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IL REGOLATORE

Anche chiamato ESC (electronic speed controller) oppure semplicemente “controller”. È la “centralina” che controlla il motore, indispensabile sui motori brushless, spesso anche alimentatore dell’intero modello. Sui modelli a scoppio, la batteria per alimentare la ricevente e i servi è necessaria, e ve ne è quindi una dedicata; sui modelli elettrici, essendoci già una batteria (per alimentare il motore), si è cercato di sfruttarla anche per alimentare il resto, in modo da non dover aggiungerne una seconda (peso in più). Ecco che allora, fin dalla nascita dei primi brushless e dei relativi regolatori, questi erano corredati di circuito BEC.
Bec e opto, in commercio esistono principalmente 2 tipi di regolatori: quelli con il BEC e quelli OPTO.
-Per “BEC” (Battery Elimination Circuit) si intende quella parte di circuito, spesso all’ interno del regolatore, separato però dal resto dei componenti (elettricamente parlando), responsabile dell’abbassamento della tensione in entrata ed alla sua stabilizzazione per la successiva alimentazione di tutto l’apparato di comando del modello (quindi ricevente, servi, giroscopio ecc..); è una caratteristica nativa del regolatore, e può averlo interno, oppure separato. Se separato è chiamato ESC con Ubec, cioè la parte di bec è infatti fisicamente separata dall’unità esc, e si aggiunge quindi l lettera “U”al suo acronimo per indicarne la caratteristica.
Vi sono due tipi di bec (ricordiamoci che il bec è ciò che ci tiene acceso e comandabile il modello, se quello funziona male, o smette di funzionare cadiamo come un sacco d prugne), i bec linear e switching (non confondete il bec con l’esc).
I bec linear sono quelli di “prima generazione”, hanno la particolarità di funzionare solo fino a max 3 celle lipo, (anche il regolatore funzionerà solo fino a 3 celle lipo), scalda parecchio, se di bassa qualità può bruciare senza preavviso. Questo perché per abbassare la tensione (le lipo 3 celle sono circa 12v e i servi funzionano a 6) il nostro bec deve “consumare” la tensione in più sottoforma di calore, una stufa in poche parole; vien da sé che se si è già al limite con 12v e gli facciamo ridurre a 6v partendo da 15v, non ce la fa più e brucia.. quindi il componente che svolge questo lavoro (sebbene sia fatto per quello) è solitamente sempre molto caldo, e quindi più sottoposto a maggiori rischi di fusione.
Il bec switching, sfrutta invece una’altra tecnologia.. esso infatti accinge solo la tensione necessaria da quella di partenza; possiamo quindi fornirgli 25v e lui si prenderà sempre e solo quello di cui ha bisogno. Anche questo componente scalda, ma in maniera minore. Il bec switching ha purtroppo anche lui una nota negativa: a causa del suo intrinseco funzionamento, può emettere “interferenze radio”, è quindi consigliabile porre la ricevente lontano da esso. Viene comunque sempre più usato senza badare troppo alla posizione in cui è, questo anche grazie ai sistemi radio che sono sempre più sicuri e immuni ad interferenze esterne.
Tuttavia il problema è che questi circuiti BEC sono per il 99% delle volte integrati insieme al resto dell’ ESC, che a sua volta scalda per via del lavoro di gestione del motore. Si viene quindi a creare un pentolone di roba calda che a volte porta alla fusione o del solo bec o dell’esc intero ( e quindi anche del bec).
-Vi sono poi i regolatori OPTO, con questa sigla si identifica un circuito che ha uno specifico compito molto tecnico che ora non staremo qui ad esaminare; ci basti sapere questi regolatori non alimentano la ricevente e i servi, e sono in generale più sicuri e meno soggetti a problemi o bruciature. Riassumendo, se colleghiamo una batteria ad un regolatore con il BEC (di qualunque tipo) esso alimenterà anche tutto l’elicottero, se colleghiamo un regolatore opto e gli diamo corrente, non farà nulla, starà tutto spento, si necessita di un bec esterno. Di bec ne esistono di diverse potenze, più i servi saranno grossi e potenti, più il bec dovrà avere degli Ampere disponibili. Un BEC da 3A è sufficiente per 4 o 5 micro servi; un BEC da 20A è sufficiente per 10 servi grossi e potenti.


BEC ESTERNO

Per aumentare la sicurezza (specialmente su modelli importanti e di grosse dimensioni) oppure per scelta personale, si può equipaggiare il modello con un ESC OPTO con poi un circuito esterno di alimentazione, separato da tutto.. Si installa quindi un bec esterno, con una sua batteria: un sistema di alimentazione tutto interamente dedicato alla sola alimentazione del modello (e non del motore), montato nell’alloggiamento che più ci piace, lontano dal calore. Questo è attualmente il sistema più sicuro, a discapito però di un po’ di peso aggiuntivo (ecco perché si fa sui modelli grossi).

