Quando pensamos em motores para aeromodelismo, automodelismo ou nautimodelismo, é comum procurar imediatamente componentes vendidos especificamente para essas aplicações.
Mas quem gosta de construir e experimentar pode encontrar motores muito interessantes em equipamentos que originalmente não tinham qualquer relação com o modelismo.
Um exemplo é o motor de toca-discos.
Eu encontrei um desses motores e uma característica chamou imediatamente minha atenção: apesar de não possuir uma velocidade de rotação muito elevada, ele apresenta uma força bastante interessante.
No teste que fiz, era inclusive difícil conseguir parar seu eixo utilizando os dedos.
Isso imediatamente levanta uma pergunta:
será que podemos aproveitar um motor de toca-discos em projetos de modelismo?
Um motor escovado
O motor que utilizei é do tipo escovado, também chamado de brushed.
Esse é o tipo clássico de motor DC encontrado em uma enorme variedade de equipamentos.
Normalmente ele possui dois terminais de alimentação.
Aplicamos uma tensão contínua adequada e o motor gira.
Se invertermos a polaridade, também podemos inverter o sentido de rotação.
Essa simplicidade torna os motores brushed extremamente interessantes para experiências.
Como funciona um motor escovado?
Dentro de um motor brushed encontramos elementos como:
rotor;
estator;
bobinas;
escovas;
comutador;
eixo.
As escovas mantêm contato elétrico com o comutador enquanto o rotor gira.
Esse sistema realiza mecanicamente a comutação necessária para que os campos magnéticos continuem produzindo movimento.
É justamente por isso que podemos simplesmente aplicar uma tensão DC aos terminais e obter rotação.
O que mais chamou atenção nesse motor foi a força
No motor de toca-discos que testei, a característica mais interessante não era uma rotação extremamente elevada.
Era justamente o contrário.
Sua velocidade não era muito grande, mas ele apresentava bastante força.
Essa diferença é importante porque nem toda aplicação precisa de um motor que gire extremamente rápido.
Em determinados projetos queremos velocidade.
Em outros queremos movimentar alguma coisa lentamente e com maior capacidade de vencer uma carga.
Velocidade e torque são coisas diferentes
Quando dizemos que um motor é “forte”, normalmente estamos percebendo alguma característica relacionada ao torque.
Torque representa a capacidade de produzir um efeito de rotação sobre um eixo.
Podemos ter um motor que gira muito rapidamente, mas que perde velocidade facilmente quando recebe determinada carga.
Outro motor pode girar mais lentamente e apresentar um comportamento muito diferente quando tentamos frear seu eixo.
Por isso não devemos avaliar um motor apenas pelo número de rotações.
Um motor rápido nem sempre é o melhor motor
Imagine uma pequena lancha de alta velocidade.
Nesse caso, uma rotação elevada pode ser uma característica desejável, desde que todo o conjunto seja corretamente dimensionado.
Agora imagine um mecanismo que precisa movimentar lentamente:
um radar;
um guincho;
uma plataforma;
uma pequena estrutura;
algum mecanismo de escala.
Uma rotação extremamente alta talvez seja exatamente aquilo que não queremos.
O motor precisa ser escolhido pensando na aplicação.
E esse motor não possuía caixa de redução
Esse detalhe tornou o teste ainda mais interessante.
O motor de toca-discos que mostrei não possuía caixa de redução. Mesmo assim, já apresentava uma resistência considerável quando eu tentava impedir sua rotação.
Isso me fez pensar imediatamente:
como ficaria esse motor com uma boa caixa de redução?
O que é uma caixa de redução?
Uma caixa de redução utiliza engrenagens ou outros mecanismos para alterar a relação entre a velocidade do motor e a velocidade disponível no eixo de saída.
Simplificando bastante:
motor gira rápido → redução → saída gira mais devagar
Em contrapartida, podemos obter um aumento do torque disponível na saída, descontadas naturalmente as perdas do sistema.
É o mesmo princípio encontrado em inúmeros equipamentos mecânicos.
Um exemplo simples de redução
Imagine uma engrenagem pequena no eixo do motor movimentando uma engrenagem muito maior.
A engrenagem pequena precisa realizar várias voltas para que a maior complete uma volta.
A saída fica mais lenta.
Mas ganhamos vantagem mecânica.
Esse princípio pode ser utilizado em várias etapas, formando uma caixa de redução.
O resultado pode ser muito interessante para modelismo
Um motor que já apresenta bom comportamento em baixa velocidade pode se tornar particularmente interessante em mecanismos que exigem movimento lento e torque.
Podemos pensar em aplicações experimentais como:
mecanismos de convés;
guinchos;
radares;
pequenos elevadores;
sistemas de movimentação;
efeitos mecânicos;
projetos didáticos.
