Motor sem escovas - como funcionam BLDC ESC PWM

Este é um motor sem escovas frequentemente utilizado para criar elevação e utilize eletricidade trifásica Neste vídeo vou mostrar como funcionam e até como controlar um com Arduino um motor de corrente contínua sem escovas se assemelha a isso apresentam-se em vários tamanhos de designs mas todos eles convertem energia elétrica em energia mecânica podemos utilizar essa rotação mecânica por exemplo num Drone para girar as lâminas e criar elevação podemos encontrar estes motores utilizados em ventiladores de arrefecimento de PC essa unidade de CD usam um motor sem escovas inclusive este berbequim alimentado por bateria também usam um motor

sem escovas O que é que diferencia isso de um motor CC normal quando comparamos os dois podemos notar que ambos têm ímãs no invólucro exterior e ambos têm bobinas de Arame no centro no entanto no motor CC comum encontramos essas escovas na parte de trás isso refere-se aos braços e blocos de carbono que se esfregam contra as placas computadores e permitem que a eletricidade flua através das bobinas enquanto gira as aberturas nas placas comutadoras fazem com que as bobinas sejam energizadas e desenergizadas numa determinada ordem para provocar a rotação dado que as escovas se esfregam

contra as placas computadores se desgastam com o tempo devido ao atrito de modo que o motor terá que ser reparado ou substituído quando olhamos para um motor sem escovas não há escovas Isso deve ser ao fato de neste design o invólucro exterior rodarem as bobinas permanecerem estacionárias como nós escovas há muito pouco atrito O que torna um motor mais eficiente e duradouro também podemos obter motores em Runner onde o rotor gira para dentro porém a maior parte das aplicações utiliza motores gira para fora do motor os motores normalmente rodam mais rapidamente mas os motores são

mais utilizados por isso só discutiremos esta versão no vídeo com o motor CC padrão temos apenas dois fios e ele roda assim que eu ligamos a uma fonte elétrica adequada no entanto um motor sem escovas tem três fios estes ligam-se a um controlador eletrônico de velocidade um controlador principal envia sinais através da modulação da largura do impulso para o controlador de velocidade o controlador de velocidade aumenta mantém ou diminui a velocidade do motor regulando quando a corrente pode fluir através dos três fios e para o motor mais tarde veremos como faz no vídeo A propósito

já abordamos em detalhes anteriormente como funcionam os motores CC e pode até aprender a construir seu próprio motor links abaixo para isso quando olhamos para o motor sem escovas que entram três fios na base do motor geralmente Estes são de cor diferente para representar as três fases diferentes a base do motor tem alguns orifícios roscados que são utilizados para montar o motor na superfície Há também um clipe que mantém o veio em posição o eixo percorre o comprimento do motor e estende-se para fora da frente do motor podemos ligar acessórios para fazer o uso da

rotação repare que quando o eixo roda também roda a metade frontal do invólucro do motor assim Este é o rotor e esta parte é o estator ambos o estator e o rotor tem furos no seu invólucro para ventilar o calor gerado pelas bobinas Isso deve ser ao fato de que se acumular muito calor no interior derreterá O isolamento protetor do esmalte do Fio provocando um curto-circuito que destruirá o motor se removermos o clipe da parte de trás podemos remover o eixo e o rotor para ver o interior olhando para o estator podemos ver o eixo

passar através de um conjunto de rolamentos para segurar uma rotação suave e de baixa fricção a 12 dentes no estator neste design Estes são feitos de chapas finas laminadas de metal que são isoladas eletricamente umas das outras o objetivo é reduzir as correntes de foco dentro do motor Estas são causadas pelo campo magnético e desperdício energia ao criar calor em vez de rotação também verificamos que existem 12 bobinas de alarme agrupadas em três conjuntos diferentes o arame é esmaltado isolando eletricamente Isso significa que a corrente tem que passar por todo o comprimento do fio para

chegar à extremidade se não fosse isolado a corrente tomaria o caminho mais curto possível e não obteríamos um campo magnético forte pelo que o motor não funcionaria cada conjunto de bobinas liga a ser uma fase diferente existindo três fases no total se olharmos para a parte de trás do estator podemos ver que as extremidades de cada bobina estão Unidas a outro conjunto de bobinas os fios do controlador de velocidade ligam-se então a estes pontos para fornecer A corrente elétrica repare que neste design as duas bobinas adjacentes são enroladas em direções Opostas no sentido dos Ponteiros

