56_cepra

Coleco

Formao Modular Automvel

UNIDADES ELECTRNICAS DE

COMANDO, SENSORES E ACTUADORES

UNIDADES ELECTRNICAS DE

COMANDO, SENSORES E ACTUADORES

COMUNIDADE EUROPEIAFundo Social Europeu

Unidades Electrnicas de Comando, Sensores e Actuadores

Referncias

Coleco Formao Modular Automvel

Ttulo do Mdulo Unidades Electrnicas de Comando, Sensores e Actuadores

Coordenao Tcnico-Pedaggica CEPRA Centro de Formao Profissional da Reparao Automvel Departamento Tcnico Pedaggico

Direco Editorial CEPRA Direco

Autor CEPRA Desenvolvimento Curricular

Maquetagem CEPRA Ncleo de Apoio Grfico

Propriedade Instituto de Emprego e Formao Profissional Av. Jos Malhoa, 11 - 1000 Lisboa

1 Edio Portugal, Lisboa, Fevereiro de 2000

Depsito Legal 147907/00

Produo apoiada pelo Programa Operacional Formao Profissional e Emprego, cofinanciado peloEstado Portugus, e pela Unio Europeia, atravs do FSE

Ministrio de Trabalho e da Solidariedade Secretaria de Estado do Emprego e Formao

Copyright, 2000 Todos os direitos reservados

IEFP

Unidades Electrnicas de Comando Sensores e Actuadores

ndice

NDICE

DOCUMENTOS DE ENTRADA

OBJECTIVOS GERAIS E ESPECFICOS DO MDULO..........................................E.1 PR-REQUISITOS .....................................................................................................E.3

CORPO DO MDULO

0. INTRODUO........................................................................................................ 0.1

1. UNIDADES ELECTRNICAS DE COMANDO......................................... 1.1 1.1- ARQUITECTURA ........................................................................................... 1.1

1.2- MICROPROCESSADOR (CPU)..................................................................... 1.7

1.3- MEMRIAS .................................................................................................... 1.7

1.4- CONVERSORES ANALGICOS/DIGITAIS ................................................. 1.9

1.5- ANDARES DE SADA..................................................................................... 1.9

1.6- LINHAS DE DADOS..................................................................................... 1.10

2. SENSORES............................................................................................... 2.1

2.1- SENSORES ELECTROMAGNTICOS (INDUTIVOS) ................................. 2.2 2.1.1- SENSOR DE VELOCIDADE / POSIO DO MOTOR....................................2.7

2.1.2- SENSOR DE PRESSO ...............................................................................2.15

2.2- SENSOR DE EFEITO DE HALL ................................................................. 2.17 2.2.1- EXEMPLO DE APLICAO..........................................................................2.20

2.3- SENSOR PIEZOELCTRICO..................................................................... 2.27 2.3.1- SENSOR DE DETONAO.........................................................................2.29

2.3.2 - SENSOR DE PRESSO ABSOLUTA.........................................................2.33

2.4- SENSORES RESISTIVOS .......................................................................... 2.36 2.4.1- POTENCIMETROS ...................................................................................2.37

2.4.1.1 - INDICADOR DE NVEL DE COMBUSTVEL...............................2.38

2.4.1.2 - POTENCIMETRO DA BORBOLETA DO ACELERADOR...................................................................2.40

2.4.1.3 - INTERRUPTOR DA BORBOLETA ..............................................2.43

2.4.1.4 - POTENCIMETRO DO MEDIDOR DO

CAUDAL DE AR .......................................................................2.45

2.4.1.5 - POTENCIMETRO DO ACELERADOR .....................................2.48

2.4.2 - SENSOR DE FIO QUENTE (SENSOR DE MASSA DE AR).......................2.49

2.4.3 - INTERRUPTOR TRMICO (BIMETLICO) ................................................2.53

2.4.4 - RESISTNCIAS VARIVEIS COM A TEMPERATURA ................................2.56

Unidades Electrnicas de Comando Sensores e Actuadores

ndice

2.4.4.1 - PTC .................................................................................................2.57

2.4.4.2 - NTC .................................................................................................2.57

2.4.4.3 - APLICAES..................................................................................2.58

2.4.5 - FOTORRESISTNCIAS (LDR) .......................................................................2.62

2.5- SENSORES ELECTROQUMICOS ............................................................. 2.64 2.5.1 - SONDA LAMBDA............................................................................................2.65

2.6- SENSORES PTICOS................................................................................. 2.71 2.6.1- SENSOR DE VELOCIDADE E POSIO........................................................2.73

2.6.2- SENSOR DE CHUVA.......................................................................................2.75

2.7- SENSOR POR ULTRASONS (POSIO)................................................... 2.78

3. ACTUADORES ......................................................................................... 3.1

3.1- BOBINES........................................................................................................ 3.1 3.1.1- VLVULAS ELECTROMAGNTICAS ..............................................................3.2

3.1.1.1 - VLVULA ELECTROMAGNTICA DE

PRESSO (KE-JETRONIC) .............................................................3.3

3.1.1.2 - ELECTROVLVULA DO SISTEMA DE AQUECIMENTO .................3.6

3.1.1.3 - ELECTROVLVULA DO SISTEMA ABS...........................................3.7

3.1.1.4 - VERIFICAO DE UMA ELECTROVLVULA.................................3.9

3.1.2- ELECTROINJECTORES.................................................................................3.10

3.1.3- RELS ............................................................................................................3.13

3.1.3.1 - EXEMPLOS DE APLICAO..........................................................3.15

3.2- MOTORES DE CORRENTE CONTNUA...................................................................3.18

3.2.1- PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO................................................................3.18

3.2.2- CONSTRUO DE UM MOTOR DE CORRENTE CONTNUA ......................3.21

3.2.2.1 - BOMBA DE COMBUSTVEL ..........................................................3.22

3.2.3- MOTORES PASSO-A-PASSO........................................................................3.23

3.2.3.1 - VLVULA REGULADORA DE RALENTI ........................................3.24

BIBLIOGRAFIA.............................................................................................C.1

DOCUMENTOS DE SADA

PS-TESTE .................................................................................................. S.1 CORRIGENDA E TABELA DE COTAO DO PS-TESTE .................... S.13

ANEXOS

EXERCCIOS PRTICOS.............................................................................A.1 GUIA DE AVALIAO DOS EXERCCIOS PRTICOS..............................A.7

Unidades Electrnicas de Comando Sensores e Actuadores E.1

Objectivos Gerais e Especficos do Mdulo

OBJECTIVOS GERAIS E ESPECFICOS

No final deste mdulo, o formando dever ser capaz de:

OBJECTIVO GERAL

Identificar e descrever os diversos tipos de sensores e actuadores, bem

como referir as funes e o principio de funcionamento das Unidades Elec-

trnicas de Comando. Devero ainda ser capazes de explicar o significado

dos dados tcnicos dos fabricantes, relativos a estes equipamentos.

OBJECTIVOS ESPECFICOS

1. Descrever a arquitectura de uma Unidade Electrnica de Coman-

do.

2. Identificar as vrias tecnologias utilizadas na construo das Uni-

dades Electrnicas de Comando (UEC).

3. Descrever o principio de funcionamento das UEC.

4. Descrever as principais funes das UEC.

5. Efectuar medies a partir de informao tcnica especfica.


Objectivos Gerais e Especficos do Mdulo

6. Descrever o funcionamento dos diversos tipos de sensores e identi-

ficar os elementos que os constituem:

6.1 Sensores electromagnticos

6.2 Sensores electromecnicos

6.3 Sensores efeito Hall

6.4 Sensores NTC/PTC

6.5 Sensores pticos

6.6 Sensores piezoelctricos

7. Captores de grandezas fsico-qumicas.

8. Descrever o funcionamento dos diversos tipos de actuadores e

identificar os elementos que os constituem.

9. Efectuar medies e procedimentos que permitam diagnosticar e

detectar avarias nos sensores e actuadores.


Pr-Requisitos

Int ro d uo ao A ut o m vel D esenho T cnico

M at emt ica ( clculo )

