ความสัมพันธ์ ESC - MOTOR - PROP - BATTERY

ความสัมพันธ์อันลึกซึ้ง
ESC - MOTOR - PROP - BATTERY 

เรียบเรียงโดย ธมนนท์ นาคะบุตร (เต้ย เมืองทองธานี)

มีหลายคำถามที่เกี่ยวข้องกับ สี่คำนี้ ถามถึงความสัมพันธ์ของมัน เช่น จะเลือกอย่างไรให้เหมาะสมแล้ว มันจะส่งผลอย่างไรกับการบินบ้าง ถ้าเลือก ESC ใหญ่เกินไป มอเตอร์จะพังหรือเปล่า ใบใหญ่หรือใบเล็กดี แบตแบบไหนบินได้นาน แบตถูกๆจะบินดีหรือเปล่า และอีกหลากหลายปัญหา ที่เกี่ยวข้องกับสี่คำนี้

เราลองมาทำความเข้าใจกันทีละส่วนดีกว่า อะไรเป็นอะไร ทำหน้าที่อย่างไร มีคุณสมบัติอย่างไร

มีข้อจำกัดอย่างไร ควรระวังอะไรบ้าง

ESC (Electronic Speed Control) อุปกรณ์ตัวนี้ทำหน้าที่รับสัญญาณ จากรีซีฟ และนำไฟจาก Battery จ่ายให้มอเตอร์ตามที่มอเตอร์ต้องการ แต่ไม่เกินค่าพิกัดที่ระบุไว้ เช่น ESC 40A แปลว่ามันจ่ายกระแสได้ตั้งแต่ 0A - 40A ถ้าเกินนี้มันจะตัดการทำงาน ย้ำนะครับว่า ESC จะจ่ายไฟให้ตามที่มอเตอร์ต้องการเท่านั้น และจะไม่จ่ายไฟเกิน Limit ที่กำหนดไว้ตามสเปค

การเลือก ESC มีข้อคำนึง 4 ข้อ

1. การนำไปใช้งาน ESC สำหรับเครื่องบิน ไม่เหมาะกับ เรือ รถ ค๊อปเตอร์ หรือ มัลติโรเตอร์ควรเลือกให้เหมาะสมกับประเภทของอุปกรณ์
2. แบตเตอรรี่ที่รองรับได้ เช่นบางตัวบอกว่า รับได้ 2S - 4S ถ้าเราเอา 6S ไปใส่ คือพังนะครับ
3. ค่ากระแสที่รองรับได้ จะระบุไว้เช่น 40A 60A ยิ่งค่ากระแสมาก ก็ยิ่งสามารถรองรับการจ่ายกระแสไฟได้มาก แต่ก็จะเพิ่มน้ำหนักบรรทุก 
4. ขนาดคอนเน็คเตอร์สำหรับการเชื่อมต่อกับ แบต และ มอเตอร์ ควรเลือกให้เหมาะสมกับการจ่ายกระแสไฟ

MOTOR - จะกล่าวถึงเฉพาะ Brushless Motor ที่มีสามสาย ตัวนี้ทำหน้าที่รับไฟจาก ESC เพื่อหมุนตามรอบหรือตามสเปคของมัน เช่น 1000KV แปลว่า มันสามารถทำรอบได้ 1000 รอบต่อนาทีต่อแรงดันไฟ 1 Volt ถ้าเราจ่ายไฟให้มัน 12Volt มันจะหมุนได้ 12000 รอบต่อนาที (ในทางทฤษฎี) ในกระณีที่เราไม่ใส่โหลด(ใบพัด) ใดๆ แต่ไม่ได้มีแค่ค่าขนาด KV เพียงอย่างเดียว มอเตอร์ก็มีค่าพิกัดกระแสสูงสุดอีกด้วย เช่น มอเตอร์ทนกระแสได้สูงสุด (Max current) 50A และยังมีขนาดใบที่แนะนำ

ข้อมูลจาก http://www.emaxmodel.com/

จากตารางจะเห็นสเปคของมอเตอร์ลูกนี้ว่า ถ้าเราใส่ใบ 11x7 แล้วจ่ายไฟ 3S (12V) ให้มัน มันจะกินกระแสสูงสุดที่ 38A และจะได้แรงดึงสูงสุดที่ 1.45 kg แต่ถ้าเราใส่ใบใหญ่กว่านี้ มันจะกินกระแสสูงกว่านี้ซึ่งแน่นอนว่าส่งผลต่อความร้อนในขดลวด และถ้าใส่ใบใหญ่เกิน ขดลวดอาจร้อนจนขาดได้ การเลือกมอเตอร์ ให้ดูการใช้งานเป็นหลัก ว่าเราต้องการ Thrust (แรงดึง) ขนาดไหน มีพื้นที่ใส่ใบเท่าไหร่ ถึงจะเจาะจงขนาด (Dimension) และ ค่า KV ที่เหมาะสม โดยเปรียบเทียบจากตารางสเปคของมอเตอร์แต่ละตัว

