Circuitos ESC:uma maneira eficaz de controlar a velocidade do veículo

Você já parou para pensar por que é possível controlar a velocidade dos veículos? A maioria dos veículos são capazes de rodar em velocidades perigosas e podem causar acidentes fatais se não forem controlados. O truque aqui é um circuito ESC (Electronic Speed ​​Control) que oferece todo o controle de velocidade que você precisa para qualquer projeto de veículo. Mas, você pode se perguntar:Como posso usar um circuito ESC para meu próximo projeto?

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

Você está pronto? Vamos começar!

O que é um circuito ESC?

Os ESCs são circuitos eletrônicos com recursos de controle de velocidade que também alteram a velocidade e a rota do motor. Além disso, eles podem funcionar como um freio dinâmico.

Motor

Curiosamente, os circuitos ESC são bastante populares em dispositivos controlados por rádio com uma fonte de energia elétrica. Também controla motores brushless que produzem energia elétrica.

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

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

Como o ESC funciona?

A tecnologia ESC é muito importante na indústria automobilística. Impede que os carros atinjam velocidades perigosas, derrapem ou percam o controle durante a condução. Ele pode ativar os freios automaticamente e garantir que o veículo dirija corretamente.

Carro dirigindo rápido

Mas como isso funciona? Como mencionamos anteriormente, o ESC pode controlar a velocidade do motor sem escovas. Ele faz isso usando adequadamente MOSFETs, criando um campo magnético para girar o motor.

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

Quais componentes compõem um ESC

Homem construindo um circuito

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

• Jumper de solda (para alterar o tipo de sinal de entrada PWM e a direção de rotação CW/CCW)
• Almofadas de solda (para as fases do motor 3-BDLDC)
• Conexões LIPO positivas (+) e negativas (-)
• 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 isso depende dos requisitos específicos do seu projeto. Eles incluem ESC escovado e sem escova.

ESC escovado

Os ESCs escovados já existem há algum tempo e foram os primeiros controladores eletrônicos de velocidade produzidos. Como o nome indica, os circuitos ESC escovados podem controlar a tensão de um motor escovado. Além disso, um motor escovado pode funcionar mecanicamente, desde que você aplique tensão.

O ESC escovado pode ligar e desligar rapidamente a tensão acima - dependendo da velocidade do motor. Além disso, os ESCs escovados são baratos e funcionam em muitos veículos RC.

Carro de controle remoto

ESC sem escova

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

Motor sem escova

Os motores sem escova são mais populares porque têm melhores recursos de potência, longevidade, leveza e eficiência. No entanto, seus recursos aprimorados o tornam mais caro.

Aplicações de circuitos ESC

Veículos

As principais aplicações dos circuitos ESC são na indústria automobilística. Assim, você pode encontrar circuitos ESC em veículos e aplicativos de controle remoto. Algumas dessas aplicações incluem:

• Aeronaves elétricas
• Barcos
• firmware ESC
• Carros elétricos
• Quadcópteros
• Helicópteros
• Aviões
• Bicicletas elétricas

A função do controle eletrônico de velocidade

Os ESCs usam sinais de referência de velocidade para controlar a velocidade das redes de comutação de transistores de efeito de campo. Ele faz isso ajustando o ciclo de trabalho ou alternando a frequência dos transistores.

No caso de um motor elétrico DC brushless, é necessário ter diferentes controles de velocidade. Por quê? Porque alterar sua tensão de armadura pode controlar a velocidade do motor. Além disso, esses tipos de motores usam regras operacionais amplas. Essas regras incluem “Você pode alterar a velocidade do motor alterando os pulsos de tempo para transmitir corrente para diferentes enrolamentos do motor”.

Além disso, tenha em mente que o motor elétrico DC sem escovas é mais complexo quando comparado aos seus equivalentes escovados.

Motores escovados

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. Esses ESCs incluem opções especificadas pelo usuário, incluindo permissões para controlar freio, aceleração e tempo de rotação e direção. Você também pode inverter a direção de um motor alternando qualquer um dos três fios do ESC em direção ao motor.

Recursos de um controle eletrônico de velocidade

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

O ESC em aviões possui três conjuntos de fios que controlam diferentes partes do avião. O primeiro conjunto de fios se conecta à bateria do avião, enquanto o segundo utiliza um fio servo para se conectar ao canal do acelerador do receptor. Por fim, o terceiro conjunto de fios 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 por meio de um programa de firmware.

Além disso, é possível alterar as configurações do programa de firmware e usá-lo por motivos alternativos, como usar seu ESC para um aplicativo diferente.

Além disso, alguns fabricantes preferem construir ESCs embutidos com firmware atualizável, enquanto outros preferem tipos soldáveis. Os fabricantes vendem os ESCs soldáveis ​​da mesma forma que vendem caixas pretas – por meio de firmware proprietário.

Agora, vamos ver 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 de 10KΩ (2)
• 1uf Capacitor (2)
• L6234 IC (1)
• 1N4148 Diodo (2)
• resistor de 1Ω (5)
• condensador de 470nF (4)
• condensador de 100nF (1)
• condensador de 10nF (1)
• capacitor de 220nF (1)
• resistor de 1kΩ (4)
• Resistor de 10kΩ (3)
• Comparador LM393 (2)

Passo um:Construa o Circuito

Siga os esquemas abaixo para montar este circuito.

Esquemas de circuitos ESC

Etapa 2:faça upload do seu código

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

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

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

Programa o temporizador 2 para controlar o corte atual (Código 3).

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

Escolhendo o ESC certo

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

ESC

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

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

O que você acha dos circuitos ESC? Sinta-se à vontade para entrar em contato conosco se tiver alguma dúvida.