F sica, Qu mica e M at er iais

Org aniz ao Of icinal

LEGEN D A

Mdulo em estudo

Pr-Requisito

Sist emas d e A viso A cst ico s e

Lumino so s

Sist emas d e Ig nio

Sist emas d e C o municao

T ecno lo g ia d o s Semi- C o nd ut o res -

C o mp o nent es

C lculo s e C urvas C aract er st icas

d o M o t o r

Sist emas d e A d misso e d e

Escap e

T ip o s d e B at er ias e sua M anut eno

M ag net ismo e Elect ro mag net ism

o - M o t o res e Gerad o res

Sist emas d e C arg a e A rranq ue

C o nst ruo d a Inst alao Elct r ica

Lub r i f icao d e M o t o res e

T ransmisso

A liment ao D iesel

Sist emas d e A l iment ao p o r

C arb urad o r

Leit ura e Int erp ret ao d e

Esq uemas Elct r ico s A ut o

D ist r ib uio

C o mp o nent es d o Sist ema Elct r ico e sua Simb o lo g ia

Elect r icid ad e B sica

Emiss es Po luent es e

D isp o sit ivo s d e C o nt ro lo d e

Emiss es

Sist emas d e Seg urana A ct iva

Sist emas d e T ravag em

A nt ib lo q ueio

Sist emas d e Injeco

Elect r nica

V ent i lao F o rad a e A r C o nd icio nad o

Sist emas d e T ravag em

Hid rulico s

F errament as M anuais

T ermo d inmicaM anut eno Pro g ramad a

Pro cesso s d e T raag em e

Puncio nament o

Pro cesso s d e C o rt e e D esb ast e

OUTROS MDULOS A ESTUDAR

A nlise d e Gases d e Escap e e Op acid ad e

Pro cesso s d e F urao ,

M and r i lag em e R o scag em

Gases C arb urant es e

C o mb ust o

N o es d e M ecnica

A ut o m vel p ara GPL

C o nst i t uio e F uncio nament o d o Eq uip ament o C o n-verso r p ara GPL

Leg islao Esp ec f ica so b re

GPL

D iag n st ico e R ep arao em Sist emas co m

Gest o Elect r nica

D iag n sico e R ep arao em

Sist emas Elct r ico s

C o nvencio nais

R o d as e Pneus

N o es B sicas d e So ld ad ura M et ro lo g ia

rg o s d a Susp enso e seu F uncio nament o

Geo met r ia d e D ireco

Sist emas d e Injeco M ecnica

D iag n st ico e R ep arao em

Sist emas M ecnico s

D iag n st ico e R ep . d e A var ias

no Sist ema d e Susp enso

U nid ad es Elect r nicas d e

C o mand o , Senso res e A ct uad o res

Sist emas d e Inf o rmao

Sist emas d e Seg urana

Passiva

Sist emas d e D ireco

M ecnica e A ssist id a

Sist emas d e T ransmisso

Sist emas d e C o nf o r t o e Seg urana

Emb raiag em e C aixas d e

V elo cid ad es

COLECO FORMAO MODULAR AUTOMVEL

C irc. Int eg rad o s, M icro co nt ro lad o r

es e M icro p ro cessad o

res

R ed e d e A r C o mp . e

M anut eno d e F errament as Pneumt icas

Sist emas Elect r nico s

D iesel

C aract er st icas e F uncio nament o d o s M o t o res

F o cag em d e F ar is

Lmp ad as, F ar is e F aro lins

Sist emas d e A rref eciment o

So b real iment ao

R ed e Elct r ica e M anut eno d e

F errament as Elct r icas

PR-REQUISITOS

Unidades Electrnicas de Comando Sensores e Actuadores 0.1

Introduo

0 - INTRODUO

Nas ltimas dcadas assistimos a um desenvolvimento desenfreado da tecnologia dos

semicondutores. Actualmente, os circuitos electrnicos esto presentes em praticamen-

te todas as mquinas e sistemas, mesmo naqueles em que a mecnica assume um

papel fundamental.

Associado ao desenvolvimento dos semicondutores e sua constante e cada vez maior

miniaturizao, foram aparecendo os circuitos integrados, cada vez mais pequenos,

embora mais potentes, quer em termos de velocidade quer em termos de capacidade

de processamento de informao.

O resultado mais visvel do desenvolvimento da electrnica digital , talvez, a importn-

cia que os computadores pessoais assumem hoje na vida das pessoas.

A indstria automvel no ficou indiferente a esta evoluo. Hoje, todos os automveis

possuem sistemas em tudo semelhantes aos computadores, que controlam a generali-

dade dos sistemas mecnicos; sistemas de travagem, sistemas de climatizao, siste-

mas de injeco e ignio, sistemas de traco, etc., todos podem ser geridos electroni-

camente, atravs de unidades electrnicas de comando.

Os micro-computadores, no entanto, s se tornam funcionais atravs de sistemas peri-

fricos: sensores e actuadores. Os primeiros so responsveis pela recolha de dados

(temperatura, velocidades, tenses, presses, etc.) enquanto que os segundos

cumprem as ordens geradas pelo computador (motores, electrovlvulas, rels, etc.).

Creio que os sensores e os actuadores sero os elementos que mais evoluiro num

futuro prximo. As unidades electrnicas de comando j so extremamente rpidas e

potentes, de tal modo que as suas capacidades ainda no so utilizadas a 100%.

Por tudo isto, o mecnico de automveis dos nossos dias transformou-se num electro-

mecnico, e j no consegue intervir ao nvel da mecnica se no souber como funcio-

nam as unidades electrnicas de comando e os diversos tipos de sensores e actuado-

res.


Unidades Electrnicas de Comando

1 UNIDADES ELECTRNICAS DE COMANDO

1.1 - ARQUITECTURA

A arquitectura das Unidades Electrnicas de Comando (UEC), utilizadas nos autom-

veis semelhante de qualquer computador.

Na figura 1.1 est representado o princpio de funcionamento geral de uma unidade

deste tipo. Atravs dos sensores, a UEC recebe constantemente dados relativos ao pro-

cesso que se pretende controlar. Estes dados so enviados para uma memria de tra-

balho (RAM) e a ficam disposio de um microprocessador. Este, por sua vez, vai

seguindo as instrues que esto armazenadas na memria fixa (ROM) e depois de

efectuar milhares de operaes lgicas e aritmticas por segundo, envia para as sadas

os sinais de comando. Estes sinais, depois de passarem pelos andares de sada

(amplificadores) vo controlar os mais diversos actuadores. Deste modo, podemos dizer

que a UEC transforma sinais de entrada em sinais de sada.

A utilizao de semicondutores com integrao em larga escala, permite que as UEC

sejam elementos de reduzida dimenso, apesar das suas elevadas capacidades.

Para explicar melhor o funcionamento de uma UEC, iremos descrever de seguida o fun-

cionamento genrico de uma unidade utilizada pela Bosch num sistema Motronic (figura

1.2).



Fig.1.1 Diagrama de funcionamento de uma unidade electrnica de comando

BUS LINHA DE TRANSMISSO DE DADOS

RAM RANDOM ACCESS MEMORY

ROM READ ONLY MEMORY

CPU CENTRAL PROCESSOR UNIT

CONVERSOR A/D CONVERSOR ANAL-GICO DIGITAL



Exemplo: Unidade Electrnica de Comando de um sistema MOTRONIC

Construo

As placas de circuito impresso comportam cerca de 200 componentes electrnicos. A

placa superior contm principalmente os circuitos digitais, enquanto que a inferior pos-

sui os andares de sada de potncia, para a bomba de combustvel e para a bobine de

ignio.

Os transstores de potncia dos andares de sada dos injectores e da ignio esto

montados sobre dispositivos de dissipao de calor especiais, para um melhor arrefeci-

mento.

Uma ficha com 35 terminais estabelece a ligao com a bateria, sensores e elementos

de sada (actuadores).

Esta unidade de comando incorpora ainda circuitos de segurana que protegem contra

inverses inadvertidas da tenso de alimentao e curto circuitos nos terminais.

Operao

Esta unidade de comando processa os sinais de entrada dos sensores e calcula a

durao que dever ter a injeco (ou seja, a quantidade de combustvel que deve ser

injectado), bem como os valores ideais relativos aos vrios parmetros da ignio.

Alm disso, controla ainda circuitos e sistemas adicionais, nomeadamente o circuito de

regulao Lambda e a vlvula de controle de ralenti. Como se pode ver na figura 1.2,

ela contm um micro-computador, constitudo por um microprocessador, memrias de

dados e de programas (RAM e ROM) e unidades de entrada-sadas (por exemplo, con-

versores analgico-digital).

Esta unidade conta ainda com uma fonte de alimentao (do tipo fonte comutada), e de

um gerador de frequncia estabilizada (clock), indispensvel para o processamento

interno de dados. Esta frequncia gerada por um oscilador de quartzo, com uma fre-

quncia de 6 MHz.



1

2

3

4

5

6

1 Memria ROM

2 Conversor Analgico-digitaal

3 Microprocessador

4 Circuito integrado para sinal do sensor de velocidade-posio do motor

5 Andar de sada da ignio

6 Andar de sada da injeco

Fig.1.2 Unidade Electrnica de comando Bosch



De uma forma simplista, podemos dizer que os esquemas elctricos de um sistema con-

trolado por um microprocessador quase sempre igual e muito simples: todos os sen-

sores ligam directamente UEC, o mesmo acontecendo com os actuadores. O funcio-

namento do sistema conseguido atravs dos programas armazenados na UEC, ao

contrrio do que acontecia com os sistemas analgicos mais antigos. Nesses casos,

eram utilizados esquemas elctricos bastante complexos, porque o funcionamento do

sistema era conseguido custa de hardware. Hoje, podemos dizer que quem define e

destingue as caractersticas de um sistema o software.

No diagrama esquemtico da figura 1.3, podemos ver os diversos sensores e actuado-

res que fazem parte de um sistema Motronic da ltima gerao, bem como os sentidos

em que a informao circula entre sensores/actuadores e UEC.



1 Unidade Electrnica de Comando

2 Sensor de velocidade

3 Conta Km

4 Taqumetro

5 Sensor de presso do colector de admis-so

6 Sensor de velocidade/posio do motor

7 Canho de ignio

8 Rel duplo

9 Bomba de combustvel

10 Potencimetro da borboleta

11 Sensor de temperatura do ar de admis-so

12 Regulador de ralenti

13 Injectores

14 Vlvula de ventilao do depsito

15 Sensor de fase

16 Lmpada de erro

17 Ficha de diagnstico

18 Bloco de bobines

19 Velas

20 Compressor de ar condicionado

21 Sonda lambda

22 Sensor de temperatura do motor

23 Bloqueio do motor (anti furto)

24 Caixa de velocidades automtica

Fig.1.3 Diagrama esquemtico de um sistema Motronic da ltima gerao



1.2 MICROPROCESSADORES

Um microprocessador, tambm conhecido pelo nome de CPU (Central Processor Unit)

o elemento responsvel pela realizao de todos os clculos necessrios ao funcio-

namento da unidade de comando (micro-computador). De salientar que o microproces-

sador no autnomo, isto , no consegue funcionar sem o apoio dos restantes ele-

mentos, nomeadamente das memrias. O elemento fundamental da CPU a Unidade

Aritmtica e Lgica (ALU Arithmetic-Logic Unit). Na ALU so realizadas todas as ope-

raes aritmticas (adio, subtraco, multiplicao e diviso) e lgicas (AND, OR,

NAND e NOR), com os dados armazenados.

A CPU a responsvel pelo controlo da sequncia dos processos, leitura dos dados

necessrios das memrias e controlo das entradas e sadas.

1.3 - MEMRIAS

Como j foi dito antes, nenhum microprocessador consegue funcionar por si s. Entre

outros elementos, so necessrios dispositivos para armazenamento de dados.

O armazenamento de dados inclui as seguintes operaes:

Registo (escrita e entrada de dados)

Armazenamento

Recuperao e leitura

A memria funciona aproveitando propriedades fsicas que permitem produzir e reco-

nhecer de forma inequvoca dois estados diferentes (informao binria). Nas mem-

rias semicondutoras estes estados correspondem a condutor / no condutor e

carregado / no carregado.



