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DICAS TÉCNICAS AUTOMOTIVAS.
Informação técnica automotiva
DICAS TÉCNICAS AUTOMOTIVAS.
Informação técnica automotiva
O Sensor
de Posição da Borboleta (TPS) tem a função de determinar a posição angular do
eixo de um componente mecânico ou a posição linear da haste de uma válvula.
A
posição angular é detectada por um potenciômetro circular e a posição linear,
por um potenciômetro linear.
O TPS é
basicamente constituído por um potenciômetro (circular ou linear), cujo cursor
é solidário a um dispositivo que se movimenta de forma circular ou linear. O
terminal elétrico do cursor representa o sinal do sensor.
O Plug
Eletrônico 4058 modelo MISTO é integrado com dois termistores, utilizado para
duas funções: um termistor é isolado da carcaça, representando dois terminais
juntos, com a função de informar variações de resistência/elétrica ao ECM de
acordo com a temperatura do motor para ajuste do teor da mistura, avanço do
motor, partida a frio e controle do eletroventilador.
Já o
outro termistor, que normalmente é aterrado na carcaça, representa o terminal
sozinho e tem a função de informar a temperatura do líquido de arrefecimento ao
painel do veículo.
O Sensor de
Velocidade envia um sinal pulsado (digital) para a unidade de comando ECM por
um gerador de pulsos instalado geralmente no eixo de saída da transmissão ou no
eixo do velocímetro.
O motor de
passo IAC é basicamente um motor de corrente contínua de duas bobinas, com a
particularidade de que, com pulsos de tensão aplicados sequencialmente em cada
uma delas, o eixo gira um ângulo predeterminado. Este ângulo depende de
características construtivas de cada motor em particular. Os motores de passo
atuais possuem quatro terminais de entrada de pulsos: dois para rotação do eixo
no sentido horário e os outros dois para a rotação no sentido anti-horário.
O Sensor
de Fluxo de Ar MAF informa diretamente à unidade de comando a massa de ar que
está sendo admitida pelo motor, fornecendo um sinal de tensão variável, cujo
valor depende da massa de ar que o atravessa.
Atualmente
podem ser encontrados diversos tipos de sensores de massa de ar, entre os quais
o sensor de fio quente (hot wire) e o de película aquecida (hot film).
O Sensor MAP
tem a função de informar à unidade de comando a pressão absoluta presente no
coletor de admissão. A pressão do coletor é uma medida da carga do motor. Esta
informação é utilizada no cálculo da massa de ar admitida e no cálculo do
avanço do ponto de ignição.
O Módulo de
Ignição está sempre presente nos sistemas de Ignição mapeada, sejam estas do
tipo “estática” ou “convencional” (com distribuidor). Nele está alojado o
transistor de potência, através do qual é controlado o negativo da bobina,
permitindo a implementação de outras funções auxiliares.
O Sensor de
Rotação é um gerador de pulsos instalado na base do distribuidor ou
montado junto com uma roda dentada, no eixo do virabrequim. Ele envia um sinal
pulsado (digital) cuja frequência é proporcional à velocidade de rotação do
motor (RPM).
A bobina de
ignição tem a função de transformar a tensão da bateria que alimenta o
rolamento primário, em alta tensão no secundário, capaz de produzir centelha
nas velas. Em todos os casos, o acionamento da bobina é realizado através de um
módulo de potência ou estágio final.
O sensor de
detonação é basicamente um sensor de vibrações mecânicas. Sua função é
transformar as vibrações mecânicas do motor em oscilações elétricas capazes de
serem interpretadas pela unidade de comando. A análise, através de cálculos
matémáticos complexos, permite detectar a presença de detonação. A unidade
consegue identificar e separar a detonação de outras fontes de vibrações
mecânicas presentes no motor. A informação é enviada na forma de um sinal de
tensão variável cujo valor depende da intensidade da vibração mecânica
detectada.
A Válvula
Termostática FORD VT525, é uma válvula eletrônica também conhecida como
“eletrovalve” presente nos veículos modelo Fiesta, Focus, Ecosport, Courier e
Ford Ka possuem a característica de identificar a variação de temperatura do
líquido de arrefecimento conforme o combustível utilizado pelo veículo; No caso
de veículos abastecidos 100% com etanol, a temperatura de abertura inicial da
válvula é de 100°C. O ECU não comanda a abertura, ela é independente do
aquecimento da cera expansiva interna; E quando o veículo estiver abastecido
100% com gasolina, a temperatura de abertura inicial é de 97°C. Já neste caso,
o ECU envia tensão em pulsos para aquecer mais rápido a cera expansiva e
antecipar sua abertura; Observação. O sensor interno é blindado na carcaça da
peça, não sendo possível sua substituição, implicando na perda de garantia da
peça caso seja retirado. O sensor trabalha na faixa de resistência de 14 a 17
ohms.
