Quando começamos no aeromodelismo, automodelismo ou nautimodelismo, é muito comum surgir uma dúvida:
como ligar corretamente o receptor, o ESC, o servo e o motor?
Quando todos os componentes estão separados sobre a bancada, aquela quantidade de fios e conectores pode parecer complicada.
Mas o sistema de um modelo rádio controlado é bastante lógico.
Se entendermos a função de cada componente, fica muito mais fácil descobrir onde cada fio deve ser conectado e, principalmente, entender por que aquela ligação é feita daquela maneira.
Os principais componentes de um sistema RC
Em um modelo elétrico simples podemos encontrar:
transmissor;
receptor;
servo;
ESC;
motor;
bateria.
Cada componente possui uma função específica.
O transmissor envia os comandos.
O receptor recebe esses comandos.
O servo produz movimento mecânico.
O ESC controla o motor.
A bateria fornece energia para o sistema.
E o motor transforma energia elétrica em movimento.
Podemos dividir o sistema em dois caminhos
Uma maneira muito fácil de compreender as ligações é separar mentalmente o caminho do comando do caminho da potência.
O comando começa no rádio:
Transmissor → Receptor
Depois pode seguir para o servo:
Receptor → Servo
ou para o controlador do motor:
Receptor → ESC
Já a energia utilizada pelo motor percorre outro caminho:
Bateria → ESC → Motor
Essa separação ajuda bastante a entender todo o sistema.
O que faz o transmissor?
O transmissor é o rádio que seguramos nas mãos.
Quando movimentamos:
stick;
volante;
gatilho;
chave;
estamos produzindo um comando.
Esse comando é transmitido por rádio frequência para o receptor instalado no modelo.
Nos sistemas atuais é muito comum encontrarmos equipamentos trabalhando em 2.4 GHz.
O que faz o receptor?
O receptor recebe os comandos enviados pelo transmissor.
Ele possui diferentes canais, normalmente identificados como:
CH1;
CH2;
CH3;
CH4
e assim por diante.
Cada canal pode controlar determinada função.
Por exemplo:
Canal 1 → direção
Canal 2 → acelerador
Mas essa distribuição não é universal.
Ela depende do rádio utilizado e da configuração realizada.
Em um aeromodelo podemos precisar de vários canais
Um avião pode utilizar canais para:
ailerons;
profundor;
leme;
acelerador;
flaps;
trem de pouso.
Já um automodelo simples pode precisar basicamente de:
direção
e
acelerador.
Uma lancha RC também pode funcionar com apenas dois canais:
leme
e
motor.
Portanto, o princípio elétrico é praticamente o mesmo, embora as funções mudem.
O receptor possui três pinos em cada canal
Ao observar os canais de um receptor, normalmente encontramos três conexões.
Elas correspondem a:
sinal;
positivo;
negativo ou GND.
É justamente por isso que o conector convencional de um servo possui três fios.
Um fio transporta o sinal de controle.
Os outros dois fornecem alimentação.
Não confie apenas nas cores dos fios
É comum encontrar determinadas convenções de cores.
Por exemplo, podemos encontrar:
preto ou marrom → negativo
vermelho → positivo
branco, amarelo ou laranja → sinal.
Mas fabricantes diferentes podem utilizar padrões diferentes.
Por isso, o mais seguro é observar as indicações existentes no próprio equipamento.
Procure identificações como:
S
+
−
ou consulte o manual.
O que faz o servo?
O servo transforma um comando elétrico em movimento mecânico.
Imagine um automodelo.
Quando movimentamos o volante do transmissor:
Transmissor
↓
Receptor
↓
Servo
↓
Sistema de direção
↓
Rodas viram
Em um barco:
Transmissor
↓
Receptor
↓
Servo
↓
Leme
Em um avião:
Transmissor
↓
Receptor
↓
Servo
↓
Superfície de controle
O princípio é o mesmo.
O servo é ligado diretamente ao receptor
O conector do servo entra no canal correspondente.
Portanto:
Receptor → Servo
Os três fios permitem que o servo receba:
alimentação
e
sinal de controle.
Depois de conectado corretamente, o servo passa a responder ao canal correspondente do transmissor.
De onde vem a alimentação do servo?
Essa pergunta é muito importante.
O servo está conectado ao receptor.
Mas quem fornece energia para o receptor?
Em muitos modelos elétricos, essa alimentação vem do próprio ESC, através de um circuito chamado BEC.
O que é ESC?
