Explorando Circuitos ESC (Circuito Controlador Eletrônico de Velocidade)

Introdução

Neste artigo, exploramos os circuitos ESC (circuitos controladores eletrônicos de velocidade).

Primeiro, examinaremos qual é o propósito de um ESC e como ele funciona. Em seguida, veremos os fatores de como o ESC protege o motor do dispositivo. Por fim, veremos o que considerar ao escolher os circuitos ESC.

Introdução Circuitos ESC

O que é um Circuito Controlador Eletrônico de Velocidade?

Um circuito controlador eletrônico de velocidade é usado para controlar a velocidade de uma máquina ou dispositivo. Ele opera monitorando a tensão de um motor elétrico e ajustando sua própria tensão de saída para compensar as mudanças na carga.

Como funcionam os circuitos ESC?

Um ESC (Electronic Speed ​​Controller) é um circuito que regula a velocidade de um motor. Em veículos RC, é usado para controlar aceleração, desaceleração e frenagem. Os ESCs também podem ser usados ​​com outros dispositivos mecânicos, como bombas, ventiladores e sopradores.

O ESC faz isso recebendo sinais do transmissor por meio da entrada do receptor conector. O receptor envia esses sinais para um microprocessador dentro do ESC. O microprocessador interpreta esses sinais e responde enviando-os através de um circuito de ponte H que faz com que o motor ligue ou desligue conforme necessário.

O que é a fonte de alimentação do circuito ESC?

ESC é de alta voltagem fonte de energia para eletrônicos. É importante saber que o ESC não faz parte do circuito em si, mas um acessório que pode ser usado com qualquer circuito. ESC é uma fonte de alimentação de alta tensão que oferece versões bipolar e unipolar. A versão bipolar pode produzir 15kVDC (+/- 7.5kVDC), enquanto a versão unipolar produz 10kVDC (+/- 5kVDC).

Dois tipos de circuitos ESC

Existem dois tipos básicos de circuitos ESC: escovados e sem escovas.

Escovado

O tipo escovado de circuito ESC é o mais popular dos dois porque é relativamente barato, simples e fácil de entender. O tipo escovado de circuito ESC usa um motor DC escovado. Um motor CC com escovas tem dois fios que giram em um círculo quando a corrente é aplicada a eles. As escovas se esfregam contra essa armadura, criando atrito e fazendo com que uma força eletromotriz seja gerada na direção oposta à da atual fluir através do bobina. Este EMF gera um campo magnético que empurra qualquer material magnético próximo e faz com que o motor gire.

Escovado

brushless

ESCs sem escova podem ser usados ​​para controlar a velocidade de um motor aplicando tensão em seus enrolamentos. A tensão é geralmente fornecida por um bateria, mas também pode vir de uma linha CA ou de uma fonte de alimentação CC.

Quando um sinal é aplicado a um lado de cada enrolamento, a corrente flui através desse enrolamento e sua bobina associada ao terra. Quando a corrente flui através de ambas as bobinas em direções opostas, o campo magnético produzido pelas bobinas se cancela, permitindo que o motor gire livremente.

brushless

Quais componentes estão em um circuito ESC?

Um circuito ESC tem três componentes principais:

Interruptor

Este regula quanta energia sai da bateria para operar seu motor e outros componentes eletrônicos em seu sistema. Se não houver energia suficiente entrando na PSU, ela não poderá fornecer energia suficiente para executar todos esses componentes de uma só vez - então este regulador garante que você não os sobrecarregue, fornecendo apenas a energia necessária em um determinado momento.

Regulador de voltagem

Isso controla quanta tensão vai do regulador de comutação para seus motores por meio de sinais PWM enviados entre si por meio de fios conectados entre eles (e outros fios conectados entre eles) para que ambos funcionem juntos corretamente quando necessário.

Subcontratante

O processador é o “cérebro” do circuito ESC. É responsável por tomar decisões sobre quando ligar o motor e quanta energia enviar para ele.

Diagrama de Circuito ESC

Quais fatores os circuitos ESC protegem seu motor?

O circuito ESC é projetado para proteger seu motor de uma variedade de fatores. Esses incluem:

Acima da temperatura

É quando a temperatura do motor fica muito alta. O circuito ESC é projetado para proteger seu motor de ficar muito quente. Se a temperatura ficar muito quente, pode causar danos ao motor e reduzir sua vida útil.

Sobre corrente

Se houver muita corrente fluindo pela bateria e pelo motor, o calor gerado por essa corrente pode causar o superaquecimento da bateria e do motor. Se você não tiver um circuito ESC instalado, esse calor aumentará até que a bateria se esgote e o motor queime.

Sobretensão

É quando a tensão em um circuito ESC excede a tensão máxima permitida pelo fabricante do motor. Se isso acontecer, o motor pode ser danificado ou destruído.

A proteção contra sobretensão é um recurso de segurança que detecta esse problema antes que ele aconteça e desliga o circuito para proteger seu equipamento.

Dessincronização

Esta é uma discrepância repentina na rotação de um motor elétrico. Ocorre quando a velocidade de rotação e a direção do motor mudam inesperadamente.

Os circuitos ESC protegem o seu motor impedindo-o de dessincronizar. Isso pode causar danos ao motor e levar a sérios problemas de segurança.

Características dos Circuitos ESC

Coisas a considerar ao escolher circuitos ESC

Ao escolher circuitos ESC, você deve considerar o seguinte:

Classificação da corrente

Ao escolher um circuito ESC, certifique-se de considerar a classificação atual. A classificação atual informa quanta energia o circuito pode suportar. É medido em amperes. Quanto maior a classificação do amplificador, mais poderoso será o seu ESC. Por exemplo, se você estiver usando um motor com alto valor de torque, deve escolher um ESC com alta classificação de corrente.

