ESC DJI

De nombreux débutants se demandent surement comment un quadricoptère, ne possédant pas vraiment d’avant ou d'arrière, parvient à naviguer et se repérer dans les airs avec la précision que l'on connait?

C'est en partie grâce à un composant appelé ESC (electronic speed control dans la langue de Shakespeare), ou contrôleur de vitesse électronique en Français. Le contrôleur de vol interprète ici les commandes données par le pilote via sa radiocommande. Ce contrôleur les traduit alors en instructions bien précises adressées aux moteurs de votre drone pour contrôler le mouvement général de celui-ci. Le tout se fait donc via l’ESC.

Fonctionnement des ESC

Les drones sont commandés via un ajustement continue de la vitesse de rotation des moteurs et qui dépend donc de la vitesse et de la direction à laquelle les hélices de l'aéronef tournent.

vitesse de rotation des helices

Votre multirotor augmente ou diminue son altitude en vol en augmentant ou diminuant la vitesse de ses moteurs. Il se déplace vers l'avant en augmentant la vitesse de ses hélices présentent à l'arrière, et vice versa, et se déplace sur la gauche en accélérant les hélices présentent sur le coté droit de l'oiseau. Les virages sont quant à eux obtenus en tirant profit du fait que les deux moteurs avant ou arrière tournent dans le sens horaire et antihoraire (faites bien attention à vos helices ici !).

DJI 30A OPTO ESC

DJI 30A OPTO ESC

On obtient ainsi les mouvements énoncés ci-dessus en ajustant avec précision la vitesse de chaque moteur. Ce processus complexe commence avec le contrôleur de vol de votre appareil qui reçoit les instructions de son pilote via la télécommande du drone, puis les traduit en commandes numériques qu'il envoie à chaque ESC.

Les ESCs à leur tour interprètent les instructions données et augmentent ou diminuent la tension que chaque moteur ce qui influence les mouvements du multirotor dans les airs.

Freinage actif

La particularité des contrôleurs de vitesse électronique des drones de la marque Chinoise DJI est qu'ils supportent le freinage actif, une caractéristique qui augmente l'agilité en vol et conserve l'énergie crée afin d'améliorer l'autonomie en vol.

le processus de freinage actif

Pour faire simple, ce fameux freinage actif fait augmenter la tension du moteur lors du freinage (sticks au point central ou sticks en position inverse par rapport au sens de direction) de sorte que le passage à un vol stationnaire est réduit au minimum. Lorsque le freinage est déclenché, le moteur du drone passe automatiquement en mode "générateur" de sorte que l’énergie cinétique produite par ce mouvement soit transformée en énergie électrique qui est elle envoyé à la batterie de l'engin, ce qui a pour résultat de la recharger pendant le vol.

La fonction freinage actif augmente grandement les performances en vol des drones DJI.

La souplesse et la réactivité que l'on reconnait aux appareils de la firme de Shenzhen tient du fait que les ESC travaillent à hautes fréquences pendant le vol afin de retranscrire le plus fidèlement possible les signaux de radiocommande du pilote aux instructions envoyées directement aux moteurs.

C'est ce qui vous permet de bénéficier d'une réponse instantanée en vol, précise, et souple aux commandes que vous donnez au drone via votre radiocommande!

phantom 4 et ses composants

Intégration

Depuis la sortie du Phantom 4 début 2016, les ESC de DJI sont construits de manière légèrement différente autour d'une puce propriétaire de la marque qui est de type (SoC : System on Chip).

Cela signifie, entre autres, que le micro-contrôleur, l'unité de gestion de puissance et les autres composants électroniques qui ailleurs sont des modules distincts sont intégrés dans une seule et même puce.

Le bénéfice ici étant une diminution de taille, un poids grandement inférieur, et une autonomie accrue en vol ce qui permis aux ingénieurs d'aboutir à une miniaturisation permettant de developper des drones de taille vraiment mini comme le Mavic Pro par exemple !

Par le passé, les ESC DJI se trouvaient dans les bras du drone, depuis le Phantom 4 ils sont directement intégrés autour de la batterie, et sur le mavic, ils sont même présents sur la carte logique de l'appareil.

ESC integre dans les bras sur un Phantom 2

ESC intégré dans les bras sur un Phantom 2

ESC integre autour de la batterie du P4

ESC intégré autour de la batterie du P4

D’après le fabricant, les SoCs sont construits avec des composants de qualité type industrie automobile pour une meilleure résistance et une performance accrue dans des situations extrêmes, ce qui devrait en rassurer plus d'un.

Sans trop rentrer dans des details techniques ici, DJI utilise depuis pas mal de temps déjà le fameux bus CAN (pour Controller Area Network) qui est un bus système de série très répandu dans de nombreuses industries là où la majorité des quadricoptères présents sur le marché utilisent quant à eux une connection plutôt basique pour transmettre un signal de type PWM (Pulse Width Modulation).

Il faut noter qu'en fonction des gammes de ses produit, DJI utilise des ESC de type sinusoïdales (où l'efficacité et la puissance est d'une importance beaucoup plus importante), alors que les ESC à signal de type rectangulaires sont utilisés dans les systèmes compacts où la taille et le poids doivent être maintenus au plus bas.

rsz_1a_linterieur_des_drones_dji

Peut être vous êtes vous demandé pourquoi, au moment de la mise sous tension de votre appareil DJI vous entendez ce bruit caractéristique et reconnaissable parmi tant d'autres ?

Il s'agit ici d'un système d'auto-test de chaque moteur par son ESC. Une fois en vol, chaque ESC est  en train d'assurer la collecte d'informations à propos de son propre statut et ce en permanence, de la vitesse du moteur, de la tension, de la température des composants, du courant, et envoie les données au contrôleur principal.

Voila pour ces rapides explications concernant les ESC de DJI. J'ai ici essayé de vous expliquer comment fonctionne la technologie de DJI et ce qui fait leur différence sur le marché du multirotor.


Sources : Site DJI et plusieurs forums anglais dédiés à la marque.