Os termostatos
utilizam uma cera expansiva, calibrada conforme especificação; Com o aumento da
temperatura, sua expansão dentro do termo-elemento provoca o deslocamento do
pino de inox, comprimindo a mola e possibilitando a abertura da válvula e a
passagem do líquido para o radiador.
Transformam
temperatura em sinais elétricos para serem interpretados pelo painel do
veículo; Os Sensores de Temperatura utilizados nos sistemas automotivos são
basicamente, termistores (Resistores do tipo NTC); Estes sensores são
constituídos de uma cápsula ou suporte, onde é montado o elemento NTC. A
principal característica do termistor (NTC – Coeficiente negativo de temperatura)
é a de apresentar uma variação acentuada da sua resistência elétrica com
relação a temperatura: Aumento de temperatura – Diminuição da resistência
Diminuição de temperatura – Aumento da resistência.
Compara o teor
de oxigênio nos gases de escape com os 21% da atmosfera e informa à ECU
(computador) para efetuar o cálculo estequiométrico; O Sensor Lambda gera
milivolts conforme o teor de oxigênio nos gases de escape; O “coração” de um
Sensor Lambda é um elemento em formato de dedal quando CONVENCIONAL e placas
quando PLANAR, fabricado com dióxido de zircônio (um material cerâmico),
coberto interna e externamente por uma camada de platina microporosa; Quando o
dióxido de zircônio é aquecido acima de aproximadamente 300°C, ele se torna um
condutor elétrico conduzindo íons de oxigênio da camada interna de platina (em
contato com a atmosfera), para a externa (em contato com os gases de escape).
MISTURA RICA λ < 1 mais de 0.45 volts. (450 mV) = Excesso de combustível.
MISTURA POBRE λ > 1 menos de 0.45 volts. (450 mV) = Excesso de oxigênio.
O interruptor
térmico duplex é equipado com duas tecnologias Bimetal e Termistor e possui
duas funções: O Termistor (resistor do tipo NTC) é responsável por indicar a
temperatura através do ponteiro do medidor no painel de instrumentos; O Bimetal
(dois metais com dilatações térmicas) é responsável por acender e apagar
intermitentemente uma lâmpada ou acionar um alarme sonoro.
Transforma
temperatura em sinais elétricos para serem interpretados pelos módulos de
eletrônica embarcada; Os Plugs Eletrônicos utilizados nos sistemas automotivos
são basicamente, termistores (Resistores do tipo NTC); Estes sensores são
constituídos de uma cápsula ou suporte, onde é montado o elemento NTC. A
principal característica do termistor (NTC – Coeficiente negativo de
temperatura) é a de apresentar uma variação acentuada da sua resistência
elétrica com relação a temperatura: Aumento de temperatura – Diminuição da
resistência Diminuição de temperatura – Aumento da resistência
Esse modelo de
interruptor térmico tipo duplo, aplicado em veículos equipados com ar
condicionado, é responsável por acionar a 2ª velocidade e desligar o ar
condicionado em condições de sobrecarga do motor. A deformação dos bimetais
provoca o deslocamento dos pinos, acionando os contatos de prata. (liga-desliga
2ª velocidade e desligamento do ar condicionado).
Os
interruptores térmicos tipo duplo aplicados em veículos equipados com ar
condicionado, possuem três terminais e duas temperaturas de acionamento; Esse
modelo utilizam dois discos bimetálicos, ou seja, dois metais com dilatações
térmicas distintas calibrados em temperaturas específicas, para acionar duas
velocidades do eletro-ventilador em caso de sobrecarga do motor; A deformação
dos bimetais provoca o deslocamento dos pinos, acionando os contatos de prata.
(liga-desliga 1ª e 2ª velocidade).
interruptores
térmicos utilizados nos sistemas automotivos utilizam basicamente um disco
bimetálico, ou seja, dois metais com dilatações térmicas distintas calibrados
em uma temperatura específica. A deformação do bimetal provoca o deslocamento
do pino, acionando os contatos de prata. (liga-desliga).
Como funcionam os sensores de Efeito hall
Prendendo-se um imã em qualquer peça móvel podemos detectar o movimento desta peça, medir a sua rotação ou ainda verificar a sua posição com a utilização de sensores magnéticos.