do relógio e no sentido contrário aos dos Ponteiros do relógio veremos porque mais tarde no vídeo Este é o método mais comum de cablagem do motor é conhecido como bobinagem dlrk vemos que cria uma ligação em forma de Delta existem outras configurações Mas esta é a mais comum olhando agora dentro do rotor Encontramos uma série de imãs permanentes de alta resistência em torno da superfície interior Estes são magnetizados axialmente o que significa que a polaridade é diferente Em ambos os lados estes Estão dispostos de modo a que a polaridade se alterna com cada imã Note

que neste exemplo existem 14 ímãs mas 12 bobinas do estator assim temos 12 polos estaturizados e 14 polos magnéticos o que constitui um design comum a diferença impede Que Os imãs e as bobinas se além o rotor roda constantemente para tentar alinhar mas será incapaz de fazer vamos compreender como funcionam estes motores antes de continuarmos conta para a gente nos comentários abaixo onde você já viu o motores sem escovas serem utilizados Vamos então compreender agora como funciona este motor o motor sem escovas tem três fios que se ligam Aos três conjuntos de bobinas no interior

do motor Estes são ligados ao controlador eletrônico de velocidade Este é igualmente ligado a um controlador que envia um sinal de modulação de largura de pulso para o controlador de velocidade informando sobre Qual a velocidade para rodar o motor o sinal pode ser enviado de algo como um Arduino ou um simples servo teste vamos aprender a controlar a velocidade do motor com Arduino mais tarde neste vídeo os controladores de velocidade tem normalmente um design muito compacto como este mas também podemos obter unidades maiores como esta onde se pode ver os componentes mais facilmente o controlador

de velocidade utiliza seis mosfets uma espécie de interruptor eletrônico o mosfet bloqueia o fluxo de corrente a menos que forneçamos uma tensão ao pino de controle o que depois fecha o interruptor e permite o fluxo de corrente através dele os mosfets são agrupados em três pares um par para cada fase Estes são ligados através do positivo e do Terra da bateria o sinal de modulação de largura de pulso é recebido pelo controlador interno que controla os mosfets ligando e desligando as bobinas do interior do estator ligam-se Então as fases entre os mosfets o motor utiliza

a bobinas de Arame porque quando passamos uma corrente através da bobina ela gera um campo eletromagnético que podemos ver com uma bússola podemos inverter a polaridade pela simples inversão da direção da corrente ou podemos mudar a orientação da bobina repare que as bobinas do motor estão em direções Opostas isso cria polaridades Opostas tornando o motor mais forte bem sabemos que Os imãs interagem empurrando e puxando podemos usá-los para causar rotação podemos controlar as bobinas para controlar com precisão a rotação também assim senergizarmos uma fase Ela empurrará e puxará Os imãs no rotor em múltiplos pontos

causando rotação e nos dando um motor muito potente o controlador recebe um sinal de modulação de largura de pulso Isso significa que a atenção é enviada em impulsos através do Fio a largura do impulso pode ser variada isso é semelhante a quando pressionamos o interruptor para ligar uma luz quanto mais tempo pressionarmos o interruptor mais longo será o impulso estes impulsos são enviados a cada 20 mil segundos pelo que os envia 50 vezes por segundo podemos ver o pulso ligando um dispositivo a um osciloscópio podemos ver a largura do pulso variando a medida que ouviram

o mostrador é por isso que se chama modulação da largura do poço Se eu mudar a atenção vemos o pulso tornar-se uma atenção mais alta mas não muda a largura do pulso o controlador interno recebe estes pulsos e abrirá e fechará os mosfets numa certa ordem para energizar as bobinas no estator a velocidade a que eu faz depende da largura do impulso recebido isso provoca um campo eletromagnético rotativo que ocorre em seis fases existem apenas três conjuntos de bobinas pelo que a direção da corrente inverte cada vez que é energizada e a polaridade também se

alterna quanto mais rápido os mosfets se abrirem e fecharem mais rápida será a rotação podemos ver utilizando osciloscópio que a medida que a largura do pulso aumenta o motor gira mais rapidamente assim a largura do impulso determina a velocidade que o mosfet liga e desliga o que altera a velocidade do motor o controlador de velocidade precisa conhecer a orientação do rotor alguns motores utilizam um sensor de efeito Hall que detecta a alteração da polaridade dos imãs e a partir daí gera um padrão único a partir do qual o controlador Pode mapear a posição do rotor

