?一、電調(diào)簡(jiǎn)介

在上一講中我們知道電機(jī)是靠電調(diào)來(lái)控制的。所謂電調(diào)就是電壓調(diào)節(jié)器，也可以通俗的說(shuō)成是電機(jī)調(diào)節(jié)器。電調(diào)可以通過(guò)接收PWM信號(hào)來(lái)將輸入的電源轉(zhuǎn)為不同的電壓，并輸出到電機(jī)，從而達(dá)到使電機(jī)產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速的目的。有刷電調(diào)可以改變電流方向，從而可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向。而無(wú)刷電調(diào)卻不能改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，但是可以將直流電轉(zhuǎn)為三相交流電，從而輸出到無(wú)刷電機(jī)上。電調(diào)還有兩個(gè)比較重要的指標(biāo)：最高電壓和最大電流。

最高電壓表示電調(diào)所支持的最高電壓。通常在電調(diào)上會(huì)標(biāo)有Li-Po3（3節(jié)鋰電池）、Li-Po4（4節(jié)鋰電池）或Li-Po6（6節(jié)鋰電池）等字樣，表示電調(diào)所支持的最高電壓是12.6v、16.8v或25.2v。關(guān)于動(dòng)力電池的相關(guān)知識(shí)我們會(huì)在下一講中學(xué)習(xí)。電調(diào)的最高電壓并不是越高越好，從直觀感受上講最高電壓的越大，電調(diào)的體積就越大，重量也就越大，飛機(jī)的負(fù)載也就越大。所以在飛機(jī)設(shè)計(jì)中通常是選擇合適的電調(diào)，而不是一味的選擇高電壓電調(diào)。

另一個(gè)重要指標(biāo)就是電調(diào)的最大電流。它表示流經(jīng)電調(diào)本身的電流的最大值，通常是10A、15A、20A、30A或40A。如果在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中我們需要電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，就需要更高的電壓和更大的電流，如果電流值超過(guò)電調(diào)所能承受的最大電流時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電調(diào)過(guò)載，電調(diào)燒毀，電機(jī)停轉(zhuǎn)，進(jìn)而墜機(jī)的情況。所以電調(diào)最大電流的選擇上也要慎重考慮，通常在450mm軸距以下的多旋翼中采用20A以下的電調(diào)就可以滿足需要了。

電調(diào)生產(chǎn)商通常會(huì)在最高電壓和最大電流的中預(yù)留10%的超額范圍，以防萬(wàn)一。另外，當(dāng)實(shí)際電流很大時(shí)，電調(diào)的內(nèi)阻就不能完全忽略，但這通常不太好計(jì)算，讀者只需要了解電調(diào)是有內(nèi)阻的，當(dāng)電流很大時(shí)，電調(diào)本身也會(huì)消耗掉一部分功率就可以了。

二、PWM信號(hào)

PWM英文全稱為（Pulse-width modulation）。也稱占空比信號(hào)，它表示高電平時(shí)長(zhǎng)占整個(gè)信號(hào)周期的比例。例如：PWM的整個(gè)周期為2ms，而高電平時(shí)長(zhǎng)為0ms，低電平時(shí)長(zhǎng)為2ms，那么占空比的值為0%；又如高電平時(shí)長(zhǎng)為1ms，而低電平時(shí)長(zhǎng)為1ms，那么占空比信號(hào)則為50%；如果高電平時(shí)長(zhǎng)為2ms，而低電平時(shí)長(zhǎng)為0ms，那么占空比信號(hào)為100%。我們可以看下圖：

PWM信號(hào)的頻率是通常是沒(méi)有規(guī)定的，可以是50hz、100hz、200hz或500hz等等?？刂祁l率越高，其周期越短，控制間隔也就越短，電調(diào)和電機(jī)響應(yīng)速度也就越快。反之，控制頻率越低，其周期就越長(zhǎng)，控制間隔就越長(zhǎng)，電調(diào)和電機(jī)的響應(yīng)速度就越慢。早期電調(diào)響應(yīng)PWM信號(hào)的頻率是50hz，但隨著科技的發(fā)展和對(duì)控制流暢度的要求，現(xiàn)在多數(shù)電調(diào)都支持500hz以上的PWM信號(hào)，并且電調(diào)內(nèi)部自帶濾波器，可以很好的響應(yīng)并控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

三、有刷電調(diào)

