Interessada no recente movimento que vem acontecendo no “mundo do autorama” e que tudo indica, “veio para ficar” a Academia do Autorama convesou com os amigos e pilotos Erick Rodrigues (Synapse) e Nelson Gonçalves (Speedy Econ), para conhecer e divulgar os componentes eletrônicos “ESC” que eles estão desenvolvendo para utilização nos carros de autorama com motores brushless (sem carvão/escova) e que prometem competir em igualdade de desempenho e performance com os demais componentes importados que também já estão sendo testados por aqui.
Parabenizamos os amigos pelo desenvolvimento do ESC (controle eletrônico de velocidade) e desejamos sucesso com esse novo empreendimento.
Contem com o nosso apoio!
Academia do Autorama
Erick Vinicius Rodrigues – Synapse
Engenheiro – São José dos Campos, SP (joy.slotcar@gmail.com)
Sou Engenheiro Eletrônico e atualmente trabalho com os produtos Synapse, além de desenvolver e automatizar equipamentos biomédicos para análises in vitro. Minha atuação abrange toda a América Latina e parte dos Estados Unidos.
Desde os 7 anos de idade, sou apaixonado pelo hobby de autorama. Em 2014, junto com meu pai, abrimos nossa loja Joy Racing em São José dos Campos – SP, transformando essa paixão em um negócio. A partir desse momento, comecei a ter um contato intenso com as tecnologias mais modernas do autorama e com as categorias de ponta, além de participar de competições a nível nacional.
Nas primeiras competições, utilizando material preparado por mim, percebi uma diferença significativa na dirigibilidade dos meus carros em comparação com os preparadores profissionais. Apesar de terem um bom desempenho nas retas, meus motores apresentavam uma curva de aceleração que dificultava a pilotagem. Diante desse cenário e dos altos custos para adquirir um acelerador adequado, iniciei meu primeiro projeto de acelerador digital para corrigir eletronicamente esses problemas. Foi assim que nasceram os produtos Synapse.
Com o passar do tempo, vi o potencial dos sistemas brushless, baseados em experiências similares no rádio controle (RC). O sistema brushless democratizou diversas modalidades de RC devido à sua baixa manutenção. Inspirado por esses conceitos, iniciei um projeto de ESC (Electronic Speed Controller), baseado em minha tese de graduação, que previa a utilização desse sistema sem escovas em novos campos de aplicação, incluindo o autorama.
Vamos para as perguntas:
1 - Quais as dificuldades que você enfrentou/vem enfrentando para desenvolver e produzir o ESC brasileiro?
Acredito que a maior dificuldade de desenvolvimento no Brasil está relacionada ao custo e à disponibilidade dos componentes com certificações internacionais, para o desenvolvimento dos protótipos. As taxas de importação, o câmbio tornam o processo de testes lento e oneroso.
2 – Por que você está desenvolvendo dois componentes diferentes, um para específico para o acelerador Synapse e outro para todos os demais?
No final do ano passado (2023), desenvolvi uma alternativa para melhorar a performance em termos de aceleração e frenagem. Para que essa solução fosse alcançada, foi necessário acoplar ao acelerador Synapse Lite um algoritmo que transmitisse pela pista um sinal para o ESC.
Hoje, já consegui unificar os modelos de ESC e implementar essa melhoria sem a necessidade de usar o Synapse Lite, tornando o ESC compatível com qualquer acelerador.
3 - Quais as diferenças entre esses dois componentes?
O ESC digital apresentava uma frenagem e uma aceleração superiores em comparação com os ESCs existentes. Hoje, essa melhoria já está unificada no ESC Synapse.
4 - Atualmente os motores brushless são fabricados e configurados para uso, na maioria, em drones e arduinos e adaptados para o autorama, assim como os ESCs.
Os motores brushless de mais fácil acesso são amplamente utilizados em drones e aviões. No entanto, já existe fabricação específica para autorama, como é o caso do ESC Synapse, embora ainda haja um caminho de aprendizado a ser percorrido até aperfeiçoar completamente essa tecnologia.
