Sensores y modos de retroalimentación para motores BLDC/PMSM*
Para que un controlador pueda manejar correctamente un motor BLDC (Brushless DC) o PMSM (de imanes permanentes síncronos), debe conocer permanentemente la posición del rotor.
Esta información es indispensable para sincronizar la conmutación de las fases, regular el par, la velocidad y, en algunos casos, la posición absoluta.
Existen varias tecnologías de retroalimentación, cada una adaptada a un nivel de rendimiento o precisión diferente.
Sensores Hall: simplicidad y robustez
El sistema más común se basa en tres sensores de efecto Hall, integrados directamente en el motor.
Estos sensores detectan el paso de los polos magnéticos del rotor y proporcionan una información digital (0 o 1) al controlador.
Las tres señales combinadas definen seis sectores de conmutación por vuelta eléctrica.
El controlador conmuta las fases del motor en cada cambio de estado, lo que es suficiente para mantener un par estable y una velocidad fluida a régimen moderado.
Ventajas:
Solución económica y muy fiable.
Suficiente para la mayoría de las aplicaciones de tracción, cilindros o automatismos simples.
Funciona incluso a muy baja velocidad (a diferencia del sensorless).
Limitaciones:
Resolución limitada (6 posiciones eléctricas por vuelta).
Ligera ondulación de par perceptible a baja velocidad.
Por lo tanto, los sensores Hall son un excelente compromiso de simplicidad / robustez / costo para motores alimentados entre 24 y 51,2 V en aplicaciones móviles o industriales.
Codificador (incremental o absoluto): precisión y control avanzado
Para aplicaciones que requieren un control preciso de la posición, velocidad o movimiento, los motores están equipados con un codificador.
Puede ser:
de un codificador incremental (generando impulsos A/B y una referencia Z),
o de un codificador absoluto, proporcionando directamente la posición angular del rotor.
Algunos codificadores entregan señales sin/cos, permitiendo una interpolación muy fina de la posición, con resoluciones de varios miles de puntos por vuelta.
Ventajas:
Control muy preciso del par, la velocidad y la posición.
Indispensable para sistemas robotizados, sincronizados o multi-ejes.
Permite un control vectorial (FOC) eficiente y fluido.
Limitaciones:
Costo más elevado.
Requiere un cableado y configuración más rigurosos.
Este tipo de retroalimentación se prefiere en cilindros eléctricos de alta precisión, ejes de máquinas o robots agrícolas, donde la reproducibilidad del movimiento es esencial.
Sensorless: control sin sensor
También es posible controlar un motor BLDC sin sensores físicos.
El controlador estima entonces la posición del rotor midiendo la fuerza contra-electromotriz (back-EMF) generada por los devanados en el momento de la conmutación.
Ventajas:
Reducción del costo y la complejidad del motor (sin sensores).
Mayor fiabilidad en ciertos entornos difíciles (polvo, vibraciones).
Limitaciones:
Ineficaz a muy baja velocidad o al arranque, ya que la back-EMF es demasiado débil para ser medida.
Menos robusto durante altos pares o variaciones rápidas de carga.
Las soluciones sensorless son adecuadas para aplicaciones donde el motor funciona principalmente a velocidad constante, y donde un arranque asistido (mecánico o software) es posible.
Comparativa sintética
| Tipo de retroalimentación | Principio | Ventajas | Limitaciones | Aplicaciones típicas |
| Sensores Hall (3 sensores) | Detección de sectores mediante campos magnéticos | Simplicidad, fiabilidad, bajo costo | Resolución limitada | Tracción, cilindros, automatización estándar |
| Codificador (incremental / absoluto) | Medición precisa de la posición angular | Alta precisión, control fluido | Costo, cableado complejo | Robótica, posicionamiento, sincronización |
| Sensorless (back-EMF) | Estimación mediante tensión inducida | Sin sensor, mantenimiento reducido | Arranque difícil, menos preciso a baja velocidad | Ventilación, bombas, accionamientos continuos |
En resumen
La elección del tipo de sensor depende del nivel de rendimiento esperado:
Para un control robusto y económico → sensores Hall.
Para un control fino y sincronizado → codificador.
Para un costo mínimo y velocidades estables → sensorless.
La retroalimentación de posición es un elemento esencial del control del motor, garantizando tanto el rendimiento, la seguridad, como la durabilidad del sistema.
*: La información técnica presentada en este artículo se proporciona a título indicativo. No reemplaza los manuales oficiales de los fabricantes. Antes de cualquier instalación, manipulación o uso, consulte la documentación del producto y respete las instrucciones de seguridad. El sitio Torque.works no se hace responsable de un uso inadecuado o una interpretación incorrecta de la información proporcionada.