有刷電調(diào)是用于有刷電機(jī)的。我們可以通過(guò)向電調(diào)輸入PWM信號(hào)，從而使電調(diào)來(lái)控制有刷電機(jī)。在上一講我們提到，想要改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，只需要改變其電源的正負(fù)極即可，也就是改變電流的方向。有刷電調(diào)可以通過(guò)內(nèi)部電路來(lái)改變輸出電流的方向，從而達(dá)到電機(jī)不同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。我們來(lái)看下圖：

從上圖中我們可以清楚的看到當(dāng)PWM為75%時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)PWM為50%時(shí)，電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，而當(dāng)PWM為100%時(shí)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然電調(diào)不僅僅會(huì)讓電機(jī)正反轉(zhuǎn)，而是可以通過(guò)PWM的占空比大小來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。當(dāng)PWM由75%逐漸變化到50%時(shí)，電機(jī)就會(huì)由停轉(zhuǎn)不斷反向加速轉(zhuǎn)動(dòng)，直到反向轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到最大值。而PWM由75%逐漸變化到100%時(shí)，電機(jī)由停轉(zhuǎn)不斷正向加速，直到正轉(zhuǎn)達(dá)到最大值。就是說(shuō)PWM是一個(gè)可以連續(xù)變化的信號(hào)，有效范圍是50%到100%，但是通常電調(diào)可接受的PWM值范圍都會(huì)大于這個(gè)范圍，例如有些電調(diào)的PWM范圍是40%到100%。

四、無(wú)刷電調(diào)

對(duì)于無(wú)刷電調(diào)來(lái)說(shuō)，它的作用是將直流電源轉(zhuǎn)為三相交流電，并可以通過(guò)改變輸出電壓，從而改變無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。與有刷電調(diào)不同的是，無(wú)刷電調(diào)不能改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，在上一講中我們已經(jīng)提及這個(gè)問(wèn)題，改變無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向只需要將電機(jī)的三根電源線的任意兩根反接即可。下面我們來(lái)一起看看無(wú)刷電調(diào)的PWM控制方法，由于無(wú)刷電調(diào)不能改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向所以PWM占空比由50%到100%逐漸變化的過(guò)程就是電機(jī)由停轉(zhuǎn)到越轉(zhuǎn)越快的過(guò)程，直至達(dá)到最大轉(zhuǎn)速。如下圖：

五、電機(jī)安全保護(hù)

細(xì)心的讀者可能會(huì)看到這樣的一個(gè)有趣的現(xiàn)象，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的PWM范圍是50%到100%的占空比信號(hào)，而不是0%到100%。這是為什么呢？讓我們先來(lái)看看在電調(diào)的初始化過(guò)程，再來(lái)給大家解答這個(gè)問(wèn)題，先來(lái)看看電調(diào)的從上電到進(jìn)入工作狀態(tài) 的3個(gè)過(guò)程：

第 1 階段：上電，沒(méi)有接收到PWM信號(hào)，每經(jīng)過(guò)3秒之后進(jìn)行一次短鳴。除接收3秒以上的50% PWM信號(hào)之外，不對(duì)任何PWM輸入做響應(yīng)，處于電機(jī)保護(hù)狀態(tài)。

第 2 階段：接收到3秒以上的50% PWM信號(hào)，根據(jù)當(dāng)前鋰電池的節(jié)數(shù)短鳴 n 次，再長(zhǎng)鳴 1 次，表示初始化完成，解除電機(jī)保護(hù)，進(jìn)入工作狀態(tài)。

