Governador
Cid Ferreira Gomes
Vice Governador
Domingos Gomes de Aguiar Filho
Secretária da Educação
Maria Izolda Cela de Arruda Coelho
Secretário Adjunto
Maurício Holanda Maia
Secretário Executivo
Antônio Idilvan de Lima Alencar
Assessora Institucional do Gabinete da Seduc
Cristiane Carvalho Holanda
Coordenadora da Educação Profissional – SEDUC
Andréa Araújo Rocha
INICIAÇÃO A ELETROELETRÔNICA
1. MATÉRIA
Matéria é tudo o que tem massa e ocupa um lugar no espaço, ou seja, possui volume.
Ex.: madeira, ferro, água, areia, ar, ouro e tudo o mais que imaginemos, dentro da definição acima.
2. MOLÉCULA
Uma molécula é a menor partícula que apresenta todas as propriedades físicas e químicas de uma
substância. As moléculas são formadas por dois ou mais átomos.
3. ÁTOMO
Todas as substâncias são formadas de pequenas partículas chamadas átomos, que é a quantidade
menor de um elemento químico com existência própria, considerada indivisível.
Todo átomo possui prótons, elétrons e nêutrons.
Elétrons - São partículas subatômicas que possuem cargas elétricas negativas.
Prótons - São partículas subatômicas que possuem cargas elétricas positivas.
Nêutrons - São partículas subatômicas que não possuem cargas elétricas.
Núcleo - É o centro do átomo, onde se encontram os prótons e nêutrons.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
1
4. ÍONS
Os átomos são eletricamente neutros, porque o número de prótons, positivamente carregados, se
iguala ao número de elétrons, negativamente carregados. Mas quando um átomo ganha ou perde elétrons,
este equilíbrio é perturbado.
Se o átomo ganha elétrons, ele adquire uma carga total negativa. Se o átomo perde elétrons, ele
adquire carga total positiva.
Uma partícula com uma carga negativa ou positiva é chamada de um íon. Um íon é sempre
simbolizado escrevendo-se a abreviação química do elemento seguida do número de cargas positivas (+)
ou negativas (-) que o íon adquire.
5. GERADORES
Todo dispositivo cuja finalidade é produzir energia elétrica à custa de energia mecânica constitui
uma máquina geradora de energia elétrica (diz-se também, impropriamente, máquina geradora de
eletricidade - eletricidade não é uma grandeza física, é um ramo da Física).
O funcionamento dessas máquinas se baseia ou em fenômenos eletrostáticos (como no caso do
gerador Van de Graaff), ou na indução eletromagnética (como no caso do disco de Faraday). Nas
aplicações industriais a energia elétrica provém quase exclusivamente de geradores mecânicos cujo
princípio é o fenômeno da indução eletromagnética (e dos quais o disco de Faraday é um simples
precursor); os geradores mecânicos de corrente alternante são também denominados alternadores; os
geradores mecânicos de corrente contínua são também denominados dínamos. Vale, desde já, notar que:
"dínamo" de bicicleta não é dínamo e sim 'alternador'.
Numa máquina elétrica (seja gerador ou motor), distinguem-se essencialmente duas partes, a
saber: o estator, conjunto de órgãos ligados rigidamente à carcaça e o rotor, sistema rígido que gira em
torno de um eixo apoiado em mancais fixos na carcaça. Sob ponto dê vista funcional distinguem-se o
indutor, que produz o campo magnético, e o induzido que engendra a corrente induzida.
No dínamo o rotor é o induzido e o estator é o indutor; nos alternador dá-se geralmente o
contrario.
A corrente induzida produz campo magnético que, em acordo com a Lei de Lenz, exerce forças
contrárias à rotação do rotor; por isso em dínamos e alternadores, o rotor precisa ser acionado
mecanicamente. O mesmo concluímos do Princípio de Conservação da Energia: a energia elétrica
extraída da máquina, acrescida de eventuais perdas, é compensada por suprimento de energia mecânica.
