Controle de Velocidade de Veículos com Circuitos ESC – Solução Confiável

Já pensou por que é possível controlar a velocidade de veículos? A maioria dos veículos é capaz de rodar em velocidades perigosas e pode causar acidentes fatais se não controlados. O truque aqui é um circuito ESC (Controle Eletrônico de Velocidade) que oferece todo o controle de velocidade que você precisará para qualquer projeto de veículo. Mas, você pode se perguntar: como posso usar um circuito ESC no meu próximo projeto?

Neste artigo, você aprenderá como circuitos ESC funcionam e como fazer um. Também revelaremos os segredos para escolher o ESC perfeito.

Pronto? Vamos começar!

O que é um Circuito ESC?

ESCs são circuitos eletrônicos com capacidade de controle de velocidade que também mudam velocidade e direção do motor. Também, podem funcionar como freio dinâmico.

Motor

Curiosamente, circuitos ESC são bastante populares em dispositivos radiocontrolados com fonte de energia elétrica. Também controlam motores brushless que produzem energia elétrica.

Além disso, você pode adicionar um circuito ESC a um dispositivo de duas formas.

O primeiro método inclui configurar um ESC como unidade separada que você pode adicionar a um canal de controle de acelerador-receptor. Em segundo lugar, você pode adicionar ESC ao componente receptor central. Vemos muitas instâncias do segundo método em carros R/C de nível brinquedo. Alguns carros R/C usam eletrônicos exclusivos de hobbyista para combinar ESC e receptor em uma única placa.

Como o ESC Funciona?

A tecnologia ESC é bastante importante na indústria automobilística. Impede que carros atinjam velocidades perigosas, derrapem ou percam controle ao dirigir. Pode ativar freios automaticamente e garantir que o veículo esterça corretamente.

Carro em Alta Velocidade

Mas como funciona? Como mencionamos antes, ESC pode controlar velocidade de motor brushless. Faz isso usando adequadamente MOSFETs, criando um campo magnético para rotacionar o motor.

Além disso, um ESC tem seis intervalos, e a velocidade com que passa por eles determina a velocidade do motor.

Que Componentes Compõem um ESC

Pessoa Construindo Circuito

Aqui estão os componentes que você pode usar para fazer um circuito ESC:

• Jumper de solda (para mudar tipo de sinal PWM de entrada e direção de rotação CW/CCW)
• Pads de solda (para as 3 fases do motor BLDC)
• Conexões LIPO positivo (+) e negativo (-)
• LED de estado
• Referência GND do sinal PWM
• Entrada de sinal PWM (sinal servo)

Tipos de Circuitos ESC

Você pode usar dois tipos de ESC para seus projetos. Mas depende dos requisitos específicos do seu projeto. Incluem ESC com escovas (brushed) e sem escovas (brushless).

ESC com Escovas (Brushed ESC)

ESCs com escovas existem há um tempo e foram os primeiros controladores eletrônicos de velocidade produzidos. Como o nome implica, circuitos ESC com escovas podem controlar a tensão de um motor com escovas. Além disso, um motor com escovas pode rodar mecanicamente enquanto você aplicar tensão.

O ESC com escovas pode ligar e desligar rapidamente a tensão acima — dependendo da velocidade do motor. Também, ESCs com escovas são baratos e funcionam em muitos veículos RC.

Carro Controle Remoto

ESC sem Escovas (Brushless ESC)

O ESC brushless é uma versão mais avançada do controlador de velocidade que usa energia CA trifásica, como um inversor de frequência variável (VFD), para operar motores brushless.

Motor Brushless

Motores brushless são mais populares porque têm melhor potência, longevidade, leveza e eficiência. No entanto, suas características aprimoradas o tornam mais caro.

Aplicações de Circuitos ESC

Veículos

As principais aplicações de circuitos ESC estão na indústria automobilística. Então, você pode encontrar circuitos ESC em veículos e aplicações de controle remoto. Algumas destas aplicações incluem:

• Aeronaves elétricas
• Barcos
• Firmware ESC
• Carros elétricos
• Quadcopters
• Helicópteros
• Aviões
• Bicicletas elétricas

A Função do Controle Eletrônico de Velocidade

ESCs usam sinais de referência de velocidade para controlar a velocidade de redes de comutação de transistores de efeito de campo. Faz isso ajustando o ciclo de trabalho ou comutando a frequência dos transistores.