PROP - Propeller หรือใบพัด จะขอกล่าวถึงเฉพาะใบพัดเครื่องบินนะครับ ตัวนี้ทำหน้าที่ตัดอากาศเพื่อดึงลมไปด้านหลังของใบพัด โดยขนาดของใบ จะประกอบด้วยเลข 2 ตัว เชื่อมด้วยตัวคุณตัวแรกเป็น ความยาวของใบจากปลายถึงปลาย เช่น 12” 8” 6” 5” เป็นต้น อีกตัว เป็นเลขบอก Pitch หรือ การบิดของใบการที่ใบมี Pitch มากแสดงว่าการตัดอากาศได้ปริมาณมากกว่า มีแรงดึงมากกว่า และแน่นอน ทำให้มอเตอร์กินกระแสมากกว่าด้วย ในที่นี้เพื่อให้เกิดความง่ายต่อความเข้าใจ อธิบายง่ายๆ อย่างนี้นะครับ ใบ 8x6 จะมี pitch มากกว่า ใบ 8x4

http://blueskyrc.com/images/8045_black_props.jpg

การเลือกใบที่เหมาะสม ควรยึดตามสเปคของ มอเตอร์เป็นหลัก หากไม่สามารถหาใบที่พอดีได้ ก็ควรทำการตรวจสอบค่ากระแส ให้อยู่ในพิกัดที่มอเตอร์รับได้

Battery ลิเทียมโพลิเมอร์ แบตเตอร์รี่ ทำหน้าที่จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ทั้งหมดในลำ มีค่าคุณสมบัติอยู่ 4 ค่า คือ

1. จำนวนเซลล์ S (1S = 3.7 Volt) คือ แรงดันไฟที่แบตจ่ายได้ เรียกสั้ นๆ ให้เข้าใจง่าย 1S 2S 3S
2. ค่าความจุกระแส mAh คือ ค่าประจุกระแสไฟที่เก็บได้ในแบต เช่น 2200mAh 3000mAh เช่น ถ้าแบต 2200 mAh แปลว่า สามารถจ่ายโหลดขนาด 2.2A ได้ประมาณ 1 ชั่วโมง ถ้า 4.4A ได้ประมาณ ครึ่งชั่วโมง ถ้า 8.8A ประมาณ 15 นาที หรือ 20A ประมาณ 6 นาที เป็นต้น จึงเป็นที่มาของคำแนะนำในการบินเครื่องบินประเภทเทรนเนอร์ ถ้าใช้แบต 2200 จะบินได้ประมาณ 5 นาที
3. ค่าความสามารถในการคายประจุ คือค่า C เช่น 30C Burst 60C แปลว่ามันสามารถจ่ายกระแสได้สูงกว่าค่าความจุกี่เท่า เช่น ถ้าแบตบอกว่ 2000mAh 30C แปลว่ามันสามารถจ่ายโหลดได้สูงสุดที่ 60A เป็นโหลดแบบต่อเนื่อง ส่วนคำว่า Burst เป็นค่ากระแสที่สามารถจ่ายได้ชั่วคราว เช่น ถ้าแบตบอกว่า 2000mAh 30C Burst 50C มันจะจ่ายกระแสแบบต่อเนื่องได้ 60A และจ่ายแบบชั่วคราวได้ถึง 100A
4. ค่ากระแสชาร์จ แบตบางก้อนจะระบุค่ากระแสในการชาร์จไว้ เพื่อป้องกันการชาร์จเร็วเกินไป ส่งผลเสียต่ออายุการใช้งานของแบต เช่น ถ้าระบุไว้ว่าค่ากระแสชาร์จ 5C แบตความจุ 2200 หมายถึงค่ากระแสชาร์จสูงสุด คือ 5x2200 = 11000 mA หรือ 11 A นั่นเอง ตั้งค่ากระแสชาร์จที่สูง หมายถึงการชาร์จได้เร็ว

http://doc.inex.co.th/wp-content/uploads/2013/12/Batt-Li-Po-1100mAh-7.4V-ONLY.jpg