5.1.
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DOS ALTERNADOS
Para esclarecer o principio de funcionamento dos alternadores, descrevamos inicialmente o mais
simples deles (usado em faroletes de acionamento manual e de bicicleta, e em ignição de motores de
explosão para motonetas). Acompanhemos pela ilustração:
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
2
Diante de uma bobina fixa B (induzido) põe-se a girar um ímã SN (indutor), como ilustrado
acima. O ímã mantém um campo do qual o fluxo concatenado com a bobina varia periodicamente, com
a mesma freqüência de revolução do ímã. Se a rotação do ímã for lenta, um galvanômetro sensível G
indica aproximadamente a corrente instantânea no decurso do tempo; se a rotação for rápida, é
necessário um osciloscópio.
Na ilustração abaixo representamos fases consecutivas do fenômeno.
Convenção:
Corrente positiva, vetor
unitário,
fluxo positivo.
Nessa seqüência de ilustrações acima apresentamos as fases mais representativas no
funcionamento de um alternador. É a variação de fluxo que induz corrente. O fluxo varia enquanto
aumenta ou diminui. Quando o fluxo é máximo, ele não varia; a FEM induzida é nula; a corrente é nula e
muda de sentido. O campo magnético produzido pela corrente induzida exerce no ímã forças contrarias à
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
3
sua rotação.
Os aparelhos eletrodomésticos construídos para funcionarem sob tensão alternante rms de 117
V, 60 Hz, devem ser submetidos a uma tensão que obedece, aproximadamente, a lei supra.
Para intensificar o fenômeno, as espiras do rotor são dispostas sobre um núcleo de ferro, cujo efeito
consiste em elevar o fluxo de indução concatenado com o quadro.
Os terminais do quadro são soldados a “anéis coletores” ; estes anéis são metálicos, presos
rigidamente ao eixo mas eletricamente isolados do mesmo; em cada anel apóia-se uma “escova”, corpo
sólido e condutor (geralmente de grafite), comprimido elasticamente contra o anel, de modo a garantir
bom contato elétrico do mesmo; as escovas estão presas a um suporte isolante; a elas liga-se a parte
externa do circuito.
Aqui ilustramos as bases de um alternadores de pequeno porte. O estator é constituído por um ímã
permanente e opera como indutor. O sistema é conhecido como ‘magneto', e é (foi) usado para campainha
de telefone, ou para ignição em pequenos motores de explosão (motocicletas). O estator poderia ser um
eletroímã (foto acima, direita: anel de Gramme) abastecido com corrente contínua de uma fonte
adequada.
Abaixo temos a foto de um alternador elementar/didático onde o rotor é um ímã permanente
(cuja rotação gera a variação de fluxo) e o estator é uma bobina (300 espiras de fio esmaltado #28 a #30)
dotada de núcleo de ferro em U. A rotação do ímã permanente é conseguida mediante um barbante que
deve ser enrolado no eixo (entre as pernas do U de cobre, mancal do eixo) e a seguir puxado. A pequena
lâmpada de lanterna de 1,5 V vista nessa foto poderá ser substituída por vários LEDs (diodos emissores de
luz).
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4
Nos alternador de grande porte, o estator é induzido (onde se recolhe a corrente alternante) e o
rotor é indutor (geralmente são eletroímãs alimentados por corrente contínua, por meio de anéis
coletores).
Sistema AC - Gerador/Motor
5.2. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DOS DINAMICOS
Nos geradores tipo alternadores (como os ilustrados acima) um artifício simples permite retificar a
corrente, ou seja, fazer com que fluam sempre num mesmo sentido. Substituamos o par de anéis coletores
por um comutador (veja ilustração abaixo); é um anel coletor dividido em dois segmentos simétricos e
nos quais se apóiam escovas em posições diametralmente opostas. As escovas são pequenos blocos de
grafite e estacionários, comprimidos elasticamente contra o comutador; este é solidário com o rotor e
pode ser concebido como tubo de cobre secionado longitudinalmente.