As memrias semicondutores dividem-se em dois grupos principais: transitrias e no

transitrias.

Memrias transitrias - RAM

So memrias para serem utilizadas por perodos de tempo curtos, e o processador

pode ler e escrever (gravar) nelas em qualquer momento. So, por esse facto, designa-

das RAM (Random Access Memory). O seu contedo perde-se quando se desliga a ten-

so de alimentao. Nesta memria so armazenados os dados enviados pelos diver-

sos sensores (dados de entrada), at que o microprocessador os v buscar ou sejam

substitudos por outros mais recentes.

tambm nesta memria que so guardados temporariamente resultados de opera-

es intermdias que sero utilizados posteriormente.

Memrias no transitrias ROM

So memrias para perodos longos, mantendo a informao gravada mesmo depois de

se desligar a tenso de alimentao. Por este facto, so tambm conhecidas como

memrias de valor fixo. A designao ROM (Read Only Memory) resulta do facto destas

memrias serem apenas de leitura, no permitindo que se escreva nelas, como aconte-

ce com as RAM.

Embora algumas memrias deste tipo possam ser reprogramadas, isto , apagar o seu

contedo e voltar a escrever nelas, tal s possvel com o recurso a equipamentos

especiais. Nalguns casos estas memrias so construdas para aplicaes bem defini-

das, e o seu contedo no pode mais ser alterado. De acordo com estas caractersticas,

as ROM podem ainda ser classificadas da seguinte forma:

PROM Programmable Read Only Memory

EPROM Erasable Programmable ROM

EEPROM Electrical EPROM



Do ponto de vista da utilizao, estas memrias servem para armazenar todos os pro-

gramas (software), todas as curvas caractersticas, valores tericos dos mais diversos

parmetros, etc. Para o armazenamento de informao relacionada com avarias

(cdigos de defeito) em sistemas electrnicos de gesto de motores, utilizam-se as

EEPROM.

1.4 CONVERSORES ANALGICO/DIGITAL (A/D)

Muitos sensores geram sinais analgicos, que enviam para a unidade de comando. No

entanto, os micro-computadores s conseguem processar sinais digitais. Deste modo,

os sinais analgicos tm que ser convertidos em sinais digitais.

Por exemplo, uma tenso com formato em dente de serra (sinal analgico) transfor-

mado num conjunto de impulsos (normalmente sete) em intervalos de tempo constan-

tes. O nmero de impulsos de cada conjunto um cdigo digital.

Os conversores A/D so, portanto, andares de entrada que preparam os sinais forneci-

dos pelos sensores de modo a poderem ser processados pela UEC. Actualmente esta

funo realizada por circuitos integrados especficos que conseguem converter vrios

sinais simultaneamente.

1.5 ANDARES DE SADA

Os sinais de sada das unidades electrnicas de comando tm como funo o controlo

dos diversos actuadores: rel, electrovlvulas, motores, resistncias, etc. No entanto, os

circuitos digitais funcionam com potncias extremamente baixas, pelo que no so

capazes de controlar directamente a maioria dos actuadores.

Por isso, os sinais de sada passam por andares de amplificao antes de serem envia-

dos para a bomba de combustvel, os electroinjectores, bobine de ignio, etc.

Normalmente, os andares de sada so circuitos amplificadores de corrente com transs-

tores de potncia no andar final, capazes de fornecer corrente at 10 .



Por questes de segurana, os andares de sada tambm incorporam circuitos limitado-

res de corrente, que tm a funo de proteger a unidade de comando em situaes de

sobrecarga.

1.6 LINHAS DE DADOS

As linhas de dados, conhecidas por BUS, ligam os diferentes elementos do micro-

computador: data bus, adress bus e control bus.

As linhas de data bus so as responsveis pela circulao de informao entre os vrios

elementos do micro-computador.

Atravs das linhas de adress bus so enviados os endereos de origem e destino dos dados.

O control bus responsvel pelo envio de dados de controlo, que garantem a validade

dos dados.

Um gerador de impulsos (clock) controla a circulao dos dados e garante que todas as

operaes do micro-computador so realizadas no momento correcto.


Sensores

2 - SENSORES

Em geral, chama-se transdutor a todos os dispositivos que convertem um sinal de uma

determinada grandeza fsica num sinal equivalente mas de grandeza fsica diferente.

So, portanto, dispositivos que converte um determinado tipo de energia noutro.

Atendendo a que h seis tipos de sinais, mecnicos, trmicos, magnticos, elctricos,

pticos e qumicos, qualquer dispositivo que converta um destes sinais noutro diferente,

um transdutor.

Um sensor um dispositivo que, a partir da energia (sinal) que se deseja medir, gera um

sinal de sada proporcional varivel a medir. Os termos sensor e transdutor utilizam-se

muitas vezes como sinnimos, embora o termo sensor possua um significado mais lar-

go: ampliao dos sentidos para poder medir uma quantidade fsica que, pela sua natu-

reza e/ou grandeza, no pode ser medida directamente.

A distino entre transdutor de entrada (sinal fsico / sinal elctrico) e transdutor de sa-

da (sinal elctrico / sinal fsico) praticamente j no se utiliza. A tendncia actual para

a utilizao dos termos sensor (ou captor) para designar transdutor de entrada e actua-

dor para designar transdutor de sada.

Os sensores podem ser classificados de acordo com diversos critrios. De seguida, e

antes de passarmos anlise de alguns sensores utilizados nos automveis, daremos

alguns exemplos de classificao.

Considerando a fonte de energia utilizada, os sensores podem ser divididos em modula-

dores e em geradores. Nos sensores moduladores ou activos, a energia do sinal de sa-

da provm de uma fonte de alimentao auxiliar. A entrada apenas controla a sada.

Nos sensores geradores ou passivos a energia do sinal de sada gerada pelo sinal de

entrada. Os sensores moduladores requerem normalmente mais fios que os geradores,

j que a alimentao ter que ser fornecida atravs de condutores independentes dos

que se utilizam para o sinal.

Considerando o sinal de sada, os sensores classificam-se em analgicos ou digitais.

Nos analgicos a sada varia de forma contnua com o tempo. Nos sensores digitais, a

sada varia sobre a forma de saltos ou nveis discretos (forma descontnua com o tem-


Sensores

po). Estes no necessitam de converso analgico/digital e a transmisso do sinal de

sada mais fcil. Possui tambm melhor fidelidade e fiabilidade. No entanto, no exis-

tem sensores digitais para todas as grandezas.

Tab. 2.1 Classificao dos sensores

Uma outra forma de classificar os sensores, considera a grandeza medida. Desta for-

ma, poderemos falar de sensores de temperatura, presso, caudal, humidade, posio,

velocidade, acelerao, fora, etc. Contudo, esta forma de classificar os sensores nunca

poder ser exaustiva, j que a quantidade de grandezas que poderemos medir prati-

camente inesgotvel.

Do ponto de vista da engenharia, mais normal a classificao dos sensores ser feita

de acordo com o parmetro varivel: resistncia, capacidade, indutncia, etc. Ser este

o tipo de classificao que iremos utilizar mais nos captulos seguintes, uma vez que se

presta melhor ao estudo de sensores especficos.

2.1 SENSORES ELECTROMAGNTICOS (INDUTIVOS)

O fenmeno que provoca a variao da indutncia de um circuito ou componente, pode

ser aplicado para medir determinadas grandezas. Os sensores que resultam do aprovei-

tamento deste fenmeno denominam-se electromagnticos, j que se baseiam nas leis

do electromagnetismo. Algumas dessas aplicaes no implicam contacto fsico com o

sistema a que pertence a grandeza a medir, o que uma vantagem.

Neste tipo de sensores, a amplitude do sinal elctrico de sada no varia de forma linear

em relao grandeza a medir. Alm disso, a frequncia de variao da grandeza a

medir no poder ser superior a um determinado valor.

Critrio Classificao Exemplos

Fonte de energia Activos

Passivos

Resistncia trmica

Sensor indutivo

Sinal de sada Analgicos

Digitais

Potencimetro

Sensor Hall


Sensores

Por vezes estes sensores so designados geradores, porque geram um sinal proporcio-

nal grandeza a medir.

A indutncia de um circuito indica a quantidade de fluxo magntico que gerado por

uma corrente elctrica. O seu valor pode calcular-se atravs da seguinte expresso:

onde N representa o nmero de espiras do circuito elctrico, i a corrente e o fluxo mag-

ntico. O fluxo magntico, por sua vez, varia com a relutncia magntica (R), ou seja,

com a resistncia que o circuito impem passagem das linhas de fora do campo mag-

ntico.

Fig. 2.1 Sensor de relutncia varivel, com circuito de ferro e de ar

No circuito magntico representado na figura 2.1 o fluxo magntico fecha-se atravs do

ncleo de ferro e do ar (entreferro). Desta forma, se a armadura mvel se deslocar o

entreferro variar e com ele a relutncia do circuito magntico. Este exemplo representa

um tipo de sensor bastante utilizado, em que a indutncia varia em funo da posio da

armadura mvel.

didNL =


Sensores

Na figura 2.2 representam-se os esquemas de diversas configuraes utilizadas em

sensores.

Fig. 2.2 Diferentes configuraes para sensores de relutncia varivel

Nas figuras 2.2 a, b, c e d, um deslocamento do cursor altera o nmero de espiras da

bobine definida entre o contacto fixo e o cursor deslizante ou giratrio. Nas figuras 2.2

e, f, g, a variao deve-se ao deslocamento de um ncleo ferromagntico. Nas figuras

2.2 h, i, a relutncia varia devido variao do entreferro, enquanto que na figura 2.2 j

h uma variao da indutncia mutua entre o primrio e o secundrio.


Sensores

Os modelos que actuam por diferencial (figuras 2.2 b, d, f, g, i) so menos sensveis a

campos magnticos externos, variaes de temperatura, variaes de tenso e frequn-

cia de alimentao.

Como se pode concluir da figura 2.2, uma das aplicaes mais vulgares dos sensores

electromagnticos de relutncia varivel, na medida de deslocamentos e posies, e na

deteco de proximidade de objectos metlicos ferromagnticos, particularmente em

locais sujeitos a poeiras e vibraes.

