इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण

इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण (ईएससी) एक विद्युत परिपथ है जो विद्युत मोटर की गति को नियंत्रित और सुव्यवस्थित करता है। यह मोटर और गतिशील ब्रेक को उत्क्रमणीय सुविधा भी प्रदान कर सकता है।

विद्युत चालित रेडियो नियंत्रित मॉडल में लघु रूप इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण का उपयोग किया जाता है। पूर्ण आकार के विद्युत् वाहनों में उनके यान्त्रिकत्व मोटर्स की गति को नियंत्रित करने के लिए प्रणाली भी होते हैं।

कार्य

एक इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण एक गति संदर्भ संकेत (उपरोधक उत्तेजक, जॉयस्टिक, या अन्य स्वतः इनपुट से प्राप्त) का अनुसरण करता है और क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर (FETs) के नेटवर्क की प्रयुक्ति दर को बदलता है। स्पंदन-चौड़ाई मॉडुलन या ट्रांजिस्टर की प्रयुक्ति आवृत्ति से, मोटर की गति बदल जाती है। मोटर के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा का तेजी से प्रयुक्ति वह कारण है जो मोटर को अपनी विशिष्ट उच्च-पिच वाली कर्णभेदी आवाज का उत्सर्जन करने का कारण बनता है, विशेष रूप से कम गति पर ध्यान देने योग्य मोटर की गति बदल जाती है।

ब्रश डीसी मोटर और ब्रशलेस डीसी मोटर के लिए विभिन्न प्रकार के गति नियंत्रण आवश्यक हैं। एक ब्रश्ड मोटर की वोल्टेज को बदलकर इसकी गति को नियंत्रित किया जा सकता है। औद्योगिक रूप से, स्थायी चुम्बकों के अतिरिक्त वैद्युतचुंबकीय क्षेत्र कुंडली वाले मोटर्स भी मोटर क्षेत्र धारा की मजबूती को समायोजित करके अपनी गति को नियंत्रित कर सकते हैं। एक ब्रशलेस मोटर को एक अलग संचालन सिद्धांत की आवश्यकता होती है। मोटर की कई कुंडलियों को दिए गए धारा के स्पंद के समय को समायोजित करके मोटर की गति भिन्न होती है।

एक एकीकृत निराकरक परिपथ के साथ 35 एम्पीयर रेटेड एक सामान्य ईएससी मॉड्यूल

ब्रशलेस ईएससी प्रणाली मूल रूप से ब्रशलेस मोटर्स को चलाने के लिए तीन-चरण विद्युत शक्ति बनाते हैं। तीन-चरण एसी शक्ति, एक चर आवृत्ति ड्राइव की तरह बनाते हैं। ब्रशलेस मोटर्स पारंपरिक ब्रश मोटर्स की तुलना में उनकी दक्षता, शक्ति, दीर्घायु और हल्के वजन के कारण रेडियो नियंत्रित हवाई जहाज के शौकीनों के बीच लोकप्रिय हैं। ब्रशलेस डीसी मोटर नियंत्रक ब्रश मोटर नियंत्रकों की तुलना में बहुत अधिक जटिल हैं।

मोटर को दिए गए धारा का सही चरण मोटर घूर्णन के साथ बदलता रहता है, जिसे ईएससी द्वारा ध्यान में रखा जाना है: सामान्यतः, मोटर कुंडलियों से वापस EMF का उपयोग इस घुमाव का पता लगाने के लिए किया जाता है, लेकिन विभिन्नताएं उपस्थित होती हैं जो अलग-अलग चुंबकीय का उपयोग करती हैं जैसे (हॉल प्रभाव) संवेदक या प्रकाशिक संसूचक। कंप्यूटर-प्रोग्रामेबल गति नियंत्रण में सामान्यतः उपयोगकर्ता द्वारा निर्दिष्ट विकल्प होते हैं जो कम वोल्टेज कट-ऑफ सीमा, समय, त्वरण, ब्रेकिंग और घूर्णन की दिशा निर्धारित करने की अनुमति देते हैं। ईएससी से मोटर में तीन में से किसी भी दो लीड को स्विच करके मोटर की दिशा को व्युत्क्रम कर भी पूरा किया जा सकता है।