Nos instantes em que o fluxo de indução no rotor é máximo ou mínimo a corrente induzida é nula;
nos mesmos instantes invertem-se as conexões das escovas com os segmentos do comutador pois são
permutados os segmentos em contato com as escovas; portanto são invariáveis a polaridade das escovas e
o sentido da corrente no circuito externo (abaixo, em -b-, a corrente retificada). Tal corrente externa, cuja
intensidade varia periodicamente mas cujo sentido se conserva, é denominada corrente pulsante. Vista
pelo 'dínamo' a corrente é sempre alternante; vista pelo 'circuito exterior' a corrente é sempre pulsante.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
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Dispondo sobre o mesmo núcleo diversos quadros iguais, distribuídos simetricamente em torno
do eixo e associados todos em série, e dotando o comutador de outros tantos pares de segmentos, obtémse no circuito externo uma corrente pulsante praticamente contínua.
5.3.GERADORES ASSOCIADOS EM SÉRIE
Dois ou mais geradores constituem uma associação em série quando estão ligados de modo que a
mesma corrente percorra cada um deles.
5.4.
GERADORES ASSOCIADOS EM PARALELO
Na conexão em paralelo de dois ou mais geradores, seus terminais estão submetidos a mesma ddp
da associação.
6. CORRENTE ELÉTRICA
A corrente elétrica é um fluxo de elétrons que circula por um condutor quando entre suas
extremidades houver uma diferença de potencial. Esta diferença de potencial chama-se tensão. A
facilidade ou dificuldade com que a corrente elétrica atravessa um condutor é conhecida como resistência.
Esses três conceitos: corrente, tensão e resistência, estão relacionados entre si, de tal maneira que,
conhecendo dois deles, pode-se calcular o terceiro através da Lei de Ohm.
A corrente elétrica pode ser um simples jato de partículas no vácuo, como acontece num
cinescópio de TV, em que um feixe de elétrons é lançado contra a tela. No entanto, na maioria dos casos, a
corrente elétrica não ocorre no vácuo, mas sim no interior de um condutor. Por exemplo, aplicando uma
diferença de potencial num fio metálico, surge nele uma corrente elétrica formada pelo movimento
ordenado de elétrons.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
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Não se pode dizer que todo movimento de cargas elétricas seja uma corrente elétrica. No fio
metálico, por exemplo, mesmo antes de aplicarmos a diferença de potencial, já existe movimento de
cargas elétricas. Todos os elétrons livres estão em movimento, devido à agitação térmica. No entanto, o
movimento é caótico e não há corrente elétrica.
Quando aplicamos a diferença de potencial, esse movimento caótico continua a existir, mas a ele
se sobrepõe um movimento ordenado, de tal forma que, em média, os elétrons livres do fio passam a se
deslocar ao longo deste. É assim que se forma a corrente elétrica.
Antes de se começar a realizar cálculos, há que se conhecer as unidades de medida. A tensão é
medida em Volts (V), a corrente é medida em Amperes (A) e a resistência em Ohms (ohm).
6.1. TIPOS DE CORRENTE ELÉTRICA
a) Corrente contínua (CC) – é aquela cujo sentido permanece constante. Quando, além do sentido,
a intensidade também se mantém constante, a corrente é chamada corrente contínua constante. É o que
ocorre, por exemplo, nas correntes estabelecidas por uma bateria de automóvel e por uma pilha.
b) Corrente alternada (CA) – é aquela cuja intensidade e cujo sentido variam periodicamente. Esse é o
caso das correntes utilizadas em residências, que são fornecidas pelas usinas hidrelétricas, em que temos
uma corrente alternada de freqüência 60 ciclos por segundo.