แบตร้อน แบตบวม เกิดจาก Discharge over spec. ครับ คือ เลือกแบตไม่เหมาะสมนั่นเอง

การเลือก Battery ให้เหมาะสม ควรคำนึงถึง

1. ค่าแรงดัน(S) ที่เหมาุะสม ตามสเปคของมอเตอร์
2. ค่ากระแสที่สามารถจ่ายได้ mAh x C    *ถ้ามอเตอร์กินกระแสเกินกว่าค่านี้ แบตจะร้อนและบวม
3. ค่า mAh จะบอกเราว่าเราบินได้นานแค่ไหน

จากที่แนะนำอุปกรณ์ทั้งหมด พอจะสรุปขั้นตอนการพิจารณาเลือก เพื่อให้เหมาุะสมกับลำเครื่องบินที่เราทำขึ้นเองดังนี้

1. เมื่อได้เครื่องบินมาแล้ว ให้ชั่งน้ำหนัก ว่าหนักเท่าไหร่ เผื่อน้ำหนักของชุดไฟไปด้วย (ประมาณเอาก่อน)
2. เลือกมอเตอร์ ที่เหมาะสมโดยดูจาก Trust แรงดึงของมอเตอร์ อย่างน้อยต้องมากกว่า น้ำหนักในข้อ 1 …. ยิ่งมาก เรายิ่งสามารถพาเครื่องบินชนะแรงโน้มถ่วงได้ง่าย แต่แน่นอน น้ำหนักมอเตอร์ก็จะมากขึ้นค่ากระแสก็อาจจะมากขึ้นด้วย
3. เมื่อได้มอเตอร์ ที่เหมาะสมก็นำไปสู่ การเลือกใบ และ ESC และ ค่า S ของแบตที่เหมาะสม โดยดูจากสเปคของมอเตอร์เป็นหลักครับ
1. ESC ให้มากกว่า ค่าพิกัดของมอเตอร์ไว้ก่อน เช่นสมมติว่า ค่าพิกัดมอเตอร์ บอกว่า ถ้าใช้ใบ 8x6 จะกินกระแส 20A ให้เลือก ESC 35 - 40A ไว้ก่อน ปลอดภัยกว่าครับ
2. ใบ ถ้าหาใบตามสเปคไม่ได้ ให้เพิ่มขนาดใบได้นิดหน่อย แต่แน่นอนกระแสจะสูงขึ้นด้วย
3. ค่า S ของแบตจะเหมาะกับมอเตอร์ และ ESC ตามนั้นครับ
4. ค่า C ของแบตที่เหมาุะสม ต้องสูงกว่า ค่ากระแสของมอเตอร์ไว้ก่อน ยิ่งเยอะยิ่งดี แต่เยอะมากราคาแบตก็สูงตาม
4. เลือกแบตให้เหมาุะสม อยากบินได้นาน เลือกแบตที่มี mAh มากๆ แต่ยิ่ง mAh มาก น้ำหนักก็มาก จะส่งผลต่อข้อ 1 2 และ 3 ตามลำดับ ราคาค่าแบตที่สูงขึ้นด้วย

ดังนั้นจึงมีผู้รู้ ได้แนะนำไว้เป็นสูตรคร่าวๆ ดังนี้ เครื่องบินเทรนเนอร์ ขนาด 1 เมตร ใช้ มอเตอร์ ขนาด 2214 - 2217 1400KV ใช้ใบ 8x6 สปีด 3040A แบต 3S 2200mAh 25C หรือ ถ้าอยากแรง ให้เปลี่ยนมอเตอร์ เป็น 1700KV แล้วลดใบเหลือ 7x5 จะได้แรง +เร็วมากขึ้น

ยังมีสูตรอื่นๆ อีกมากมายจากผู้รู้ และนักประดิษฐ์เครื่องบินหลากหลายแบบ แต่อยู่ที่การทดลองและประสบการณ์มากกว่า บางทีแค่การเปลี่ยนยี่ห้อมอเตอร์ ก็ส่งผลต่อระยะเวลาในการบินได้เหมือนกัน

ผู้เรียบเรียงหวังเป็นอย่างยิ่งว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์ ในการการเลือกอุปกรณ์ ที่เหมาะสมนะครับ

สอบถามหรือให้คำเสนอแนะเพิ่มเติม ติดต่อ ธมนนท์ นาคะบุตร (line ID: 0818563991)

THAISONIC.COM 4/1 อาคารไพลิน 2 เมืองทองธานี ถ.แจ้งวัฒนะ ต.บางพูด อ.ปากเกร็ด จ.นนทบุรี 11120 โทรศัพท์ 029838007,029839991 โทรสาร 029838007