No carro, por exemplo, um sensor magnético mede com precisão a rotação do motor fazendo o acionamento das velas, conforme mostra a figura 1.
Circuito sem contatos, substituindo o platinado.
Numa máquina industrial um sensor magnético preso a uma engrenagem permite medir com precisão rotação e controlá-la com a ajuda de circuitos eletrônicos externos, conforme mostra a figura 2.
Usando sensor para medir a rotação de uma polia de uma máquina
Este são apenas dois exemplos de aplicações para sensores que podem detectar a passagem de um corpo que produza um campo magnético ou ainda sua própria presença estática.
A forma tradicional de se fazer a detecção de um campo variável ou em movimento é através de uma bobina, conforme mostra a figura 3.
Usando uma bobina para detectar campos magnéticos.
No entanto, este tipo de sensor tem suas limitações, como por exemplo a dificuldade de sua elaboração se for muito pequeno e a necessidade de se enrolar uma bobina.
Hoje em dia, cada vez mais, em lugar destes sensores de bobina estão sendo usados dispositivos semicondutores que podem detectar a presença de campos magnéticos. Estes dispositivos fornecem um sinal que depende da presença de um campo, mesmo que estático.
Rápidos, pequenos e baratos estes dispositivos denominados "de Efeito Hall" devem substituir os sensores tradicionais na maioria das aplicações práticas.
O EFEITO HALL
Existem substâncias no grupo dos semicondutores que possuem propriedades elétricas importantes que podem ser aproveitadas na construção de diversos tipos de dispositivos eletrônicos.
Uma delas, por exemplo, é que diferentemente dos metais onde a redução da temperatura diminui sua resistividade, no caso dos semicondutores, a redução da temperatura para valores muito baixo os leva a se tornarem isolantes.
Da mesma forma, a resistência dos materiais semicondutores é muito mais sensível a variações de temperatura do a que ocorre com outros materiais. Os termistores aproveitam justamente esta propriedade.
Mas, a mais importante delas é a que se deve a possibilidade da corrente ser transportada por portadores positivos ou negativos de cargas e que é amplamente aproveitada na construção de todos os dispositivos que fazem uso de junções.
No entanto, para o caso dos dispositivos que temos em mente, o efeito de um campo magnético sobre o deslocamento das cargas nestes materiais é que nos interessa.
Para entender melhor como funciona este tipo de sensor vamos fazer uma experiência imaginária. Conforme mostra a figura 4 ligamos numa pedaço de material semicondutor no sentido transversal um voltímetro e aplicamos no sentido longitudinal uma tensão de modo que flua uma corrente.
A corrente sem a ação de campos.
Sem a presença de campos magnéticos externos a corrente atravessa o material com os portadores de carga se distribuindo de maneira uniforme e no sentido paralelo não é detectada nenhuma tensão.
No entanto, se conforme mostra a figura 5 tivermos campo magnético externo atuando sobre esta material uma força perpendicular ao deslocamento das cargas vai fazer com que a distribuição das cargas seja modificada (Lei de Lorentz).
A intensidade desta força vai depender tanto da velocidade de deslocamento da carga como da intensidade do campo magnético.
Mas o resultado final disso, é que se aplicarmos a um material semicondutor uma diferença de potencial de modo que flua uma corrente, e ao mesmo tempo o submetermos a um campo magnético, no deslocamento através deles as cargas tendem a se desviar de sua trajetória normal, acumulando-se numa das faces laterais, conforme mostrou a figura 5 e com isso uma tensão será detectada.
O semicondutor sob a ação do campo.
Como uma outra consequência disso temos ainda que a corrente que pode circular pelo dispositivo se torna menor (aumenta sua resistência) o que pode ser detectado por um amperímetro ligado ao circuito agora em série com as faces no sentido longitudinal.
Evidentemente, para termos um melhor efeito sobre a resistência será interessante fazer com que a corrente percorra uma trajetória maior sob a ação do campo magnético.
Na prática isso é conseguido com a montagem dos dispositivos em formas como a mostrada na figura 6.
Construção sinuosa do chip.
OS SENSORES NA PRÁTICA
Na prática os sensores de Efeito Hall ou Hall Sensors podem ser encontrados tanto na forma simples como com uma configuração em ponte.
Na figura 7 temos um sensor simples que pode ser encontrado em diversos fornecedores de componentes. Um dos fabricantes, por exemplo é a Honneywell (http://www.honeywell.com).
Sensor comum de Efeito Hall
Outro exemplo de sensor deste tipo é o KMZ10 da Philips Components que possui uma configuração em ponte que é mostrada na figura 8.
O KMZ10A1 da Philips.
