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O que é uma PCB de controle de motor e como ela funciona?

Conteúdo

Os fabricantes de PCB projetam placas de circuito para operar dispositivos ou sistemas específicos. A PCB de controle do motor, por exemplo, aciona um motor elétrico, garantindo seu bom funcionamento, eficiência e segurança. Essas funções o tornam uma parte crítica dos equipamentos e sistemas elétricos. A seguir, examinamos mais detalhadamente esse tipo de PCB e sua aplicação em diferentes setores.

O que é uma placa de controle de motor?

É uma placa de circuito impresso usada para operar um motor elétrico. Você também pode chamá-lo de PCB do driver do motor, pois regula a energia que vai para seus enrolamentos, fazendo com que ele comece a girar ou pare.

A placa também contém os componentes eletrônicos e circuitos para ajustar velocidade e torque. Outras funções incluem gerenciamento de energia para eficiência e recursos de segurança como proteção contra sobrecarga e desligamento térmico.

A placa está disponível em diferentes tipos e tamanhos. Pode ser um módulo simples para um pequeno Motor DC ou uma placa complexa para o motor trifásico de um sistema ou unidade industrial.

Alguns PCBs de driver se conectam a controladores separados e recebem entradas de drive. Alguns incorporam o microcontrolador em seus circuitos, fornecendo funções de controle e acionamento.

Uma PCB de controle para um torno mecânico
Uma PCB de controle para um torno mecânico
Recurso: https://www.youtube.com/watch?v=VqDopj8-BBA

Função PCB de controle do motor

Uma placa de circuito impresso de motor garante seu bom funcionamento. Ele recebe entradas do usuário ou informações do sensor, interpretando os sinais para determinar a operação necessária. Usando as entradas, ele executa as seguintes funções:

Partida e parada do motor

A principal função da placa de circuito do motor é iniciar e parar sua rotação. A PCB abre o circuito de alimentação para conectá-lo a uma fonte de tensão para a função de partida.

A placa também contém os componentes eletrônicos que desconectam a fonte de alimentação para parar o motor e um circuito que aplica uma tensão de frenagem reversa ou resistência de frenagem.

Correr e avançar

Correr e avançar são operações motoras cotidianas. No jogging, a PCB aplica tensão de linha total momentaneamente, iniciando e parando o motor para produzir impulsos curtos de movimento. Esses movimentos então movem uma carga.

O avanço gradual inicia a rotação em rajadas curtas, mas em uma tensão mais baixa. Essas operações são úteis ao configurar máquinas-ferramentas ou ao usar aplicações que exigem posicionamento preciso da carga.

Comunicação e Feedback

Os circuitos de controle de motores para sistemas avançados apresentam interfaces de comunicação para conectá-los a outros dispositivos ou sistemas. Alguns incorporam sensores e outros dispositivos para operar em circuito fechado, especialmente quando projetados para sistemas inteligentes.

Proteção de Motor e Circuito

A placa contém circuitos de detecção de superaquecimento e sobrecarga. Eles protegem a placa e outros circuitos contra falhas elétricas e superaquecimento.

Contudo, a proteção continua além do nível do conselho. Também inclui dispositivos de segurança externos, como relés e disjuntores para sobrecarga e curto-circuito protecção.

Placas de circuito do driver do motor ponte H
Placas de circuito do driver do motor ponte H
Recurso: https://www.youtube.com/watch?4cxWFa4kg_o

Métodos de controle de PCB de motor

O driver do motor é a parte que controla diretamente a energia que vai para o estator ou bobinas da armadura. Normalmente contém componentes discretos para lidar com correntes mais altas e opera usando as entradas do controlador. A PCB de controle típica usa esses tipos de circuitos de driver.

Controle da Ponte H

Os esquemas de um circuito de ponte H formam um “H”. Consiste em quatro chaves agrupadas em duas e compreende transistores bipolares ou, mais frequentemente, MOSFETs.

Fechar duas dessas chaves aplica energia em uma direção. Fechar as outras duas chaves altera a polaridade e o sentido de rotação. O driver H Bridge é o método de controle mais utilizado para motores DC.

Controle de resistência variável

Neste método, o driver PCB controla a quantidade de corrente que flui nas bobinas da armadura usando resistores. Variando a resistência, ajusta a tensão, regulando assim a velocidade e o torque.

Além do controle de velocidade, os resistores ajudam a limitar correntes de irrupção. Tem a vantagem de funcionar, garantir níveis de tensão seguros e evitar superaquecimento.