Os sensores indutivos podem tambm ser utilizados para medir outras grandezas, se for

utilizado um transdutor primrio que converta essas grandezas num deslocamento. Este

o caso do sensor de presso esquematizado na figura 2.3, no qual o diafragma ferro-

magntico. Neste caso, o deslocamento do diafragma faz variar a relutncia dos circuitos

magnticos correspondentes s bobines L1 e L2.

Fig. 2.3 Sensor de presso diferencial de relutncia varivel, baseado

num diafragma ferromagntico e duas bobines fixas

Para que os sensores indutivos possam ser utilizados na medida de posies lineares e

angulares, so utilizados dispositivos auxiliares, como o disco representado na figura

2.4., que se desloca solidrio com a pea cuja posio se deseja determinar. Este ele-

mento possui dois tipos de zonas ou sectores com propriedades magnticas diferentes,

dispostas de determinada forma.


Sensores

Deste modo, uma variao de posio produz uma alterao no sinal de sada de um

sensor que esteja colocado junto do disco.

Uma das desvantagens deste tipo de dispositivo no permitir detectar o sentido do

movimento, se no dispuser de elementos adicionais.

Fig. 2.4 Disco auxiliar para medida de posies angulares

No exemplo da figura 2.5, uma roda dentada de material ferromagntico enviar um

impulso de tenso, cada vez que passe um dente em frente de uma bobine fixa, colocada

no seio de um campo magntico constante. Este campo magntico gerado por um man

permanente colocado junto do ncleo da bobine que forma o sensor, e a sua intensidade

ao longo da bobine ir variar de acordo com a posio da roda dentada: quando se

encontra um dente na frente do sensor o entreferro pequeno e o campo magntico

aumenta; quando estiver o espao entre dois dentes nessa posio, o entreferro ser ele-

vado e o campo magntico diminui.

1 Orifcios 2 Localizao do sensor 3 Disco

1

2

3


Sensores

Este fenmeno ir induzir na bobine uma tenso elctrica, cuja frequncia e amplitude

depender da velocidade de rotao da roda.

Fig. 2.5 Princpio de funcionamento de um sensor indutivo

A forma do sinal gerado pelo sensor quase sinusoidal. A sua aplicao est limitada

por uma velocidade mnima e uma velocidade mxima. A fraca sensibilidade deste sis-

tema para velocidades baixas a sua principal limitao.

Este tipo de sensor utilizado para detectar a velocidade das rodas nos sistemas ABS,

para detectar a velocidade e a posio do volante de inrcia do motor, etc.

2.1.1 SENSOR DE VELOCIDADE/POSIO DO MOTOR

Como se disse anteriormente, os sensores indutivos so muito utilizados para medir

velocidades e posies angulares.

1 Roda dentada de material ferromagntico; 2 Ncleo ferromagntico; 3 man; 4 Bobine.

1 2 3

4


Sensores

Este tipo de sensor constitudo por um tubo (1) que contm no interior um man perma-

nente (3) e um enrolamento elctrico (2). Se um objecto metlico ferromagntico se

mover junto do ncleo, o campo magntico alterado e cria uma tenso elctrica na bobi-

ne.

Fig. 2.6 Sensor indutivo (de posio)

A tenso gerada por um sensor deste tipo alternada, de frequncia proporcional ao

nmero de rotaes e de dentes da roda dentada.

Fig 2.7 Sensor (indutivo) de velocidade e de posio

1 Tubo de proteco 2 Enrolamento elctrico (bobine)3 man permanente

1 2

3


Sensores

Fig. 2.8 Imagem da roda dentada que desfila diante do sensor

Fig. 2.9 Sinal elctrico enviado para a UEC pelo sensor de velocidade e posio

Exemplos de aplicao

Sensor das rodas do ABS; sensor do ponto morto superior; sensor do ngulo da cambo-

ta; sensor de velocidade do veio da caixa de velocidades automtica; sensor de veloci-

dade do veculo; sensor de induo montado num distribuidor de ignio.

Verificao do sensor indutivo

1 Desligar a ficha de ligao ao sensor.

2 Verificar se o sensor apresenta danos mecnicos, ou se a cabea est contamina-da, nomeadamente por partculas estranhas.


Sensores

Note-se que a cabea do sensor, parte ilustrada na figura 2.10, pode magnetizar-se por

causa do man do sensor, pelo que facilmente partculas estranhas se agarram a ela.

Fig. 2.10 Sensor indutivo (de velocidade da roda),

ilustrando as partes magnetizveis

3 Verificar se os sensores tm ligao massa por exemplo com uma ponta de pro-

va no sensor e a outra no negativo da bateria.

4 Com um ohmmetro, ligar as pontas de prova aos terminais do sensor e medir a

resistncia. Comparar os valores com os fornecidos pelo fabricante. Se a resistncia

interna do sensor no est dentro dos valores normais, substituir por um novo.

Fig. 2.11 Medio da resistncia de um sensor

(indutivo, de velocidade do motor)

Dianteiro Traseiro

Parte magnetizvel


Sensores

Fig. 2.12 Medio da resistncia de um sensor

(indutivo, do distribuidor de ignio)

5 Verificar o estado da cablagem (continuidade) entre a ficha de ligao ao sensor e a

UEC.

6 Com um voltmetro, em AC, ligar as pontas de prova aos terminais do sensor e, se

possvel simular o sinal (fazer girar a roda no caso de se tratar de um sensor do

nmero de rotaes da roda, dar chave de ignio, caso se trate do sensor do

distribuidor de ignio), de modo a se medir a tenso de sada. Ler os valores e

compar-los com os valores do fabricante. Caso no esteja dentro dos valores

admissveis, substitu-lo.

Fig. 2.13 Medio da tenso gerada por um sensor indutivo

(do distribuidor de ignio) voltmetro em AC


Sensores

No caso exemplificado pela figura 2.13, se o sensor estiver em boas condies, o volt-

metro deve indicar 10 V quando se acciona a chave de ignio.

Note-se que o entreferro, distncia que deve existir entre o extremo do sensor e o ponto

de referncia (volante do motor, roda dentada, etc.) deve ser a recomendada pelo fabri-

cante.

7 Se aps todos estes testes e depois de se ter substitudo o sensor o problema

persistir, ento, deve-se verificar se a UEC possui alimentao. Se existir,

ento provavelmente o defeito da UEC, pelo que deve ser substituda.

Para verificarmos se existe alimentao na UEC, deve-se proceder do seguinte modo:

1. Assegurar-se que a chave de ignio est desligada.

2. Aliviar e desmontar os parafusos da tampa da UEC e da prpria

tampa.

3. Soltar a fixao da ficha mltipla da UEC.

4. Desligar a ficha mltipla da UEC.

Fig. 2.14 Desmontagem da ficha de ligao UEC

5 Ligar um voltmetro entre os bornes 10 e 1 (vlido para um deter-

minado modelo) da ficha mltipla da UEC.


Sensores

6 Ligar a ignio.

7 O voltmetro deve indicar a tenso da bateria.

Fig. 2.15 Medio da tenso de alimentao da UEC

8 Desligar a ignio.

9 Se no se registar a tenso da bateria, verificar se h uma boa massa em 1.

10 Verificar a cablagem entre o interruptor da ignio e a bateria.

11 Verificar tambm a cablagem entre o interruptor da ignio e a UEC.

Teste de sensores indutivos com osciloscpio

O osciloscpio permite visualizar a forma de onda de uma tenso (AC). Podemos utilizar um osci-

loscpio para analisar a forma de onda da tenso de sada dos sensores. Para isso devemos

conectar os terminais do osciloscpio aos terminais do sensor e simular o sinal.


Sensores

Como podemos comprovar atravs da anlise do grfico seguinte, a tenso de sada

ser baixa quando a roda gira a baixa velocidade e ser alta quando a roda gira a alta

velocidade.

Fig. 2.16 Resultado tpico de um sensor de rotao das rodas, em

bom estado, medido atravs de osciloscpio

Exemplo: Teste do sensor indutivo montado num distribuidor de ignio, utilizando um osciloscpio

Desligar os cabos que vo do amplificador ao dis-

tribuidor e ligar a sonda do osciloscpio e o cabo

de massa aos bornes do distribuidor. Colocar o

motor a trabalhar, accionando a chave de ignio

e olhar para o cran do osciloscpio. Se a tenso

for baixa ou no aparecer qualquer linha, significa

que o sensor tem algum problema ou que a folga

incorrecta. No ltimo caso pode-se rectificar a

deficincia corrigindo a folga de acordo com os

dados do fabricante; no primeiro a soluo passa

certamente pela substituio do sensor. Se o sen-

sor funcionar correctamente a tenso mdia deve

ser de cerca de 10 volts, com picos superiores e

inferiores de 14 e 6 volts.

Fig. 2.17 Teste de um sensor induti-

vo (do distribuidor do siste-

ma de ignio), utilizando

um osciloscpio.


Sensores

2.1.2 SENSOR DE PRESSO

Uma outra aplicao para os sensores do tipo indutivo na medio de presses. Alguns siste-

mas de ignio e de injeco utilizam sensores deste tipo para captarem a presso no colector

de admisso.

A figura seguinte apresenta um destes sensores, utilizado nos sistemas de injeco D-Jetronic.

Como se pode ver na figura 2.18, existem duas cmaras distintas, com presses diferentes.

Assim, a cmara A est em contacto com a atmosfera, de modo que a presso nesta zona a

atmosfrica. Pelo contrrio, na parte B do sensor existe a depresso que se transmite atravs da

tomada de vcuo (1), a qual est em contacto com o colector de admisso. A pea encarregada

de estabelecer uma posio de equilbrio entre ambos os valores de presso o diafragma (2),

que est solidrio com um pisto (3) que faz deslocar para a direita ou para a esquerda, de acor-

do com o estado de depresso existente.