ESC significa:
Electronic Speed Controller
ou:
Controlador Eletrônico de Velocidade.
Sua função principal é controlar eletronicamente o motor.
Quando movimentamos o acelerador no rádio, o comando percorre:
Transmissor
↓
Receptor
↓
ESC
↓
Motor
Assim conseguimos controlar a velocidade do modelo.
O receptor não alimenta diretamente o motor
Esse conceito é fundamental.
Um motor pode exigir uma corrente relativamente elevada.
O receptor não foi projetado para fornecer diretamente essa corrente.
Ele fornece apenas o comando ao ESC.
Quem entrega a potência necessária ao motor é o ESC, utilizando a energia proveniente da bateria.
Temos então:
Receptor → comando → ESC
enquanto:
Bateria → energia → ESC → Motor
Observe os fios do ESC
Um ESC normalmente possui diferentes grupos de fios.
Podemos encontrar:
fios para a bateria;
fios para o motor;
um pequeno cabo para o receptor.
Os fios de potência normalmente são mais grossos porque precisam conduzir uma corrente maior.
Já o cabo que vai ao receptor é semelhante ao utilizado pelos servos.
A bateria é ligada ao ESC
A bateria principal do modelo normalmente é conectada à entrada de potência do controlador.
Temos:
Bateria → ESC
É extremamente importante respeitar a polaridade.
Temos:
positivo
e
negativo.
Nunca inverta a alimentação do ESC.
Uma inversão de polaridade pode danificar o equipamento rapidamente.
O motor é ligado ao ESC
Do outro lado do controlador temos a conexão para o motor.
Mas aqui existe uma diferença importante.
Precisamos saber se estamos utilizando:
motor brushed
ou
motor brushless.
Os dois sistemas são diferentes.
Motor brushed normalmente possui dois fios
Um motor DC escovado convencional possui:
2 fios.
Portanto:
Bateria → ESC brushed → Motor brushed
O controlador utilizado precisa ser compatível com esse tipo de motor.
Esses motores podem ser encontrados em diversos:
automodelos;
barcos;
brinquedos adaptados;
projetos eletrônicos.
Motor brushless normalmente possui três fios
Já um motor brushless convencional utilizado no modelismo possui:
3 fios.
Temos então:
Bateria → ESC brushless → três fios → Motor brushless
Nesse caso, o ESC realiza eletronicamente a comutação necessária para fazer o motor funcionar.
Por isso, um motor brushless não deve simplesmente ser conectado diretamente à bateria.
O ESC precisa ser compatível com o tipo de motor
Não podemos utilizar qualquer controlador apenas porque fisicamente conseguimos fazer uma conexão.
Temos:
ESC brushed → motor brushed
e:
ESC brushless → motor brushless.
Além disso, precisamos verificar:
tensão;
corrente;
potência;
tipo de bateria.
O sistema precisa ser dimensionado como um conjunto.
Como inverter o sentido de um motor brushless?
Essa é uma dúvida muito comum.
Você liga o motor.
Tudo funciona.
Mas ele gira para o lado errado.
Em muitos sistemas brushless, basta trocar entre si dois dos três fios existentes entre o ESC e o motor.
Se temos:
A → A
B → B
C → C
podemos trocar, por exemplo:
A → B
B → A
mantendo o terceiro.
O sentido de rotação será invertido.
Nunca inverta a bateria para mudar o sentido do motor
A entrada do ESC possui polaridade definida.
Portanto, não tente inverter o sentido de um motor brushless trocando:
positivo pelo negativo da bateria.
Isso pode destruir o ESC.
A alteração, quando aplicável, é feita entre ESC e motor, trocando duas das três fases, ou através da programação do próprio controlador quando esse recurso estiver disponível.
E no motor brushed?
No motor DC escovado, inverter a polaridade aplicada aos terminais do próprio motor normalmente inverte seu sentido de rotação.
Mas novamente precisamos distinguir:
fios entre ESC e motor
de:
fios entre bateria e ESC.
Não inverta a alimentação do controlador.
O que é BEC?
BEC significa:
Battery Eliminator Circuit.
Sua função é fornecer uma tensão adequada para alimentar:
receptor;
servos;
e, dentro dos limites do sistema, outros pequenos dispositivos.
Isso permite utilizar a própria bateria principal do modelo para alimentar também a eletrônica de controle.
O BEC pode estar dentro do ESC
Em muitos controladores encontramos um BEC integrado.
