Como construir uma lancha RC em madeira balsa com ESC e BEC caseiros

Você já pensou em construir seu próprio barco de controle remoto praticamente do zero?

Não estou falando apenas de comprar um casco pronto e instalar motor, receptor e bateria.

Neste projeto eu construí o próprio casco da lancha e instalei nele dois circuitos que também havia construído anteriormente:

um ESC caseiro e um BEC caseiro.

Essa foi minha segunda embarcação construída e, o mais interessante, os dois circuitos continuaram funcionando durante anos sem apresentar defeitos — inclusive em condições bastante severas de calor.

É um projeto que reúne várias coisas interessantes em um único lugar:

marcenaria + eletrônica + mecânica + rádio controle + nautimodelismo.

Construindo uma lancha RC do zero

Quando compramos um modelo pronto, grande parte das decisões já foi tomada pelo fabricante.

O casco está pronto.

A posição do motor está definida.

A eletrônica possui seu lugar.

As ligações estão planejadas.

Quando construímos nosso próprio barco, a situação muda completamente.

Precisamos pensar em todo o sistema:

casco → motor → transmissão → bateria → ESC → BEC → receptor → servo → leme.

E é justamente isso que torna o projeto tão interessante.

O casco também foi construído por mim

No projeto mostrado no vídeo, não parti de uma lancha comercial pronta.

Construí todo o casco.

Isso permite acompanhar o nautimodelo não apenas como um equipamento eletrônico, mas como uma construção completa.

O casco precisa ter espaço suficiente para receber todos os componentes e, ao mesmo tempo, continuar adequado para navegar.

Por que utilizar madeira balsa?

A madeira balsa é extremamente conhecida no modelismo.

Ela possui uma combinação muito interessante de características:

baixo peso;

facilidade de corte;

facilidade de lixamento;

facilidade de colagem.

Por isso aparece com frequência em projetos de aeromodelismo e também pode ser utilizada em construções de nautimodelismo.

Mas madeira e água exigem atenção

Naturalmente, existe um problema:

madeira não deve simplesmente ficar absorvendo água.

Por isso, uma construção destinada à navegação precisa receber acabamento e impermeabilização adequados.

Não basta construir um casco bonito.

Ele precisa impedir que a água alcance continuamente a estrutura interna e, principalmente, os componentes eletrônicos.

A eletrônica dentro da lancha

Depois do casco, precisamos fazer o barco se movimentar e responder aos comandos.

Em uma configuração típica temos algo semelhante a:

bateria

↓

ESC

↓

motor

Enquanto outra parte do sistema alimenta e controla:

receptor + servo do leme.

É nesse ponto que entram dois componentes muito importantes deste projeto:

ESC e BEC.

O ESC também foi construído por mim

Em outro projeto eu havia mostrado como construir um ESC, e esse circuito não ficou apenas como uma experiência sobre a bancada.

Eu realmente o instalei nesta lancha.

ESC significa:

Electronic Speed Controller

ou:

controlador eletrônico de velocidade.

Sua função é controlar eletronicamente a potência entregue ao motor.

O ESC fica entre a bateria e o motor

Podemos imaginar:

bateria → ESC → motor.

O receptor recebe o comando enviado pelo rádio e fornece ao sistema de controle a informação correspondente à posição do acelerador.

A partir disso, o ESC controla o motor.

Quando movimentamos o stick do rádio, portanto, não estamos alimentando diretamente o motor através do transmissor.

Existe toda uma cadeia de controle.

O meu ESC era para motor escovado

Esse detalhe é muito importante.

O circuito que construí para essa lancha foi desenvolvido para trabalhar com motor escovado.

Ele não deve ser confundido com um ESC para motor brushless.

São sistemas diferentes.

No próprio artigo original faço essa observação explicitamente: para motores brushless, o circuito é diferente.

O que é um motor escovado?

O motor DC escovado é um dos motores elétricos mais tradicionais utilizados em pequenos projetos.

Internamente encontramos elementos como:

rotor;

comutador;

escovas;

ímãs ou campo magnético.

As escovas fazem contato elétrico com o comutador e permitem que a corrente seja direcionada aos enrolamentos durante a rotação.

É uma tecnologia simples e muito interessante para experimentação.

E o motor brushless?

No motor brushless não temos a comutação mecânica realizada pelas escovas da mesma maneira.