Fig. 2.18 Constituio interna de um sensor de presso

1 Tubo de vcuo; 2 Membrana; 3 Pisto; 4 e 5 Cpsulas manomtricas; 6 Ncleo; 7 Mola antagnica; 8 Bobine; 9 Batente de plena carga; A Presso atmosfrica; B Presso do colector de admisso


Sensores

Por intermdio das cpsulas manomtricas (3 e 5) o movimento da membrana manom-

tricas transmitido a um ncleo (6) que na sua extremidade possui uma mola antagonis-

ta (7), que em posio de repouso mantm o ncleo centrado nas bobines (8). A indutn-

cia das bobines varia em funo da posio do ncleo, ou seja, em funo da depresso

existente no colector de admisso, sendo esse valor avaliado pela unidade electrnica de

comando.

Na figura 2.19 apresentado um sensor semelhante ao anteriormente descrito, utilizado

como sensor de vcuo nalguns sistemas de ignio comandados electronicamente.

Fig. 2.19 Sensor de vcuo do tipo indutivo visto em corte

O seu funcionamento muito semelhante ao da figura 2.18: a posio do ncleo dentro

da bobine varia de acordo com a diferena das presses que actuam sobre a membrana.

Isto faz com que se altere a indutncia da bobine, que avaliada pela unidade de coman-

do.

Verificao do sensor de presso

As avarias neste tipo de sensor podem ser elctricas ou mecnicas. As avarias elctricas

podem ser provocadas por uma interrupo da bobine ou do condutor de ligao unida-

de de comando.

As avarias mecnicas esto relacionadas com defeitos de estanquecidade: defeitos na

membrana, ou no tubo de ligao ao colector de admisso. Para se verificar um destes

Ligao do vcuo Ncleo de imerso

Enrrolamento

Entrada

Sada

Membrana

Mola


Sensores

defeitos, podemos proceder do seguinte modo: colocar o motor a rodar a cerca de 3000

rpm e retirar o tubo de vcuo; o nmero de rotaes do motor deve baixar. Se tal no

acontecer comprovar a estanquecidade do tubo de vcuo. Se o tubo estiver bom o defeito

ser do sensor ou da unidade electrnica de comando.

2.2 SENSOR DE EFEITO DE HALL

O efeito de Hall, descoberto por E. H. Hall em 1879, consiste no aparecimento de uma

diferena de potencial transversal num condutor ou semicondutor, pelo qual circula uma

corrente elctrica, quando existe um campo magntico aplicado numa direco perpendi-

cular a esta.

Na figura 2.20 indica-se o sentido da tenso obtida para o caso de um semicondutor. O

valor da tenso obtida, UH, depende da espessura do material na direco do campo

magntico aplicado, da corrente IV, do campo magntico B e das propriedades elctricas

do material. Na prtica, a tenso Hall depende ainda de outros factores, como seja a tem-

peratura e a presso a que o material submetido.

Fig. 2.20 Formao da tenso Hall

H - Hall

IV - corrente de alimentao

A1 - superfcie de ligao para o negativo

A2 - superfcie de ligao para o positivo

B - campo magntico


Sensores

Influncia da Presso

A dependncia da presso um factor a ter em conta pelo fabricante ao encapsular o

componente, j que para o utilizador fcil tomar precaues a este respeito.

Influncia da Temperatura

A temperatura tem um efeito duplo. Por um lado, influencia a resistncia do elemento

semicondutor, pelo que, se se aplica uma tenso constante para criar a corrente IV, esta

variar com a temperatura, e com ela a tenso de sada UH. Por este motivo, prefervel

alimentar o elemento com corrente constante em vez de tenso constante.

Por outro lado, a temperatura altera a mobilidade dos electres portadores do semicon-

dutor, e, portanto, a sua sensibilidade. Tendo em conta que estes dois efeitos actuam em

sentidos opostos, possvel que se compensem. No entanto, convm limitar o valor da

corrente de comando IV, para evitar aquecimentos do semicondutor.

Comparao com outros sensores

Quando comparado com outros sensores sensveis a um campo magntico, o sensor

Hall tem a vantagem do seu sinal de sada (UH) ser independente da velocidade de varia-

o do campo, ainda que a mxima frequncia de variao esteja limitada. Nos sensores

indutivos, quando a velocidade de variao do fluxo baixa, a sensibilidade muito

pequena.

Comparados com os sensores baseados num emissor e receptor ptico, os elementos

Hall so imunes s condies ambientais (p, humidade ou vibraes), e possuem

caractersticas constantes. Num sensor do tipo emissor / receptor ptico, a luz do emis-

sor tende a decrescer com o tempo.

A ausncia de contacto fsico, quando so aplicados na deteco de movimentos, confe-

re aos sensores Hall uma maior robustez do que aqueles que esto sujeitos a desgaste

por atrito, e so fonte de interferncias provocadas pela presena de arcos elctricos.


Sensores

Aplicaes

Os sensores de efeito de Hall podem ser utilizados na medida de campos magnticos

(gaussmetros), intensidade de corrente elctrica, ou at mesmo na medida de potncia

elctrica. No entanto na medida ou deteco de movimentos que os sensores Hall so

mais utilizados. Na figura 2.21 so apresentadas diferentes configuraes para esta fun-

o. No caso a) o movimento produz uma variao da distncia entre o man permanente

e o detector. Se este possuir uma sada proporcional ao campo magntico, teremos a

medida do afastamento. Se, em alternativa, o elemento incorporar um circuito que funcio-

ne como comutador, esta configurao funcionar como um detector de proximidade.

Fig. 2.21 Diferentes formas de aplicao dos elementos de Hall na deteco de

movimentos

A configurao b) tambm pode ser utilizada em detectores de proximidade. A configura-

o c) pode ser utilizada para a medida de uma velocidade de rotao, utilizando tambm

um elemento de comutao.

Movimento

Entreferro

Movimento

Movimento Elementos ferromagnticos

Lamina ferromagntica


Sensores

Outra possibilidade alterar, atravs do movimento a medir, a relutncia magntica,

numa configurao onde o man permanente e o elemento Hall so ambos fixos.

Na figura 2.21 d), por exemplo, o fluxo magntico criado pelo man permanente circula

habitualmente por um circuito magntico de baixa relutncia, que passa pelo sensor Hall.

No entanto, se se interpuser uma lmina ou diafragma ferromagntico entre o man per-

manente e o sensor, este deixar de receber fluxo. , alis, este o princpio de funciona-

mento do sensor Hall utilizado nalguns sistemas de ignio electrnicos, para medir a

velocidade de rotao do distribuidor (figura 2.22). Na figura 2.21 e) apresentado o

esquema de um potencimetro magntico, utilizado para medir deslocamentos angula-

res. H um man permanente que pode girar em torno de um ponto que coincide com o

centro de um elemento Hall esttico. Se se aplica corrente ao elemento Hall (numa direc-

o perpendicular ao plano do papel), obtm-se entre A e B uma tenso proporcional ao

fluxo magntico que recebe na direco perpendicular corrente. Deste modo, a tenso

de sada proporcional ao seno do ngulo , criado pelo man.

2.2.1 EXEMPLO DE APLICAO DESTES SENSORES

Como j se referiu atrs, uma das aplicaes mais importante do sensor Hall nos siste-

mas de ignio electrnicos, como gerador dos impulsos de ignio.

Tendo em conta o seu funcionamento, nesta aplicao o sensor / gerador Hall compos-

to por uma parte fixa, e por uma parte rotativa, o rtor que possui rasgos para cada cilin-

dro e que roda com o veio do distribuidor. A parte fixa constituda por um man perma-

nente com peas condutoras e o sensor Hall propriamente dito.

Na figura 2.23 pode ver-se como constitudo internamente um sensor Hall.

Fig. 2.22 Gerador Hall utilizado nos sistemas de ignio

1 - Janelas de largura B 2 - Peas condutoras de

ao magntico macio

3 - Circuito integrado Hall 4 - Entreferro UG - Tenso do gerador


Sensores

Fig. 2.23 - Sensor Hall: constituio

interna

1 Sensor Hall

2 Semicondutor Hall

3 Ligaes

4 Circuito integrado de efeito de Hall

5 Placa metlica

1 - Rtor 2 - Barreira magntica 3 - Pea condutora 4 - Entreferro 5 - Suporte de cermica do circuito integrado Hall

6 - Cabo do gerador de impulsos de trs condutores

7 - Veio do distribuidor de ignio 8 - Placa de suporte 9 - Caixa do distribuidor 10 - Rtor do distribuidor

Fig.2.24 Gerador Hall para distribuidores de ignio BOSCH


Sensores

Quando uma janela do rtor se interpe no entreferro da parte fixa, desvia ento o cam-

po magntico, impedindo que este passe pelo circuito integrado Hall. O integrado Hall

fica quase sem campo e, por conseguinte, a tenso gerada nula. A sada de sinal do

circuito integrado Hall bloqueia a corrente do sinal; diz-se ento que o circuito integrado

Hall desliga. Quando a janela do rtor se afasta do entreferro, o campo magntico atra-

vessa de novo o elemento Hall e a tenso novamente activada; o circuito integrado

Hall ligado. Neste momento tem lugar a ignio. Estes dois estados de funcionamento

esto representados na figura 2.25.

Fig. 2.25 Funcionamento do sensor Hall de um distribuidor de ignio

Na figura seguinte (figura 2.27) pode ver-se uma aplicao diferente do sensor Hall.

Fig. 2.26 Sinal de sada do sensor de efeito Hall

1 man permanente; 2 Base de apoio; 3 Circuito integrado Hall; 4 Rtor

A Campo magntico no interrompido

B Campo magntico interrompido pela mscara rotativa

A B


Sensores

Neste exemplo, um sensor utilizado para medir a velocidade do volante do motor e

identificar a sua posio, atravs dos orifcios existentes no anel lateral. Sabendo que o

volante est sincronizado com a cambota, o sensor indica unidade electrnica de

comando a posio dos diversos cilindros. Esta informao utilizada para controlar o

sistema de ignio.

Fig. 2.27 Sensor de posio do volante de inrcia

Verificao do sensor de efeito Hall

O sensor de efeito de Hall s funciona se tiver uma tenso de alimentao. Esta tenso

de alimentao pode ser de 5 ou de 12 V, dependendo do sistema em causa.