Nesse caso:
Bateria → ESC
e internamente:
ESC/BEC → Receptor
O receptor então distribui essa alimentação aos servos.
Podemos visualizar:
Bateria
↓
ESC/BEC
↓
Receptor
↓
Servo
Assim não precisamos necessariamente de uma segunda bateria exclusiva para o receptor.
O pequeno cabo do ESC possui duas funções
Quando o ESC possui BEC, aquele pequeno conector ligado ao receptor pode desempenhar funções diferentes ao mesmo tempo.
De um lado:
Receptor → sinal → ESC
O receptor informa quanto queremos acelerar.
Ao mesmo tempo:
ESC/BEC → alimentação → Receptor
O controlador fornece energia ao sistema de rádio.
Isso costuma confundir bastante quem está começando.
A energia e a informação percorrem caminhos diferentes
Essa é uma ótima maneira de pensar.
O receptor diz ao ESC:
“controle o motor desta maneira.”
Enquanto o BEC do ESC fornece ao receptor:
energia elétrica.
Temos portanto um intercâmbio de funções através daquele conjunto de fios.
Nem todo ESC possui BEC
É importante verificar as especificações.
Existem controladores que não fornecem alimentação adequada ao receptor.
Nesse caso, podemos precisar de:
BEC externo;
UBEC;
SBEC;
bateria separada para o receptor.
Nunca presuma que todo ESC alimentará automaticamente o receptor.
O BEC precisa suportar os servos utilizados
Também não basta verificar apenas a tensão.
Precisamos observar a capacidade de corrente.
Imagine um modelo com vários servos.
Quando todos trabalham simultaneamente, o consumo pode aumentar bastante.
Um BEC subdimensionado pode apresentar queda de tensão.
Isso pode provocar:
movimentos erráticos;
reinicialização do receptor;
perda momentânea de controle.
Servos sob carga consomem mais corrente
Quando o servo está livre sobre a bancada, pode consumir relativamente pouco.
Quando precisa movimentar:
leme;
roda;
aileron;
profundor
sob carga, a situação muda.
Se o mecanismo estiver travado, o servo pode consumir ainda mais.
Por isso, a parte mecânica também interfere no sistema elétrico.
Verifique se os mecanismos estão livres
Antes de energizar definitivamente o modelo, confira:
direção;
leme;
superfícies de controle;
linkagens.
Nada deve estar preso.
O servo deve conseguir percorrer seu curso sem ficar forçando mecanicamente.
Como fica a ligação completa?
Podemos representar um modelo RC elétrico simples desta maneira:
BATERIA
↓
ESC
↙︎ ↘︎
RECEPTOR MOTOR
↓
SERVO
Enquanto isso:
TRANSMISSOR
↓
sinal de rádio
↓
RECEPTOR
Essa representação simples permite entender praticamente todo o sistema.
Em um automodelo
Podemos ter:
Canal da direção → Servo → Rodas
e:
Canal do acelerador → ESC → Motor → Transmissão
A bateria fornece a energia para o conjunto.
Em um barco RC
Temos:
Canal da direção → Servo → Leme
e:
Canal do acelerador → ESC → Motor → Hélice
O princípio eletrônico praticamente não muda.
Em um aeromodelo
Podemos ter vários servos:
Servo → Aileron
Servo → Profundor
Servo → Leme
enquanto:
ESC → Motor → Hélice
Mais canais são necessários, mas a lógica das conexões continua a mesma.
O transmissor e o receptor precisam estar associados
Antes de esperar que o sistema responda aos comandos, transmissor e receptor precisam estar corretamente associados.
Esse procedimento é conhecido como:
bind.
O método varia conforme o fabricante.
Alguns receptores utilizam:
botão;
jumper;
plug de bind.
Siga sempre o procedimento específico do seu equipamento.
Faça as conexões com o sistema desligado
Uma boa prática é montar todo o sistema sem a bateria conectada.
Primeiro ligue:
servo ao receptor;
ESC ao receptor;
motor ao ESC.
Confira tudo.
Somente depois conecte a alimentação seguindo o procedimento recomendado pelo fabricante.
Isso reduz a possibilidade de fazer alterações na fiação com o sistema energizado.
Confira a orientação dos conectores
Um conector de servo colocado ao contrário pode impedir o funcionamento.
Antes de ligar, confira:
sinal;
positivo;
negativo.
Observe também como os demais conectores estão posicionados no receptor.
Normalmente todos seguem a mesma orientação.