A aplicação concreta depende das características reais do motor.
Mas não podemos escolher apenas pela sensação de força
Tentar segurar o eixo nos dá uma percepção inicial, mas isso não substitui uma caracterização do motor.
Se quisermos realmente utilizar um motor reaproveitado em um projeto, precisamos investigar características como:
tensão de alimentação;
corrente consumida;
velocidade;
torque necessário para a aplicação;
dimensões;
sentido de rotação;
aquecimento.
A partir daí conseguimos decidir se ele realmente serve para aquilo que queremos construir.
A tensão de alimentação é fundamental
Motores retirados de equipamentos diferentes não necessariamente trabalham com a mesma tensão.
Esse foi justamente um cuidado que destaquei no conteúdo original: a tensão pode variar de um modelo de motor para outro.
Portanto, não existe uma regra como:
“motor de toca-discos funciona com X volts.”
Precisamos identificar o motor específico que temos em mãos.
Procure a etiqueta do motor
Muitos motores possuem alguma identificação.
Podemos encontrar informações impressas ou gravadas no próprio componente.
No motor utilizado no experimento, recomendei justamente observar a etiqueta presente no motor para identificar seus parâmetros corretos antes de alimentá-lo.
Esse deve ser sempre o primeiro passo.
Não aumente a tensão simplesmente para fazê-lo girar mais
Essa é uma tentação comum.
Ligamos o motor.
Ele gira lentamente.
Então pensamos:
“Se eu aumentar a tensão, ele vai ficar melhor.”
Talvez a velocidade realmente aumente, mas também podemos ultrapassar as condições para as quais o motor foi projetado.
Isso pode aumentar:
corrente;
aquecimento;
desgaste;
risco de danos.
O objetivo não é descobrir a tensão máxima do motor queimando-o.
Use uma fonte apropriada
Quando estamos experimentando motores desconhecidos, uma fonte de bancada ajustável pode ser extremamente útil.
Ela permite controlar a tensão aplicada e, dependendo do equipamento, acompanhar ou limitar a corrente.
Mas mesmo com uma fonte regulável devemos primeiro procurar informações sobre o motor.
Instrumentos ajudam no experimento, mas não substituem o bom senso.
O multímetro também é um grande aliado
Podemos utilizar o multímetro para verificar diversas características do circuito.
Por exemplo:
qual tensão está chegando ao motor?
qual é a polaridade?
qual corrente está sendo consumida em determinada condição?
Essas medições permitem deixar de trabalhar apenas com impressões.
A corrente muda quando colocamos carga no motor
Esse é um conceito extremamente importante.
Um motor girando livremente apresenta determinado consumo.
Quando colocamos uma carga mecânica em seu eixo, ele precisa produzir mais torque.
A corrente tende a mudar.
Quanto maior a carga, maior pode ser a demanda elétrica.
Por isso, medir o motor apenas girando livremente não conta toda a história.
Não tente travar o motor com os dedos
No experimento original, a dificuldade de parar o eixo serviu para demonstrar de maneira visual a força daquele pequeno motor.
Para uma utilização técnica, entretanto, não devemos transformar isso em um método de teste.
Além do risco mecânico, impedir a rotação de um motor alimentado pode provocar uma corrente muito elevada.
Essa condição é conhecida como stall, ou travamento.
Por que a corrente aumenta quando o motor trava?
Quando um motor DC está girando, seu próprio movimento participa das condições elétricas do circuito através da força contraeletromotriz.
Quando impedimos a rotação, essa condição muda.
A corrente pode subir significativamente e ficar limitada principalmente pelas características elétricas do enrolamento e do circuito de alimentação.
Isso pode aquecer rapidamente:
motor;
fios;
controlador;
bateria.
Por isso, não mantenha deliberadamente um motor travado.
Podemos controlar a velocidade com PWM
Um motor brushed também permite experiências muito interessantes de controle de velocidade.
Uma técnica bastante utilizada é o PWM — Pulse Width Modulation.
Em vez de simplesmente desperdiçar energia através de uma grande resistência em série, fazemos um chaveamento rápido da alimentação.
Alterando a relação entre o tempo ligado e desligado, conseguimos controlar a potência média entregue ao motor.
Isso pode ser útil com o motor de toca-discos
Imagine que o motor já apresente uma rotação relativamente baixa.
Com um controlador apropriado podemos experimentar diferentes velocidades.
Isso pode ser particularmente interessante para funções de escala.
Por exemplo, um radar de barco não deve girar como uma hélice.
Queremos um movimento visualmente coerente.
Controle eletrônico e redução mecânica podem trabalhar juntos para alcançar esse resultado.
