Control de Velocidad de Vehículos con Circuitos ESC – Solución Confiable

¿Alguna vez pensaste por qué es posible controlar la velocidad de los vehículos? La mayoría pueden alcanzar velocidades peligrosas y causar accidentes fatales si no se controlan. El truco está en un circuito ESC (Control Electrónico de Velocidad) que ofrece todo el control de velocidad necesario para cualquier proyecto vehicular. Pero, ¿cómo usar un circuito ESC en mi próximo proyecto?

En este artículo aprenderás cómo funcionan los circuitos ESC y cómo construir uno. También te revelaremos los secretos para elegir el ESC perfecto.

¿Listo? ¡Comencemos!

¿Qué es un Circuito ESC?

Los ESC son circuitos electrónicos con capacidad de control de velocidad que también cambian velocidad y dirección del motor. También pueden funcionar como freno dinámico.

Motor

Los circuitos ESC son populares en dispositivos radiocontrolados con fuente eléctrica. También controlan motores brushless que generan energía eléctrica.

Puedes añadir un circuito ESC a un dispositivo de dos formas:

1. Como unidad separada que conectas a un canal de control de acelerador-receptor.
2. Integrado en el componente receptor central. Común en coches R/C de juguete. Algunos usan electrónica de aficionado exclusiva para combinar ESC y receptor en una sola placa.

¿Cómo Funciona ESC?

La tecnología ESC es importante en la industria automotriz. Evita que los coches alcancen velocidades peligrosas, derrapen o pierdan control. Puede activar frenos automáticamente y asegurar dirección correcta.

Coche conduciendo rápido

¿Cómo funciona? El ESC controla velocidad de motor brushless usando MOSFETs para crear campo magnético que rota el motor.

Además, un ESC tiene seis intervalos; la velocidad a la que los recorre determina la velocidad del motor.

Componentes de un ESC

Persona construyendo un circuito

Componentes para hacer un circuito ESC:

• Jumper de soldadura (cambiar tipo señal PWM entrada y dirección rotación CW/CCW)
• Pads de soldadura (para 3 fases motor BLDC)
• Conexiones positivo (+) y negativo (-) LIPO
• LED de estado
• Referencia GND de señal PWM
• Entrada señal PWM (señal servo)

Tipos de Circuitos ESC

Dos tipos según requerimientos del proyecto: ESC con escobillas (brushed) y sin escobillas (brushless).

ESC Brushed (con escobillas)

Los ESC brushed existen desde hace tiempo, primeros controladores de velocidad electrónicos. Controlan voltaje de motor brushed. Un motor brushed funciona mecánicamente mientras apliques voltaje.

El ESC brushed enciende/apaga rápidamente ese voltaje según velocidad del motor. Son baratos y usados en muchos vehículos RC.

Coche Control Remoto

ESC Brushless (sin escobillas)

Versión avanzada que usa energía AC trifásica, como variador de frecuencia (VFD), para operar motores brushless.

Motor Brushless

Motores brushless son más populares por mejor potencia, longevidad, ligereza y eficiencia. Pero son más caros.

Aplicaciones de Circuitos ESC

Vehículos

Principales aplicaciones en industria automotriz: vehículos y aplicaciones radiocontrol. Incluyen:

• Aeronaves eléctricas
• Barcos
• Firmware ESC
• Coches eléctricos
• Quadcóteros
• Helicópteros
• Aviones
• Bicicletas eléctricas

Función del Control Electrónico de Velocidad

Los ESC usan señales de referencia de velocidad para controlar redes de conmutación de transistores de efecto de campo. Ajustan ciclo de trabajo o frecuencia de conmutación de transistores.

En motor DC brushless, se necesitan diferentes controles de velocidad. Cambiar voltaje de inducido controla velocidad. Usan reglas amplias: "Cambia velocidad cambiando pulsos de sincronización para transmitir corriente a diferentes devanados".

El motor brushless es más complejo que su contraparte brushed.

Motores Brushed

La fase del ESC cambia según rotación del motor brushless. Puedes usar "back EMF" para detectar rotación. Si no funciona, otras variantes vienen con sensores Hall o detectores ópticos.

En última instancia, hay controladores de velocidad programables con opciones de usuario: control de freno, aceleración, sincronización de revoluciones y dirección. También puedes invertir dirección del motor cambiando cualquiera de los tres cables del ESC hacia el motor.

Características de un Control Electrónico de Velocidad

Características principales: corte de bajo voltaje, freno y circuito eliminador de batería. Veamos en aviones.

ESC en aviones tiene tres juegos de cables: primer juego conecta a batería del avión, segundo usa cable servo para conectar a canal receptor de acelerador, tercero hace funcionar el motor.

Circuito Controlador de Velocidad Electrónico

La mayoría de controladores electrónicos de velocidad usan microcontroladores que entienden señal de entrada y controlan motor eléctrico mediante firmware.

Es posible cambiar ajustes del firmware y usarlo para razones alternativas, como usar tu ESC para otra aplicación.

Algunos fabricantes prefieren ESC integrados con firmware actualizable, otros tipos soldables. Venden ESC soldables como "cajas negras" con firmware propietario.

Ahora, veamos cómo construir un circuito ESC.

Cómo Construir un Circuito ESC

Componentes necesarios:

• Arduino Nano (1)
• Potenciómetro 10KΩ (2)
• Condensador 1uf (2)
• IC L6234 (1)
• Diodo 1N4148 (2)
• Resistencia 1Ω (5)
• Condensador 470nF (4)
• Condensador 100nF (1)
• Condensador 10nF (1)
• Condensador 220nF (1)
• Resistencia 1kΩ (4)
• Resistencia 10kΩ (3)
• Comparador LM393 (2)

Paso uno: Construir el Circuito

Sigue los esquemáticos para ensamblar.

Esquemáticos de circuitos ESC

Paso 2: Sube tu Código

Hay cuatro códigos diferentes, cada uno con estilo de control distinto; pruébalos todos para elegir tu preferido.

• Código 1: usa analogRead para medición de corriente.
• Código 2: usa interrupción externa pin 3 para medición de corriente.
• Código 3: programa timer 2 para control de picado de corriente.
• Código 4: usa interrupciones pines 10, 11, 12 para conmutación de pasos.

Elegir el ESC Correcto

Antes de elegir, asegúrate que coincida con tu tipo de motor. ESC brushless solo para motores brushless.

ESC

Un controlador electrónico de velocidad es esencial para proyectos que requieren control de velocidad. Aplicaciones comunes: vehículos y coches R/C.

Lo más importante: siempre elige el ESC exacto para tus motores, o tu circuito no funcionará.

¿Qué opinas de los circuitos ESC? Contáctanos si tienes preguntas.