A comutação é realizada eletronicamente.

Por isso, um ESC para brushless precisa controlar adequadamente as fases do motor.

Não podemos simplesmente concluir:

“ESC é ESC.”

O controlador precisa ser compatível com o tipo de motor.

Também construí o BEC

O segundo circuito caseiro instalado na lancha foi o BEC.

Assim como o ESC, eu já havia mostrado anteriormente sua construção e depois utilizei efetivamente o circuito no barco.

BEC significa:

Battery Eliminator Circuit.

Sua função é fornecer uma tensão apropriada para alimentar componentes como o receptor a partir da bateria principal do modelo, conforme a configuração do circuito.

Por que precisamos do BEC?

Imagine que a bateria utilizada para movimentar o motor possui tensão maior do que aquela aceita pelo receptor.

Não podemos simplesmente ligar tudo diretamente.

Precisamos fornecer ao sistema de rádio uma alimentação adequada.

É aí que o BEC se torna extremamente útil.

Podemos pensar:

bateria principal

↙︎ ESC → motor

↘︎ BEC → receptor/eletrônica

Assim, uma única bateria pode participar da alimentação dos diferentes sistemas, com a tensão apropriada para cada parte.

O receptor controla a lancha

O receptor é o equipamento que recebe os sinais enviados pelo rádio transmissor.

Ele possui canais.

Podemos utilizar, por exemplo:

um canal para aceleração;

um canal para direção.

Quando movimentamos o volante ou stick correspondente à direção, o receptor envia o comando para o servo.

O servo movimenta o leme

O servo converte o comando elétrico proveniente do receptor em movimento mecânico.

Na lancha:

rádio → receptor → servo → leme.

Quando o servo gira, movimenta uma haste ou linkagem.

Essa linkagem movimenta o leme.

E o leme altera a direção do fluxo de água, fazendo a embarcação mudar de trajetória.

Já o motor produz a propulsão

Do outro lado temos:

rádio → receptor → ESC → motor → eixo/hélice.

O motor gira.

O eixo transmite essa rotação.

A hélice empurra a água.

Como reação, a lancha se movimenta.

É uma aplicação fantástica para compreender como vários sistemas trabalham juntos.

Um modelo RC é muito mais do que um brinquedo

Quando observamos apenas externamente, parece simples:

apertamos o comando e o barco anda.

Mas internamente existe uma sequência de transformações.

No sistema de propulsão:

energia química da bateria

↓

energia elétrica

↓

controle eletrônico

↓

rotação mecânica

↓

movimento da água

↓

movimento da lancha.

No sistema de direção:

comando do piloto

↓

sinal de rádio

↓

receptor

↓

servo

↓

movimento do leme

↓

mudança de direção.

É praticamente um pequeno laboratório flutuante.

E eu construí parte importante dessa eletrônica

Esse talvez seja o aspecto mais interessante desse projeto.

Hoje é muito fácil comprar um ESC pronto.

Também podemos comprar sistemas de alimentação prontos.

Mas construir esses circuitos permite enxergar o modelismo de outra maneira.

Em vez de termos:

caixas pretas conectadas por fios,

passamos a compreender o que existe dentro delas.

Os circuitos realmente funcionaram

Existe uma diferença enorme entre construir um circuito que funciona durante cinco minutos sobre a bancada e construir algo que continua funcionando dentro de um modelo real.

No meu caso, tanto o ESC quanto o BEC funcionaram perfeitamente.

E não foi apenas durante o primeiro teste.

Eu já utilizava esses circuitos havia muitos anos quando escrevi o artigo e eles nunca tinham apresentado defeito.

Eles enfrentaram inclusive bastante calor

Essa é uma informação interessante da experiência real.

Utilizei a lancha inclusive em dias quentes, navegando sob forte sol no Rio de Janeiro.

Quem já deixou um barco RC fechado sob o sol sabe o que acontece.

A temperatura interna pode subir bastante.

No próprio texto original brinquei dizendo que:

“lá dentro fica fervendo”.

Mesmo nessas condições, os circuitos continuaram funcionando.

Calor é um problema real para eletrônica de potência

Um ESC controla uma carga que pode consumir corrente significativa.

E corrente elevada significa que precisamos pensar em:

transistores;

condutores;

conectores;

dissipação térmica.

