ELEKTRITÕUKERATAS JA KONTROLLER KIIRKURSUS
Elektritõukeratta kontrolleri eesmärgiks on reguleerida ja juhtida voolu liikumist läbi elektrilise tõukeratta mootori ning see komponent on tavaliselt määravaks elektritõukeratta jõudluses – võimsuses, kiirenduses ja tippkiiruses. Elektritõukeratas ja kontroller on lahutamatud. Kui aku on justkui elektrilise tõukeratta süda, siis kontroller on see eest elektritõukeratta aju. Selle kiirkursuse eesmärk on avardada silmaringi ning olla abiks, kui teil on plaanis soetada endale elektritõukeratas.
Mis on elektritõukeratta kontroller?
Kontroller (ingl. k. electronic speed controller ehk ESC) on elektrooniline seade, mis reguleerib mootorite kiirust ja ka voolu liikumist, näiteks tuledesse. Kiiruse reguleerimiseks suundub gaasipedaalist tulenev signaal edasi kontrollerisse, mis omakorda kontrollib kui palju voolu liigub akust mootorisse. Voolu suurenemisega elektritõukeratas kiirendab ja voolu vähenemisega elektritõukeratas aeglustub.
Nii mõnigi elektritõukeratas on varustatud kontrolleriga, mis on võimeline juhtima voolu ka tagasi akusse, võimaldades regeneratiivse pidurduse kasutamist.
Kontrollereid eristatakse peamiselt voolutugevus järgi, mida mõõdetakse amprites (A) ning tööpinge järgi, mida mõõdetakse voltides (V). Suurema voolutugevuse ja pingega kontrollerid suudavad anda välja rohkem jõudu (võimsust). Kui te soovite, et teil oleks võimas elektritõukeratas, siis tuleks lisaks reklaamitud mootori võimsusele jälgida ka kontrolleri andmeid. Kui elektritõukeratas on varustatud oma aku kohta liiga suure ja võimsa kontrolleriga, siis võib hüppeliselt kasvada pingelang.
Kontrollereid leidub erinevaid. Mõnel on maksimaalseks väljundiks kümmekond volti ja mõni amper, kuid leidub ka kontrollereid, millel on väljundiks kuni 100V ja 400A. Näiteks maailma kõige võimsam elektritõukeratas RION NOIR RE109 on varustatud 500A kontrolleritega.
Kontrollerid, mis võimaldavad regeneratiivset pidurdamist on võimelised juhtima energiat mootoritest tagasi akusse. Peaaegu, et kõikidel kontrolleritel on regeneratiivse pidurdamise võimalus. Tähtis on ka siinkohal märkida, et kui aku pinge on kõrge (elektritõukeratas on täis laetud), siis regeneratiivne pidurdamine ei toimi, kuna puudub vaba aku maht tekkinud energia salvestamiseks.
Üldiselt on elektritõukeratas ühe kontrolleriga ja ühe mootoriga. Suure jõudlusega maastiku elektritõukeratas on varustatud kahe mootori ja kontrolleriga.
Kuidas see töötab?
Kontrollerid koosnevad mitmest programeeritavast mikrokontrollerist, aku toite pistikust ja väljunditest. Mikrokontrollerise jõuab signaal läbi erinevate sisendite, näiteks gaasipedaalist, pidurilingi sensorist, lenksule paigaldatud nuppudest ja mootori halli anduritest.
Mikrokontroller või protsessor on justkui aju. Mikrokontroller on suuruselt väike ning sinna on laetud vastav programm või püsivara (firmware). Mikrokontroller ootab sisendsignaali ning sisendsignaali saabumisel teostab vastavad ette antud toimingud. Näiteks kui gaasipedaalist tulev signaal suundub edasi mikrokontrollerisse, siis nõuab mikrokontroller täiendavat infot mootori kiiruse kohta. Mootori kiirust jälgitakse halli tajuri läbi. Kui mootori kiirus on väiksem kui soovitud, siis suunab kontroller akust rohkem voolu mootorisse ning selle tulemusel hakkab elektritõukeratas kiiremini liikuma.
Näiteks elektritõukeratas Xiaomi ja Ninebot Max on kasutaja poolt Bluetoothi abil muudetava põhivaraga (ingl. k. firmware). Esialgselt oli selline lahendus mõeldud üle õhu uuendusteks, kuid entusiastid lõid erinevad tarkvarad, mille abil on võimalik muuta (flashida) elektritõukeratas kiiremaks ja võimsamaks.
Väljatransistorid (FET)
Kuna protsessor on oma olemuselt habras ning vähese voolu- ja pingetaluvusega, siis mootorite juhtimiseks sellest ei piisa. Seepärast suunab protsessor signaali edasi väljatransistoride ahelasse (inglise keeles network of field-effect transistors ehk FET), mis omakorda kontrollivad mootori pöörlemise kiirust, mis määrab selle kui kiiresti elektritõukeratas edasi liigub.
Väljatransistorid on justkui vahelüli, mille kaudu on võimalik ülima täpsusega kontrollida akust mootoritesse liikuvat voolu.
Taskukohased ning elektriliste tõukerataste kontrollerites laialt kasutust leidnud väljatransistorid ei ole just kõige efektiivsemad ning neist eraldub palju soojust. Kontrolleri üle kuumenemine on üsna sagedane nähtus ning üks peamistest probleemidest miks elektritõukeratas remonti tuuakse. Transistorid on kergesti tuvastatavad, kuna asetsevad kontrolleri trükiplaadil (PCB) reas, nende külge on paigaldatud üks suur jahutusradiaator ning nende ümbruses on kondensaatorid toitevoolu silumiseks.
Just väljatransistoride vastupidavus on määravaks selles, et kui kõrget pinget ja voolutugevust saab kontroller juhtida.
Mootori kiiruse kontrollimiseks juhib kontrolleri protsessor väljatransistoridesse kõrge sagedusega signaali, lülitades seda kiiresti sisse ja välja. Just kõrge sagedusega signaali tõttu on elektritõukeratas omapärase ja tuntava, ulumist, undamist või vingumist meenutava heliga. Muutes sisse ja välja lülituste tihedust, saab kontrollida mootorist läbi liikuvat keskmist voolu (A) ning seega ka mootori pöörlemise kiirust.
Lisaks töötsüklite moduleerimisele kontrollib protsessor ka ajastust. Harjadevabad alalisvoolu mootorid ilma selleta ei toimiks. Elektritõukeratas omab üldjuhul mootorit, mille rootor koosneb magnetitest, mis pöörlevad fikseeritud elektromagnetite suhtes. Üldiselt on elektrilise tõukeratta mootorites 20 kuni 40 elektromagnetit.
Viited: Electric Scooter Guide