Classificação de tensão de entrada

Ao escolher um circuito ESC, você deve considerar a classificação da tensão de entrada. A classificação da tensão de entrada é a quantidade máxima de Voltagem que pode ser aplicado ao circuito sem danificá-lo. Isso é importante porque alguns dispositivos podem ter poder requisitos. Você precisa garantir que seu ESC possa lidar com todos eles.

firmware

O firmware é o software que controla o ESC. É o que permite configurar seus ESCs e fazer alterações neles. Esse recurso é essencial porque você precisará dele quando estiver tentando descobrir como configurar seus ESCs para um aplicativo específico.

Ele diz à eletrônica o que fazer em reação à sua entrada. O firmware controlará com que rapidez e suavidade seu motor inicia, para e acelera. Ele também controla se há ou não falhas em sua experiência de dirigir, como quando você pisa no acelerador com muita força e as rodas começam a girar incontrolavelmente.

Conexão ESC ao Motor

Ao escolher um ESC, você terá que considerar a conexão entre o ESC e seu motor. Você pode escolher entre uma conexão de fio único ou uma conexão de fio duplo.

Uma conexão de fio único é frequentemente usada quando você está usando um motor com escova, mas também é possível usar com motores sem escova. Uma conexão com fio único permite melhor eficiência e controle do que uma conexão com fio duplo. Isso ocorre porque há menos fios no caminho do sinal que vai do controlador para o motor.

No entanto, se você estiver usando um motor com escovas e quiser a maior eficiência possível, considere obter um ESC com uma conexão de fio duplo. Este tipo de circuito permite um controle mais preciso sobre o uso de energia da bateria porque usa dois fios em vez de apenas um.

protocolos

O protocolo é a linguagem de comunicação do ESC. É o que diz como interpretar os dados que recebe de seus sensores e como reagir a esses dados.

Por exemplo, se você deseja que seu circuito ESC seja capaz de ler informações de um sensor de temperatura, ele precisa entender como funciona um sensor de temperatura. Isso significa que cada circuito ESC terá um protocolo diferente. Portanto, cada circuito ESC será capaz de ler diferentes tipos de sensor.

Isso pode ser bom ou ruim, dependendo do que você procura em um circuito ESC. Por exemplo, se você deseja que seu circuito ESC seja capaz de ler informações de qualquer tipo de sensor e reagir de acordo, ter mais protocolos disponíveis pode ser útil porque oferece aos usuários mais opções ao escolher um circuito ESC. Se você está procurando um ESC que só pode ler certos tipos de sensores, ter menos protocolos disponíveis pode ser melhor porque limita suas escolhas. É mais fácil para você encontrar exatamente o que precisa sem ter muitas opções atrapalhando.

Processadores

Ao escolher os circuitos ESC, você deve considerar o processador. O processador é o “cérebro” do circuito eletrônico. O processador é o que controla como seu dispositivo responderá aos estímulos e como ele agirá em resposta.

Você vai querer ter certeza de ter um processador adequado. O processador deve ser capaz de lidar com a quantidade de dados exigida pelo seu aplicativo. Por exemplo, se você estiver trabalhando com sinais de vídeo de alta definição, precisará de um processador que possa lidar com grandes quantidades de dados envolvidos nesse tipo de processamento de sinal.

Onde você usa circuitos ESC?

Os circuitos ESC são usados ​​em muitas aplicações diferentes, mas há alguns que são especialmente comuns.

Veículos elétricos

Os veículos elétricos usam circuitos ESC para garantir a segurança de seus passageiros. O circuito ESC é composto por sensores que monitor as velocidades das rodas do veículo e enviar essas informações para um computador, que então o compara com a velocidade do veículo. O circuito então envia sinais de volta às rodas para mantê-las sob controle e evitar que girem fora de controle.

O ESC ajuda a fazer o carro parar quando necessário e evita que ele acelere muito rapidamente. É especialmente útil em veículos elétricos porque eles não têm tanto torque quanto os motores tradicionais, portanto, não têm a mesma capacidade de acelerar ou desacelerar rapidamente.

ESC também é usado em industrial aplicações onde há muitas cargas pesadas. Por exemplo, você pode vê-lo usado em empilhadeiras ou outras máquinas grandes que precisam parar e iniciar com frequência.

Veículos elétricos

Drones

ESCs são usados ​​para controlar a velocidade das hélices de um drone. Isso é importante porque controla a velocidade com que o drone pode voar. Isso também controla quanta energia as hélices precisam para se mover.

Além de alimentar o zangão, ESCs também permitem que você ajuste quanta energia vai para cada hélice individualmente. Certifique-se de que todas as suas hélices estejam funcionando em plena capacidade.

Drones

Brinquedos de controle remoto

Os circuitos ESC são usados ​​em muitos remotobrinquedos controlados, incluindo carros, barcos e aviões. Esses circuitos são responsáveis ​​por gerenciar a velocidade dos motores e garantir que eles não superaqueçam ou queimem. A maioria dos circuitos ESC também possui funcionalidade reversa, portanto, se o seu carro sair do curso durante uma corrida ou enquanto você estiver brincando com ele na sala de estar, basta clicar em ré para fazê-lo funcionar novamente.

Brinquedos de controle remoto

Conclusão

Compreender completamente como os ESCs funcionam e o que diferentes combinações de componentes podem fazer provavelmente está além do escopo da maioria das pessoas, mas se você estiver curioso sobre seu funcionamento interno e tiver perguntas específicas, esperamos ter fornecido algumas respostas aqui. E se você estiver interessado em saber como os ESCs funcionam, este artigo pode ajudar a apontar a direção certa para ir além.