वर्गीकरण

ईएससी को सामान्यतः अधिकतम विद्युत प्रवाह के अनुसार निर्धारित किया जाता है, उदाहरण के लिए, 25 एम्पेयर(25 A)। सामान्यतः दर निर्धारण जितनी अधिक होती है, ईएससी उतना ही बड़ा और भारी होता है, जो हवाई जहाज में द्रव्यमान और संतुलन की गणना करते समय एक कारक होता है। कई आधुनिक ईएससी इनपुट और कट-ऑफ वोल्टेज की एक श्रृंखला के साथ निकल धातु हाइड्राइड, लिथियम आयन बहुलक और लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी का समर्थन करते हैं। बैटरी निराकरक परिपथ (बीईसी) चुनते समय बैटरी का प्रकार और संयोजित सेल की संख्या एक महत्वपूर्ण विचार है, चाहे नियंत्रक में स्टैंड-अलोन इकाई के रूप में बनाया गया हो। संयोजित सेल की अधिक संख्या के परिणामस्वरूप बिजली की दर निर्धारण कम हो जाएगी और इसलिए एक एकीकृत बीईसी द्वारा समर्थित सर्वो की संख्या कम होगी, यदि यह एक रैखिक वोल्टेज नियामक का उपयोग करता है। प्रयुक्ति नियंत्रक का उपयोग करने वाले एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए बीईसी में समान सीमा नहीं होनी चाहिए।

ईएससी प्रक्रिया यंत्र सामग्री

अधिकांश आधुनिक ईएससी में एक सूक्ष्म नियंत्रक होता है जो इनपुट सिग्नल की व्याख्या करता है और अंतर्निहित प्रोग्राम या फर्मवेयर का उपयोग करके मोटर को उचित रूप से नियंत्रित करता है। कुछ स्थितियों में वैकल्पिक, सार्वजनिक रूप से उपलब्ध, ओपन सोर्स फर्मवेयर के लिए फ़ैक्टरी बिल्ट-इन फ़र्मवेयर को बदलना संभव है। यह सामान्यतः ईएससी को किसी विशेष अनुप्रयोग के अनुकूल बनाने के लिए किया जाता है। कुछ ईएससी उपयोगकर्ता के उन्नयन योग्य फर्मवेयर की क्षमता के साथ निर्मित कारखाने हैं। क्रमादेशक को जोड़ने के लिए दूसरों को सोल्डरिंग की आवश्यकता होती है। ईएससी को सामान्यतः मालिकाना फर्मवेयर वाले ब्लैक बॉक्स के रूप में बेचा जाता है। 2014 तक, बेंजामिन वेडर नाम के एक स्वेड्स इंजीनियर ने एक ओपन सोर्स ईएससी प्रोजेक्ट प्रारम्भ किया, जिसे बाद में वीईएससी कहा गया। वीईएससी परियोजना ने तब से अपने उन्नत अनुकूलन विकल्पों और अन्य उच्च अंत ईएससी की तुलना में अपेक्षाकृत उचित निर्माण मूल्य के लिए ध्यान आकर्षित किया है।

वाहन अनुप्रयोग

विद्युत् कार

निसान लीफ, टेस्ला रोडस्टर (2008), टेस्ला मॉडल एस, टेस्ला मॉडल एक्स, टेस्ला मॉडल 3 और शेवरलेट बोल्ट जैसी विद्युत् कारों में बड़े, उच्च-धारा ईएससी का उपयोग किया जाता है। ऊर्जा ड्रॉ को सामान्यतः किलोवाट में मापा जाता है (उदाहरण के लिए, निसान लीफ में 160 kW मोटर का उपयोग होता है जो 340 Nm बलाघूर्ण पैदा करता है)। अधिकांश बड़े पैमाने पर उत्पादित विद्युत् कारों में ईएससी की सुविधा होती है जो मोटर को जनरेटर के रूप में उपयोग करके और कार को धीमा करते हुए कार के किनारे या ब्रेक लगाने पर ऊर्जा पर कब्जा कर लेती है। कैप्चर की गई ऊर्जा का उपयोग बैटरी आवेशित करने के लिए किया जाता है और इस प्रकार कार की ड्राइविंग रेंज का विस्तार होता है (इसे पुनर्योजी ब्रेक के रूप में जाना जाता है)। कुछ वाहनों में, जैसे कि टेस्ला द्वारा निर्मित, इसे इतने प्रभावी ढंग से धीमा करने के लिए उपयोग किया जा सकता है कि कार के पारंपरिक ब्रेक की आवश्यकता केवल बहुत कम गति पर होती है (मोटर ब्रेकिंग प्रभाव कम हो जाता है क्योंकि गति कम हो जाती है)। दूसरों में, जैसे कि निसान लीफ, तट पर केवल एक मामूली ड्रैग प्रभाव होता है, और ईएससी कार को रोकने के लिए पारंपरिक ब्रेक के साथ मिलकर ऊर्जा कैप्चर को नियंत्रित करता है।