5 - Como foi criar um ESC dedicado para ser utilizado em carros de autora e como você o está fixando no chassi? É possível proteger o ESC de uma batida ou queda invertida na pista?
Criar um ESC específico para autorama exige conhecimento não apenas em engenharia eletrônica, mas também nas condições de operação que o autorama demanda. O fato de já desenvolver aceleradores me ajudou a entender os cuidados necessários em questões como variação de energia, picos de tensão, reversão de polaridade, entre outros fatores.
Para fixar o ESC no carro, acredito que a melhor solução seja usar fita dupla face, preferencialmente a versão Heavy Duty. O ponto crucial é isolar o circuito do ESC para evitar curtos-circuitos caso haja contato entre o ESC e algum metal. Tenho observado que a cordoalha da pista e o contato do carro frequentemente soltam fios que podem se alojar no ESC e causar falhas.
Minha sugestão é usar esmalte de unha transparente em todo o circuito do ESC, em ambas as faces, para criar uma camada protetora nas conexões elétricas e evitar condução elétrica indesejada.
6 – Caso o ESC quebre em uma corrida é possível trocá-lo de forma rápida ou será fim de corrida?
Acredito que este ponto dependa mais da habilidade do preparador/mecânico em realizar a troca. É perfeitamente possível fazer a substituição de maneira a retornar rapidamente à corrida.
7 – Pelo componente ESC passa muita energia e há casos de fogo em drones. Isso pode acontecer também no autorama?
O principal fator causador de fogo em drones e outros UAVs é a bateria de lítio. Nos ESCs, embora haja uma corrente elétrica de cerca de 20 amperes, o próprio acelerador e a fonte da pista irão interromper a energia em caso de curto-circuito ou mau funcionamento. Isso pode queimar os componentes, mas não a ponto de causar incêndio no ESC.
8 – Por ser um componente programável como se dará a segurança e equalização dos EScs em uma corrida/campeonato de autorama. Há mecanismo para a verificação de firmware?
A princípio, o ESC deve, no máximo, enviar 100% da potência que recebe ao motor. A diferença que vemos entre os modelos atuais é simplesmente decorrente da perda de energia nos diversos modelos. Nosso objetivo como desenvolvedores é sempre diminuir essa perda.
9 - Qual a relação da potência dos motores brushless com a RPM dos motores tradicionais com escova?
Os motores brushless possuem uma eficiência muito mais alta que os motores escovados para autorama. Isso faz com que um motor brushless menor, mais leve e consumindo menos energia tenha uma performance superior a um motor similar escovado. Os carros se tornam mais fáceis de guiar com o menor peso do motor, e por consumirem menos energia, há menor perda nos cabos, o que resulta em maior velocidade. Em termos de comparação, um motor brushless 1106 de 6000kv tem performance levemente superior a um Grupo 12 em pistas planas.
10 - O mesmo ESC pode ser utilizado com diversos modelos/potências de motores brushless? Há limite de KV para o ESC Synapse?
Podemos utilizar o ESC Synapse com diversos motores que temos hoje, incluindo motores para a categoria de força livre. Entretanto, todos os ESCs possuem um limite máximo de comutações por minuto; no caso desta versão do ESC Synapse, o limite é de 1.000.000 de comutações por minuto.
Primeiramente, conta-se o número de ímãs que o motor possui e divide-se por 2 para encontrar os pares de polos (mag): Número de imas / 2 = mag.
Após isso aferimos a tensao da pista ( Vpista)
Cálculo :
KVmax=((1000000/mag))/Vpista
11 - Por se tratar de um motor que trabalha com campo magnético, sem os carvões que também ajudam a frear com o atrito, como você percebeu o freio dos brushless que já testou com os ESCs Synapse?
