（11）(3.2) ESC信号问题

文章目录

前言

1 信号电平不足

2 感应噪声

3 ESC过电压尖峰

4 ESC固件错误

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前言

本页讨论了 ESC 信号的几个潜在问题，这些问题可能导致不可靠的操作，甚至在起飞时坠毁。这些主要发生在较大的四轮飞机上，这些飞机从动力和自动驾驶仪到 ESCS 有很长的行程。

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1 信号电平不足

大多数自动驾驶仪在其输出端使用 TTL/CMOS 兼容信号，但通常仅在 3.3V 电平。这最终会导致ESC 的信号波形或电平不佳，从而导致操作不可靠。造成这种情况的因素有：

• 高阻抗（电阻或无功）布线；
• ESC 输入负载过重。

对于大型、高价值的飞行器，最好在一定范围内检查每个 ESC 的 ESC 信号水平，以确保信号干净。这最好通过地面加速至至少 70% 的油门来完成，要么物理固定飞行器，要么暂时反向安装其支柱。

以下是 ESC 的两个 ESC 信号的示例范围轨迹，ESC 的输入负载过高或接线电阻过大。如图所示，第二个 ESC 的模拟电平约为 3V，这有点勉强，但第一个 ESC 迹线仅为 2V 左右，对于可靠运行来说太低了。

也可能出现较差的上升和下降时间，但由于连接中的高电抗，电压水平足够。这也会影响时间和性能，应予以纠正。

可能的解决方案：

• 布线阻抗越低，布线越大或布线越短；
• 使用不存在如此高输入负载的 ESC；
• 为自动驾驶仪输出添加缓冲器，以提供 5v 信号和更高的驱动电流；
• 一些自动驾驶仪可以使用 BRD_PWM_VOLT_SEL = 1 将信号电平从 3.3V 增加到 5V。请参阅以下支持此功能的自动驾驶仪列表（如果你可以在地面军事系统参数列表中看到此参数，则你的自动驾驶机具有此功能）：

带 BRD_PWM_VOLT_SEL 的自动驾驶仪

• CubeOrange
• CubeYellow
• mRo Control Zero Classic
• mRo Pixracer Pro
• MakeFlyEasy PixPilot V6

2 感应噪声

在大型飞行器上，电源或电机相线通常与信号线并联运行，这为高频噪声耦合提供了机会。这有时会严重损害 ESC 的运行，如本视频所示：

以下是上述情况的范围痕迹：

随着电流的斜坡上升，噪声被引入模拟信号，直到它最终被破坏到足以被 ESC 解释为关机脉冲宽度的程度，ESC 确实这样做了，从而允许信号恢复并重复循环。

展开发生关机的部分，你可以看到模拟信号最终变得足够嘈杂，以至于其数字逻辑电平被错误地解释。

方法

• 将信号线与 ESC 的电源线物理分离；
• 在每条 ESC 信号线中放置一个小型环形扼流圈（专为 1-10MHz 范围设计）；
• 在 ESC 的电源输入端添加电容器组。请参阅下一节。

3 ESC过电压尖峰

由于引线电感，大型飞行器上从电池到 ESC 的长电源线可能会产生较大的电压尖峰。这些尖峰不仅增加了噪声，增加了噪声耦合到 ESC 信号控制线的可能性，而且可能直接损坏 ESC。通过在 ESC 电源输入端添加低 ESR 电容，可以减少或消除这种情况。Advanced Power Drives提供了用于这些应用的典型电容器组的示例。

4 ESC固件错误

某些 ESC 固件版本包含错误，可能会严重影响 ArduPilot 的正确操作。下面列出了用户应该注意的一些已知错误。如果有可用的解决方法，它们将被列出。

带防火花接头的APD ESC

运行2022年11月之前固件版本的防火花连接器和 APD ESC 的飞行器可能容易受到过电压限制设置不正确的影响。如果设置不正确（当预充电时间常数超过 200 毫秒时），ESC 将阻止电机制动，直到收到零油门指令。该问题可能导致 ESC 进入油门只能增加的状态，这几乎总是会导致碰撞，并对飞行器附近的人构成危险。

该问题是由于 ESC 固件中的以下逻辑造成的：

• ESC 启动 200 毫秒后，对电源电压进行采样，其中最大电压取该点的 120%；
• 在此之后的任何时候，如果电源电压高于此水平，则会产生过压错误；
• 当过电压误差增加时，油门不会减小，除非自动驾驶仪要求零油门。

此功能旨在防止电机制动将过多的功率推回电池，这可能会导致电池过度充电或 ESC 输入上的过多尖峰。

如果电源电压的上升时间足够慢，以至于电压在 200 毫秒内达到实际电源电压的 80% 以下，则会出现问题。当使用防火花连接器连接电池时，尤其是在长接线和大量增加电容的情况下，可能会出现这种情况。

可以在以下链接中找到解决上述问题的固件更新。

HV, HV Pro and UHV firmware.

F-Series firmware.