No caso de motor elétrico DC brushless, é necessário ter diferentes controles de velocidade. Por quê? Porque mudar sua tensão de armadura pode controlar a velocidade do motor. Além disso, esses tipos de motor usam amplas regras de operação. Tais regras incluem "Você pode mudar a velocidade do motor mudando os pulsos de temporização para transmitir corrente a diferentes enrolamentos do motor."

Também, lembre-se que o motor elétrico DC brushless é mais complexo quando comparado aos seus equivalentes com escovas.

Motores com Escovas

A fase do ESC muda de acordo com a rotação do motor brushless. Além disso, você pode usar "back EMF" para detectar a rotação do motor. Se isso não funcionar para você, outras variações vêm equipadas com sensores de efeito Hall ou detectores ópticos.

Em última análise, existem controladores de velocidade que dependem de programação. Estes ESCs incluem opções especificadas pelo usuário, incluindo permissões para controlar freio, aceleração, temporização de revolução e direção. Você também pode inverter a direção de um motor trocando qualquer um dos três condutores do ESC em direção ao motor.

Características de um Controle Eletrônico de Velocidade

As principais características de um controle eletrônico de velocidade incluem corte de baixa tensão, freio e circuito eliminador de bateria. Vamos olhar estas características através do ESC em aviões.

ESC em aviões tem três conjuntos de fios que controlam diferentes partes do avião. O primeiro conjunto conecta na bateria do avião, enquanto o segundo usa um fio servo para conectar no canal do receptor do acelerador. Por fim, o terceiro conjunto é responsável por fazer o motor funcionar.

Circuito Controlador Eletrônico de Velocidade

Na verdade, a maioria dos controladores eletrônicos de velocidade utiliza microcontroladores que entendem o sinal de entrada e controlam o motor elétrico através de um programa de firmware.

Além disso, é possível alterar as configurações do programa de firmware e usá-lo para razões alternativas, como usar seu ESC para uma aplicação diferente.

Também, alguns fabricantes preferem construir ESCs embutidos com firmware atualizável, enquanto outros preferem tipos soldáveis. Fabricantes vendem ESCs soldáveis similar à forma como vendem caixas pretas — através de firmware proprietário.

Agora, vejamos como construir um circuito ESC.

Como Construir um Circuito ESC

Antes de começar, aqui estão alguns componentes que você precisará para este projeto:

• Arduino Nano (1)
• Potenciômetro 10KΩ (2)
• Capacitor 1µF (2)
• IC L6234 (1)
• Diodo 1N4148 (2)
• Resistor 1Ω (5)
• Capacitor 470nF (4)
• Capacitor 100nF (1)
• Capacitor 10nF (1)
• Capacitor 220nF (1)
• Resistor 1kΩ (4)
• Resistor 10kΩ (3)
• Comparador LM393 (2)

Passo 1: Monte o Circuito

Siga os esquemáticos abaixo para montar este circuito.

Esquemáticos de circuitos ESC

Passo 2: Faça Upload do Código

De fato, existem quatro códigos diferentes que você pode fazer upload. Cada código tem um estilo de controle diferente; experimente todos para escolher seu preferido.

Configura o circuito para usar a função analogRead para medição de corrente (Código 1).

Programa o circuito para usar interrupção externa do pino 3 para medição de corrente (Código 2).

Programa timer 2 para controlar corte de corrente (Código 3).

Configura o circuito para usar interrupções dos pinos 10, 11 e 12 para comutação de passos (Código 4).

Escolhendo o ESC Certo

Antes de escolher um ESC, você deve garantir que ele corresponda ao seu tipo de motor. Portanto, ESCs brushless devem ser apenas para motores brushless.

ESC

Um controlador eletrônico de velocidade é essencial para projetos que requerem controle de velocidade. As aplicações mais comuns para aproveitar circuitos ESC são em veículos e carros R/C.

Mais importante, você deve sempre escolher o ESC exato para seus motores, ou seu circuito não será funcional.

O que você acha sobre circuitos ESC? Sinta-se à vontade para nos contatar se tiver dúvidas.