7. RESISTÊNCIA ELÉTRICA
Resistor de uma lâmpada elétrica comum.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
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Os resistores são elementos de circuito que consomem energia elétrica, convertendo-a
integralmente em energia térmica. A conversão de energia elétrica em energia térmica é chamada de
Efeito Joule.
Os resistores podem ser encontrados em vários objetos, como por exemplo, no chuveiro, na
lâmpada, etc. A figura abaixo nos mostra como os resistores são representados em um circuito elétrico.
A resistência elétrica pode ser definida pelas seguintes equações:
ou
8. TENSÃO ELETRICA
Tensão elétrica ou diferencial de potencial (ddp) é a diferença de potencial entre dois pontos.
A tensão elétrica também pode ser explicada como a quantidade de energia gerada para
movimentar uma carga elétrica. Já no condutor, por onde circula a carga de energia elétrica, a diferença
entre o gerador (equipamento responsável por gerar energia) e o consumidor (que pode ser seu
computador ou outro equipamento) é que simboliza qual é a tensão que existe nesse condutor.
Exemplos de geradores de tensão: as usinas hidrelétricas, pilhas e baterias.
Logo abaixo, temos um exemplo de um circuito elétrico, com um gerador e um consumidor.
No exemplo acima, o gerador, que é a pilha, libera uma partícula eletrizada, esta percorre o
condutor e faz acender a lâmpada, depois essa partícula continua seu percurso até retornar à pilha.
Com isso, pode-se concluir que a tensão elétrica é a quantidade de energia que um gerador fornece
pra movimentar uma carga elétrica durante um condutor.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
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Como já foi dito, a tensão elétrica é quantidade de energia gerada para movimentar uma carga,
portanto, o gerador necessita liberar energia elétrica para movimentar uma carga eletrizada.
A fórmula para calcular a tensão a partir desse conceito é:
U = Eel / Q
Onde:
U= Tensão elétrica
Eel= Energia elétrica
Q= Quantidade de carga eletrizada
9. MATERIAIS CONDUTORES
O que caracteriza o material bom condutor é o fato de os elétrons de valência (por exemplo, o
cobre possui um elétron na última camada) estarem fracamente ligados ao átomo, podendo ser facilmente
deslocados do mesmo. Ora, consideremos, por exemplo, uma barra de cobre que possui um número
extremamente elevado de átomos de cobre e apliquemos uma diferença de potencial entre os extremos
desta barra. Os elétrons da camada de valência de todos os átomos facilmente se deslocarão sob a ação do
campo elétrico produzido pela diferença de potencial aplicada, originando-se uma corrente elétrica no
material.
Outros materiais que possuem uma constituição semelhante à do cobre, com um único elétron na
camada de valência, são o ouro e a prata, dois outros excelentes condutores de eletricidade.
Em alguns tipos de átomos, especialmente os que compõem os metais - ferro, ouro, platina, cobre,
prata e outros -, a última órbita eletrônica perde um elétron com grande facilidade. Por isso seus elétrons
recebem o nome de elétrons livres.
Estes elétrons livres se desgarram das últimas órbitas eletrônicas e ficam vagando de átomo para
átomo, sem direção definida. Mas os átomos que perdem elétrons também os readquirem com facilidade
dos átomos vizinhos, para voltar a perdê-los momentos depois. No interior dos metais os elétrons livres
vagueiam por entre os átomos, em todos os sentidos.
Devido à facilidade de fornecer elétrons livres, os metais são usados para fabricar os fios de cabos
e aparelhos elétricos: eles são bons condutores do fluxo de elétrons livres.
Já outras substâncias - como o vidro, a cerâmica, o plástico ou a borracha - não permitem a
passagem do fluxo de elétrons ou deixam passar apenas um pequeno número deles. Seus átomos têm
grande dificuldade em ceder ou receber os elétrons livres das últimas camadas eletrônicas. São os
chamados materiais isolantes, usados para recobrir os fios, cabos e aparelhos elétricos.