Os sistemas mais modernos tm uma tenso de alimentao de 5 V. A alimentao

necessria porque o sensor Hall um sistema electrnico independente, que como

Volante de inrcia

Orificio

Sensor de posio (ligao elctrica)


Sensores

todos os sistemas electrnicos requer uma tenso de alimentao para funcionar. Todos

os sensores de efeito Hall tm sempre 3 terminais, 2 de alimentao e 1 para o sinal.

Para se verificar o estado de um sensor deste tipo deve proceder-se da seguinte forma:

1 Desconectar a ficha de ligao do sensor.

2 Medir a tenso de sada (alternada) ligar o cabo do multmetro

num ponto adequado do motor ou no borne negativo (-) da bate-

ria. Ligar o cabo positivo (+) do voltmetro ao borne 0, da toma-

da da cablagem do distribuidor desligado, no caso de se tratar do

sensor de activao da ignio, accionar a chave de ignio e

verificar a tenso.

Fig. 2.28 Medio da tenso de sada num sensor Hall de

activao da ignio neste caso a tenso deve

ser de 4-8 V

3 Medir a tenso de alimentao proceder como referido em 2,

transferindo, contudo, o cabo positivo do voltmetro para o borne

+ da tomada e verificar a tenso.


Sensores

4 Verificar o estado da cablagem (continuidade) entre a ficha de liga-

o ao sensor e a UEC.

Fig. 2.29 Medio da tenso de alimentao de um sensor Hall de

activao da ignio neste caso a tenso deve ser de

10-12 V

5 Se aps todos estes testes e depois de se ter substitudo o sensor

o problema persistir, ento deve-se verificar se chega alimentao

UEC. Se existir, ento provavelmente o defeito da UEC, pelo

que deve ser substituda.

Com um osciloscpio tambm se pode visualizar a tenso de sada de um sensor de

efeito Hall. Ligar a sonda do osciloscpio no borne 0 do distribuidor, normalmente o

borne que est ao centro. O cabo de massa do osciloscpio deve ligar-se num ponto

adequado do motor ou no borne negativo (-) da bateria. Accionar a chave de ignio e

observar o cran do osciloscpio.


Sensores

Deve aparecer uma onda de forma quadrada. De referir que a durao das pulsaes

diminui medida que o regime do motor aumenta (Fig. 2.25, A e B).

Fig. 2.30 Medio da tenso de sada num sensor Hall de

activao da ignio, atravs de um oscilosc-

pio

Transferir a sonda do osciloscpio para o borne negativo (-) do distribuidor. Accionar a

chave de ignio. Se o circuito de massa estiver em boas condies a tenso ser infe-

rior a 1 V.

Fig. 2.31 Controlo de fugas massa de um sensor Hall de

activao da ignio, utilizando um oscilos-

cpio


Sensores

2.3 SENSOR PIEZOELCTRICO

O efeito piezoelctrico consiste no aparecimento de uma polarizao elctrica num

material que se deforma por aco de uma fora. um efeito reversvel, pelo que ao

aplicar-se uma diferena de potencial entre duas faces de um material piezoelctrico,

surge uma deformao. Estes efeitos foram descobertos por Jacques e Pierre Curie em

1880.

Na figura 2.32 est representado um elemento de material piezoelctrico, disposto entre

duas placas metlicas (como se fosse um condensador), de modo que quando se aplica

uma fora F, que provoca uma deformao, surge uma tenso elctrica.

Fig. 2.32 Parmetros de um elemento piezoelctrico

Entre os materiais piezoelctricos naturais, os mais vulgares so o quartzo e a turmali-

na. Das substncias sintticas, as mais utilizadas so as cermicas.

As cermicas piezoelctricas possuem uma grande estabilidade trmica e fsica, e

podem fabricar-se com muitas formas diferentes e com uma ampla gama de valores das

suas propriedades mais importantes. A sua principal desvantagem a sensibilidade tr-

mica dos seus parmetros e a sua susceptibilidade para o envelhecimento (perda de

propriedades piezoelctricas) quando submetido a temperaturas elevadas.

A aplicao do efeito piezoelctrico na deteco de grandezas mecnicas est sujeita a

algumas limitaes.

Placas metlicas


Sensores

Em primeiro lugar, a resistncia elctrica que este tipo de materiais apresentam, embora

seja elevada em alguns casos, nunca realmente infinita, pelo que ao aplicar um esfor-

o constante, inicialmente ser gerada uma carga que desaparece ao fim de algum tem-

po. Desta forma, a resposta no contnua.

Outro aspecto importante, est relacionado com a resposta s frequncias. Na realida-

de, estes elementos apresentam um pico de ressonncia muito forte, j que ao aplicar-

se um esforo mecnico varivel, a nica fonte de amortecimento o prprio atrito inter-

no do material. Isto obriga a utilizar o elemento sempre a frequncias muito abaixo da

frequncia mecnica.

Entre as vantagens dos sensores piezoelctricos, a principal a sua alta sensibilidade,

obtida quase sempre a baixo custo. Outra vantagem est relacionada com a sua alta

rigidez mecnica, j que as deformaes provocadas so inferiores a 1 m. Esta alta

impedncia mecnica muito importante para a medida de esforos variveis (fora e

presso). O seu pequeno tamanho (pode ser inferior a 1 mm) e a possibilidade de se uti-

lizarem dispositivos com sensibilidade unidireccional, so tambm qualidades interes-

santes em muitas aplicaes e particularmente na medida de vibraes.

Na figura 2.32, apresentam-se vrios exemplos simplificados de utilizao do efeito pie-

zoelctrico a baixas frequncias. No exemplo (a), no se aplica fora, mas aplica-se

uma tenso V. Como consequncia, o material deforma-se.

No exemplo (b), as placas metlicas so curto circuitadas e aplica-se uma fora F. O

resultado o aparecimento de uma polarizao entre as duas placas, e uma deforma-

o do material. Esta disposio aplicada na medida de vibraes, foras, presses e

deformaes, atravs de um sistema do tipo mola.

No exemplo (c) da figura, a deformao nula, porque se aplica uma fora F que com-

pensa a tenso de polarizao V.

No circuito aberto do exemplo (d), no h transferncia de carga elctrica entre as pla-

cas, pelo que, embora se aplique uma fora, a densidade de carga zero.


Sensores

Esta disposio utilizada em sistemas de ignio de gases (sistema de disparo dos air-

bag e dos cintos pirotcnicos, por exemplo).

Fig. 2.33 Diversos modos de aplicao do efeito piezoelctrico a baixa frequncia

2.3.1 SENSOR DE DETONAO

A detonao, ou grilado, um fenmeno que acontece quando se d a combusto ins-

tantnea e expontnea de uma poro da mistura ar/combustvel na cmara de combus-

to. Com o objectivo de melhorar os consumos e os binrios dos motores a gasolina, os

construtores recorrem a taxas de compresso elevadas. Com o aumento das taxas de

compresso, no entanto, h um maior risco de detonao, com a consequente fadiga, ou

mesmo destruio, dos componentes do motor. A detonao acompanhada por rudos

desagradveis (grilado), resultantes das vibraes dos gases. As variaes de presso

resultantes e o aumento dos nveis de temperatura na cmara de combusto podem

danificar o motor.

(a) - Fora aplicada; (b) - Campo elctrico nulo; (c) - Deformao nula (d) - Densidade de carga nula


Sensores

O controlo electrnico da ignio, torna possvel controlar o avano da fasca na vela, de

uma forma precisa, quaisquer que sejam os parmetros de influncia. Se, para evitar a

detonao, for utilizada uma certa margem de segurana, fazendo saltar a fasca mais tar-

de (diminuir ngulo de avano), isso ter consequncias negativas na potncia e na eco-

nomia do motor. O limite da detonao depende de muitos factores: resduos nos cilindros

do motor, forma da cmara de combusto, composio da mistura, qualidade da gasolina,

densidade do ar e temperatura do motor, etc.

A utilizao do sensor de detonao per-

mite a definio do momento ideal do

ponto de ignio, j que o perigo da

detonao pode ser eliminado atravs

de um circuito que informe a unidade

electrnica de comando dessa detona-

o. Como consequncia, a taxa de

compresso pode ser aumentada resul-

tando num aumento significativo da efi-

cincia trmica.

A detonao faz vibrar o bloco do motor,

com frequncias caractersticas de 4 a

10 kHz.

Um sensor de detonao converte as

vibraes referidas em sinais elctricos,

atravs de um elemento piezoelctrico

(ver figura 2.34).

A partir destes sinais elctricos, a unidade de comando sabe se existe, ou no, detona-

o. Assim, quando ocorre detonao, a unidade de controlo retarda o instante da ignio

(diminui o avano), de forma a eliminar o efeito.

Depois, de forma gradual, vai levando o ponto de ignio (ngulo de avano) ao valor pre-

viamente estabelecido.

Fig. 2.34 Sensor de detonao (grilado)


Sensores

Sem detonao Com detonao

Fig. 2.35 Sinais de sada de um sensor de detonao

O maior problema que se coloca com o sensor de detonao a sua localizao e fixa-

o. O som gerado pela detonao num cilindro, desloca-se ao longo do bloco em

direco aos outros cilindros, podendo eventualmente anular o efeito da detonao

desses, o que eliminar a hiptese de deteco. Embora possam ser instalados em

diferentes locais, normalmente so colocados na parte.

Fig. 2.36 Localizao do sensor de auto-detonao

a Presso no interior do cilindro b Sinal elctrico depois de filtrado c - Sinal de sada do sensor

- Para um sensor

- Para dois sensores


Sensores

Superior do bloco do motor, entre o cilindro dois e trs (para motores com 4 cilindros). A

instalao do sensor num local errado, ou a sua deficiente fixao, far com que no

seja detectada a auto-detonao, e o motor ser submetido a esforos elevados. Reco-

menda-se que o aperto do parafuso de fixao do sensor seja feito com uma chave

dinamomtrica, garantindo assim o binrio definido pelo fabricante. Um binrio de aper-

to demasiado elevado poder levar destruio do sensor, ou a uma diminuio da sua

sensibilidade.