Embora os motores brushless para autorama não possuam o atrito dos carvões no coletor, eles têm 9 núcleos, ou seja, 9 "bobinas" que os ímãs utilizam para gerar corrente elétrica e frear, enquanto os motores escovados possuem apenas 3 núcleos. Por isso, os motores brushless devem apresentar mais freio em relação à mesma classe de motores escovados. A corrente de freio dos motores brushless é da mesma ordem da corrente nominal do motor, o que nos levou a atualizar os sistemas de freio dos aceleradores.
Particularmente, o ESC Synapse foi desenvolvido para ter o maior freio possível. Isso foi uma questão pessoal, dada a minha preferência na pilotagem do carro.
12 – Caso ocorra a queda de energia durante uma corrida não haverá campo magnético no motor brushless e o carro ficará sem freio, há alguma solução para isso?
Essa questão realmente pode ocorrer. No momento, os ESCs não conseguem diferenciar entre a pista ser desligada e o piloto simplesmente deixar de acelerar. Devido a isso, a solução não é trivial. No entanto, acredito que, conforme o desenvolvimento avance, iremos resolver esse problema.
13 – Por que os aceleradores mais simples e não eletrônicos são mais indicados para uso com os motores brushless?
Aqui há um erro de conceito. Os aceleradores mais simples referem-se aos aceleradores transistorizados com bipolares de potência, como os Difalco, Proparts e Coral. O fato de esses aceleradores funcionarem melhor está relacionado ao uso de um sinal DC puro, sem frequência aplicada ao ESC. Já nos aceleradores digitais, como Synapse Lite, Korisko e Third Eye, onde é aplicada a técnica de PWM, a frequência precisa estar ajustada para a faixa em que os ESCs conseguem "converter" para um sinal DC. A última atualização do Synapse Lite corrige essa questão, permitindo seu funcionamento correto.
Aproveito para apresentar uma situação que está ocorrendo com os aceleradores: a partir de um determinado número de voltas, os aceleradores estão ficando sem freio. Isso ocorre devido à alta corrente de freio que os motores brushless geram em seus enrolamentos, exigindo modificações nos aceleradores. Os aceleradores que possuem termofusível (PTC) como sistema de proteção contra ligação errada devem ter essa proteção substituída por uma versão de maior corrente. Hoje, estamos observando correntes de 20 a 25 amperes.
14 – O que acontece com o motor brushless caso seja ligado diretamente nos contatos do guia sem passar pelo ESC?
Provavelmente irá queimar! O motor brushless é um tipo de motor trifásico síncrono, que necessita de um conversor de corrente contínua para corrente alternada em uma frequência específica para que o movimento de rotação do rotor seja alcançado.
15 – Qual a tensão máxima de funcionamento do ESC?
O ESC Synapse suporta até 20V nominais. Entretanto, nessa faixa de tensão, os motores mais fracos já alcançam um número alto de comutações por minuto, tornando necessário realizar o cálculo para garantir que não ultrapasse o limite do ESC.