Se um componente apresenta determinada resistência elétrica, parte da energia será transformada em calor.

Uma relação básica ajuda a entender:

P = I² × R

Ou seja, aumentar a corrente pode aumentar bastante as perdas térmicas.

Por isso o dimensionamento importa

Um circuito que controla um pequeno motor sobre a bancada não necessariamente será adequado para um motor maior dentro de uma lancha.

Precisamos considerar:

tensão;

corrente normal;

corrente de partida;

corrente com a hélice carregada;

temperatura;

capacidade dos componentes.

O motor dentro de um barco trabalhando contra a água pode exigir bastante do sistema.

A corrente do motor não é constante

Quando o motor começa a girar, a corrente pode ser bastante diferente daquela observada depois que ele atinge determinada rotação.

Além disso, a carga sobre a hélice varia.

Uma hélice inadequada pode exigir mais torque.

Mais torque pode significar maior corrente.

Por isso, escolher hélice, motor e ESC não deve ser feito isoladamente.

Motor, hélice e ESC formam um conjunto

Podemos pensar em três componentes que precisam conversar entre si:

motor ↔ hélice ↔ ESC.

Uma hélice muito exigente pode sobrecarregar o motor.

O motor sobrecarregado pode consumir corrente excessiva.

Essa corrente passa pelo ESC.

E o ESC pode aquecer.

Portanto, quando alguma coisa esquenta demais, nem sempre o problema está exclusivamente no componente que está quente.

Faça testes progressivos

Depois de montar um sistema como esse, uma boa estratégia é não começar colocando a lancha na água e acelerando tudo.

Primeiro teste:

servo;

receptor;

sentido do motor;

controle de velocidade.

Depois faça testes curtos.

Observe o comportamento.

Confira a temperatura dos componentes com o sistema desenergizado e de forma segura.

Somente depois avance.

Teste o sentido do motor

Antes de colocar o barco na água, confirme se a hélice está girando no sentido correto para a configuração utilizada.

Em um motor DC escovado, inverter a polaridade normalmente inverte o sentido de rotação.

Mas a hélice também precisa ser adequada ao sentido de funcionamento.

Uma hélice girando no sentido errado pode produzir desempenho muito ruim.

Cuidado com a hélice durante os testes

Nunca trate uma pequena hélice como algo inofensivo.

Com o motor energizado, ela pode atingir alta rotação.

Durante testes de bancada, mantenha:

dedos;

fios;

roupas;

ferramentas

afastados da hélice.

Se o teste puder ser feito inicialmente sem a hélice, isso elimina um risco desnecessário.

A instalação interna precisa ser organizada

Dentro de uma pequena lancha temos pouco espaço.

Precisamos acomodar:

motor;

bateria;

ESC;

BEC;

receptor;

servo;

fiação.

Se simplesmente jogarmos tudo dentro do casco, criaremos vários problemas.

Organize os fios

Fios soltos podem chegar perto de:

eixo;

acoplamento;

servo;

linkagens.

Uma parte móvel pode prender um cabo e produzir uma falha inesperada.

Organização não é apenas estética.

É parte da confiabilidade.

Mantenha eletrônica longe da água

Esse ponto parece óbvio em um barco elétrico, mas merece atenção.

O interior do casco deve permanecer o mais seco possível.

Receptor, BEC e ESC precisam ser instalados considerando a possibilidade de:

respingos;

condensação;

pequenas infiltrações.

Uma tampa adequada e um casco bem vedado fazem enorme diferença.

Não confunda vedação com ausência de ventilação

Aqui aparece um desafio.

Queremos evitar água.

Mas componentes eletrônicos de potência podem produzir calor.

Portanto, o projeto precisa equilibrar:

proteção contra água

e

gerenciamento térmico.

No meu caso, o fato de o ESC e o BEC terem funcionado durante anos, inclusive sob o forte calor, tornou-se um bom teste prático da construção.

A bateria também precisa ficar bem presa

Dentro de um barco, uma bateria solta pode se movimentar durante curvas e acelerações.

Isso é ruim por dois motivos.

Primeiro, pode danificar:

fios;

conectores;

componentes.

Segundo, altera a distribuição de peso da embarcação durante a navegação.

Portanto, a bateria deve possuir uma posição definida.