第 3 階段：在工作狀態(tài)下接收50%到100%的PWM信號(hào)，控制電機(jī)由停轉(zhuǎn)到最大轉(zhuǎn)速之間變化。

我們?cè)陔娬{(diào)上電時(shí)沒(méi)對(duì)其輸入任何PWM信號(hào)，電調(diào)會(huì)每隔3秒短鳴笛1次，表示沒(méi)有接收到PWM輸入。之后當(dāng)我們給電調(diào)輸入70%、90%、100%的PWM信號(hào)時(shí)，電調(diào)都不會(huì)向電機(jī)輸出電壓，因?yàn)殡娬{(diào)目前還處于電機(jī)保護(hù)狀態(tài)。也就是說(shuō)，在電機(jī)保護(hù)狀態(tài)下無(wú)論我們給電調(diào)輸入多大的PWM信號(hào)（50%除外），電調(diào)都不會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)電調(diào)需要接收3秒以上的50%的PWM信號(hào)，表示信號(hào)來(lái)源運(yùn)行正常，此時(shí)電調(diào)會(huì)根據(jù)鋰電池的節(jié)數(shù)短鳴 n 次再長(zhǎng)鳴 1 次。例如電源為 3S 鋰電池時(shí)，電調(diào)在初始化時(shí)短鳴 3 次，再長(zhǎng)鳴 1 次，表示初始化完成；如果是 4S 鋰電池，則短鳴 4 次，再長(zhǎng)鳴 1 次，如果 6S 鋰電池，則長(zhǎng)鳴 6 次，短鳴 1 次。此時(shí)電調(diào)初始化完成，并對(duì)電機(jī)解除保護(hù)，之后再輸入70%、90%、100%的PWM信號(hào)時(shí)。電機(jī)則會(huì)以不同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

現(xiàn)在我們來(lái)回答前面的問(wèn)題，為什么電調(diào)可接受的PWM信號(hào)是50%到100%而不是0%到100%，原因是為了對(duì)電機(jī)做保護(hù)。如果電調(diào)可以接受0%到100%的PWM信號(hào)，那么如果電調(diào)上電卻沒(méi)有接收到任何的PWM信號(hào)，注意，此時(shí)的信號(hào)一直是低電平，那么也就是0%的PWM信號(hào)。這時(shí)如果電調(diào)把0%的PWM信號(hào)作為初始化的條件，經(jīng)過(guò)3秒之后，電調(diào)就會(huì)解除對(duì)電機(jī)的鎖定，進(jìn)入工作狀態(tài)。而如果此時(shí)遙控器的油門不小心處于最大值（不當(dāng)使用或誤觸碰到了油門桿時(shí)），當(dāng)遙控器一上電，電調(diào)就會(huì)收到100%的PWM信號(hào)，電機(jī)都就立即高速轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。這對(duì)于已經(jīng)安裝了螺旋槳的飛機(jī)來(lái)說(shuō)是非常危險(xiǎn)的。所以電調(diào)的保護(hù)PWM值為50%，而不是0%。

六、最大最小行程校準(zhǔn)

電調(diào)還有一個(gè)功能，叫作最大最小行程校準(zhǔn)。通常電調(diào)能接收的PWM信號(hào)范圍是50%到100%，但有一些電調(diào)的可接收范圍更大，我們假設(shè)對(duì)其輸入的PWM信號(hào)頻率為500hz，周期為2.0毫秒，那么PWM的50%和100%對(duì)應(yīng)的高電平持續(xù)時(shí)長(zhǎng)為1000微秒和2000微秒。而我們需要讓電調(diào)能接收更大的PWM范圍，比如880毫秒到2000毫秒。那么就需要對(duì)電調(diào)做最大最小行程校準(zhǔn)。其過(guò)程如下：

第 1 階段：電調(diào)斷電，此時(shí)要給電調(diào)持續(xù)輸出PWM最大值信號(hào)。

第 2 階段：給電調(diào)上電，PWM最大值不變，并持續(xù)3秒，此時(shí)電調(diào)會(huì)發(fā)出 3 次音樂(lè)鳴響 do ra mi 。

第 3 階段：當(dāng)電調(diào)發(fā)出音樂(lè)鳴響 do ra mi 之后需要將PWM信號(hào)立即降低到最小值并保持 3 秒以上。此時(shí)電調(diào)會(huì)根據(jù)鋰電池的節(jié)數(shù)發(fā)出 n 次短鳴再加上 1 次長(zhǎng)鳴，表示校準(zhǔn)完成，解除電機(jī)保護(hù)，進(jìn)入工作狀態(tài)。

第 4 階段：在工作狀態(tài)下接收最小值和最大值之間的PWM信號(hào)，控制電機(jī)由停轉(zhuǎn)到最大轉(zhuǎn)速之間變化。

電調(diào)的最大行程校準(zhǔn)并不是必須的，當(dāng)電調(diào)出廠前，生產(chǎn)商已經(jīng)為其校準(zhǔn)過(guò)了，當(dāng)實(shí)際需要對(duì)電調(diào)做最大最小行程校準(zhǔn)時(shí)，可以使用遙控器來(lái)操作，也可以通過(guò)軟件程序來(lái)操作。