Controle PWM

PWM significa modulação por largura de pulso. Refere-se a um método de controle em que o circuito do driver liga e desliga rapidamente a energia, produzindo uma série de pulsos de onda quadrada.


Variar a velocidade de ligar/desligar (frequência) altera a largura dos pulsos. Isso, por sua vez, varia a tensão, permitindo que a PCB ajuste a velocidade sem reduzir a corrente e perder torque.

Projeto e layout da placa de controle do motor de passo
Projeto e layout da placa de controle do motor de passo
Recurso: https://www.researchgate.net

Tipos de placas de circuito de controle de motor

Diferentes tipos de motores usam vários tipos de placas de circuito de controle. Com base neste método de classificação, temos os seguintes tipos: PCBs CA, CC, passo a passo e servomotor.

PCB de controle de motor CA

Você também pode chamá-lo de driver de velocidade variável ou inversor CA. Funciona alterando a frequência de energia para controlar funções como velocidade e torque. O driver AC é adequado para usos que exigem uma variação constante de velocidade.

PCB de controle de motor DC

O tipo DC transforma a entrada AC em uma corrente unidirecional pulsada. É normalmente empregado em motores CC funcionando com energia CA. A placa DC é popular em aplicações de baixa velocidade.

PCB de controle de motor de passo

Este tipo de driver converte a energia de entrada em uma saída CC pulsada, alimentando-a nas fases do estator e fazendo com que girem em “etapas”. Este método de controle elimina a necessidade de um sistema de feedback. Aumentar a velocidade dos pulsos aumenta a velocidade de rotação e vice-versa.

PCB de controle de servo motor

Uma PCB controladora de servo motor usa um resistor variável (potenciômetro) e sinal PWM para regulação de posição, velocidade ou torque. As versões digitais usam um microprocessador. Um mecanismo de circuito fechado com um sensor permite que os circuitos do controlador e do driver garantam o posicionamento correto.

Placa de circuito de controle do motor de uma scooter
Placa de circuito de controle do motor de uma scooter
Recurso: https://www.youtube.com/watch?tbB3edRw4o4

Aplicações de PCB de controle de motor

A placa do motor elétrico é padrão em muitas aplicações, desde eletrodomésticos até sistemas de automação avançados encontrados em instalações de fabricação. Abaixo está uma lista de aplicações que requerem este tipo de placa de circuito.

Eletrónica de Consumo

Esses PCBs são essenciais para produtos eletrônicos de consumo, como ventiladores, máquinas de lavar, condicionadores de ar, etc. As placas regulam sua operação e fazem interface com várias entradas de dispositivos para fornecer opções de controle avançadas.

Equipamentos e Sistemas de Fabricação

A placa opera sistemas motorizados como transportadores, Máquinas CNCe equipamentos de classificação ou embalagem na indústria de manufatura. Ele regula funções variadas como rotação, retenção de carga e atuação.

Sistemas Automotivos

Diferentes sistemas automotivos utilizam PCBs dedicados para regular o funcionamento de vários componentes cruciais para o bom funcionamento dos veículos. Isso inclui ar condicionado, limpadores de pára-brisa, bombas múltiplas e sistemas de abertura e fechamento de janelas.

Robótica

Os sistemas robóticos elétricos dependem das placas de circuito de controle para mover braços, garras e outras peças. Esses sistemas robóticos encontram aplicações práticas em automação industrial, dispositivos e equipamentos médicos e outras indústrias.

Veículos elétricos

Carros elétricos, scooters e outros veículos eletrônicos contam com a eletrônica controlada por PCB para rotação precisa e outras funções. As placas de circuito se conectam a outros dispositivos, incluindo sensores, para regular a propulsão e a frenagem.

Equipamento Militar e Sistemas de Defesa

Dispositivos militares motorizados e sistemas de defesa contêm placas de circuito controladoras e acionadoras exclusivas que iniciam, param e variam a velocidade para atingir as funções desejadas. O controle eletrônico torna os sistemas altamente precisos, com outros benefícios como eficiência energética.

Sistemas Aeroespaciais

Os motores elétricos movem flaps, trens de pouso e outros componentes da aeronave. Todos esses sistemas requerem PCBs para receber entradas e regular a energia, garantindo movimentos precisos. As placas devem operar de forma confiável e resistir a ambientes agressivos.

Conclusão

A PCB de controle do motor é uma parte crítica de dispositivos ou sistemas que utilizam motores elétricos, desde eletrodomésticos até o imenso maquinário das fábricas. Possui um circuito exclusivo que pode regular o funcionamento, permitindo variações de velocidade e outros benefícios como proteção contra sobrecarga e superaquecimento.

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