Nelson Gonçalves Correa Junior – Speedy Econ
Engenheiro Eletricista – Uberlândia, MG (econspeedy@gmail.com)
Olá, meu nome é Nelson. Sou engenheiro eletricista com 57 anos de idade e tenho uma paixão de longa data por aeromodelismo, hobby que cultivo desde os 13 anos. Desde 1992, minha carreira tem sido focada no desenvolvimento de hardware e software para sistemas de automação. Recentemente, em 2023, fui introduzido ao mundo do slot car por um amigo e piloto renomado, Artur. Desde então, tenho me dedicado a criar soluções inovadoras para a comunidade de entusiastas do slot car. Descobri que essa atividade é não só emocionante, mas também uma excelente maneira de promover a diversão e a interação entre pais e filhos.” Vamos para as perguntas: 1 - Quais as dificuldades que você enfrentou/vem enfrentando para desenvolver e produzir o ESC brasileiro? R: Nossa maior dificuldade tem sido a obtenção dos componentes eletrônicos. Como todos devem saber, estamos passando por um momento de escassez de componentes no mercado mundial. O tempo de chegada desses componentes também é um fator crítico, temos enfrentado um tempo de entrega em torno de 90 dias. 2 - Atualmente os motores brushless são fabricados e configurados para uso, na maioria, em drones e arduinos e adaptados para o autorama, assim como os ESCs. R: Sim, você tocou em um ponto importante, os motores atuais vêm de drones e já estavam surgindo modificações em que o estator e o rotor são modificados para ajustes de performance, é um mundo novo em que teremos participação ativa dos preparadores. 3 - Como foi criar um ESC dedicado para ser utilizado em carros de autorama e como você o está fixando no chassi? É possível proteger o ESC de uma batida ou queda invertida na pista? R: A criação foi desafiadora, já que na época só tínhamos notícias do Esc inglês. Resolvi aceitar como um desafio pessoal e acredito termos atingido nosso objetivo. Liberamos a primeira versão de um Esc nacional e houve uma ótima aceitação do pessoal. O esc é muito leve, criamos uma pequena base de policarbonato no chassis para receber o esc e colamos tanto a base quanto o esc com fita dupla face. A base usa dupla face fina e para o esc usamos dupla face mais espessa. Penso que isso deva ser melhorado, mas o pessoal estava tão doido pra correr que acho que ele fixariam até com cola Tenaz. Tivemos acidentes bem sinistros durante a corrida do dia 10/01/2024, apesar disso os escs sobreviveram. 4 – Caso o ESC quebre em uma corrida é possível trocá-lo de forma rápida ou será fim de corrida? R: Tenho visto setups onde são utilizados conectores, tal qual são utilizados em aeromodelos e drones. Nesse caso penso que a troca deve ser bem rápida caso necessário. 5 – Pelo componente ESC passa muita energia e há casos de fogo em drones. Isso pode acontecer também no autorama? R: No caso do aeromodelo ou drone o problema vem da perfuração da camada que protege a bateria. Quando essa barreira é rompida e fica exposta ao oxigênio, ocorre uma reação química que libera muito calor e como no aero temos combustível e madeira o fogo seria bem possível. No caso do slot car não temos a bateria, isso diminui muito as chances de algo dessas proporções. As mesmas proteções que temos hoje devem ser suficientes para minimizar algum problema mais grave. E caso ainda assim ocorra algum problema maior, deve ser estudado algum tipo de proteção melhor. 6 – Por ser um componente programável como se dará a segurança e equalização dos ESCs em uma corrida/campeonato de autorama. Há mecanismo para a verificação de firmware? R: Excelente pergunta, Ari. Isso foi pauta de discussão durante o projeto e ficaram duas visões para o pessoal pensar. Por um lado, se o ESC for fornecido pronto e acabado, como ficaria a situação do preparador? E do outro lado, o ESC preparado poderia oferecer alguma vantagem para o piloto? Nosso pensamento é não prejudicar o preparador e sim aumentar a quantidade de serviços que ele possa oferecer. Em nosso projeto foi criada a Speedy box, apelidada por um de nossos pilotos Sr. Jarbas de caixa de Pandora. A Speedy box é uma interface que poderá realizar vários ajustes nos parâmetros do Econ Speedy. Tal interface deverá ser fornecida apenas para preparadores credenciados, essa política está sendo desenvolvida e alguns preparadores já nos procuraram. Vamos incluir no Brushless além de toda preparação que se faz hoje, a preparação digital. Agora retorno uma pergunta para os leitores, qual solução você escolheria? 