contudo a maioria dos motores de Hobby como este não utilizam sensores de efeito Hall ao invés o controlador de velocidade mede o sem traseiro sabemos que quando passamos uma corrente através de uma bobina ela gera um campo magnético que pode mover outro ímã da mesma forma se movermos um imã através de uma bobina a bobina irá gerar uma tensão o controlador de velocidade não energiza todas as bobinas ao mesmo tempo quando Os imãs passam por uma bobina não energizada induzem uma tensão nessa bobina que é enviada de volta para o controlador a isso chamamos sem

de volta assim o controlador de velocidade monitora as bobinas para quando é fornecida eletricidade ou gera uma eletricidade e a partir disso cria um padrão único e determina a posição do rotor quando arranca o motor faz alguns ruídos e roda pequenas quantidades Isso é para determinar a orientação Vamos então construir este circuito e aprender a controlar um motor sem escovas com Arduino Vamos aprender a controlar um motor sem escovas com Arduino e um potenciômetro para isso vamos precisar de um Arduino um motor sem escovas um potenciômetro um controlador de velocidade uma fonte de alimentação e

alguns fios primeiro precisamos ligar o motor sem escovas ao controlador de velocidade em seguida ligar o fio de sinal branco do controlador de velocidade a porta 9 do Arduino o Arduino irá enviar o sinal de modulação de largura de pulso para o controlador de velocidade através deste fio em seguida ligar o fio vermelho do controlador de velocidade ao trilho positivo da bradboard isso fornecerá cerca de 5 volts para bradboard em seguida ligar um fio vermelho do trilho positivo a porta de 5 volts do Arduino isso irá alimentar o Arduino em seguida ligar um fio preto

da porta do Terra do Arduino ao trilho do Terra da redboard em seguida ligar um fio preto do trilho do Terra a porta do Terra do controlador de velocidade após isso precisamos ligar o potenciômetro assim ligamos o lado esquerdo ao trilho positivo e depois o lado direito ao trilho negativo finalmente ligamos o pino Central A porta a0 do Arduino agora ligue o seu Arduino ao computador para começar a escrever o programa pode descarregar gratuitamente o meu código do Arduino links abaixo para isso em seguida escrevemos este código isso Diz ao Arduino para utilizar a biblioteca

de instruções servo pré construída um servo é um tipo diferente de motor mas funciona bem para esse projeto se quiser saber como funciona esse motor pode encontrar um link na descrição do vídeo depois escrevemos isso o que cria um projeto chamado isc embora possamos chamá-lo do que quiser em seguida escrevemos esta linha de código que cria um valor inteiro variável chamado Speed depois escrevemos esta linha de código que diz ao Arduino que o objeto chamado esc está ligado ao pino 9 ele enviará um sinal de modulação de largura de pulso a partir do Pino 9

os impulsos serão entre 1 e segundo e dois mil e segundos de comprimento o motor Continuará a rodar sem esta última parte mas o motor irá parar quando o potenciômetro estiver no seu máximo por isso vamos incluir esta parte do código depois escrevemos isso obtém uma leitura da atenção do potenciômetro na porta a zero e associa a variável que criamos chamada estamos enviando 5 volts através do potenciômetro e lendo a atenção que obtemos de volta que varia dependendo da posição em que o braço do potenciômetro é rodado o Arduino recebe isso e converte atenção num

número entre 0 e 1.023 quando recebe 5 volts é 1.023 quando é 0 volts é zero a biblioteca servo que estamos utilizando não compreende esses números só compreende valores entre 0 e 180 portanto estamos criando aqui uma escala para converter entre eles depois a parte final do código toma este valor e o envia como um sinal de modulação de largura de pulso para o controlador de velocidade então o enviamos para o Arduino em seguida desligamos o cabo USB e ligamos a fonte de alimentação ao controlador de velocidade o motor emitirá alguns bips enquanto se configura

a si próprio depois passado algum tempo podemos começar a controlar a velocidade do motor utilizando o potenciômetro assista um destes vídeos mostrados agora na tela para continuar a aprender sobre engenharia eletrônica e eu te vejo lá na próxima lição não se esqueça de nos seguir no Facebook Twitter Instagram Tik Tok