Imagine um veículo elétrico acelerando na rodovia ou um avião controlado remotamente manobrando no ar com precisão.Por trás destas maravilhas tecnológicas está um componente crucial que trabalha incansavelmente: o controlador electrónico de velocidade (ESC)Funcionando como um condutor meticuloso, regula a velocidade do motor, permitindo que os dispositivos operem de acordo com os nossos comandos.e o que torna as suas aplicações em vários campos tão notáveis?

ESC: O centro de controlo inteligente para a velocidade do motor

Um controlador de velocidade eletrônico é um circuito eletrônico cuja função principal é regular e controlar a velocidade do motor.Pode também permitir a inversão do motor e a travagem dinâmica.Desde modelos em miniatura com controlo remoto até veículos eléctricos em grande escala, os ECS desempenham um papel indispensável.

O ESC funciona recebendo sinais de referência de velocidade das alavancas do acelerador, dos joysticks ou de outros dispositivos de entrada manuais,então modula a velocidade do motor alterando a frequência de comutação de uma rede de transistores de efeito de campo (FET)Especificamente, ajusta o ciclo de trabalho ou a frequência de comutação dos transistores para modificar a entrega de energia ao motor, controlando assim a velocidade.O gemido agudo emitido pelos motores a baixas velocidades resulta desta rápida mudança de corrente.

Soluções personalizadas para diferentes tipos de motores

Os ESCs vêm em diferentes versões projetadas para motores de corrente contínua escovados ou sem escovadores.No entanto, exigem diferentes estratégias de controlo, ajustam a velocidade modificando o tempo dos pulsos de corrente entregues a cada enrolamento do motor.

Os sistemas ESC sem escovas criam essencialmente energia AC de três fases, semelhantes aos acionamentos de frequência variável usados para operar motores sem escovas.Estes motores são preferidos entre os entusiastas de aeronaves controladas por rádio devido à sua eficiência superiorNo entanto, os controladores de motor DC sem escovas são significativamente mais complexos do que seus homólogos escovados.

Um ESC deve ajustar o fornecimento de fase de corrente de acordo com o estado de rotação do motor, normalmente conseguido através da detecção de força electromotriz de volta nos enrolamentos do motor.Algumas variantes utilizam sensores magnéticos (efeito Hall) ou detectores ópticos separadosOs ESC programáveis oferecem frequentemente características personalizáveis como limites de corte de baixa tensão, cronometragem, aceleração, frenagem e direção de rotação.A inversão do motor também pode ser realizada trocando quaisquer dois condutores entre o ESC e o motor.

Parâmetros essenciais e critérios de selecção

Os ESC são tipicamente classificados pela sua capacidade máxima de corrente (por exemplo, 25A).As classificações mais elevadas correspondem a dimensões físicas e peso maiores, uma consideração importante ao calcular a massa e o equilíbrio da aeronave.Muitos ESCs modernos suportam baterias de hidreto de níquel-metal, polímero de lítio e fosfato de ferro de lítio com várias tensões de entrada e de corte.

Ao selecionar um circuito de eliminação de bateria (BEC), integrado no controlador ou como uma unidade autónoma, o tipo de bateria e o número de células são factores críticos.Os reguladores lineares diminuem a potência nominal à medida que a bateria conectada aumentaOs BECs bem concebidos que utilizam reguladores de comutação evitam tais limitações.

A maioria dos ESCs contemporâneos incorpora microcontroladores que interpretam sinais de entrada e controlam motores através de programas ou firmware embutidos.Alguns permitem a substituição do firmware de fábrica por alternativas de código abertoO projeto VESC, desenvolvido pela Microsoft, tem como objetivo a adaptação do ESC a aplicações específicas.iniciado em 2014 pelo engenheiro sueco Benjamin Vedder, ganhou atenção pelas suas opções avançadas de personalização e custos de construção relativamente acessíveis em comparação com os ESC premium.

