Na lição anterior tratamos dos dispositivos semicondutores ou componentes ativos encontrados nos circuitos eletrônicos dos automóveis. No entanto, existe uma categoria muito importante de componentes que fazem parte do circuito eletrônico de um carro. São os componentes responsáveis pelo interfaceamento do circuito com o mundo externo, ou seja, os sensores e os efetores. Os sensores são os elementos que verificam o que acontece com as diversas partes do carro e o mundo exterior e informam o controle sobre isso. Os efetores são os dispositivos que transformam o comando do controle numa ação.
6.1 – Sensores resistivos
O tipo mais simples de sensor que encontramos nos carros é o sensor resistivo. Trata-se de um componente cuja resistência elétrica varia com alguma grandeza física externa, por exemplo, temperatura, nível de óleo ou combustível, pressão, etc. Estes sensores são as chamadas “cebolinhas” que medem a temperatura do motor, a pressão do óleo, etc. Na figura 1 temos o aspecto de um sensor deste tipo.
No interior de um sensor resistivo de temperatura, por exemplo, encontramos um componente denominado NTC ou PTC. Estes componentes mudam de resistência com a temperatura. Num NTC (Negative Temperature Coefficient) a resistência diminui quando a temperatura aumenta. Por outro lado num PTC (Positive Temperature Coefficient) a resistência aumenta quando a temperatura sobe. Os dois podem ser usados para sensoriar a temperatura, bastando que o microcontrolador saiba como a resistência varia. Na figura 2 temos os aspectos de NTCs e PTCs comuns.
Um outro sensor resistivo é a bóia que mede o nível de combustível que tem um resistor variável cujo cursor muda de posição. Este sensor é acoplado à bóia que, ao se mover, altera a resistência do sensor.
6.2 – Sensores Indutivos
Estes sensores são formados por uma bobina e uma pequena peça de metal ferroso. Na presença de um campo magnético, ou na alteração do campo magnético criado por um imã ou outra bobina, eles geram um impulso elétrico. Uma aplicação comum deste tipo de sensor é em alguns tipos de ignição eletrônica em que eles sensoriam a passagem dos dentes de uma engrenagem acoplada ao motor, gerando desta forma os pulsos que controlam o sistema de ignição, conforme mostra a figura 3.
Estes mesmos sensores podem ser encontrados em pontos em que se deseja detectar o movimento de partes mecânicas.
6.3 – Sensores Capacitivos
Estes sensores operam segundo o mesmo princípio de um capacitor.. A presença de qualquer objeto funciona como a placa de um capacitor, quando se aproxima de outro que seja condutor, mas sem encostar. Por exemplo, colocando uma placa de metal sob uma placa de vidro (isolante), apoiando o dedo sobre o vidro, o dedo funciona como a outra placa do capacitor, alterando sua capacitância. Se a placa de metal for ligada a um circuito que detecte a variação da capacitância, pode-0se detectar a presença do dedo ou o toque do dedo, conforme mostra a figura 4.
Este tipo de sensor pode ser encontrado em veículos modernos que possuam sistemas de acionamento por toque em dispositivos. Em alguns casos estes sensores são acoplados às próprias telas de cristal líquido (LCD), sendo denominadas então de “touch screen”, telas de toque.
6.4 – Sensores Hall
Os sensores Hall ou ainda de “Efeito Hall” são sensores utilizados amplamente nos sistemas de ignição eletrônica atuais, para sensoriar a rotação do motor e assim controlar o seu funcionamento. Como o nome sugere, eles se baseiam no efeito Hall.
Segundo este efeito, uma corrente elétrica numa placa de metal se desvia se for aplicado um campo magnético, conforme mostra a figura 5.
Isso significa que podemos usar uma minúscula plaquinha de metal para sensoriar a presença de campos magnéticos, e assim controlar peças móveis como uma engrenagem que rode ou um imã preso a uma polia. Existem então pequenos sensores Hall, na forma de circuitos integrados que são utilizados para detectar a rotação dos dentes de uma engrenagem quando eles passam diante de um pequeno imã, conforme mostra a figura 6.
A cada dente que passa diante do sensor, ele gera um impulso que pode ser utilizado para monitorar o funcionamento do motor.
6.5 – Solenóides
Os solenóides são dispositivos efetores no sentido de que eles traduzem um comando elétrico numa ação, no caso uma força e um movimento. Um solenóide consiste numa bobina com um núcleo móvel, conforme mostra a figura 7.
Quando aplicamos uma tensão elétrica no solenóide circula uma corrente que cria um corte campo magnético no seu interior. Este campo “puxa” a peça metálica que forma o núcleo exercendo um esforço mecânico. Este tipo de dispositivo é que aciona as travas elétricas ou a abertura elétrica do porta-malas de um carro.
Dispositivo semelhante acopla o motor de partida ao motor principal quando é dada a partida.
6.6 – Motores
Os motores são também dispositivos efetores que convertem um comando elétrico em movimento. No carro encontramos diversos tipos de motores elétricos: para levantar e abaixar os vidros, para mudar a posição do espelho retrovisor, para acionar o limpador de pára-brisas, para borrifar água no párabrisas, etc. Existem basicamente dois tipos de motores utilizados em aplicações automotivas. O mais comum é o motor de corrente contínua ou motor DC (direct current) que tem os aspectos mostrados na figura 9.
Estes motores funcionam com 12 V e seu tamanho determina a força que podem exercer. São os motores encontrados nos limpadores de pára-brisas, vidros, etc. O segundo tipo de motor, mais sofisticado, é o motor de passo que é controlado diretamente por um circuito eletrônico de posicionamento. Estes motores, cujo aspecto é mostrado na figura 10, destinam a aplicações em que uma parte mecânica precisa ser posicionada com precisão.
Um Sensor Especial – Sonda Lambda
Um sensor que merece um destaque especial no carro é o sensor de gás ou sonda lambda como também é conhecido. Este sensor consiste num dispositivo capaz de detectar a quantidade de oxigênio existente num ambiente. Na figura 11 temos sua estrutura. Nesta sonda, um filamento aquece um material quimicamente sensível aos gases.
Quando este material absorve gases combustíveis, ele muda sua resistência elétrica, fornecendo assim um sinal a um circuito externo.
Colocado no escapamento de um automóvel, conforme mostra a figura 12, ele detecta a quantidade de combustível que não foi queimado no motor e com isso determina se a mistura deve ou não ser enriquecida. Explicando melhor: para que o rendimento do motor seja máxima, todo o combustível injetado deve ser queimado, o que significa que também deve ser injetada a quantidade apropriada de oxigênio para o que se denomina combustão total. Temos então uma mistura que quimicamente é denominada estequiométrica.
Se as proporções de oxigênio e combustível não forem corretas temos baixo rendimento do motor. A sonda lambda detecta isso pela que sai no escapamento do carro, verificando assim se existe excesso de oxigênio ou de combustível, caso em que a mistura não está correta. O sinal da sonda é então enviado ao processador que ajusta então o sistema de injeção de acordo com o necessário para o correto funcionamento do motor.
