記事を書くのに先立って、uedaさん、KWTさんFB 角倉さんのブログを参考にさせて頂きました。感謝します。
記事の内容は個人的な考えです。理解の違いや間違っているところはご指摘いただければ幸いです。



昨年からd3motorsのESCを使用して、今はこのESCでないとと思っています。
きよっさんはもう今までのESCに戻れなくなってしましました。

このESCはガバナー ESCと呼ばれていて、飛行機でヘリのガバナー モードの設定をしてみたりされている方の見かけられました。ガバナー って言葉が一人歩きしてましたね。

で、もう一度ESCについて考えてみたいと思います。

ちなみにTetsuo's_F3A roomの動画でもd3motorsの ESCを使っていると言ってました。

D3motorsESC
IMG_6570

メリット
  • 軽い。
  • 設定するのはスロットルの設定のみ。
  • 下降時のブレーキの掛かり具合が良い。

デメリット
  • KV値の異なるモータではESCを使い回しできない。
  • 設定機能がユーザーに開放されていない。
  • 電源OFF時にプロペラが不要に回る。
  • 回路設計が古い。
  • アンチスパークがない。
  • ESCの詳しい情報やサポートが得られない。
d3motorsログ
青色がスロットル、オレンジ色が回転数(ノイズがのってます)
スロットルを下げると徐々に下がってきます。
BlogPaint



 
d3 motors ESCはatmega328(あるいは互換CPU)でドローンでよく使われているBLHELIのプログラムをベースに開発されていると思います。
  1. 回転制御 
    • 下降時は電流が負の方向に流れるので回転を維持します。ブレーキングを増加させ、回転数は同じままにします。
  2. 台形駆動
    • 方形波位相ではなく台形位相でモーターを制御しています。これがKV値に影響するんでしょうね。
  3. ブレーキはバッテリーに戻す
    • ブレーキからのエネルギーはバッテリーに戻ります。

私の実験でもBLHELIマルチコプタープログラムで同様な制御ができました。
飛行機、ヘリ用のプログラム設定画面
無題2

BLHELIのマルチコプタープログラム設定画面
無題4
プログラムの書き込みの模様
IMG_7290
回りました。
IMG_7259
駆動波形です
TEK00002


それではBLHELIの飛行機用ヘリ用とマルチコプター用の制御の違いについて説明します。
ブラシレスモータの動作原理は
東芝のブラシレスモータの解説 120°通電(矩形波駆動) を参考にして下さい。
ブラシレスモーターは3本線でなのは皆さんご存知のとおりUVW相になっていますが
U相とプラス電源間のFETが A+、U相とマイナス電源間のFETが Aー
V相とプラス電源間のFETが B+、V相とマイナス電源間のFETが Bー
W相とプラス電源間のFETがC+、W相とマイナス電源間のFETがCー
とします。

これらを順番にON/OFFすることでモーターは回ります。
BLHELIの飛行機HELI用のプログラムは通常の通常PWM で位相に合わせて、Hブリッジの片方をONにしたまま反対側ON \OFF(PWM)しています。
PWMは___||||||___ こんな波形です。
U相 A+PWM  PWM  
U相 AーONON
V相 B+PWM  PWM  
V相 BーONON
W相 C+PWM  PWM  
W相 CーONON
電源プラス側A+A+B+B+C+C+
電源マイナス側BーCーCーAーAーBー

それに対しマルチコプター用は相補PWMで駆動している点が違います。
~PWMはPWMと反転した信号です。
U相 A+PWMPWM
U相 Aー~PWM~PWMONON
V相 B+PWMPWM
V相 Bー ON~PWM~PWMON
W相 C+PWMPWM
W相 CーONON~PWM~PWM
電源プラス側A+A+B+B+C+C+
電源マイナス側Bー CーCーAーAーBー

最初の A+:PWM Aー: ~PWM Bー:ONを例にとると
A+がPWMでONしている間は U相にプラス V相にマイナスが接続されていて
AーのPWMがONしている間は U相とV相共にマイナスに接続されて短絡されブレーキがかかります。
これが降下の時にプロペラ回転が減速するかと思いました。
それに対し通常のPWM方式だとA+がPWMでOFFしている間、モータはU相開放状態になりフリーで回ります。
実際にESCにBLHELIドローンプログラムを書き込み降下時減速することが確認できましたがハイボルテージ100A程度のESCが見当たらず。
またそのままBLHELIプログラムを改造しても信頼性が担保できないし、ESCを開発している企業では対応可能だと思い、同様なESCが出てきるのを待った方が得策だと判断しました。