Para inverter o sentido, podemos inverter a polaridade
Uma característica conveniente dos motores DC brushed é a facilidade de inversão.
Se temos:
positivo → terminal A
negativo → terminal B
o motor gira em determinado sentido.
Invertendo:
negativo → terminal A
positivo → terminal B
o sentido de rotação também pode ser invertido.
Isso abre possibilidades para mecanismos que precisam trabalhar nos dois sentidos.
Uma ponte H pode fazer essa inversão eletronicamente
Quando queremos controlar o sentido sem trocar manualmente os fios, podemos utilizar um circuito apropriado.
Uma solução clássica é a ponte H.
Ela permite aplicar a tensão ao motor em diferentes polaridades.
Assim podemos obter funções como:
frente;
parada;
ré.
É o princípio encontrado em muitos sistemas de controle de motores DC.
No rádio controle utilizamos um ESC apropriado
Quando o motor fará parte da propulsão de um modelo RC, normalmente queremos controlar sua velocidade através do transmissor.
Podemos utilizar um ESC para motor brushed, dimensionado adequadamente.
O sistema fica conceitualmente assim:
bateria → ESC brushed → motor
Ao mesmo tempo:
receptor → ESC
O receptor informa o comando e o ESC controla a potência fornecida ao motor.
ESC brushed e ESC brushless não são a mesma coisa
Esse cuidado é importante.
Um motor brushed típico possui dois fios.
Um motor brushless RC típico possui três fases e exige uma forma diferente de controle eletrônico.
Portanto, não basta pegar qualquer ESC.
Precisamos utilizar um controlador compatível com o tipo de motor.
Para este motor de toca-discos escovado, precisamos pensar em controle para motor brushed.
Um motor reaproveitado pode ter características muito interessantes
Uma das grandes vantagens de desmontar equipamentos antigos é encontrar componentes que talvez fossem caros ou difíceis de obter separadamente.
Podemos encontrar:
motores;
engrenagens;
polias;
correias;
eixos;
chaves;
transformadores;
conectores;
estruturas mecânicas.
Nem tudo será útil.
Mas muita coisa pode ganhar uma segunda vida.
O toca-discos é especialmente interessante mecanicamente
Um toca-discos precisa produzir um movimento rotativo relativamente controlado.
Dependendo de sua construção, podemos encontrar diferentes soluções para transmitir a rotação ao prato.
Isso significa que, além do motor, outras partes mecânicas do equipamento podem ser interessantes para experimentação.
Antes de descartar um aparelho antigo, vale observar como ele foi construído.
Não desmonte equipamentos ligados à rede elétrica sem conhecimento
Reaproveitar componentes é interessante, mas segurança vem primeiro.
Equipamentos conectados à rede podem possuir partes que trabalham com tensões perigosas e componentes capazes de armazenar energia mesmo depois de desligados.
Se o objetivo é apenas experimentar com um motor já removido e identificado, a situação é muito diferente de abrir aleatoriamente equipamentos energizados.
Reaproveitamento combina muito com modelismo
No modelismo, frequentemente precisamos de uma solução que não existe pronta.
Queremos:
um motor com determinada característica;
uma pequena engrenagem;
um eixo;
uma peça plástica;
um mecanismo.
É nesse momento que uma caixa de componentes reaproveitados pode se tornar extremamente valiosa.
A pergunta passa a ser:
“O que eu já tenho que pode resolver esse problema?”
Um motor não precisa continuar fazendo aquilo para o qual foi fabricado
Esse é um conceito que aparece constantemente nos meus projetos.
Um motor originalmente utilizado em uma ventoinha pode servir para outra experiência.
Um motor de esguichador de para-brisa pode ser estudado e adaptado.
Um servo quebrado pode fornecer engrenagens para um mecanismo.
E um motor de toca-discos pode encontrar uma nova aplicação no modelismo.
O importante é compreender suas características.
Observe primeiro, adapte depois
Quando encontramos um componente reaproveitado, a sequência mais interessante é:
identificar → pesquisar → medir → testar → adaptar.
Não:
ligar aleatoriamente → aumentar a tensão → ver até onde aguenta.
A primeira abordagem produz conhecimento.
A segunda pode produzir apenas um componente queimado.
A baixa velocidade pode ser uma vantagem
Em muitas aplicações, as pessoas olham para um motor lento e imediatamente o consideram ruim.
Mas velocidade é apenas uma característica.
Para um mecanismo de escala, uma rotação menor pode ser exatamente aquilo que procuramos.
Podemos inclusive combinar:
motor relativamente lento + redução mecânica + PWM
para obter movimentos muito controlados.
Imagine um guincho em um rebocador
Um guincho não precisa girar a milhares de rotações por minuto na saída.
