Цифровой тестер ESC

Проблемы при испытании ESC.
Когда начал заниматься коптерами, то сразу решил, потребуется испытания винтов, моторов и регов на стенде. А значит, потребуется сервотестер.
Т.к. это обычно бывает в начале нового дела, когда надо было найти кучу информации, разбираться было некогда. Взял первый подходящий по параметрам с ХК KV-метр hobbyking.com/…/k2-kv-rpm-meter-with-motor-speed-a…. Вроде обещано было неплохо. Сервотестер с % газа заодно с тахометром, KV-метром и вольтметром.
На самом деле. KV-метр особо не нужен (да и пересчитать всегда можно). Тахометром пользоваться под нагрузкой не возможно. Как недавно выяснил из-за особенности сигнала с рега, сигнал раздваивается (лезут ошибки). Надо подбирать RC фильтр для подавления шума (хотя фильтр там есть, но не справляется). Подавить просто сопротивлением невозможно. В общем проще не мерить. Ну и основная проблема сего китайского чуда – пришел с бракованным регулятором напряжения. Причем регулятор имел повышенное потребление все время, но сгорел только напоследок. В результате пока пользовался понемногу, вроде работал, но как только потребовались большие испытания, то начал выжигать защитные диоды. При первом сгорании не повезло, заодно пострадал стабилитрон питания драйверов на ESC LittleBee 20. После второго выгорания и было принято решение о создании цифрового тестера, маленький плюс от старого – позволил определиться, что требуется для тестера.

Основная задача – получение стабильного повторяющегося импульса заданной ширины, без влияния на него погрешности потенциометра (для получения заданной тяги) и увеличение газа с разным шагом (для проверки разгона ВМГ).
В ходе работы вспомнил, что не помешает измерение оборотов. Измерение KV и напряжения не закладывал принципиально. Напряжение можно измерить вольтметром, а KV высчитать.
Типовое решение.
Скорее всего, на рынке уже имеются цифровые тестеры, но желание их искать даже не возникло.
К моменту появления задачи в наличии уже были ардуино нано и ардуино про мини на атмеге 328, экран, кнопки, оптические датчики

Варианты.
1-й тестер был изготовлен из arduino nano V3.0. Достоинство: минимальное количество деталей (сама плата, кабель УСБ и ноут). Заодно удобно использовать для прошивки ESC с прошивкой БлХели (_С) и последующей проверки (подбора) настроек БлХели (_С) для ПВМ. Для удобства использования (подсоединения) удобно припаять всего 2 контакта – GND и D3 (ну или только линейку от земли и до края) чтобы потом не надо было искать контакты. Даже после появления 2-й версии тестера удобно использовать для подбора параметров PWM.
Порядок действий. Подключаем ESC к 3 цифровому выводу. Прошиваем ESC с помощью БлХеллиСьют. В ней же настраиваем. После чего прошиваем ардуино прошивкой servotest, выводим монитор на ноут и тестируем.
Ввести можно целые значения от 1000 до 2000. При вводе числа меньше 1000 получится 1000 (т.е. если ввести, например 0, то двигатель остановиться). Больше 2000 – 2000. Ограничения. Т.к. в программе использована стандартная 8 битная библиотека ардуино для серво, то реальный шаг составляет около 8 мкс (это 0,8% газа, на китайском был 1%), хотя вводить можно любое число из диапазона.
Что-то подобное можно сделать на STM32F4 от Амперки wiki.amperka.ru/js:iskra_js. Для нее уже есть стандартная библиотека на 16 бит для серво (и надо примерно 2 строчки программы), а т.к. принцип ваншота и мультишота не отличается от ПВМ, то платки хватит вплоть до мультишота на 32К с любым шагом. А т.к. в этих протоколах более 1000 шагов нет, то для мультишота достаточно шага 0,1%. Только цена уже другая.

2-й тестер. Потребуется:

• arduino nano V3.0 (удобно загружать разные прошивки и загрузчик почти не нужен, если его не удалять). Например, такой ru.aliexpress.com/item/…/32664577152.html. Обращаю внимание, что бывает 2-х версий только с регулятором на 5В и с 2-мя регуляторами на 5 и 3,3В. На фото снизу 1 или 2 микросхемы соответственно. Лучше с 2-мя на будущее, если понадобиться полноценные 3,3В.
• Дисплей, датчик черной линии и кнопки взял из кит набора, но можно купить и по отдельности.
• Дисплей для ардуино LCD1602 ru.aliexpress.com/item/…/1979254279.html.
• для измерения оборотов задействован датчик черной линии, т.к. дальше предполагается использовать его для вибростенда. Он устойчив к свету в отличие от ИК датчика расстояния, обращаю внимание у ИК датчика расстояния другая конструкция самих датчиков.
  У меня типа такого ru.aliexpress.com/item/…/32359428016.html, но можно ru.aliexpress.com/item/…/32654587628.html, ru.aliexpress.com/item/…/32579213813.html, ru.aliexpress.com/item/…/32556676534.html.
• кнопки не фиксируемые 5 шт., можно любые. Взял большие, чтоб удобно ложились под палец.
• кнопка фиксируемая 1 шт. Работает на разрыв. Можно использовать тумблер.
• потенциометр на 8-10 кОм. Для регулировки контраста экрана. Выпаял с разобранного старого телевизора. Можно любой – больше влияет на компоновку.
• конденсатор примерно на 100 нФ (для фильтрации входного сигнала с датчика оборотов). Ставил 1000 пФ, вход все равно видел помеху с датчика оборотов. 1 мкФ уже заваливает фронт, что приводит к сбою измерений. Использовал чип конденсатор, удобно. Припаял между землей и 2 цифровым входом (вход датчика оборотов) сразу на плате нано после припайки проводов.
• выводы на ЕСК, питания и датчик оборотов - с разобранных компов.
• для питания пробовал использовать такой импульсник www.aliexpress.com/snapshot/8489547664.html?orderI…, отрегулировав его примерно на 6,5В. После того как сгорел второй решил поставить LM2596S, только надо брать, чтобы на входе был конденсатор на 50В. После того как сгорел 2596 пришло понимание, что при определенной комбинации БП возможно самовозбуждение и выгорание импульсника. Все же 6S жесткое питание.
  3-х ступенчатый линейный регулятор вполне должен справиться.

Кабель УСБ вывел для удобства смены прошивки. Если планируется использовать только 1 протокол, то можно не ставить. Или закрепить плату нано так, чтобы выход УСБ был доступен.

Схема распайки приложена в экселевском файле. Плату носитель не использовал, т.к. применяется 2 большие платы, все соединения на проводах (удобно использовать шлейфы). Для крепления кнопок использовал корпус. Фото. Вид на тестер и назначение кнопок
Вид изнутри .
Датчик оборотов .
Чувствительный элемент датчика . Корпус двигателя закрасил обычной замазкой поверх надписи, иначе датчик будет реагировать на надпись.

Хексы протоколов и программа прошивки выложены в папке www.dropbox.com/sh/…/AABoiDaVU4VhFY-i8WzpMNc5a?dl=…, т.к. используются нестандартные библиотеки для ардуино, так проще прошивать. Выкладывать исходники не планируется.
Особенности. Выложены прошивки для ПВМ, ваншот125_2К и мультишот 32К (где К –кГц, частота ШИМ сигнала). Принцип протоколов не отличается, разница только в частоте и ширине импульса (то, что выложено в интернете про ваншот не соответствует действительности и технически не имеет смысла, т.к. скорость обмена увеличена за счет увеличения частоты сигнала). Для ПВМ и ваншот125 заложены 1000 шагов, для мультишота 160 шагов (ардуино к сожалению не позволило сделать шаг меньше 0,125 мкс).
Измерение оборотов усредняется за 30 измерений. При меньшем значении мелькают последние 2 цифры до не читаемого состояния, при большем – наблюдается заторможенность в показаниях.
Для кнопок заложена функция устранения дребезга контактов, но только на короткое время. Поэтому нажимать надо коротко. При длительном нажатии включается функция прокрутки.
Включается в 2-х режимах. Или режим калибровки, или начало работы (если калибровка не требуется). Судить можно по ширине импульса. Если передернуть кнопку калибровки в работе (нажать/отжать), то можно экстренно остановить двигатель. При этом максимальный режим не включиться (максимум появляется исключительно при включении).
Для установки режима сначала используется средний или большой шаг, а потом минимальный шаг.

Возможности использования тестера приведено на видео

.
Выводы испытаний.
Если ваш контроллер использует ПВМ, то не рекомендуется ставить на коптер ЕСК с Блхели из-за грубого шага регулирования (примерно 250 шагов). Это касается регов с любым мозгом (атмега или силабс). Причем в старых прошивках ЕСК заметна еще и неравномерность по шагам.
Если нужен ПВМ, то правильнее использовать ЕСК с Блхели_С, ну или Симонк.
Если же полетник поддерживает ваншот125, то для Блхели лучше установить этот протокол, при этом сам ЕСК рекомендую прошить 14.8 (в старых прошивках может не быть ваншота), т.к. в этом случае уже будет 1000 шагов.