Distribuição de peso influencia a navegação

Um barco muito pesado na proa pode apresentar um comportamento.

Muito pesado na popa, outro.

Também precisamos observar o equilíbrio lateral.

Ao posicionar:

bateria;

motor;

eletrônica,

não pense apenas em onde existe espaço.

Pense também em como essa massa fica distribuída dentro do casco.

Antes de navegar, faça um teste de estanqueidade

Depois de construir o casco, não é interessante descobrir uma infiltração somente depois de instalar toda a eletrônica.

Podemos testar o casco cuidadosamente antes.

Observe regiões como:

uniões;

eixo;

leme;

tampa;

passagens pelo casco.

Se entrar água, descubra de onde vem antes de colocar eletrônica valiosa dentro.

Depois de navegar, sempre confira se entrou água

Mesmo uma lancha que normalmente permanece seca merece inspeção.

Abra o compartimento.

Veja se existe umidade.

Confira principalmente próximo:

ao eixo;

ao leme;

às junções do casco.

Pequenas infiltrações identificadas cedo são muito mais fáceis de resolver.

Seque antes de guardar

Não feche uma embarcação úmida e simplesmente guarde.

A umidade pode contribuir para:

oxidação;

corrosão de conectores;

degradação de componentes;

problemas na madeira.

Depois da navegação, manutenção também faz parte do hobby.

Construir é diferente de simplesmente montar

Existe algo especial em colocar na água um barco cujo casco foi construído por você.

Mais ainda quando parte da eletrônica também foi feita na bancada.

Você não está apenas utilizando:

um produto.

Está testando:

um projeto.

E cada navegação fornece informações sobre aquilo que funcionou e aquilo que ainda pode melhorar.

O ESC caseiro deixa de ser uma experiência de bancada

Esse projeto demonstra justamente isso.

Quando construí o ESC, ele poderia ter terminado como mais um circuito experimental.

Mas não.

Ele foi instalado no meu segundo barco e passou a controlar efetivamente seu motor escovado.

O mesmo aconteceu com o BEC.

Isso transforma o aprendizado.

É assim que a eletrônica começa a fazer sentido

Podemos estudar separadamente:

transistor;

PWM;

regulação de tensão;

motor DC;

servo.

Mas quando colocamos tudo dentro de uma lancha, começamos a entender por que esses assuntos existem.

O transistor não está mais apenas em um esquema.

Ele ajuda a controlar:

um motor que realmente empurra um barco pela água.

Um ótimo projeto para aprender eletrônica aplicada

Essa lancha permite explorar diversos assuntos:

motores DC;

controle de potência;

ESC;

BEC;

servomotores;

rádio controle;

baterias;

consumo de corrente;

dissipação térmica;

mecânica;

impermeabilização.

Poucos projetos de hobby conseguem reunir tantas áreas de maneira tão natural.

Veja a construção em detalhes

No vídeo incorporado à página mostro justamente essa lancha e a utilização dos circuitos que havia construído anteriormente. O projeto reúne o casco que construí, o ESC para motor escovado e o BEC caseiro utilizado para alimentar o sistema de recepção.

Esses circuitos não foram construídos apenas para demonstrar que funcionavam.

Foram realmente colocados em uso.

E continuaram funcionando durante anos.

Você também pode construir uma lancha RC

É justamente por isso que gosto deste projeto.

Ele mostra que não precisamos necessariamente começar no modelismo comprando tudo pronto.

Podemos começar por uma parte.

Primeiro entender:

como ligar receptor e servo.

Depois:

como controlar o motor.

Depois:

como funciona um ESC.

Depois:

para que serve o BEC.

E, quando percebemos, já estamos construindo um sistema completo.

Quer aprender a eletrônica que existe dentro de um modelo RC?

Quando entendemos o papel de cada componente, fica muito mais fácil construir, modificar e diagnosticar um aeromodelo, automodelo ou nautimodelo.

No Método 7H RC, a proposta é justamente aprender os fundamentos elétricos e eletrônicos utilizados no modelismo de forma prática, passando por elementos como:

motores;

ESC;

BEC;

receptores;

servos;

baterias e ligações elétricas.

Essa lancha é um ótimo exemplo do que acontece quando esse conhecimento sai da bancada:

o circuito deixa de ser apenas um experimento eletrônico e passa a fazer um barco construído por você navegar.