Nunca force um conector
Se estiver difícil de encaixar, pare.
Confira:
posição;
orientação;
tipo do conector.
Forçar pode entortar os pinos ou danificar o receptor.
Ligue o transmissor antes do modelo
Como procedimento geral de segurança, primeiro deixe o transmissor corretamente configurado e ligado.
Depois energize o modelo, respeitando as instruções do fabricante.
Antes disso, confira:
modelo correto selecionado no rádio;
acelerador na posição apropriada;
trims;
chaves auxiliares.
Isso é especialmente importante em modelos com motor.
Em aeromodelos, faça a configuração sem hélice
Durante os primeiros testes de um avião elétrico, retire a hélice sempre que ela não for necessária.
O motor pode partir inesperadamente devido a:
configuração incorreta;
canal invertido;
movimento acidental do stick;
programação do ESC.
Uma hélice girando em alta velocidade pode provocar ferimentos graves.
Em carros e barcos, também tenha cuidado com partes móveis
No automodelo, mantenha as rodas livres durante determinados testes.
No barco, cuidado com a hélice.
Nunca coloque os dedos próximos ao sistema de propulsão enquanto o equipamento estiver energizado.
Motores elétricos podem arrancar praticamente de forma instantânea.
Teste primeiro o servo
Depois de ligar o sistema, movimente lentamente o comando correspondente.
Observe:
o servo responde?
movimenta para os dois lados?
volta ao centro?
está forçando?
Se estiver funcionando corretamente, podemos seguir.
Confira o sentido do comando
Não basta o servo se movimentar.
Ele precisa se movimentar para o lado correto.
Em um carro:
comando para direita → rodas precisam virar corretamente.
Em um barco:
comando para direita → leme precisa produzir a curva esperada.
Em um avião:
cada superfície precisa responder no sentido correto.
Utilize o reverse quando necessário
Rádios programáveis normalmente possuem uma função para inverter o sentido de determinado canal.
Ela pode aparecer como:
REV
ou:
Reverse.
Se um comando estiver respondendo no sentido contrário, essa função pode resolver o problema quando a instalação mecânica estiver correta.
Depois da alteração, teste novamente.
Centralize o servo antes de montar a linkagem
Quando estiver construindo um modelo, faça primeiro a centralização eletrônica.
Deixe:
stick centralizado;
trim centralizado;
servo na posição neutra.
Depois monte o braço e ajuste a linkagem mecanicamente.
Isso facilita bastante conseguir uma direção ou superfície corretamente centralizada.
Teste o motor gradualmente
Depois de verificar o servo, podemos testar o motor.
Comece com pouca aceleração.
Observe:
motor gira normalmente?
sentido está correto?
existem vibrações?
há ruídos estranhos?
algum fio aquece?
Somente depois aumente gradualmente o comando.
O ESC pode precisar de calibração
Alguns controladores precisam aprender os limites do canal de acelerador.
Esse procedimento é chamado normalmente de calibração do ESC.
Pode envolver posições de:
acelerador máximo
e
acelerador mínimo.
Mas não existe uma sequência universal.
Siga o manual do controlador utilizado.
O ESC também precisa ser dimensionado para o motor
Imagine um motor que pode consumir 30 A.
Não faz sentido utilizar um controlador dimensionado para uma corrente muito inferior.
Precisamos considerar uma margem adequada e as condições reais de utilização.
Portanto, ao escolher o ESC, verifique:
corrente do motor;
tensão utilizada;
tipo de bateria;
tipo de motor.
A bateria também precisa suportar a corrente
O sistema é uma cadeia.
Não adianta ter:
motor adequado
e
ESC adequado
se a bateria não consegue fornecer a corrente necessária.
Da mesma maneira, não adianta instalar uma bateria de tensão incompatível com o ESC.
Todos os componentes precisam trabalhar dentro de suas especificações.
A carga mecânica influencia a corrente
Esse é um detalhe que às vezes passa despercebido.
O motor não possui um consumo único em todas as situações.
A corrente depende da carga.
Em um aeromodelo, mudar a hélice pode alterar o consumo.
Em um barco, mudar a hélice também.
Em um automodelo, transmissão, rodas e esforço mecânico influenciam a carga.
Por isso, medir o consumo real é muito útil.
Um wattímetro pode ajudar
Em sistemas de maior potência, podemos utilizar um wattímetro para observar:
tensão;
corrente;
potência.
Assim conseguimos verificar se o conjunto está funcionando dentro dos limites esperados.