Aplicações automotivas: impulsionando a revolução elétrica

Grandes ESCs de alta corrente são amplamente usados em veículos elétricos como o Nissan Leaf, Tesla Roadster (2008), Model S / X / 3 e Chevrolet Bolt.O consumo de energia dos veículos eléctricos é normalmente medido em quilowatts. O motor de 160 kW do Nissan Leaf gera até 340 Nm de binário.A maioria dos veículos elétricos de produção emprega ESCs capazes de capturar energia durante a desaceleração ou frenagem, utilizando o motor como um gerador para desacelerar o veículo.

Este sistema de travagem regenerativo canaliza a energia capturada para recarregar as baterias, ampliando a autonomia de condução.Este método é tão eficaz que os travões convencionais só são necessários a velocidades muito baixas.Outros veículos, como o Nissan Leaf, apresentam uma leve resistência durante a rotação, com o ESC a coordenar com os travões tradicionais para regular a captura de energia para paradas completas.

Os ESCs de produção de veículos elétricos geralmente possuem funcionalidade de inversão, permitindo a operação bidirecional do motor.enquanto os modelos equipados com motor de CC usam interruptores elétricos para a inversãoOutros mantêm a rotação constante do motor, empregando transmissões convencionais para reversão, particularmente convenientes para veículos convertidos que conservam os seus motores originais.

Mobilidade leve: bicicletas e scooters elétricos

Os motores de bicicletas elétricas que exigem alto binário inicial geralmente usam sensores de efeito Hall para medição de velocidade.e configurações de velocidade ajustáveis por potenciômetroAlguns implementam sensores de binário do pedal para assistência motor proporcional, enquanto outros suportam frenagem regenerativa, embora limitada por frenagem infrequente e baixa massa do veículo.O livro branco da Zilog detalha um 200WImplementação de um controlador de motor hub de corrente contínua sem escovas de 24 V para bicicletas elétricas.

Aplicações de RC: miniaturização e controlo inteligente

Nos modelos controlados por rádio, os ESC podem ser unidades autônomas ligadas aos canais de aceleração do receptor ou integradas em receptores como os RCs de qualidade de brinquedo.Alguns fabricantes combinam ambos em uma única placa de circuito para veículos de nível de entrada.

Os ESCs RC geralmente incluem BECs para regular a tensão do receptor, eliminando baterias de receptor separadas. Estes aceitam sinais PWM padrão de 50Hz com larguras de pulso de 1ms (motor desligado) a 2ms (velocidade máxima).Os ESC específicos do veículo podem dispor de funcionamento reversível ou de travagem dinâmica por carga elétrica da armaduraOs ESC de helicóptero omitem a frenagem (fazendo-a ineficaz por rolamentos unidirecionais), mas podem manter a capacidade de reversão.

Os ESC de helicóptero de ponta oferecem modos de governador que mantêm velocidades de motor fixas, particularmente úteis para voos baseados em CCPM e quadricópteros.Os ESC das aeronaves incorporam elementos de segurança que priorizam a operação da superfície de controlo em situações de baixa potência., permitindo deslizamento ou recuperação de baixa potência.

Os ESCs marinhos requerem uma construção à prova d'água com caixas compactas e de ar preso e dependem da circulação de água ou do vácuo induzido por hélice para resfriamento.possuem funções de travagem e marcha atrás.

Os quadricópteros modernos (e todos os multirotores) dependem de ESCs compactos e de alta potência que fornecem AC trifásico de alta frequência e alta resolução para os motores.O controle preciso da velocidade em largas faixas permite todas as manobras de vooAo contrário dos sinais RC padrão de 50Hz, os ESCs de quadricópteros suportam protocolos mais rápidos como Oneshot, Multishot e DShot. Um protocolo digital que oferece resolução superior, checksums CRC,e estabilidade do oscilador sem calibraçãoOs modernos protocolos ESC podem comunicar a 37,5 kHz ou mais rápido, com quadros DSHOT2400 completando em apenas 6,5 μs.

Enquanto a maioria dos comboios modelo obtém energia de trilhos ou linhas aéreas (localizando ESCs fora de bordo), os sistemas de controle digital que permitem múltiplos comboios em uma pista exigem controladores de velocidade a bordo.Os modelos mais grandes (5" ou 7" de calibre) normalmente carregam baterias e controladores de velocidade a bordo.