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बिजली वाहन

बड़े पैमाने पर उत्पादित विद्युत् कारों में उपयोग होने वाले ईएससी में सामान्यतः उत्क्रमणीय क्षमता होती है, जिससे मोटर दोनों दिशाओं में चल सकती है। कार में केवल एक गियर अनुपात हो सकता है, और कार को विपरीत दिशा में जाने के लिए मोटर बस विपरीत दिशा में चलती है। डीसी मोटर वाली कुछ विद्युत् कारों में भी यह सुविधा होती है, मोटर की दिशा को उत्क्रमणीय के लिए एक विद्युत स्विच का उपयोग करते हुए, लेकिन अन्य हर समय एक ही दिशा में मोटर चलाते हैं और व्युत्क्रम दिशा में पारंपरिक स्वतः या स्वचालित संचार का उपयोग करना (सामान्यतः यह है) आसान है, क्योंकि रूपांतरण के लिए उपयोग किए जाने वाले वाहन में पहले से ही संचार होता है, और विद्युत् मोटर को मूल इंजन के स्थान पर स्थापित किया जाता है।

विद्युत् साइकिल

बिजली की साइकिल

एक बिजली की साइकिल अनुप्रयोग में उपयोग की जाने वाली मोटर को उच्च प्रारंभिक बल आघूर्ण की आवश्यकता होती है और इसलिए गति माप के लिए हॉल प्रभाव संवेदक का उपयोग किया जाता है। विद्युत् साइकिल नियंत्रक सामान्यतः ब्रेक अनुप्रयोग संवेदक और पेडल घूर्णन संवेदक का उपयोग करते हैं, और विभवमापी -समायोज्य मोटर गति, नियंत्रण सिद्धांत बंद-लूप ट्रांसफर फलन प्रदान करते हैं। सटीक गति विनियमन के लिए बंद-लूप गति नियंत्रण, अधिवोल्टता, अधिधारा के लिए सुरक्षा तर्क, और ऊष्मीय संरक्षण कभी-कभी पेडल बलाघूर्ण संवेदक का उपयोग लागू बलाघूर्ण के अनुपात में मोटर सहायता को सक्षम करने के लिए किया जाता है और कभी-कभी पुनर्योजी ब्रेक के लिए समर्थन प्रदान किया जाता है; हालांकि, कभी-कभी ब्रेक लगाना और साइकिलों का कम द्रव्यमान ऊर्जा की वसूली को सीमित कर देता है। एक कार्यान्वयन में 200 W, 24 V ब्रशलेस डीसी (बीएलडीसी) मोटर के लिए समर्थन वर्णित है।

पी.ए.एस साइकिल के लिए विद्युत रूपांतरण किट के घटकों की सूची में दिखाई दे सकते हैं, जिसका अर्थ है 'पेडल असिस्टेंस सेंसर' या कभी-कभी 'स्पंद पेडल असिस्टेंस सेंसर।क्षेत्र नियंत्रण द्वारा:- इस विधि का प्रयोग करके मशीन की स्पीड बढ़ाई जा सकती है। इससे मशीन की स्पीड को 3% तक बढ़ाया जा सकता है। स्पंद सामान्यतः एक चुंबक और संवेदक से संबंधित होता है जो क्रैंक के घूर्णी वेग को मापता है। पैरों के नीचे पैडल प्रेशर संवेदक संभव है लेकिन सामान्य नहीं है।