7 - Qual a relação da potência dos motores brushless com a RPM dos motores tradicionais com escova? R: Os Motores brushless, devido à sua maior eficiência, conseguem alcançar RPMs mais altas que motores com escova para a mesma potência. Além disso, oferecem controle mais preciso de velocidade e torque, têm vida útil mais longa e requerem menos manutenção, mantendo sua performance ao longo do tempo. 8 - O mesmo Controlador Eletrônico de Velocidade (ESC) Speedy pode ser usado com diferentes modelos e potências de motores brushless? R: Sim, o mesmo ESC Speedy pode ser usado com diferentes modelos e potências de motores brushless, mas há limites importantes a considerar. Cada ESC tem especificações de corrente máxima (medida em amperes) e tensão máxima (medida em volts), que determinam com quais motores ele pode funcionar de forma segura e eficaz. Quanto ao limite de KV, que é uma medida de quantas rotações por minuto (RPM) o motor produz por volt aplicado, não há um “limite de KV” específico para o ESC em si. No entanto, a escolha do motor (e seu KV) deve ser compatível com o que o ESC pode suportar em termos de corrente e tensão. Motores com KV mais alto podem exigir mais corrente em alta velocidade, o que significa que um ESC com uma classificação de corrente mais baixa pode não ser adequado. Por exemplo, se você tem um ESC projetado para lidar com uma corrente máxima de 30A e uma tensão máxima de 11.1V, você precisa escolher um motor brushless cujas demandas de corrente e tensão estejam dentro desses limites, independentemente do KV. Além disso, a escolha do KV do motor também deve ser feita com base na aplicação pretendida. Motores com KV alto são melhores para aplicações que exigem alta rotação e menos torque, enquanto motores com KV baixo são melhores para aplicações que exigem mais torque e menos rotação. 9 - Por se tratar de um motor que trabalha com campo magnético, sem os carvões que também ajudam a frear com o atrito, como você percebeu o freio dos brushless que já testou com os ESCs Speedy? R: Na primeira versão do Econ Speedy percebemos uma grande diferença na frenagem em relação aos motores convencionais. Após testarmos outras marcas de ESC, percebemos que era semelhante a frenagem em todos que testamos. Isso acabou se tornando um desafio de engenharia. Hoje utilizamos um algoritmo altamente parametrizável para resolver esse problema. Percebemos também que a percepção de freio é muito pessoal e varia muito de piloto para piloto. A Speedy box deve ajudar muito no sentido de ajustar a tocada do piloto ao carro. 10 – Caso ocorra a queda de energia durante uma corrida não haverá campo magnético no motor brushless e o carro ficará sem freio, há alguma solução para isso? R: Acredito que isso foi respondido na pergunta anterior. 11 – Por que os aceleradores mais simples e não eletrônicos são mais indicados para uso com os motores brushless? R: Aceleradores mais simples geram menos ruído eletrônico na linha de alimentação da pista por não utilizarem tecnologia PWM. O circuito do Econ Speedy é bem imune a tais ruídos. Inclusive, nossa corrida do dia 10/01/2024 na Lemans (Uberlândia-MG) utilizamos controles PWM sem problemas. Mas cada caso é um caso, se você tem um piloto gerando ruído com seu controle PWM é diferente de ter oito pilotos gerando ruído com seus PWMs. Volto a citar, é um mundo novo onde tudo tem que ser projetado, testado e ajustado. 12 – O que acontece com o motor brushless caso seja ligado diretamente nos contatos do guia sem passar pelo ESC? R: Ligar um motor brushless diretamente aos contatos de alimentação sem um Controlador Eletrônico de Velocidade (ESC) não é aconselhável e pode levar a resultados indesejados. Os motores brushless são projetados para operar com um ESC, que controla a velocidade e a direção do motor através de uma sequência eletrônica precisa. Sem um ESC, não há comutação de fase, o que significa que o motor não vai iniciar ou rodar corretamente. A ligação direta pode resultar em uma corrente excessiva fluindo através do motor, causando superaquecimento e danos. Além disso, sem um ESC, você perde o controle sobre a velocidade do motor e pode levar a um curto-circuito. 13 – Qual a tensão máxima de funcionamento do ESC? R: No caso do Econ Speedy seria entre 18 e 22 volts e corrente de 35 amperes. Acreditamos que nesse momento seria o suficiente para atender a maioria dos setups disponíveis atualmente.
Esc muito bom . Já montei 20 unidades dele e todos impecavelmente bons , parabéns ele é um ótimo produto.