ESC - Electronic Speed Controler

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ESC est l’acronyme de « Electronic Speed Controler », que l’on traduira en Français par « Controleur de Vitesse Électronique ». Mais de quel élément est-il destiné à contrôler la vitesse ? Vos moteurs bien sûr. Le rôle d’un ESC est de recevoir les informations fournies par votre contrôleur de vol et en fonction, faire tourner vos moteurs plus ou moins vite.

Entrées et sorties[modifier]

Les entrées et sorties d’un ESC sont standardisées, on retrouve systématiquement les mêmes :

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Entrées[modifier]

Alimentation[modifier]

Il s’agit de l’alimentation en électricité reçue par l’ESC qui sera transmise au moteur. Ces deux fils seront soudés aux bornes + et – disponibles sur la PDB et dédiés à cette utilisation.

Signaux[modifier]

Une seconde paire de fils (beaucoup plus fins) sont disponibles en entrée de notre composant. Ce sont ceux permettant le transit des instructions entre la FC et l’ESC. Dans notre cas, la FC doit posséder au minimum 4 bornes dédiés aux signaux des ESC afin de contrôler les 4 moteurs associés. Ceux-ci se trouvent le plus souvent sous la dénomination « S1 » pour le moteur 1, et ainsi de suite pour les quatre autres.

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Sorties[modifier]

Sorties moteur[modifier]

Ces sorties sont au nombre de trois et se présentent sous la forme de pads de soudure disposés à l’extrémité des ESC. Ces pads sont destinés à y souder les 3 fils provenant des moteurs afin de l’alimenter.

BEC[modifier]

Le BEC pour « Battery Eliminator Circuit » est destiné à fournir une alimentation, le plus souvent 5 Volts, à d’autres composants. En aéromodélisme, cela est souvent utilisé pour alimenter le récepteur et les servos d’un avion ou d’un hélicoptère qui demandent une tension spécifique et ne requiert pas une forte intensité pour fonctionner.

Dans le cas d’un Racer, nous disposons d’une PDB qui s’emploie à fournir les différentes tensions requises aux composants de votre machine. Il est donc inutile de disposer d’alimentation supplémentaire via les ESC.

Caractéristiques[modifier]

Les caractéristiques d’un ESC sont sa forme, sa tension admissible, son courant admissible et son protocole. Nous allons voir tout de suite ces éléments :

La forme[modifier]

Comme vous avez déjà pu le constater pendant la lecture de notre guide d’achat, on retrouve deux formes d’ESC, les 4 en 1 et les classiques.

Les 4 en 1[modifier]

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Ce type de composant est physiquement composé des 4 ESC disposés sur le même circuit imprimé. Pour des raisons pratiques, ce circuit est approximativement de la même taille que votre contrôleur de vol et sera amené à être empilé sous ce dernier. Certains d’entre eux sont même pourvus de pins disposés verticalement permettant le raccordement entre ESC et FC sans aucune soudure. C’est le cas du modèle HobbyWing présent dans le guide. Cette option est très pratique pour gagner du poids et du temps pendant les montages et démontages !

Les classiques[modifier]

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Les ESC classiques sont uniques à chaque moteur. On en retrouve donc un au bout de chaque moteur, placé sur le bras du quad’. Ils se présentent sous la forme d’un PCB dont la taille varie généralement en fonction de son courant admissible et/ou de la qualité des composants embarqués.

La tension[modifier]

De la même façon que pour une PDB, les ESC peuvent accepter une plage de tension plus ou moins grande selon le modèle. On retrouve donc les mêmes inscriptions précisant le nombre de « S » acceptés par le circuit.

Pour rappel, le nombre de « S » inscrit sur l’ESC fait référence au nombre de cellules présentes dans les LiPo’s que vous utiliserez sur votre machine. Veillez donc, comme pour la PDB, à choisir du matériel compatible avec les batteries prévues.

Le courant[modifier]

Le courant nominal est un point important à prendre en compte. En effet, il est directement en relation avec les moteurs que vous souhaitez utiliser. Prenons comme exemple un Emax RS2205S débitant 35 ampères de courant au maximum pour un type d’hélice donné. L’ESC raccordé à ce moteur devra donc être capable de fournir les 35 ampères demandés sous peine d’être endommagé, voir dans certains cas de partir en fumée !

Il est à mettre en lumière que les 35 ampères demandés par le moteur sont dans le cas ou les gaz sont poussés à 100%. C’est ainsi que j’aborde avec vous la notion de courant en pointe. Il s’agit d’une intensité supérieure à l’intensité nominale qui sera tolérée par l’ESC pendant une courte période. On retrouve souvent cette valeur dans les descriptions avec le terme « burst ». Ce paramètre est exprimé en ampères et en temps, par exemple « 35a (10sec) » soit 35 ampères tolérés sur une durée maximum de 10 secondes.