DISTINZIONE TRA I REGOLATORI E LA SCELTA

I regolatori si distinguono in base agli Ampere. Troveremo regolatori di ogni taglia, da 3 a 300A.
Questo perché il regolatore deve gestire la corrente che il motore chiede. È IL MOTORE CHE CHIEDE UNA DETERMINATA CORRENTE IN BASE A QUANTO FORTE GIRERA’, NON è IL REGOLATORE CHE LA DA. UGUALMENTE, è LA BATTERIA CHE EROGA LA CORRENTE CHE IL MOTORE RICHIEDE.
Questo significa che se abbiamo un motore che sui dati tecnici riporta un consumo massimo di 80A, noi dovremo procurarci un regolatore che sia almeno 90 – 100 A (generalmente almeno un 20% in più rispetto al consumo del motore). Dobbiamo sempre calcolare che i nostri regolatori (che comunque sono per uso modellistico) non sono fatti per lavorare in maniera costante ai dati di etichetta, è sempre meglio tenersi abbondanti per evitare fusioni. Ebbene si, se sbagliamo ad abbinare un regolatore ad un motore, mettendone uno troppo piccolo (cioè basso di Ampere), bruciamo il regolatore e con buona probabilità rompiamo anche il modello. È per questo che è importantissimo abbinare il giusto regolatore in base alla corrente che il motore potrebbe richiedere. Un regolatore anche molto più grande (per esempio da 80A quando il motore è un max 40A) non comporta alcun problema, al massimo ci si porta a spasso un pochino di peso in più, ma nulla di critico.

N.B. Il consumo massimo di un motore, è un dato che siamo noi a decidere.. non è che un motore assorbe sicuramente quello che dichiarano come massimo assorbimento. Questo significa che se facciamo girare più piano il nostro modello, il motore consumerà poco e scalderà poco, se chiediamo il massimo, potrebbe capitare che oltrepassiamo anche il massimo assorbimento consentito, questo causa inizialmente un surriscaldamento, e se si persevera, arriva la “fumata” cioè la fusione. In sostanza, sia parlando di motori che di regolatori, siamo schiavi delle temperature, in una giornata da 40° sarà molto più semplice raggiungere le temperature critiche e magari la fusione o del motore o del regolatore; al contrario, di inverno con 5° (sarebbe meglio stare a casa.. però..) la nostra elettronica lavora più fresca e meglio, e tutto il sistema ha una maggiore resa energetica. Il calore abbassa le rese energetiche.

FUNZIONI DI UN REGOLATORE

Il regolatore, essendo una “centralina” è anche programmabile su alcuni sue possibilità, scopriamo cosa sono e cosa fanno:

-BRAKE
-CUT OFF
-GOVERNOR
-ACCELERATION
-TIMING
-MOTOR DIRECTION
-BEC VOLTAGE
-PWM FREQUENCY

Non è detto che tutti i regolatori abbiano tutte queste funzioni, e soprattutto ci sono regolatori che possono essere sia da aereo che da elicottero, ed altri che sono solo da aereo o da elicottero. Quelli specifici per aereo o per elicottero non hanno la possibilità di settare alcuni parametri fondamentali come ad esempio l’ ACCELERATION.
Acceleration, in italiano è l’accelerazione. Riguarda il momento della rampa di aumento di giri del motore quando parte da fermo, In un Aereo deve essere il più veloce possibili, in un elicottero molto lento poiché una accelerazione troppo decisa e breve, farebbe girare su se stesso l’elicottero rischiando crash prima ancora che si sia alzato. Per questo motivo i regolatori da elicottero hanno L’accelerazione solitamente impostabile su soft o super soft (più generalmente chiamato “softstart”), in questo modo l’accelerazione sarà molto graduale, il regime di giri per il decollo lo si raggiunge in 10-15 secondi, non in 1 come in un aereo.I regolatori dedicati solo agli aerei non hanno tale possibilità, viceversa può capitare che alcuni regolatori siano specifici per elicottero, e abbiano l’accelerazione solo soft… molto fastidioso sugli aerei..
Brake, è il freno. Questa funzione consente di stoppare immediatamente il motore appena spento (attenzione, ho detto il motore.. sugli elicotteri a passo variabile, un improvviso stop del motore, non causa l’immediato stop delle pale..); è una funzione usata principalmente sugli alianti, sugli elicotteri non è usata. Quindi il freno va disabilitato.
CutOff, è in italiano il “taglio a spegnimento”. Questo argomento lo riprenderemo nel paragrafo delle batterie perché vi è una stretta correlazione. Dopo un po’ che si vola (il tempo dipende molto dal tipo di batterie, tipo di modello, tipo di volo ecc..) le batterie si scaricano, fino ad arrivare ad un punto che la potenza motore viene a mancare quasi drasticamente; Quando si arriva a questo limite estremo, oltre a rischiare seriamente il modello, si stanno danneggiando le batterie poiché troppo scariche. Ecco che allora torna utile il cutoff del regolatore, cioè un voltmetro interno che monitorizza costantemente il voltaggio delle batterie e una volta raggiunta la soglia che noi abbiamo impostato (soglia di sicurezza che normalmente deve corrispondere ad un 15-20% di carica residua della lipo) , ridurrà gradualmente la potenza motore, dandoci il tempo di atterrare, preservando modello e batterie. Genericamente comunque non si dovrebbe mai arrivare al cutoff, è sempre meglio cronometrare il volo ed essere consapevoli che dopo, ad es. 7 minuti, la batteria quasi finita, ed è quindi meglio atterrare.
Governor, è una funzione che tradotta in italiano sarebbe “il governante” di giri rotore. Non è così semplice da spiegare, ma proviamoci: questa funzione consente di tenere i giri rotore costanti. Significa che normalmente quando si vola con gli elicotteri a passo variabile, la potenza del motore è una miscelazione tra la quantità di potenza (di giri motore) e di passo delle pale. Il passo delle pale, quando aumenta, “carica” il motore, facendolo scendere di giri, viceversa, durante una discesa dove il motore è totalmente “scarico” i giri aumentano.. il paragone che regge è quella della macchina con sempre la stessa marcia e la stessa quantità di gas, che affronta una salita ( la velocità cala), e successivamente affronta una discesa (la velocità aumenta).. il governor sull’ elicottero impedisce questa cosa poiché monitorizza i giri del motore e cerca di mantenerli il più costanti possibili, è come il cruise control sulla macchina. Questa impostazione consente un volo più “neutro” come risposta dei comandi e quindi più prevedibile. Il problema nasce dal fatto che però tale gestione dei giri, risulta molto difficile, quindi questa funzione è notoriamente problematica e di difficile gestione su regolatori economici. Può essere quindi attivata o disattivata.
Timing, il timing è l’anticipo. Il concetto è molto simile al principio che si applica sui motori a scoppio.
Con il variare di questo parametro (espresso in °angolari) si va a variare l’azione temporale in cui il regolatore agisce sulla magnetizzazione dei vari settori; tale variazione può essere anticipata per acquisire una maggiore potenza del motore (a volte tale variazione risulta indispensabile in quanto alcuni motori la necessitano): al variare dei questo dato, e quindi della potenza, corrisponderà un maggiore riscaldamento del motore.. di conseguenza se già siamo al limite normalmente, è sconsigliato aumentare il valore del timing. Generalmente i motori che usiamo noi (di piccole e medie dimensioni) funzionano già con un timing pari a 0, quindi questo parametro non è una aspetto fondamentale da settare. Bisogna solo assicurarsi che di fabbrica il regolatore non sia impostato con un valore alto (tipo 10 o15°). Alcuni regolatori hanno un timing “automatico”, questo significa che il motore varia in maniera dinamica il timing in base al regime di rotazione ed al carico applicato. Questa scelta è per i neofiti la più indicata, tuttavia, in caso di problemi, meglio impostarlo su 0. Tabellina riassuntiva:

Per motori a 2 poli: da 0 a 5°
Per motori a 4 poli: da 0 a 10
Per motori a 6 poli: da 0 a 20°
Per motori a 8 e più poli: da 20° a salire.

Per poli si intende il numero di magneti permanenti incollati sulla cassa di un outrunner oppure interni (sul rotore) di un inrunner. Tale dato è normalmente fornito dal costruttore.

Motor direction, è la direzione di rotazione del motore. Escludendo alcuni rari casi di costruzione dedicata ad un verso di rotazione (per via del raffreddamento), nella maggior parte dei casi i motori brushless possono indistintamente girare da una parte o dall’altra; Tale direzione la si può decidere “meccanicamente” invertendo due dei 3 fili che congiungono il motore al regolatore (esatto, non importa minimamente come li collegate, metteteli totalmente a caso e poi valutate, non c’entrano i colori dei fili). In alternativa, alcuni regolatori danno la possibilità di invertire il senso di rotazione “digitalmente” tramite la programmazione. Questo perché a volte, soprattutto sugli aerei, non è possibile intervenire i sopraddetti due cavi, e quindi questa funzione è indispensabile.
Bec voltage: è il voltaggio del famoso BEC di cui abbiamo ampiamente parlato prima. I servi possono essere alimentati generalmente da 4,8 a 6v; una alimentazione ad un valore più alto corrisponde ad una maggiore prestazione del servo, ed un maggiore consumo dello stesso. Con questo parametro, andremo a decidere questi volt (ad esempio 5,1 – 5,5 – 6).
PWM frequency: è probabilmente l’aspetto più difficile di tutti questi parametri, da rendere comprensibile senza entrare in argomenti molto tecnici. Il PWM (pulse width modulation, ovvero, “ impulso modulato in larghezza”) è un valore la cui modifica è consentita solo su regolatori di fascia medio alta e può migliorare la “regolarità” di aumento dei giri in relazione alla posizione dello stick. La scala di variazione va da 8 a 56Khz, ma noi troveremo molto più spesso 8 o 16Khz: si può dire in generale che motori aventi giri a volt alti (3500, 4500, 5000), accettano di buon grado un valore PWM alto (16 o 32Khz), i motori con pochi giri (450, 700, 1200) vanno sicuramente meglio a 8Khz. Qualora avessimo problemi di accelerazione tipo: motori che singhiozzano in accelerazione, motori con accelerazioni non costanti ecc.. la colpa sarà al 99% del timing che è da abbassare.