Queremos um movimento relativamente lento e capaz de movimentar uma carga.
Uma caixa de redução pode transformar a rotação do motor em uma saída mais apropriada.
Isso mostra por que torque e velocidade precisam ser pensados em conjunto.
O mesmo vale para um radar
Um pequeno radar na cabine de um barco RC é outro exemplo.
Queremos que ele gire.
Mas queremos uma rotação visualmente realista.
Um motor rápido ligado diretamente ao radar provavelmente produziria um resultado absurdo.
Nesse caso, podemos precisar de:
redução;
controle de velocidade;
ou outro mecanismo.
Teste a temperatura
Quando adaptar um motor para uma nova aplicação, não observe apenas se ele consegue movimentar a carga.
Deixe-o funcionar durante algum tempo em condições controladas e verifique seu comportamento.
O motor está aquecendo excessivamente?
O controlador está aquecendo?
Os fios estão aquecendo?
A corrente permanece dentro das condições previstas?
Um projeto que funciona por dez segundos não necessariamente funcionará continuamente.
Fixe corretamente o motor
Motores produzem vibração e torque.
Não devemos simplesmente deixar o componente solto dentro do modelo.
Precisamos criar um suporte adequado.
Dependendo do projeto podemos utilizar:
parafusos;
chapas;
suportes;
abraçadeiras;
estruturas construídas especificamente para o motor.
O eixo também precisa ficar corretamente alinhado com aquilo que será movimentado.
Desalinhamento desperdiça energia
Imagine conectar o motor a um eixo de maneira desalinhada.
O sistema pode apresentar:
vibração;
ruído;
atrito;
aquecimento;
desgaste.
Parte da energia que deveria produzir o movimento desejado passa a ser perdida vencendo problemas mecânicos.
Uma boa instalação mecânica é tão importante quanto a ligação elétrica.
Acoplamentos podem ajudar
Quando precisamos conectar o eixo do motor a outro eixo, podemos utilizar um acoplamento adequado.
Dependendo da aplicação, existem soluções rígidas ou capazes de tolerar pequenos desalinhamentos.
No modelismo, também encontramos diversas soluções artesanais.
Mas é importante evitar improvisações que possam se soltar em alta rotação.
Reaproveitar componentes também é uma forma de aprender
Quando compramos um conjunto pronto, muitas decisões já foram tomadas pelo fabricante.
Quando reaproveitamos um motor, precisamos descobrir:
qual tensão utilizar?
quanto ele consome?
como controlar?
como fixar?
precisa de redução?
qual carga consegue movimentar?
Cada pergunta cria uma oportunidade de estudar eletrônica e mecânica.
Motores são excelentes componentes para experiências
Um motor DC aparentemente simples permite estudar:
tensão;
corrente;
potência;
resistência;
magnetismo;
PWM;
transistores;
ponte H;
torque;
redução mecânica.
Poucos componentes transformam energia elétrica em algo tão fácil de observar.
Ligamos o circuito e o eixo começa a girar.
Veja o motor de toca-discos funcionando
No vídeo desta página mostro justamente esse motor escovado retirado de um toca-discos, destacando duas características que chamaram minha atenção: sua velocidade não muito elevada e a força apresentada mesmo sem uma caixa de redução.
Também é importante observar a identificação existente no motor antes de utilizá-lo, pois a tensão correta de alimentação pode variar entre modelos.
Um componente antigo pode ganhar uma função completamente nova
Esse motor foi projetado para uma finalidade específica dentro de um toca-discos.
Mas isso não significa que sua vida útil precise terminar quando o equipamento original deixar de ser utilizado.
Depois que entendemos suas características, podemos começar a imaginar novas aplicações.
Talvez ele sirva para um mecanismo de barco.
Talvez para um pequeno projeto mecânico.
Talvez apenas para uma experiência de bancada.
O mais importante é desenvolver a capacidade de olhar para um componente e perguntar:
“Como isso funciona e o que mais eu consigo fazer com ele?”
Quer aprender eletrônica experimentando com motores e projetos de modelismo?
Um simples motor retirado de um equipamento antigo consegue gerar várias perguntas:
Qual é sua tensão?
Quanto ele consome?
Por que fica mais forte com uma redução?
Como controlar sua velocidade?
Como inverter a rotação?
Como acioná-lo pelo rádio controle?
Qual ESC utilizar?
Essas perguntas envolvem conceitos fundamentais de elétrica, eletrônica e mecânica.
Em vez de apenas decorar uma ligação pronta, você começa a compreender por que o circuito funciona, como medir suas características e como adaptar componentes para criar seus próprios projetos.
É assim que um simples motor de toca-discos pode deixar de ser apenas uma peça reaproveitada e se transformar em uma verdadeira experiência de aprendizado.