Isso é muito melhor do que descobrir um problema porque o ESC começou a superaquecer.
Organize a fiação
Depois que tudo estiver funcionando, organize os fios.
Evite cabos próximos de:
eixos;
engrenagens;
rodas;
linkagens;
hélices;
braços de servo.
Um sistema eletricamente perfeito pode falhar simplesmente porque um fio solto entrou em uma parte móvel.
Não deixe conectores suportando esforço mecânico
Os fios devem possuir comprimento suficiente para não ficarem constantemente puxando os conectores.
Ao mesmo tempo, excesso de fio também precisa ser organizado.
Use fixações adequadas para a aplicação.
Atenção ao aquecimento
Depois dos primeiros testes, verifique cuidadosamente:
motor;
ESC;
bateria;
conectores.
Aquecimento excessivo pode indicar:
sobrecarga;
mau contato;
motor inadequado;
ESC subdimensionado;
problema mecânico.
Não ignore componentes ficando excessivamente quentes.
Conectores ruins também causam problemas
Uma conexão com resistência elevada pode provocar:
queda de tensão;
aquecimento;
perda de potência.
Isso é particularmente importante nas ligações de maior corrente:
bateria → ESC
e
ESC → motor.
Soldas e conectores precisam estar em boas condições.
Faça um teste de alcance
Antes de utilizar o modelo longe de você, realize o procedimento de teste de alcance recomendado pelo fabricante do rádio.
Observe também a instalação da antena do receptor.
A confiabilidade do sistema de rádio é tão importante quanto a parte de potência.
Uma sequência simples para montar o sistema
Podemos organizar todo o processo:
- Identifique o tipo de motor.
- Escolha um ESC compatível.
- Confira a bateria.
- Faça o bind entre transmissor e receptor.
- Ligue o servo ao receptor.
- Ligue o ESC ao receptor.
- Ligue o motor ao ESC.
- Confira todas as polaridades.
- Ligue o transmissor.
- Energize o modelo.
- Teste o servo.
- Confira o sentido do comando.
- Teste o motor em baixa velocidade.
- Confira o sentido de rotação.
- Verifique aquecimento.
- Organize e fixe a fiação.
- Faça o teste de alcance.
Depois que entendemos essa sequência, montar um sistema RC deixa de parecer complicado.
O mais importante é entender a função de cada componente
Em vez de decorar:
“este fio entra aqui”
é muito melhor compreender:
“por que este fio entra aqui?”
O receptor trabalha com os comandos.
O servo transforma esses comandos em movimento mecânico.
O ESC recebe o comando do receptor e controla a potência entregue ao motor.
O BEC, quando presente, fornece alimentação ao receptor e aos servos.
A bateria fornece energia para o sistema.
E o motor transforma essa energia elétrica em movimento.
Podemos resumir tudo em três caminhos:
COMANDO
Transmissor → Receptor
MOVIMENTO MECÂNICO DE CONTROLE
Receptor → Servo
PROPULSÃO
Bateria → ESC → Motor
Quando entendemos esses três caminhos, conseguimos olhar para praticamente qualquer modelo RC e começar a identificar como seu sistema está organizado.
O mesmo conhecimento serve para avião, barco e carro RC
Essa talvez seja a parte mais interessante.
Aprender essas ligações não serve apenas para um tipo de modelismo.
O princípio pode ser aplicado no:
aeromodelismo;
automodelismo;
nautimodelismo.
Mudamos a aplicação mecânica, mas continuamos trabalhando com conceitos como:
receptor;
servo;
ESC;
BEC;
motor;
bateria.
É por isso que entender os fundamentos vale muito mais do que simplesmente decorar a montagem de um único modelo.
Quer aprender a elétrica e a eletrônica utilizadas no rádio controle?
Saber ligar receptor, ESC, servo e motor é apenas o começo.
Quando entendemos os fundamentos, começamos a conseguir responder outras perguntas importantes:
Como funciona um ESC?
O que é BEC?
Por que um motor brushless possui três fios?
Como inverter o sentido de rotação?
Como dimensionar a alimentação?
Por que um servo pode fazer o receptor reiniciar?
Como medir o consumo do motor?
Como acrescentar LEDs, relés, motores e outras funções ao modelo?
A ideia é que você deixe de simplesmente conectar componentes seguindo uma fotografia e passe a compreender como o sistema funciona, adquirindo conhecimento para montar, diagnosticar, modificar e criar seus próprios projetos de rádio controle.