Get Adobe Flash player

PWM / UART / I2C / CAN Bus - Autoquad ESC32 mit 1,5KW geht das? JA!

mein Dank gilt meinen Sponsoren!

Köhler Elektronik für die FET Treiber ICs,
MENZ für den 20" Holzpropeller,
Fliegerhorst für die Motoren,
Fliegerhorst für den 100A Regler,
Viacopter für den ESC32 Regler,
Cadmicopter für den FC 400 Rahmen

AutoQuad Forum, Bezugsquelle, Open Source Code, Firmware, esc32_v_0 Doku (PDF), Infos, Hardwareeinstellung, QGC,
Softwareinstellung, Kalibrierungsdaten verschiedener Motoren, thread bei fpv-community, thread bei rcgroups, thread im MK Forum,
Can Bus, alte 1er Version

Bild lädt

was musste der "Kleine" alles aushalten...1,5 KW...
deshalb bekommt das neue inovative Produkt 5 von 5 möglichen Bärchenpunkten, einen Zusatzpunkt gibt es, wenn der Regler i²c kann ;)

Made and tested in Germany, developed in USA by Bill Nesbitt

Der ESC32 ist ein sehr preiswerter, moderner, zukunftsorientierter und leistungsstarker auf ARM basierter 32bit BL Regler,
der 20A (standard) und bei ensprechender Kühlung auch wesentlich mehr Strom bei 2S..5S verträgt!

Was hält der Regler wirklich für einen Strom aus...? Laut Datenblatt sind die FETs in der Lage 161A zu schalten.
Da unsere Regler im Teillastbetrieb gefahren werden, wie sieht die Teillastfähigkeit des neuen ESC32 aus...?

EXTREMTEST mit 1,5KW sehr erfolgreich verlaufen!

der Motor KA50-18L hält kurzzeitig 58A aus, bei 16,8V ergibt das ca. 1KW, ich bin gespannt wer aus der Puste kommt...

die Stromversorgung wird es vermutlich nicht sein, denn diese besteht aus 5x Lipo 4S1P / 14.8v / 4Cell / 3000 mAh
Constant Discharge: 20C, Peak Discharge (10sec): 30C x 3Ah x 5 Akkus, ergibt kurzzeitig 450A, Dauer 300A!

"Leider" reichen 4s nicht aus, hier konnte nur ca. 1/2 KW verbraucht werden, die maximale Reglertemperatur betrug dabei nur 44°C!
jetzt laufen die Vorbereitungen für einen Test mit 5S

Bild lädt

HERZLICHEN GLÜCKWUNSCH LIEBES ESC32 TEAM!

Bild lädt

Um von der Spannung her variabel zu sein, werde ich 2x PEAKTECH 1530 Labor-Hochleistungs-Schaltnetzteile 16V / 60A verwenden,
diese werden in Reihe geschaltet und stellen 63A von 1...8S oder parallel 126A von 1S...4S (knapp 2KW!) zur Verfügung,
was für den bevorstehenden Test ausreichen sollte!

müssen FETs nicht vervielfacht werden, um eine hohe Teillastfähigkeit der Regler zu gewährleisten?

Wissenswertes zum Teillastverhalten eines BL Reglers

eine Kopplung von ESC32 (als Steuerteil) und dem 100A Regler als (Leistungsteil) dürfte eigentlich nichts im Wege stehen, da beide Regler
über die gleichen IR2301(S) HIGH AND LOW SIDE DRIVER verfügen!

Mit dieser Kopplung dürfte sich mein "1,5 KW Traumregler" mit konstanten Strom von 60 A und max. 70 A (für 10 Sekunden),
bei 6s mit einer I²C und CAN Bus Schnittstelle erfüllen lassen, aber es stehen bis dahin noch einige Versuche an!

- Test ESC32 bei 5S
- Test 100A Regler bei 6S
- Kopplung von Steuer- und Leistungsteil
- Test des Traumreglers...

ich habe gleich die beiden Kalibrierungsroutinen zur Drehzahlsteuerung genutzt...

manuelle Drehzahlsteuerung, bei Teillast steigt die Temperatur wesentlich schneller!