दूरस्थ नियंत्रण अनुप्रयोग

एक ईएससी एक स्टैंड-अलोन इकाई हो सकती है जो रिसीवर के थ्रॉटल नियंत्रण चैनल में प्लग करती है या रिसीवर में ही सम्मिलित होती है, जैसा कि अधिकांश टॉय-ग्रेड आर/सी वाहनों में होता है। कुछ आर/सी निर्माता जो अपने प्रवेश स्तर के वाहनों, जहाजों या विमानों में मालिकाना हॉबी-ग्रेड इलेक्ट्रॉनिक्स स्थापित करते हैं, तथा ऑनबोर्ड इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करते हैं जो दोनों को एक परिपथ बोर्ड पर जोड़ते हैं।

मॉडल आरसी वाहनों के लिए इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण में रिसीवर (रेडियो) के लिए वोल्टेज को विनियमित करने के लिए एक बैटरी निराकरक परिपथ सम्मिलित हो सकता है, जिससे अलग रिसीवर बैटरी की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। नियामक रैखिक नियामक या प्रयुक्ति नियामक हो सकता है। ईएससी, एक व्यापक अर्थ में, विद्युत् मोटर्स के लिए स्पंदन-चौड़ाई मॉडुलन नियंत्रक हैं। ईएससी सामान्यतः नाममात्र 50 Hz पीडब्लूएम सर्वो इनपुट सिग्नल को स्वीकार करता है जिसकी स्पंद चौड़ाई 1 ms से 2 ms तक भिन्न होती है। जब 50 हर्ट्ज पर 1 एमएस चौड़ाई स्पंद के साथ आपूर्ति की जाती है, तो ईएससी अपने आउटपुट से जुड़ी मोटर को बंद करके प्रतिक्रिया करता है। 1.5 ms स्पंदन-चौड़ाई इनपुट सिग्नल मोटर को लगभग आधी गति पर चलाता है। जब 2.0 एमएस इनपुट सिग्नल के साथ प्रस्तुत किया जाता है, तो मोटर पूरी गति से चलती है।

कार

रेडियो-नियंत्रित कार के उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए ईएससी में सामान्यतः उत्क्रमणीय की क्षमता होती है; नए खेल नियंत्रणों में उत्क्रमणीय की क्षमता को ओवरराइड किया जा सकता है ताकि इसे दौड़ में उपयोग नहीं किया जा सके। विशेष रूप से रेसिंग के लिए डिज़ाइन किए गए नियंत्रण और यहां तक ​​कि कुछ खेल नियंत्रणों में गतिशील ब्रेकिंग क्षमता का अतिरिक्त लाभ होता है। ईएससी मोटर को विद्युत भार रखकर विद्युत जनरेटर के रूप में कार्य करने के लिए बाध्य करता है। यह बदले में आर्मेचर (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग) को मोड़ना कठिन बना देता है, इस प्रकार मॉडल को धीमा या रोक देता है। कुछ नियंत्रक पुनर्योजी ब्रेकिंग का लाभ जोड़ते हैं।

हेलीकाप्टर

ड्रोन

रेडियो-नियंत्रण हेलीकॉप्टरों के लिए डिज़ाइन किए गए ईएससी को ब्रेकिंग सुविधा की आवश्यकता नहीं होती है (चूंकि एक तरफ़ा प्रभाव किसी भी तरह बेकार हो जाएगा) और न ही उन्हें व्युत्क्रम दिशा की आवश्यकता एक बार स्थापित होती है (हालांकि यह सहायक हो सकता है क्योंकि मोटर तारों को प्राप्त करना और बदलना प्रायः मुश्किल हो सकता है)।

कई हाई-एंड हेलीकॉप्टर ईएससी एक नियंत्रक (उपकरण) मोड प्रदान करते हैं जो मोटर आरपीएम को एक निर्धारित गति पर ठीक करता है, चक्रीय/सामूहिक पिच मिश्रण-आधारित उड़ान में बहुत सहायता करता है। इसका उपयोग क्वाडकोप्टर में भी किया जाता है।

