роторе (видны колебания тока) обороты держатся постоянными. Но также видно, что после снижения газа до нуля и последующей раскрутки обороты тоже держатся, но уже другие.
Остается сделать вывод, почему плохи такие гувернеры. Как минимум, по той причине, что выставить обороты можно только путем подбора передаточного соотношения (об управлении с пульта речи, конечно, не идет). И при этом нет гарантии, что при новой раскрутке не будут получены иные значения оборотов в режиме поддержания.
Так что на электричках иногда лучше летать на кривых, чем иметь столько нерешаемых в недорогих ESC проблем при попытках заставить работать их гувернеры. Хотя всегда есть вариант купить дорогой контроллер или даже внешний гувернер для электро моделей, если у вас есть лишняя сотня-две долларов.
Однако, на некоторых моделях регуляторов (скажем, GAUI 75A) гувернер работает вполне прилично (см. график выше). Если отлетывать полностью аккумулятор с момента раскрутки, то не видится никаких противопоказаний к использованию этого режима.
И еще один момент: есть широко распространенное мнение, что в режиме гувернера расход батарей больше. Пожалуй, это действительно так, если летать строго в режиме гувернера (пилотажном с газом всегда выше порогового значения). Тогда гувернер всегда работает, и расход батарей большой. Но при снижении газа ниже этого значения начинают работать кривые. Да, при этом обороты не будут удерживаться, но ведь мы же и хотели сбросить газ?
Так что особых проблем при работе по кривым в области 0-80% газа, и в работе гувернера при газе выше 80% не предвидится. Как правило, активный пилотаж выполняется на больших оборотах, и там как раз гувернер способен предотвратить ненужную перекрутку ротора (и перерасход батарей). Ну, а при полете в режиме Normal он просто отключится, и полет по кривым не возьмет больше энергии, чем при выключенном режиме гувернера.
Взято:Остается сделать вывод, почему плохи такие гувернеры. Как минимум, по той причине, что выставить обороты можно только путем подбора передаточного соотношения (об управлении с пульта речи, конечно, не идет). И при этом нет гарантии, что при новой раскрутке не будут получены иные значения оборотов в режиме поддержания.
Так что на электричках иногда лучше летать на кривых, чем иметь столько нерешаемых в недорогих ESC проблем при попытках заставить работать их гувернеры. Хотя всегда есть вариант купить дорогой контроллер или даже внешний гувернер для электро моделей, если у вас есть лишняя сотня-две долларов.
Однако, на некоторых моделях регуляторов (скажем, GAUI 75A) гувернер работает вполне прилично (см. график выше). Если отлетывать полностью аккумулятор с момента раскрутки, то не видится никаких противопоказаний к использованию этого режима.
И еще один момент: есть широко распространенное мнение, что в режиме гувернера расход батарей больше. Пожалуй, это действительно так, если летать строго в режиме гувернера (пилотажном с газом всегда выше порогового значения). Тогда гувернер всегда работает, и расход батарей большой. Но при снижении газа ниже этого значения начинают работать кривые. Да, при этом обороты не будут удерживаться, но ведь мы же и хотели сбросить газ?
Так что особых проблем при работе по кривым в области 0-80% газа, и в работе гувернера при газе выше 80% не предвидится. Как правило, активный пилотаж выполняется на больших оборотах, и там как раз гувернер способен предотвратить ненужную перекрутку ротора (и перерасход батарей). Ну, а при полете в режиме Normal он просто отключится, и полет по кривым не возьмет больше энергии, чем при выключенном режиме гувернера.