Imagine-se a controlar um avião com comando remoto, onde as sutis mudanças na velocidade do motor afetam diretamente a sua posição de voo.Ou imagine um carro de alta velocidade onde a aceleração precisa e a frenagem dependem inteiramente de um controle preciso da velocidade do motorTodas estas operações dependem de um componente eletrónico crucial - o Controlador Eletrónico de Velocidade (ESC).Ele recebe comandos e controla a velocidade do motor para realizar vários movimentos complexosEste artigo apresenta uma exploração abrangente dos princípios, tipos, aplicações e tecnologias relacionadas com o CES.

Um controlador de velocidade eletrônico (ESC) é um circuito eletrônico projetado para controlar a velocidade dos motores elétricos.Recebe sinais de referência de velocidade dos sistemas de controlo e ajusta a potência do motor em conformidadeOs ESC encontram uma ampla utilização em aplicações que exigem uma regulação precisa da velocidade do motor, incluindo modelos RC, ferramentas elétricas e equipamentos de automação industrial.

A função principal do ESC consiste em ajustar a tensão ou a corrente do motor com base nos sinais de referência de velocidade recebidos para alterar a velocidade do motor.

1. Recepção do sinal de referência de velocidade:Os ESCs recebem sinais de referência de velocidade dos sistemas de controlo, normalmente no formato de modulação de largura de pulso (PWM), onde a largura de pulso corresponde à velocidade do motor desejada.
2. Elementos de comutação de energia:Os ESCs usam elementos de comutação de potência (geralmente transistores de efeito de campo - FETs) para controlar a fonte de alimentação do motor, convertendo a potência de CC em tensão ou corrente de largura de pulso ajustável.
3. Modulação de largura de pulso (PWM):Ao alterar os ciclos de trabalho de comutação do FET, os ESCs regulam a tensão ou a corrente média do motor, com ciclos de trabalho mais longos produzindo maiores velocidades do motor.
4. Motor de condução:A tensão ou corrente ajustada por PWM é aplicada aos enrolamentos do motor para impulsionar a rotação, com abordagens diferentes para motores DC escovados versus sem escovadores.

Os ESC são classificados em função do tipo de motor:

Estes ESCs mais simples regulam a velocidade do motor ajustando a tensão da armadura através da comutação FET da potência de CC, com algumas versões industriais também controlando a corrente de enrolamento do campo.

Os ESC BLDC mais complexos devem gerar energia CA de três fases sincronizada com a posição do rotor, normalmente usando seis FETs em uma configuração de inversor de três fases.

A operação do BLDC ESC envolve:

1. Detecção da posição do rotor:Usando medição de campo electromagnético inverso, sensores de efeito Hall ou sensores ópticos para determinar a posição do rotor.
2. Geração de corrente trifásica:Controlar seis FETs para produzir uma CA trifásica sincronizada.
3. Controle de corrente:Implementar o limite de corrente para evitar sobrecarga do motor.
4. Controle de velocidade:Ajuste da frequência e da amplitude da corrente trifásica utilizando algoritmos PID para regulação precisa da velocidade.

Os ECS modernos incluem características avançadas:

• Programabilidade:Parâmetros ajustáveis, incluindo corte de baixa tensão, modos de arranque, intensidade de travagem, direção de rotação e regulação do motor.
• Circuito de eliminação da bateria (BEC):Regulação integrada da tensão para a potência do receptor/servo, disponível em versões de comutação lineares ou mais eficientes.
• Sistemas de protecção:As proteções contra sobrecorrência, sobre temperatura e perda de sinal aumentam a segurança e a confiabilidade.

Os CSE desempenham um papel fundamental em:

• Modelos RC:Aviões, carros, barcos e helicópteros que requerem controle motor preciso.
• Drones multirotores:Exigindo resposta rápida, altas taxas de atualização e protocolos avançados de comunicação como o DShot.
• Ferramentas elétricas:Regulação de velocidade em brocas, serras e chaveiros.
• Automatização industrial:Robótica, transportadores e máquinas CNC que precisam de um controlo preciso do movimento.
• Veículos elétricos:Suporte a sistemas auxiliares como direcção assistida e bombas.
• Modelo de comboios:Permitir o controlo da velocidade nos sistemas de comboios digitais.

Os principais factores de selecção incluem:

• Tipo de motor e especificações
• Compatibilidade com a bateria
• Requisitos de aplicação
• Necessidades da BEC
• Restrições de tamanho/peso
• Reputação e qualidade da marca

A evolução da tecnologia ESC inclui:

• Melhoria da eficiência através de componentes avançados
• Miniaturização para aplicações sensíveis ao peso
• Funções inteligentes aprimoradas como controle adaptativo
• Expansão das aplicações nas tecnologias emergentes

O projeto VESC de código aberto, iniciado pelo engenheiro sueco Benjamin Vedder, ganhou reconhecimento pelo seu firmware personalizável e preços competitivos em aplicações ESC de alto desempenho.

Os controladores de velocidade eletrónicos representam componentes indispensáveis nos sistemas eletrónicos modernos, proporcionando um controlo motor preciso em diversas aplicações.Os ECS continuarão a permitir soluções de controlo de movimento cada vez mais sofisticadas.