Bild lädt

Messanordnung zum Teillasttest

Bild lädt

neuer 1500W BL Regler mit 48 FETs und bis zu 6s fest

Bild lädt

neuer 1500W BL Regler mit 48 FETs und bis zu 6s fest

Bild lädt

Fühler der neuen Temperaturüberwachung des extrem Tests

Test der Spannungsfestigkeit der verwendeten Bauelemente...

IR2301(S) HIGH AND LOW SIDE DRIVER Betriebsspannung VCC max. 25V
N-Kanal FET IRLR7843 Gate-Source-Spannung max. 20V
Festpannungsregler max. 35V?

mein Ziel ist der Einsatz des Reglers an einem 6s Lipo, was in etwa das Optimum zwischen Akkumehrgewicht und Stromreduzierung in den
Anschlussleitungen zum Motor und Akku darstellt...

ich habs geschafft, Tod auf dem elektrischen Stuhl bei 32V...

neben 3 defekter FETs ist noch mindestens ein IR2301(S) HIGH AND LOW SIDE DRIVER gestorben, aber kein Problem...
Die 3 FETs sind schon ersetzt und die HIGH AND LOW SIDE DRIVER bei Farnell bestellt (gleich 10 Stück) wenn einer mal einen benötigt...
Durch die HIGH AND LOW SIDE FET DRIVER, ist der Prozessor schön geschützt..., denn der Prozessor stirbt zuletzt!

Bild lädt

FET Treiber ICs sind eingetroffen, dann wird der Kleine bald wieder leben..

Bild lädt

FET Treiber ICs entfernt,

solche FET Treiber ICs sollten bei allen moderen Reglern Pflicht sein, sie schützen den Prozessor zuverlässig und verbessern
das Teillastfähigkeitsverhalten der BL Regler!

Bild lädt

FET Treiber ICs ersetzt,

schon einige Male musste ich bei MK BL Reparaturen, die Atmegas ersetzen!

Bild lädt

so stelle ich die Verbindung mit dem Regler und der Software auf dem Computer her

Bild lädt

zuerst muss die "rpm2voltage - Kalibrierung" vorgenommen werdem, (lange warten), FF1Term & FF2Term wird mit Werten befüllt

Bild lädt

danach muss dann die "CL - Kalibrierung" durchgeführt werden, CurrentLimiter1...CurrentLimiter5 wird mit Werten befüllt

Bild lädt

danach müssen dann die ermittelten Werte in den Regler übertragen werden, um dauerhaft gespeichert zu werden

Bild lädt

zum flashen neuer Firmware, müssen die Pads (Boot0) auf dem Regler bevor MK USB an den Computer gesteckt wird, mit einer z.B. Pinzette
überbrückt werden, die rote LED die sonst blinkt bleibt dunkel

Bild lädt

hier läuft gerade der Flashvorgang...

Bild lädt

Testaufbau

Bild lädt

Testaufbau, der "arme" Regler :(

Bild lädt

Vorderseite

Bild lädt

Rückseiteseite

Bild lädt

Größenvergleich mit einem MK BL Regler

Bild lädt

"schwächstes" Glied beim "alten" BL 2.0 war der Shunt, der im rechten Winkel gefertigt ist, was man aber bei Hochstrom nicht macht...
und an diesen Stellen brennt die Leiterbahn durch, die Stromdichte macht sich dann genau hier schnell sehr unangenehm bemerkbar...

Bild lädt

der Shunt des "neuen" BL 2.0c hat einen dickeren und kürzeren Shunt, der keinen 90° Winkel mehr aufweist!

die internen Shunts sind ungnau und nicht zu reparieren! DESHALB HAT DER ESC32 einen außen liegenden genauen Shunt!

Bild lädt

die von mir ermittelten RDS(on) Werte bei voller Durchschaltung der FETs

MK BL 2.0 3x P-Kanal FET IPD042P03L03 mit 3,35mOhm, 70A + 3x N-Kanal FET IRLR7843 mit 2,45mOhm, 161A
ESC32 6 x N-Kanal FET IRLR7843 mit 2,45mOhm, 161A die auch schon nämlich 3x beim MK BL zum Einsatz kommen...