Com a configuração em ponte é possível fazer a detecção de variações do campo em ambos os sentidos simplificado o projeto dos circuitos detectores.
UTILIZAÇÃO
O posicionamento do sensor em relação ao campo magnético, o modo como o campo varia o que será função do movimento da peça ou do imã a ser monitorado determinam a forma de sinal que obtemos na saída de um sensor de Efeito Hall.
Para o projetista é muito importante conhecer todas as possibilidades de posicionamento relativo sensor-campo de modo a planejar o circuito detector e os dispositivos em que ele vai ser instalado.
A seguir vamos analisar as principais formas de uso dos sensores.
a) Aproximação simples
No método mostrado na figura 9 o sensor e o imã que gera o campo magnético se aproximam perpendicularmente de modo que a ação sobre o chip aumenta com a diminuição da distância, conforme mostra o gráfico na mesma figura.
Detecção por aproximação simples.
Este arranjo pode ser usado para uma chave de fim de curso ou ainda para se medir a velocidade de aproximação ou afastamento de uma peça.
b) Passagem lateral tripolar
No método mostrado na figura 10, um imã tripolar passa lateralmente ao sensor gerando um campo no sensor cuja variação é representada no gráfico na mesma figura.
Usando um imã tripolar.
Com este arranjo a passagem de um objeto diante do sensor em que estes imãs estejam presos pode ser detectada com extrema sensibilidade. O pico de magnetização faz com que o sinal de saída seja agudo o suficiente para excitar com facilidade circuitos lógicos desde que devidamente amplificados.
Podemos usar este arranjo para medir a velocidade de passagem de objetos (rotação, por exemplo) ou ainda fazer a contagem de objetos.
c) Passagem lateral unipolar
Neste caso um imã simples passa diante do sensor de modo que as suas linhas de força possam atuar sobre o chip conforme mostram as setas. A figura 11 mostra o que ocorre e o tipo de variação de campo sobre o sensor que é obtida o que vai corresponder também à forma de onda do sinal obtido na saída.
Passagem Lateral.
Este tipo de arranjo não tem a mesma sensibilidade do anterior mas funciona perfeitamente nas aplicações menos críticas.
d) Passagem lateral bipolar
Na figura 12 temos o caso em que dois imãs são colocados de modo a gerar um duplo campo magnético que vai atuar sobre o sensor quando da passagem lateral de um em relação ao outro.
Usando dois imãs.
A forma do sinal gerado nestas condições é mostrado na própria figura,
e) Passagem lateral com dois imãs separados
No arranjo mostrado na figura 13 em que são usados dois imãs, a forma do sinal gerado é mais suave com picos determinados pela distância de separação entre os dois imãs.
Passagem lareal com dois imãs.
Muitos sensores de distância comerciais usam este arranjo.
f) Imã rotativo
No arranjo mostrado na figura 14 um imã circular ou imãs presos a uma peça circular de modo a gerar o mesmo padrão de campo permitem detectar movimentos de rotação com facilidade.
Usando um imã rotativo.
O sinal gerado com este arranjo é senoidal e pode ser facilmente trabalhado para excitar circuitos lógicos.
Outros arranjos
O posicionamento do sensor em relação ao campo de um imã admite muitos arranjos além dos indicados.
Tudo vai depender da orientação das linhas do campo que deve ser detectado, se sua variação e também de sua intensidade.
O projetista que trabalha com este tipo de sensor deve estar atento para as curvas se sensibilidade em relação a posição ao fazer um projeto e também ao seu próprio formato que pode incluir recursos no sentido de concentrar ou dispersar linhas de força.
Um exemplo interessante de aplicação é mostrado na figura 15 em que a passagem de um dente de uma engrenagem de um material ferromagnético entre um sensor hall um imã permanente, concentra as linhas de força do campo gerando um pulso de sinal.
Arranjo com imã fixo.
O efeito inverso pode ser obtido com a passagem de uma engrenagem de material diamagnético (alumÍnio, por exemplo) que dispersa as linhas de força do campo magnético conforme mostra a figura 16.
Detectando a passagem de materiais diamagnéticos.
CONCLUSÃO
Pela sua velocidade de resposta, pela robustez e durabilidade os sensores de efeito hall podem ser usados numa infinidade de aplicações e por isso podem ser encontrados numa infinidade de formatos e sensibilidades.
Nos sites de fabricantes de sensores como Philips, Siemens, Honeywell e outros os leitores podem encontrar informações específicas sobre os sensores fabricados facilitando assim a escolha do tipo para o projeto específico.
fonte: web e pesquisas adicionais automotivas
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