Fig. 2.37 Sensor de detonao e respectivo esquema elctrico (B)

Verificao do sensor de detonao

Para se verificar o estado deste sensor deve proceder-se da seguinte forma:

1. Desligar a ficha do sensor.

2. Ligar um ohmmetro entre o borne do sensor e o seu corpo. Compa-

rar a resistncia indicada com a especificada pelo fabricante.


Sensores

Fig. 2.38 Medio da resistncia

interna de um sensor de

auto detonao

3. Ligar as pontas de prova do voltmetro (em AC) aos terminais do

sensor e dar golpes na base de fixao do sensor. Se o voltme-

tro no apresentar qualquer valor, o sensor deve ser substitudo.

2.3.2 SENSOR DE PRESSO ABSOLUTA

A utilizao dos sensores piezoelctricos para medida de foras, presses e movimen-

tos, como se representa de forma esquemtica na figura 2.39, extremamente simples.

Como se pode concluir tambm da figura, para qualquer das trs grandezas referidas,

a concepo do sensor muito semelhante.


Sensores

As diferenas existentes destinam-se a eliminar possveis interferncias.

Fig. 2.39 Representao esquemtica de um sensor de fora, um sensor de presso

e um de movimento, baseados num elemento piezoelctrico.

O sensor de presso absoluta, denominado habitualmente por sensor MAP, mede a car-

ga do motor captando a presso do ar no colector de admisso.

Fig. 2.40 Sensor MAP

Movimento

Presso Fora


Sensores

Fig.2.41 Curva caracterstica do sensor MAP

O funcionamento do motor gera uma depresso no colector de admisso que, por conse-

guinte, produz uma aco mecnica sobre a membrana cermica do sensor, a qual flecte

fazendo variar o valor das resistncias. Uma vez que a tenso de alimentao (fornecida

pela UEC) constante (normalmente 5 V), variando o valor da resistncia, varia o valor

da tenso na sada, de acordo com a Figura 2.41.

Deste modo, tem-se uma cmara fechada na qual se cria vcuo de tal forma que o fun-

cionamento do sensor no influenciado pela presso atmosfrica, mas apenas pela

presso do motor.

Este sensor instalado num invlucro de plstico sobre o qual existe uma tubagem que,

ligada por um tubo de borracha em qualquer ponto do colector de admisso, assegura a

ligao pneumtica.

Esta informao, em conjunto com a da temperatura do ar, utilizada pela UEC para cal-

cular a densidade do ar aspirado.

Note-se que este sensor apenas funciona quando existe tenso de alimentao, que nor-

malmente de 5 V.

Verificao do sensor de presso absoluta

1 Verificar sempre o estado do tubo de borracha, tomada de depres-

so.


Sensores

2 Medir a tenso de alimentao para detectar esta tenso,

deve-se desligar a ficha do sensor e colocar um voltmetro aos

terminais da ficha que liga ao sensor. Normalmente os bornes

do sensor so o 2 e o 3. Se chegar tenso, habitualmente 4,2 -

5,3 V, ento os cabos de ligao ao sensor esto bons. Se no

chegar, podemos ter o fio da corrente (+) ou o da massa (-) que-

brados. Deste modo, deve-se verificar se existe continuidade,

at a UEC em ambos os fios. Se no existir continuidade por-

que a cablagem est interrompida substituir cablagem.

3 Medir a tenso de sada (alternada) com a ficha do sensor

conectada e com a chave de ignio ligada, efectuar a medio,

por trs da ficha de ligao ao sensor e retirando os resguardos,

ligando um voltmetro aos terminais do sensor, massa e habi-

tualmente terminal 1 (os valores obtidos so, normalmente 0,2

4,6 V). Se os valores obtidos no corresponderem com os

dados do fabricante, deve-se verificar a continuidade do fio de

tenso de sada. Se existir continuidade, ento deve-se substi-

tuir o sensor.

4 Se aps todos estes testes e depois de se ter substitudo o sen-

sor MAP o problema persistir, ento, deve-se verificar a alimen-

tao UEC. Se existir, ento provavelmente o defeito da

UEC, pelo que deve ser substituda.

2.4 SENSORES RESISTIVOS

Os sensores baseados na variao da resistncia elctrica de um dispositivo so, pro-

vavelmente, os mais utilizados. Isto deve-se ao facto de muitas grandezas fsicas

influenciarem o valor da resistncia elctrica de um material. Por este facto, estes sen-

sores proporcionam uma forma extremamente vlida de medir diversas grandezas.


Sensores

De seguida iremos descrever alguns sensores frequentemente utilizados nos autom-

veis e que se baseiam na variao da resistncia. Faremos referncia ao seu funciona-

mento, aspectos construtivos e aplicaes.

2.4.1 POTENCIMETROS

Um potencimetro uma resistncia que possui um contacto mvel deslizante ou rotati-

vo (figura 2.42). A resistncia entre o contacto mvel e os contactos fixos depende da

posio em que se encontra o contacto mvel e em condies ideais a resistncia pro-

porcional posio.

Fig. 2.42 Esquema de um potencimetro e seu smbolo

Para garantirmos essa proporcionalidade necessrio garantir, em primeiro lugar, que a

resistncia constante ao longo de todo o cursor l, o que nem sempre acontecer.

Dever ainda ser considerado o facto de o valor das resistncias variar com a tempera-

tura, pelo que a proporcionalidade s pode ser considerada em situaes de temperatu-

ra constante.

Outro factor importante a considerar o atrito do cursor e a sua inrcia, que devem ser

desprezveis mas sem colocarem em causa um bom contacto entre a parte fixa e a par-

te mvel.

Por ltimo, para que a resoluo do potencimetro seja elevada, deve ser considerado o

rudo provocado pela resistncia de contacto, que pode alcanar valores elevados devi-

do ao p, humidade, oxidao e desgaste. Ao variar a resistncia de contacto de umas

posies para outras, a corrente que a atravessa provoca variaes na tenso de sada,

influenciando assim o sistema de medida posterior.


Sensores

Apesar de nem sempre ser possvel garantir que estes problemas no existem, este

dispositivo, simples e robusto, permite obter exactides bastante boas, principalmente

se tivermos em conta o seu preo.

Estes dispositivos so utilizados frequentemente como sensores de posio. Quando o

veio ou haste que acciona o cursor est acoplado mecanicamente a uma pea mvel, a

resistncia do potencimetro poder corresponder posio dessa pea.

2.4.1.1 INDICADOR DE NVEL DE COMBUSTVEL

A utilizao do potencimetro como sensor encontra nos automveis muitos campos de

aplicao.

Para que o condutor possa saber a qualquer momento qual a quantidade de combust-

vel que existe no depsito, utiliza-se um indicador instalado no painel de instrumentos.

Este indicador comandado por um potencimetro (sensor) que est acoplado a uma

bia flutuadora instalada no interior do depsito. A posio desta bia depende da

quantidade (nvel) de combustvel existente no depsito.

A figura 2.43 apresenta o esquema elctrico de um dispositivo destes, cujo funciona-

mento descreveremos de seguida, de uma forma resumida.

Quando o interruptor de ignio (2) est aberto, no circula corrente no circuito. O

ncleo (N) est na sua posio de repouso e o ponteiro (A) aponta o zero da escala,

atravs da mola em espiral (E). Ao fechar o interruptor de ignio (2), quando o depsi-

to de combustvel (D) est vazio, o flutuador (F) estar na posio I e o cursor (C) situa-

se na posio correspondente mnima resistncia (R) no circuito, cujo valor se situa

volta de 500 . Quando est nesta posio, a corrente fornecida pela bateria (1) circula

pelo enrolamento da bobine (B1) e fecha-se directamente massa, no passando pela

bobine (B2). Desta forma, a armadura (N) est apenas submetida ao campo magntico

da bobine (B1) e o ponteiro continuar a apontar o zero da escala.


Sensores

Quando o depsito est cheio, o flutuador (F) ocupa a posio II e faz deslocar para a

direita o cursor (C) sobre a resistncia (R), introduzindo no circuito da bobine (B1) a mxi-

ma resistncia. Deste modo, a corrente que circula por (B1) derivar, na sua maior parte,

para a bobine (B2), que est em paralelo com a resistncia, criando-se na bobine um for-

te campo magntico que atrai para si o ncleo (N), deslocando o ponteiro indicador para

a posio de depsito cheio.

Em posies intermdias, a resistncia (R) assumir valores proporcionais ao combust-

vel existente no depsito, fazendo com que a corrente que passa por (B1) seja tambm

proporcional. Assim, o ponteiro deslocar-se- at uma posio intermdia, corresponden-

te ao combustvel existente no depsito.

O indicador luminoso de reserva de combustvel faz parte deste circuito. Quando a ala-

vanca do flutuador (F) est na posio mais baixa, o depsito ainda contm algum com-

bustvel. Nesta situao, o ncleo (N) actua sobre um contacto (3), alimentando desta

forma o sinalizador (4).

A Ponteiro; B1 Bobine de intensidade constante; B2 Bobine de intensidade varivel; C Ala-vanca do cursor; D Depsito de combustvel; E Mola espiral; F Flutuador; N Ncleo; R Resistncia; 1 Bateria; 2 Interruptor de ignio; 3 Contacto; 4 - Sinalizador.

Fig. 2.43 Indicador de nvel de combustvel


Sensores

2.4.1.2 - POTENCIMETRO DA BORBOLETA DO ACELERADOR

Os sistemas de injeco a gasoli-

na actuais utilizam um potenci-

metro acoplado borboleta do

acelerador. Este potencimetro

tem a funo de informar a unida-

de de comando electrnica da

posio relativa da borboleta do

acelerador. A unidade de coman-

do envia para o potencimetro

uma tenso de 5 V, e este por

sua vez faz chegar unidade de

comando uma tenso que varia

entre cerca de 0 V e 5V, em fun-

o da posio da borboleta:

quando a borboleta est comple-

tamente aberta a tenso sada

do potencimetro cerca de 4,6

V; quando a borboleta est com-

pletamente fechada essa tenso

cerca de 0,7 V.

