Eletrônica automotiva - 3 (A Eletrônica no Automóvel - A Introdução)

Na lição anterior, analisamos o princípio de fun­cionamento do sistema de ignição tradicional com poucos elementos, como utilizados nos carros até algum tempo atrás. Com o progresso da tecnologia eletrônica alguns recursos importantes passaram a ser agregados tanto no sistema de ignição como em outros sistemas que hoje dependem totalmente dela. Deles é que trataremos nesta lição.

3.1. Ignição
A eletrônica começou a fazer parte do sistema de ignição de uma forma gradual. Inicialmente, utilizou­se um transistor para fazer o chaveamento da bobi­na de ignição substituindo o platinado, num circuito simples conforme mostra a figura 1.

Figura 1

A idéia era simples. O platinado ao chavear o en­rolamento primário da bobina opera comutando u-ma carga indutiva de alta corrente. Isso faz com que na sua abertura, a energia armazenada no campo da bobina gere um pulso de alta tensão de retorno que provoca uma faísca nos contatos do platinado. Esta faísca tende a queimar os contatos que se desgastam com facilidade, provocando falhas do sistema de ignição. Utilizando-se um transistor de potência, como o mostrado na figura 2, pode-se controlar a corrente sem contatos e a partir de uma corrente de comando muito menor circulando pelo platinado.


Figura 2 - Transistor de po­tência encontrado em siste­mas de ignição.

Em outras palavras, o platinado ainda existe, mas trabalha com uma corrente muito menor, sem a o­corrência de faísca, o que aumenta a confiabilidade do sistema e sua durabilidade. Este tipo de ignição é denominado "Ignição Assistida". Neste sistema, o defeito mais comum é justamente a queima do tran­sistor de potência que trabalha normalmente nos seus limites, controlando uma corrente elevada. Nu-ma segunda etapa, o sistema de ignição evoluiu para o que hoje predomina na maioria dos veículos automotores. Trata-se da ignição eletrônica propria-mente dita ou ignição por "descarga capacitiva". Na figura 3 temos um diagrama simplificado deste sis­tema.

Figura 3

Nele, um circuito inversor formado por transistores de potência e um transformador elevam a tensão da bateria de 12 V para um valor entre 400 V e 600 V. Esta alta tensão é utilizada para carregar um capa­citor em série com o enrolamento primário da bobi­na e um elemento de disparo eletrônico. Este ele­mento de disparo é um SCR ou Silicon Controlled Rectifier (Diodo Controlado de Silício). Quando o gate (g) do SCR recebe o pulso de comando para gerar uma faísca, ele dispara transferindo a carga do capacitor para a bobina. Neste momento é indu­zido em seu secundário um pulso de tensão que gera a faísca na vela do carro. A grande vantagem deste sistema está na possibilidade de se gerar fa­íscas de alta energia de forma muito precisa e uni­forme, melhorando o desempenho do carro em to-dos os sentidos. Um deles é justamente o fato de que, enquanto no sistema tradicional à medida que a velocidade (rotação aumenta) o tempo de fecha­mento do platinado se torna mais curto e com isso a faísca perde a intensidade, o que não ocorre com o sistema por descarga capacitiva. A duração da faís­ca independe da rotação e com isso o rendimento é maior nas altas rotações. Na figura 4 temos uma curva comparativa do desempenho dos três siste­mas de ignição.

Figura 4

3.2 -Injeção eletrônica
O que tornou possível a utilização de combustíveis líquidos nos motores à combustão interna foi a cria­ção do carburados. Este dispositivo totalmente me­cânico misturava o ar ao combustível líquido for­mando assim um "spray" que injetado nos cilindros podia ser queimado pela ação da faísca da vela. Na figura 5 temos uma vista do velho e tradicional car­burador.

Figura 5 - Um carburador convencional

A tecnologia levou a soluções mecatrônicas para a injeção de combustível, com o processo de inje­ção eletrônica. Nele, o que temos é um solenóide que pela ação de um campo elétrico criado numa bobina por uma corrente de controle, faz com que o combustível seja borrifado juntamente com o ar no cilindro, conforme mostra a figura 6.


Figura 6 - Vista em corte de um bico injetor de um siste­ma de injeção eletrô­nica

O instante exato em que deve ser injetado o com­bustível no cilindro é dado por um microcontrolador que recebe sinais de sensores que determinam a posição de cada pistão. Esta técnica possibilita a programação dos instantes de injeção e das faíscas em função de fatores externos como a velocidade, a pressão no acelerador, a marcha em que o veícu­lo se encontra, sua temperatura, além de muitos outros fatores. Rigorosamente programados estes recursos possibilitam a obtenção do máximo de de­sempenho com um mínimo de consumo do motor. O sistema é ainda capaz de trabalhar com progra­mações diferentes de quantidade e instante de inje­ção conforme o tipo de combustível, possibilitando assim a fácil operação de um motor com diversos tipos de combustíveis (flex).


3.3-Microcontroladores
Microcontroladores são chips ou pequenas pasti­lhas de silício na forma de circuitos integrados, ca­pazes de realizar uma grande quantidade de fun­ções de controle a partir de informações captadas por sensores e processadas internamente a partir de um programa. Na figura 7 temos o aspecto típico de um microcontrolador.

Figura 7-Um micro­controlador de tipo en­contrado em veículos automotores.

