ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดในการสร้างโดรนที่ต้องพิจารณาคือ ตัวควบคุมความเร็ว อิเล็กทรอนิกส์ (ESC) โดย ESC ทำหน้าที่ควบคุมความเร็วและทิศทางของมอเตอร์ มีบทบาทสำคัญต่อประสิทธิภาพการบิน ประเภทของ ESC ที่ครองตลาดมี 2 ประเภทได้แก่ ESC แปรงถ่านและ ESC ไม่มีแปรงถ่าน แต่ละประเภทมีข้อดี ข้อจำกัด และกรณีใช้งานที่เหมาะสมแตก ต่างกัน

บทความนี้จะอธิบายความแตกต่างระหว่าง ESC แปรงถ่านและ ESC ไม่มีแปรงถ่าน เพื่อช่วยให้ผู้สร้างโดรนตัดสินใจได้อย่างชาญฉลาด ซึ่งจะครอบคลุมถึงเนื้อหาดังนี้

• ESC แปรงถ่านและ  ESC ไม่มีแปรงถ่านทำงานอย่างไร
• ความแตกต่างนด้านประสิทธิภาพและประสิทธิผลที่สำคัญ
• ความทนทานและข้อควรพิจารณาในการบำรุงรักษา

หลังจากเรียนรู้จะเข้าใจได้ว่า ESC ประเภทใดเหมาะสมกับโดรนประเภทใดมากที่สุด

ESC แปรงถ่านและ ESC ไม่มีแปรงถ่านทำงานอย่างไร

ESC แปรงถ่าน

ESC แปรงถ่านควบคุมมอเตอร์ DC ด้วยแปรงถ่าน การใช้งานลักษณะนี้มีมานานหลายทศวรรษ มอเตอร์ประเภทนี้จะใช้แปรงถ่าน (โดยทั่วไปเป็นแบบคาร์บอน) เพื่อส่งกระแสไฟฟ้าไปยัง โรเตอร์ผ่านคอมมิวเตเตอร์ มีลักษณะสำคัญดังต่อไปนี้

1. การออกแบบเรียบง่าย มีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์น้อยทำให้ผลิตได้ง่ายขึ้น
2. การสับเปลี่ยนเชิงกล แปรงถ่านจะสัมผัสกับคอมมิวเตเตอร์เพื่อเปลี่ยนทิศทางกระแสไฟฟ้า
3. ประสิทธิภาพต่ำกว่า ทำให้สูญเสียพลังงานเนื่องจากแรงเสียดทานและความร้อน จากการสัมผัสแปรงถ่าน

ESC แปรงถ่านโดยทั่วไปเป็นแบบอนาล็อก โดยจะปรับแรงดันไฟฟ้าเพื่อควบคุมความเร็ว ของมอเตอร์ มักพบการใช้งานในโดรนระดับเริ่มต้น ของเล่น และหุ่นยนต์ขนาดเล็ก เนื่องจากราคาไม่แพง

ESC ไม่มีแปรงถ่าน

ESC ไม่มีแปรงถ่านจะควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่าน (BLDC) ด้วยการสับเปลี่ยนไฟฟ้าผ่านระบบสามเฟสแทน

คุณสมบัติหลักที่สำคัญมีดังนี้

1. ไม่มีแปรงถ่าน ทำให้การสึกหรอลดลง อายุการใช้งานยาวนานขึ้น
2. ประสิทธิภาพสูงขึ้น ทำให้สูญเสียพลังงานน้อยลง เนื่องจากการสับเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์ (แทนที่จะเป็นเชิงกล)
3. การควบคุมที่ซับซ้อน ต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อจัดลำดับเฟสของ มอเตอร์อย่างถูกต้อง

ESC ไม่มีแปรงถ่านเป็นระบบดิจิทัลที่ใช้สัญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) จากตัวควบคุมการบินเพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์ มีประสิทธิภาพเหนือกว่าโดรน FPV โดรนแข่งขัน และ UAV ระดับมืออาชีพ