Faire le bon choix en fonction du courant Fort de ces connaissances, on peut partir sur 2 philosophies distinctes pour le choix d’un ESC :

  • Choisir un ESC dont le courant nominal est égal au courant maximum du moteur choisi.
  • Choisir un ESC dont le courant nominal est plus faible, mais qui possède un courant en pointe égal au courant maximum des moteurs

Mon conseil pour ce choix est de ne pas faire d’économies sur ce genre de choses, et préférer des ESC dont le courant nominal est égal au courant max que demandera votre moteur.

Le protocole[modifier]

Si on devait résumer le rôle d’un ESC, on pourrait le qualifier d’interprète officiant entre la FC et les moteurs afin qu’ils puissent dialoguer ensemble.

Pour garder votre Racer dans les airs, votre contrôleur de vol commande en temps réel les 4 moteurs afin de faire varier leur vitesse de façon cohérente. Ces commandes ne sont pas envoyées directement aux moteurs mais aux ESC qui eux vont convertir ces ordres et alimenter le moteur en fonction.

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Si la consigne envoyée par le contrôleur de vol est la plupart du temps la vitesse de rotation du moteur, ce n’est pas toujours le cas. Cela peut aussi être l’émission d’un beep (comme lorsque vous branchez une LiPo) ou un retour d’information de l’ESC vers la FC donnant la vitesse de rotation réelle du moteur. Cette communication entre contrôleur de vol et ESC est numérique. Elle est effectué selon des protocoles de communication précis qui peuvent être :

  • PWM
  • Oneshot125
  • Oneshot 42
  • Multishot
  • Dshot
  • Dshot150

3Dshot300

  • Dshot600
  • DShot1200
  • ProShot

L’ordre d’apparition de ces protocoles suis plus ou moins le même schéma, le dernier sorti étant immanquablement plus rapide que son prédécesseur. Il est logique que lors de votre prochain achat, vous décidiez de prendre le protocole le plus rapide, et vous aurez raison. Est-il nécessaire de changer ses anciens ESC pour des modèles plus rapides ? Je ne pense pas, à moins que vous ne soyez un très bon pilote, vous ne verrez probablement pas la différence.

Le firmware[modifier]

Vos ESC sont plus intelligents que vous ne le croyez ! Ceux-ci fonctionnent grâce à un petit programme stocké à l’intérieur qui leur permet de décoder les signaux de la FC. Certains s’offrent même le luxe d’être paramétrables. Au même titre que votre contrôleur de vol fonctionne grâce à BetaFlight, RaceFlight ou Kiss, un ESC possède également son propre firmware.

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Parmi eux on compte :

  • SimonK
  • BLHeli
  • BLHeli_S
  • BLHeli_32
  • KISS

SimonK n’est plus utilisé à l’heure actuelle, ou très peu du fait de sa relative ancienneté. C’est toutefois un firmware de qualité qui à su longtemps satisfaire les pilotes. BLHeli quand à lui est très utilisé dans le monde du drone. Ses versions ont évoluées, de BLHeli à BLHeli_S jusqu’à BLHeli_32 de nos jours. Pourquoi 32 ? Car ces ESC fonctionnent avec des puces puissantes calculant sur 32 bits. Ils peuvent ainsi calculer les informations plus vite, recevoir et répondre des commandes complexes. Inversion des moteurs, consommation de chaque moteur, les possibilités sont quasi infinies avec ce matériel.

Le filtrage[modifier]

Le filtrage du courant est devenu quasi essentiel sur un quad. Le condensateur ajouté permet de limiter le « bruit » présent dans le circuit électrique. Je vous le donne en mille Émile, qui sont les principaux générateurs de bruit ? Les moteurs et les ESC ! Pourquoi ? Les moteurs, en tournant, génèrent du courant. Celui-ci remontent dans les ESC, puis dans le reste du circuit si il n’est pas filtré. Dans le même temps, les ESC traitants des signaux faibles et numériques en provenance de la FC. tout ce cocktail peut donner une sacrée soupe si tous ces signaux ne restent pas bien à leur place. C’est pourquoi il est important de mettre un point d’honneur au choix de ses ESC.

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A noter Il y a une chose importante à mettre en lumière concernant le filtrage. Tous les composants récents, en particulier PDB, FC et ESC possèdent déjà un nombre impressionnant de condensateurs. Si vous vous tournez vers du matériel neuf ou récent, il y a de fortes chances pour que vous n’ayez aucun besoin de rajouter un gros condensateur disgracieux sur votre machine.

Le setup[modifier]

Le setup de votre ESC peut avoir une influence sur le couple et les tours par minute du moteurs. mais cela fait partie d'un sujet spécifique. Setup ESC-Moteurs.