Os microcontroladores utilizados nos automóveis têm por função funcionar como uma espécie de "cérebro" gerenciando todo o funcionamento de su­as partes elétricas. Nos veículos modernos eles contém a programação para o sistema de ignição, injeção, alarmes, luzes, etc, ficando encerrados na unidade de controle. Estes componentes não po­dem ser reparados quando ocorre algum problema, pois são programados de fábrica. O que eles pos­suem é uma memória programável que eventual-mente pode ter os dados de funcionamento, mas não o programa, inseridos num processo de ajuste ou reparação feito na oficina especializada. Neste caso, uma máquina de diagnóstico (computador) com um programa apropriado, lê os dados grava­dos e o estado de todos os sensores, detectando eventuais falhas que podem ser corrigidas. Trata-se do chamado diagnóstico eletrônico feito pelas ofici­nas especializadas. Na figura 8 temos um exemplo de instrumento de diagnóstico deste tipo.

Figura 8- Diagnostico eletrônico para motores

3.4-Alarmes
Um tipo de recurso de tecnologia eletrônica en­contrado na maioria dos veículos é o alarme. Num alarme automotivo típico. sensores detectam quan­do ocorre a invasão do veículo por um desconheci­do, atuando sobre sistemas de aviso e de inibição do movimento. Normalmente são utilizados micro­controladores programados com as diversas fun­ções que o alarme deve realizar. Nos tipos mais sofisticados o sistema pode enviar sinais por meio de celular para o celular do proprietário do veículo ou até mesmo via uma conexão de Internet. O re­curso da desabilitação por senha ou outra forma também está previsto. Os alarmes mais simples uti­lizam circuitos rudimentares com poucos compo nentes, mas têm poucas funções. A tecnologia dos alarmes tem evoluído de uma forma muito rápida com recursos que devem se tornar comuns em pou­co tempo como a identificação do proprietário pela Iris ou pela impressão digital, impedindo que outras pessoas desautorizadas dêem a partida num carro.


3.5-Som
Do antigo rádio AM valvulado dos carros dos anos 40 e 50 passamos por tecnologias cada vez mais sofisticadas que vão do emprego do transistor e de­pois do circuito integrado para proporcionar a repro­dução sonora das mais diversas mídias. Assim, em primeiro lugar temos o simples rádio FM que depois teve agregado o toca-fitas cassete. Depois chegou
o CD player com displays LCD apresentando os mais diversos efeitos até mesmo os televisores e reprodutores de DVD dos mais diversos tipos, inclu­sive para colocação nos bancos para que os passa­geiros dos bancos traseiros possam utilizar. Nesta categoria incluem-se os vídeo-games dos mais di­versos tipos. Os próprios alto-falantes vêm passan­do por uma evolução no sentido de se obter maior fidelidade e maior capacidade de manusear potên­cias elevadas como as exigidas para alguns equipa­mentos. De fato, neste ponto temos de incluir a ca­tegoria dos amplificadores de muito altas potências que são utilizados em alguns carros e que até exi­gem até fontes separadas de energia, como bateri­as adicionais instaladas nos porta-malas.

Figura 9 - Exemplo de som automotivo de alta po­tência com alto-falantes e amplificador na parte traseira do veículo


3.6-LEDs
Na edição anterior de "O Peçalheiro" fizemos um interessante artigo em que focalizamos a nova tec­nologia dos LEDs que estão substituindo as lâmpa­das comuns em todos os pontos em que se neces­sita de um foco de luz: dos painéis de instrumentos até os faróis. Os LEDs ou Light Emitting Diodes (Diodos Emissores de Luz) são dispositivos semi­condutores, formados por chips de arseneto de gá­lio e outras substâncvias dopantes que, ao serem percorridos por uma corrente elétrica emitem luz. Os LEDs são robustos, apresentam um rendimento elevado e produzem luz pura *(monocromática). Combinando-se diversos chips num único dispositi­vo é possível produzir luz de diversas cores que combinadas resultam na luz branca Observamos que o comportamento dos LEDs é diferente das lâmpadas. Os LEDs são polarizados e exigem fon­tes de corrente constante para sua alimentação. Na figura 10 temos um farol de LEDs utilizado em auto­móveis mais modernos.

Figura 10 - Farois de LEDs utilizados em lugar de lâmpa­das comuns

GPS
GPS é o acrônimo para Global Positioning Sys­tem ou Sistema de Posicionamento Global. O equi­pamento de GPS consiste num receptor que se co­munica com satélites. Através de triangulação, con-forme mostra a figura 11, é possível determinar a posição exata em que o aparelho se encontra na superfície da terra.

Figura 11-A posi­ção do receptor é determinada por triangulação.

Com a utilização de mapas na memória é possí­vel colocar a posição do veículo no mapa e através de programação, determinar a melhor rota para se chegar a um local. Na figura 12 um GPS da Sanyo para uso automotivo.

Figura 11-Os GPS para carros já estão se tornando comuns em nossos dias.

Nas próximas lições detalharemos o funciona­mento de muitos dos dispositivos descritos nesta lição.

Questionário
1, Num sistema de ignição assistida, a função do transistor é:
A) Substituir o platinado
B) Gerar alta tensão
C) Comutar a bobina
D) Comandar o distribuidor

2. A injeção eletrônica substitui que peça dos car­ros tradicionais?
A) A bobina de ignição
B) As velas
C) O distribuidor
D) O carburador

3. As principais funções eletrônicas de um carro são controladas por que tipo de dispositivo?
A) Microcontroladores
B) Transistores
C) Computadores de bordo
D) GPS