Das Problem ist wie bei anderen Reglern auch, die Abführung der Wärme... Mit großen Kühlkörpern ist man in der Lage
50A kontinuierlich zu schalten, aber ohne Kühlkörper sinkt diese Grenze deutlich...

Es werden beim ESC32 ausschliesslich N-Kanal FETs verwendet, diese haben einen wesentlich geringeren Widerstand RDS(on),
und können größere Ströme schalten. Durch den niedrigeren Widerstand RDS(on) entsteht auch sehr viel weniger Wärme!

Der Einsatz vom P-Kanal FETs ist auf Grund der höheren Widerstände und der geringeren Belastbarkeit lange nicht mehr Zeitgemäss!
Diese P-Kanal FETs werden 3x auf auf jeden MK BL Regler (1.2 und 2.0), vermutlich aus Platz oder Kostengründen, immer noch eingesetzt,
da man die Gatetreiber ICs dadurch einsparen kann. Man erkauft sich dadurch eine höhere Verlustleistung und damit mehr Wärme!
Jedes mOhm mehr "Übergangswiderstand" bedeutet mehr Wärme, selbst auf den Chinareglen findet man diese nicht mehr!
Vergleicht man den aktuellen BL 2.0c mit diesem neuen Regler, ist eindeutig klar wer die "Nase" vorn hat...

Auch muss man sich keine Gedanken machen, wenn ein Regler einmal den "Geist aufgibt" dann muss man nicht wie bei den Herkules
Vierfachreglern, den gesamten Regler in die Tonne werfen :(

Bild lädt

Betaversion des Herkules I Reglers

Bild lädt

leider verwendet der 1hoch4 Regler keine HIGH AND LOW SIDE DRIVER

Bild lädt

die FETs sind zwar gedoppelt, aber reichen für meinen Traumregler nicht aus!

Bild lädt

Jeder der "Bock" hat kann den Code einsehen und mit daran schrauben....(auch am Bootloader!)
Über die QGround Control Software sind alle wesentlichen Parameter einstellbar per USB an UART


Autoquad ESC32 Features:

- "Leistungsstufe" und "Steuerstufe" schön getrennt
- STM32F103 72MHz ARM 32-bit Cortex(TM) M3 MCU
- All N-FET (6x IRLR7843 wie beim MK BL) design with gate drivers
- 2S through 5S battery voltage
- Option to power logic side via UART or PWM IN at +5V
- CAN transceiver hardware support onboard
- Firmware written completely in C
- Cortex SWD connector pads for real-time debugging
- Communications ports: PWM IN / UART / I2C / CAN Bus
- Communications protocols: PWM IN / CLI / binary / 1-wire / I2C** / CAN**
- 4KHz to 64KHz PWM out
- Current sensing / limiting with real shunt resistor
- Virtual current limiter
- Regenerative braking (experimental)
- Closed loop control modes
- Lot of available RAM / FLASH for experimentation and development

** I2C and CAN drivers not yet released! (begonnen wird mit der I2C Schnitstelle!)

Bild lädt


Durch die Möglichkeit den Regler am Can-Bus zu betreiben, sehr Zukunftsorientiert!!!
(nur ein defekter Regler am I²C Bus, kann den gesamten Kopter, auch Oktokopter zum Absturz bringen!!!)

Wird der CAN-Bus genutzt, muss ein optionaler CAN-Transceiver-Chip nachgerüstet und die FC entsprechend angepasst werden!

Meiner Meinung nach, ist die Hardware richtig ausgelegt und nicht auf Teufel komm raus, alles als in "LowCost" gepresst....
wie bei den MK Reglern:

- Einsatz von P-Kanal FETs, ich glaube das macht kein Reglerhersteller mehr!
- Verzicht auf Gatetreiber ICs
- Einsatz von Leiterplattenshunts
- Verzicht auf eine Zeitbasis
- durch eine Durchkontaktierung geschwächten Hochstromleiterzug bei den grünen BL 1.2 Leiterplatten...

Bild lädt

Vergleich der Kauf- und Selbstbestück BL 1.2 Leiterplatte, warum so krasse Unterschiede im Layout...?