home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / rec / models / rc / 4737 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-11-24  |  4.8 KB  |  108 lines
  1. Newsgroups: rec.models.rc
  2. Path: sparky!uunet!usc!elroy.jpl.nasa.gov!ames!sun-barr!cs.utexas.edu!torn!nott!bnrgate!bcars267!NewsWatcher!user
  3. From: wwebster@bnr.ca (Bill Webster)
  4. Subject: Re: Question About Speed Controls.
  5. Message-ID: <wwebster-231192170539@47.220.4.71>
  6. Followup-To: rec.models.rc
  7. Sender: news@bnr.ca (usenet)
  8. Nntp-Posting-Host: 47.220.4.71
  9. Organization: Bell Northern Research
  10. References: <92325.123603IO10046@MAINE.MAINE.EDU>
  11. Date: Mon, 23 Nov 1992 23:40:29 GMT
  12. Lines: 94
  13.  
  14. In article <92325.123603IO10046@MAINE.MAINE.EDU>, <IO10046@MAINE.MAINE.EDU>
  15. wrote:
  16. > 
  17. >     I have a question about the operation of speed controllers.
  18. > What is ment by high frequency speed controls?  I known that they
  19. > are supossed to be better for the motor and its brushes but why?
  20. > Does it reduce brush arching?  What does the output of a controller
  21. > look like?  Maybe:
  22. > 
  23. >     ----  ----  ----    7.2V
  24. >     |  |  |  |  |  |
  25. >     |  |  |  |  |  |
  26. >  ----  ----  ----  ---  0.0V
  27. > 
  28. >     What is the frequency?  In the KHz?
  29. > 
  30. > 
  31. > Aaron Brasslett
  32. > University of Maine
  33.  
  34. I just got e-mail access and don't know how far this reply will get.
  35.  
  36. I couldn't help but notice the _quality_ reply which was posted earlier.
  37. So, here's an attempt to better answer your questions.
  38.  
  39. The older ESC's (before high-freqency hype) pulsed current thru the motor
  40. at the same frame rate as the radio receiver signal.  This works out to
  41. 20ms
  42. or 50Hz.  The duty cycle of the 20Hz current was varied in proportion to
  43. the 
  44. received signal from the receiver, and this gave you proportional control
  45. over the forward speed.  Newer ESC's which claim to be high-frequency,
  46. pulse
  47. the current thru the motor at a frequency greater than 20Hz.  In the case
  48. of Tekin and Novak, this frequency is between 2300-2500Hz.  Other speed
  49. control manufacturers use frequencies much higher with better overall
  50. results.
  51. The higher frequencies I've seen are 5800Hz, 11,000Hz and 21000Hz.
  52.  
  53. The higher frequency provides many benefits.  The ESC MOSFETs run cooler
  54. since they are switched on/off rapidly.  This allows the MOSFET to operate 
  55. in its most efficient operating region.  When a MOSFET is fully turned on,
  56. it is at its lowest resistance state.  But, if left on too long, it begins
  57. to
  58. heat up and becomes less efficient.  The ESC also responds better to the
  59. signal from the receiver as it's more linear in design.  If you hold the
  60. motor
  61. in your hand and use an older _frame-rate_ controller, you'll notice how
  62. jerky the motor feels.  Do the same experiment with a _high-rate_
  63. controller
  64. and you'll notice how smoothly the motor responds.
  65.  
  66. Is the high-rate controller _better_ for your motor?  This depends on how
  67. long you want it to last.  The instantaneous power is quite high and this
  68. does strain the motor windings/brushes/armature and inevitably the bearing
  69. surfaces.  This type of high rate controller was used many years ago in
  70. model trains.  But, since it kept burning out the train motors, it wasn't
  71. very popular.  Yes, you can say that todays RC car motors are designed to
  72. take the high currents.  But, eventually something has to give.  And as I
  73. see it, if you want to be competitive in any sport, you have to push the
  74. limits.
  75.  
  76. Does it reduce arcing?  Yes.  But not for the reasons you'd expect.  The
  77. high-rate ESC manufacturers found they had to put a fast diode across the
  78. motor in order to contain the newly generated high frequency noise.  This
  79. fast diode should have been incorporated into the older frame-rate ESC's,
  80. but the manufacturers were too cheap.  They relied on the inherent body
  81. diode
  82. of the MOSFET used for the brake.  I don't expect you to understand all
  83. this,
  84. but there will be some out there who will.  Also,  this fast diode was 
  85. necessary to protect the MOSFETs from the huge negative voltage pulse 
  86. created when the forward MOSFETs are switched off.  This same protection
  87. is also necessary when the brushes cross the armature gap.  One last factor
  88. which helped reduce arcing is what I call the hit ratio.  If the ESC is
  89. pulsing current thru the motor, there will be times when the current is
  90. switched off just as the brush is crossing the gap.  If there's no current,
  91. there's no arc.  So, the higher the ESC frequency, the fewer arc hits.  By
  92. reducing the arcing, you reduce brush wear and armature damage. 
  93.  
  94. As a sidebar, there are _no_ manufacturers of high-rate ESC's designed
  95. with the chips from a servo.  All high-rate speed controls use custom
  96. designed
  97. integrated circuits except Jomar speed controls.  Jomar had high-rate ESC's
  98. in the mid 70's and it took nearly 15 years for the RC car industry to
  99. catch up.
  100. Jomar uses off-the-shelf components, none of which come from a servo.  The
  101. manufacturers using custom IC's I've seen are Tekin, Novak, JEM, SCI, Zeta,
  102. Victor, Corally.  There's lots to choose from. 
  103.  
  104. Hope this has shed some light on the topic.
  105.  
  106.  
  107. Bill Webster (WWEBSTER@BNR.CA)
  108.