Fig. 2.45 Potencimetro da borboleta do acelerador com interruptor

de plena carga e de ralenti

Fig. 2.44 Potencimetro da borboleta do acelerador

1 Cursor

2 Pista com resistncia varivel

3 Contacto de plena carga

4 Contacto de ralenti


Sensores

A informao dada por este sensor utilizada para:

O reconhecimento das posies p levantado e p a fundo.

As estratgias de aceleraes, de desaceleraes e de cortes de injec-

o.

Informar a unidade de comando da caixa de velocidades automtica.

O potencimetro constitudo por uma resistncia sob a forma de pista e por um con-

tacto mvel comandado pelo veio da vlvula da borboleta.

Fig. 2.46 Sensor de posio da vlvula da borboleta

as setas indicam os parafusos de fixao do

potencimetro torre do porta injector

A UEC alimenta o potencimetro da vlvula da borboleta durante o seu funcionamento,

geralmente com uma tenso de 5 V.


Sensores

Com base na tenso de sada a UEC reconhece a posio de abertura da vlvula da

borboleta e corrige oportunamente o ttulo da mistura.

Tab. 2.2 Tenso de sada do potencimetro da borboleta

Verificao do potencimetro da borboleta

1 Desligar a ficha do potencimetro.

2 Medir a resistncia interna, ligando as pontas de prova do ohmmetro aos

terminais (indicados nas fichas tcnicas) do potencimetro.

Fig. 2.47 Controlo da resistncia elctrica do sensor de posi-o da vlvula da borboleta

3 Medir a tenso de alimentao, ligando um voltmetro aos terminais indica-

dos pela ficha de dados tcnicos do veculo, tendo em conta que esta ten-

so deve ser detectada no mesmo terminal elctrico que liga ao potenci-

metro. Caso no exista deve-se verificar se existe boa massa. Se existir boa massa deve-se verificar se existe continuidade nestes fios.

Vlvula da borboleta fechada 0,4 0,6 V

Vlvula da borboleta aberta 4,2 4,8 V

Tenso de sada


Sensores

4 Medir a tenso de sada (alterna), com a chave de ignio ligada e a ficha de

ligao conectada ao medidor, ligando as pontas de prova do voltmetro, por

detrs da ficha elctrica (retirar as proteces) aos terminais indicados na

ficha de dados tcnicos do veculo. Para se obter um valor de tenso pro-

gressivo e linear, deve-se accionar a borboleta do acelerador lenta e pro-

gressivamente. importante verificar que a progresso do sinal de tenso

no sofre saltos significativos e que a tenso est sempre presente. Caso

no se obtenham os valores lineares indicados pelo fabricante, deve-se veri-

ficar a continuidade neste cabo. Se no existir deve-se substituir o cabo.

Caso exista substituir o sensor.

5 Medir a tenso de ajuste, com a chave de ignio ligada e o potencimetro

tambm, efectuar a medio com um voltmetro, na parte detrs da ficha

depois de retiradas as proteces. Caso se obtenha uma medio errada

existe, em alguns casos, a possibilidade de proceder ao ajuste modificando

a posio a que est submetida. Nos sistemas em que no possvel efec-

tuar esta regulao, substitui-se o potencimetro ou ento ajusta-se a posi-

o de repouso da borboleta, se o fabricante permitir. Em qualquer caso per-

manecer sempre com o voltmetro ligado aos terminais correspondentes, por

forma a que se possa visualizar as margens de regulao da tenso.

6 Se aps todos estes testes e depois de se ter substitudo o sensor o proble-

ma persistir, ento, deve-se verificar a alimentao UEC. Se existir, ento

provavelmente o defeito da UEC, pelo que deve ser substituda.

2.4.1.3 INTERRUPTOR DA BORBOLETA

O interruptor da borboleta fornece um sinal que depende da posio da vlvula.

O interruptor pode registar trs posies:

Ralenti


Sensores

Parcialmente carregado

Totalmente carregado

A UEC fornece uma tenso de 5 ou 12 V aos terminais 1 e 3. O contacto deslizante 2

liga-se massa.

Fig. 2.48 Interruptor da borboleta

Fig. 2.49 Interruptor da borboleta aberto

1 Conto de plena carga

2 Came de accionamento

3 Veio da borboleta

4 Contacto de ralenti


Sensores

Verificao do interruptor da vlvula da borboleta

1. Medir o contacto de ralenti, ligando as pontas de prova de um ohmmetro

aos terminais do interruptor (massa e pino 1 de acordo com o fabrican-

te).Se a vlvula est em repouso deve existir continuidade (valor mx. 1

ohm). De seguida, accionar a vlvula do acelerador e verificar que a conti-

nuidade desaparece, passando o circuito a estar aberto().

2. Medir os contactos de plena carga ligando as pontas de prova de um ohm-

metro aos terminais do interruptor (massa e pino 3 de acordo com o

fabricante). Se a vlvula est em repouso ou parcialmente aberta o ohm-

metro detecta circuito aberto (). De seguida, accionar completamente a vl-

vula do acelerador e verificar que se obtm o sinal correspondente a circui-

to fechado, i. , existe continuidade (mx. 1 ohm).

2.4.1.4 - POTENCIMETRO DO MEDIDOR DO CAUDAL DE AR

Nos sistemas de injeco electrnicos mais antigos (L-Jetronic) utilizado um sistema

de medio do caudal de ar admitido que utiliza um potencimetro (tambm conhecido

por caudalmetro ou debmetro). Este potencimetro est acoplado ao veio de uma com-

porta que se move passagem do ar. A nica diferena entre este potencimetro e os

anteriores reside no facto de este no variar de uma forma contnua, uma vez que

constitudo por um grupo de diversas resistncias em lugar de uma resistncia nica.

Na figura 2.48 apresentado um esquema deste dispositivo. Ele constitudo por um

prato sonda (1) que roda sobre um eixo central (2) e possui uma contra porta de com-

pensao (3) que se move numa cmara de compensao, para amortecer as vibra-

es.

A entrada do ar feita atravs da abertura (5) e, de acordo com a quantidade do mes-

mo, desloca mais ou menos o prato sonda, sendo esse deslocamento proporcional

quantidade de ar aspirado.


Sensores

O prato sonda est solidrio com o cursor (6) que se desloca sobre o potencimetro (7),

de tal modo que proporcionar sinais elctricos diferentes de acordo com a posio do

prato sonda.

Fig. 2.50 - Esquema interno do medidor do caudal de ar

Fig. 2.51 - Constituio do medidor do caudal de ar

1 Prato sonda; 2 Eixo de rotao; 3 Contra porta; ; 4 Entrada de ar; 5 Abertura

de entrada; 6 Cursor; 7 Potencimetro; ; 8 By-pass; 9 Parafuso de ajuste de CO.

1 Prato sonda

2 Potencimetro

3 Ficha de ligao


Sensores

Na figura 2.49 pode ver-se com constitudo este medidor de caudal de ar. Todo o

mecanismo encontra-se dentro de uma caixa estanque, no interior da qual existe uma

atmosfera muito seca.

Na figura 2.50 pode ver-se um esquema que mostra a constituio elctrica do poten-

cimetro.

Fig. 2.52 Esquema elctrico do grupo

de resistncias que constituem o potencimetro

Verificao do potencimetro do medidor de caudal de ar

1. Medir a resistncia do potencimetro, ligando as pontas de prova do ohm-

metro aos terminais do caudalmetro, normalmente bornes 3 e 4 (depende

do veculo). Os valores so habitualmente 500 1000 ohm.

2. Medir a resistncia do sensor de temperatura de ar, ligando as pontas de

prova do ohmmetro aos terminais do caudalmetro, normalmente bornes 3

e 1 (depende do veculo). Os valores habituais so 1,3 3,5 k (temperatura

ambiente).

3. Medir a resistncia do potencimetro de CO, caso este exista, ligando o

ohmmetro aos terminais correspondentes do caudalmetro, ver esquema do

sistema de injeco/ignio do modelo em causa, e faz-lo rodar. Tambm

1 Grupo de contactos

2 Cursor

3 Resistncia trmica

R1, R2,.... - resistncias


Sensores

se pode medir a tenso de sada deste potencimetro, para o que neces-

srio accion-lo, pelo que se deve ligar a ficha de ligao do caudalmetro e

conectar as pontas de prova do voltmetro aos terminais referidos na ficha

tcnica.

4. Medir a tenso de alimentao ao caudalmetro, pelo que necessrio ligar

a chave de ignio, tendo em conta que esta tenso deve ser detectada no

mesmo terminal que liga ao caudalmetro, pelo que se dever desligar a

ficha de ligao. A medio dever ser efectuada nos terminais indicados

pela ficha de dados tcnicos do veculo. Caso no exista deve-se verificar se

existe boa massa. Se existir boa massa deve-se verificar se existe continui-

dade neste fios.

5. Medir a tenso de sada (alterna), com a chave de ignio ligada e a ficha de

ligao conectada ao caudalmetro, ligando as pontas de prova do voltme-

tro, por detrs da ficha elctrica, retirando as proteces, aos terminais indi-

cados na ficha de dados tcnicos do veculo, normalmente borne 2 e massa.

Para se obter um valor de tenso progressivo e linear, deve-se desviar lenta-

mente a posio da alheta sonda, desde o incio ao final. Caso no se obte-

nham os valores lineares indicados pelo fabricante, deve-se verificar a conti-

nuidade neste cabo. Se no existir deve-se substituir o cabo. Caso exista

deve-se substituir o sensor.

6. Se aps todos estes testes e depois de se ter substitudo o sensor o proble-

ma persistir, ento, deve-se verificar a alimentao UEC. Se existir, ento

provavelmente o defeito da UEC, pelo que deve ser substituda.

2.4.1.5 - POTENCIMETRO DO ACELERADOR

O potencimetro do acelerador semelhante ao da borboleta do acelerador, descrito

em 2.4.1.2. A nica diferena reside no facto de o potencimetro da borboleta ser

accionado pelo veio da borboleta, enquanto de o do acelerador est ligado ao respecti-

vo pedal atravs de um cabo e accionado directamente por este.

Ele constitudo pelos seguintes elementos (ver figura 2.45):


Sensores

Um potencimetro cuja resistncia varia proporcionalmente com a

posio do pedal do acelerador.

Um contacto de duas posies (ralenti / plena car

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