<Hobbywing Platinum>

当初からuedaさんからちょっと重いけどHobbywing platinum ESCでもガバナー (注1)が使えるよって教えてもらっていて、先日、KWTさんのFBの書き込みから
Hobbywing platinum ESCで15番のFreewheelはDesabled(無効)に、これでガバナー制御が有効になります。(はずです😸) (KWTさんFBより引用)

そうか Freewheelを無効にするとガバナー(注1)が効くのか
で辿っていくと 角倉さんのブログ
 

ESCについて その2 2016/04/02
  • Freewheelを無効は スロットルとモーター回転を一致させるモードと説明があります。  
ESCについて その3 ブレーキ 2019/9/24
  • ブレーキモードにProportionalがあるようですが、これは昔車でやったようにしたのスロットルも2割ほど下が可変ブレーキのようなのでD3motorsとは違うかな
ESCについて その4 2020/2/21
  • Active FreewheelをDisabledにすれば、スロットルを下げた時、プロペラ回転数が下がるが 減速時は反動トルクが出るデメリットがあるようです。
d3motors ESCのログを見て下さい。下降時回転は急激に下がらず滑らかに下がっているのでこの反動トルクは発生していないと思います。

ということで、D3motorsでなくともガバナー(注1)ができますね。

(注1) 分りやすいようにガバナー と表記します。

ガバナー =エンジン、モーター等のスピードが一定になるよう調節する装置。調速機。〔外来語辞典(1914)〕を意味しますが、ESCのログを取ってみるとスティック位置とプロペラ回転が完全には一致しているわけないです。

それならWangさんに聞いてみよう
「Please tell me about the functions of ESC.

Does ESC have the same function as the D3motors ESC that puts it in the throttle position and makes the rotation the same?

It is not a helicopter governor but a control that makes the motor rotation proportional to the throttle value like a drone ESC, and it does not enter the freewheel mode when descending like a brake is applied and does not accelerate.

I need the ability to turn off the free wheel feature.
I'm sorry I can't explain it well.」
と質問したら

ESC has the govern function. 

と回答が来ました。

ESCの説明書をちゃんと見ると

トリムを少し上げてモーターが回転していれば、ガスエンジンのアイドル速度の影響をシミュレーションできます。 アイドル速度には次の利点があります。

モーターの加速が速い

エネルギー回復モードのままにする

フリーホイールよりも優れたドラッグブレーキ効果。

このESC は100AのHVだけF3Aの専用プログラムになっているようです。
次回は Hobbywing PlatinumとこのESCを評価してみたいと思います。
楽しみです。

以下備忘録 

<ESCマニュアルの翻訳>
 

1.モーターの回転方向を変える
●最初にスロットル調整を行います

●モーターが右方向に回転する場合は、操作しないでください。

●この操作では、プロペラを取り付けないでください。

●この操作は、モーターの方向を1回だけ記録します。 再設定する必要がある場合は、ESCの電源をオフにして、上記の手順を繰り返します。

●この操作はスロットルの値を変更しません。
 

2.タイミングと適用可能なモーター
 ESCはインテリジェントなアルゴリズムと自動タイミングを使用しているため、ユーザーはさまざまなタイミングやモーターの互換性を試す必要がなくなりました。  それはまた、市場に出ている同じタイプの高品質の無意味なブラシレスアウトランナーにも適用できます。 センスのないブラシレスインランナーとの相性も良好です。

3.アイドル速度とエネルギー回復を設定する

 サミットスロットルが調整された後、デフォルトの最小スロットルはフリーホイールです。 このとき、スロットルのトリムを少し上げてモーターが回転していれば、ガスエンジンのアイドル速度の影響をシミュレーションできます。 アイドル速度には次の利点があります。

モーターの加速が速い

エネルギー回復モードのままにする

フリーホイールよりも優れたドラッグブレーキ効果。

4. ブレーキをかける
スロットルの最下点が非駆動位置から(トリムまたはスロットルカーブによって)下げられると、スロットルはブレーキゾーンに入ります。 ブレーキ力は0-100%の範囲で微調整できます。 スロットル位置が低いほど、ブレーキ力が大きくなり、F3Aなどの曲技飛行に非常に適しています。