ความแตกต่างในด้านประสิทธิภาพและประสิทธิผลที่สำคัญ

ประสิทธิภาพและกำลังขับ

ESCแปรงถ่านจะสูญเสียพลังงาน เนื่องจากแรงเสียดทานและความร้อนของแปรง ทำให้ประสิทธิภาพลดลงเหลือเพียง 75-80%

ESC ไม่มีแปรงถ่านมีประสิทธิภาพ 85-90% ขึ้นไป เนื่องจากระบบสับเปลี่ยนอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโดรนประสิทธิภาพสูง

ความร้อนและความทนทาน

มอเตอร์แปรงถ่านจะร้อนเร็วเกินไป เนื่องจากแรงเสียดทานของแปรงถ่าน ซึ่งต้องระบายความร้อน เมื่อใช้งานเป็นเวลานาน หากมอเตอร์แปรงถ่านถูกทำให้หายร้อนจะทำให้ อายุการใช้งานยาวนานและเชื่อถือได้มากขึ้น

เวลาตอบสนองและความแม่นยำ

ESC ไม่มีแปรงถ่านตอบสนองต่ออินพุตของตัวควบคุมการบินได้เร็วกว่า ซึ่งมีความสำคัญสำหรับ FPV และโดรนสำหรับการแข่งขัน ในทางตรงกันข้าม ESC แปรงถ่านมีเวลาตอบสนองช้ากว่า ทำให้ไม่เหมาะกับการบินแบบคล่องตัว

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับความทนทานและการบำรุงรักษา

อายุการใช้งานของ ESC แปรงถ่าน

• แปรงถ่านจะสึกหรอลงตามกาลเวลา ต้องเปลี่ยนแปรงถ่านทุก 50-100 ชั่วโมงที่ใช้งาน
• การกัดกร่อนของคอมมิวเตเตอร์ทำให้อายุการใช้งานสั้นลง

อายุการใช้งานของ ESC ไม่มีแปรงถ่าน

• ไม่มีแปรงถ่านทำให้สึกหรอน้อย มักใช้งานได้หลายพันชั่วโมง
• ตลับลูกปืนเป็นจุดสึกหรอหลัก แต่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าชิ้นส่วนมอเตอร์ แปรงถ่านมาก

ข้อกำหนดในการบำรุงรักษา

• มอเตอร์แปรงถ่านต้องเปลี่ยนและทำความสะอาดแปรงถ่านเป็นประจำ
• มอเตอร์ไม่มีแปรงถ่านต้องบำรุงรักษาด้วยการหล่อลื่นตลับลูกปืนเป็นครั้งคราวเท่านั้น

สรุป

การเลือกใช้ ESC แปรงถ่านหรือ ESC ไม่มีแปรงถ่านขึ้นอยู่กับปัจจัยดังนี้

• งบประมาณ (ต้นทุนเริ่มต้นเทียบกับต้นทุนระยะยาว)
• ความต้องการด้านประสิทธิภาพ (ประสิทธิภาพ ความเร็ว การตอบสนอง)
• การใช้งานโดรน (ของเล่นเทียบกับการสร้างโดยมืออาชีพ)

ESC แปรงถ่านเป็นจุดเริ่มต้นที่ใช้ต้นทุนต่ำสำหรับนักเล่นโดรนมือสมัครเล่นและมือใหม่ ส่วน ESC ไม่มีแปรงถ่านมีประสิทธิภาพและความทนทานที่เหนือกว่า เหมาะสำหรับผู้สร้างโดรนจริงจัง เมื่อเทคโนโลยี ESC พัฒนาขึ้น ระบบไม่มีแปรงถ่านจะยังคงครองตลาดต่อไป ทำให้ ESC แปรงถ่านกลายเป็นอุปกรณ์เฉพาะกลุ่ม