हवाई जहाज

रेडियो-नियंत्रित हवाई जहाजों के लिए डिज़ाइन किए गए ईएससी में सामान्यतः कुछ सुरक्षा विशेषताएं होती हैं। अगर बैटरी से आने वाली बिजली विद्युत् मोटर को चालू रखने के लिए अपर्याप्त है, तो ईएससी एलेरॉन, पतवार और [[लिफ्ट (विमान)]] फलन के निरंतर उपयोग की अनुमति देते हुए मोटर को बिजली कम या काट देगा। यह हवाबाज़ को सरकने (उड़ान) या सुरक्षा के लिए कम शक्ति पर उड़ान भरने के लिए हवाई जहाज का नियंत्रण बनाए रखने की अनुमति देता है।

नाव

नावों के लिए डिज़ाइन किए गए ईएससी आवश्यक रूप से जलरोधक हैं। वाटरटाइट संरचना गैर-समुद्री प्रकार के ईएससी से काफी अलग है, जिसमें अधिक पैक्ड एयर ट्रैपिंग एनक्लोजर है। इस प्रकार तेजी से विफलता को रोकने के लिए मोटर और ईएससी को प्रभावी ढंग से ठंडा करने की आवश्यकता उत्पन्न होती है। अधिकांश समुद्री-ग्रेड ईएससी को मोटर द्वारा चलाए जा रहे परिचालित पानी, या ड्राइव शाफ्ट आउटपुट के पास नकारात्मक प्रोपेलर वैक्यूम द्वारा ठंडा किया जाता है। कार ईएससी की तरह, नाव ईएससी में ब्रेकिंग और व्युत्क्रम क्षमता होती है।

क्वाडकॉप्टर

इलेक्ट्रॉनिक स्पीड कंट्रोलर (ईएससी ) आधुनिक क्वाडकॉप्टर (और सभी मल्टीरोटर्स) का एक आवश्यक घटक है, जो एक अत्यंत कॉम्पैक्ट मिनिएचर पैकेज में एक मोटर को उच्च शक्ति, उच्च आवृत्ति, उच्च रिज़ॉल्यूशन 3-चरण एसी शक्ति प्रदान करता है। ये शिल्प पूरी तरह से प्रोपेलर चलाने वाले मोटरों की चर गति पर निर्भर करते हैं। मोटर/प्रोप गति में एक विस्तृत श्रृंखला पर ठीक गति नियंत्रण क्वाडकॉप्टर (और सभी मल्टीरोटर्स) को उड़ने के लिए आवश्यक सभी नियंत्रण देता है।

अधिकांश अन्य आरसी अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले मानक 50 हर्ट्ज सिग्नल की तुलना में क्वाडकॉप्टर ईएससी सामान्यतः तेज अपडेट दर का उपयोग कर सकते हैं। पीडब्लूएम से परे विभिन्न प्रकार के ईएससी प्रोटोकॉल आधुनिक समय के मल्टीरोटर्स के लिए उपयोग किए जाते हैं, जिनमें वनशॉट42, वनशॉट125, मल्टी शॉटऔर डीशॉट सम्मिलित हैं। डीशॉट एक डिजिटल प्रोटोकॉल है जो शास्त्रीय एनालॉग नियंत्रण पर कुछ लाभ प्रदान करता है, जैसे कि उच्च रिज़ॉल्यूशन, सीआरसी चेकसम, और ऑसिलेटर ड्रिफ्ट की कमी (अंशांकन की आवश्यकता को दूर करना)। आधुनिक समय के ईएससी प्रोटोकॉल 37.5 kHz या उससे अधिक की गति पर संचार कर सकते हैं, जिसमें डीएसएचओटी2400 फ़्रेम केवल 6.5 μs लेता है।

मॉडल ट्रेन

अधिकांश विद्युत् मॉडल ट्रेनें रेल द्वारा या वाहन के लिए ओवरहेड तार द्वारा परिवहन की जाने वाली बिजली द्वारा संचालित होती हैं और इसलिए इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण बोर्ड पर नहीं होता है। हालांकि डिजिटल स्टीयरिंग प्रणाली वाली मॉडल ट्रेनों के मामले में ऐसा नहीं है, जिससे एक ही ट्रैक पर एक ही समय में अलग-अलग गति से कई ट्रेनें चल सकती हैं।

यह भी देखें

• जेएसटी कनेक्टर
• मोटर नियंत्रक