Essa distinção das substâncias em condutores e isolantes se aplica não apenas aos sólidos, mas
também aos líquidos e aos gases. Dentre os líquidos, por exemplo, são bons condutores as soluções de
ácidos, de bases e de sais; são isolantes muitos óleos minerais. Os gases podem se comportar como
isolantes ou como condutores, dependendo das condições em que se encontrem.
Em alguns tipos de átomos, especialmente os que compõem os metais - ferro, ouro, platina, cobre,
prata e outros -, a última órbita eletrônica perde um elétron com grande facilidade. Por isso seus elétrons
recebem o nome de elétrons livres.
Estes elétrons livres se desgarram das últimas órbitas eletrônicas e ficam vagando de átomo para
átomo, sem direção definida. Mas os átomos que perdem elétrons também os readquirem com facilidade
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dos átomos vizinhos, para voltar a perdê-los momentos depois. No interior dos metais os elétrons livres
vagueiam por entre os átomos, em todos os sentidos.
Devido à facilidade de fornecer elétrons livres, os metais são usados para fabricar os fios de cabos
e aparelhos elétricos: eles são bons condutores do fluxo de elétrons livres.
10. GRANDEZAS ELÉTRICAS
Ao longo dos anos, vários cientistas descobriram que a eletricidade parece se comportar de
maneira constante e previsível em dadas situações, ou quando sujeitas a determinadas condições. Estes
cientistas, tais como Faraday, Ohm, Lenz e Kirchhoff, para citar apenas alguns, observaram e
descreveram as características previsíveis da eletricidade e da corrente elétrica, elétrica, sob a forma de
certas regras. Estas regras recebem comumente o nome de “leis”. Pelo aprendizado das regras ou leis
aplicáveis ao comportamento da eletricidade você terá “aprendido” eletricidade.
11. CIRCUITOS ELETRICOS
Todo o circuito elétrico necessita de uma fonte geradora que forneça um valor de tensão necessário
para a existência de corrente elétrica.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
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A eletricidade é empregada das mais diversas formas pelo homem. À partir da energia elétrica
movimentam-se motores, acendem-se luzes, produz-se calor.
Circuito elétrico é um caminho fechado por onde circula a corrente elétrica.
Os circuitos elétricos podem assumir as mais diversas formas, com o objetivo de produzir os
efeitos desejados, tais como: luz, som, calor, movimento.
O circuito elétrico mais simples que se pode ”montar” se constitui de três componentes:
•
Fonte geradora
•
Carga
•
Condutores
•
Fonte geradora
11.1. TIPOS DE CIRCUITOS ELETRICOS
Os circuitos elétricos, de um modo geral, dividem-se em Série e Paralelo.
Circuito série: é aquele cujos elementos são ligados um após outro, sendo que um elemento depende
do outro e constituem uma malha elétrica. Esse circuito recebe o nome de dependente, porque se um dos
elementos for interrompido os demais deixarão de funcionar; isto porque ele se compõe de um só ramo,
ou seja, um só caminho para a passagem da corrente.
Circuito paralelo: é aquele em que seus elementos são colocados um independente do outro. Isto
quer dizer que, se um elemento qualquer deixar de funcionar, não perturbará o funcionamento dos demais.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
11
EXEMPLO DE CIRCUITO ELETRICO
12. INTRODUÇÃO A LEI KIRCHHOFF
A tensão aplicada a um circuito fechado é igual ao somatório das quedas de tensão naquela
circuito.
Ou seja: a soma algébrica das subidas e quedas de tensão é igual a zero ( V). Então, se temos o
seguinte circuito:
podemos dizer que VA = VR1 + VR2 + VR3
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
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Lei de Kirchhoff para Correntes:
A soma das correntes que entram num nó (junção) é igual à soma das correntes que saem desse nó.
13. LEI DE OHM
Um circuito elétrico consta de, na prática, pelo menos quatro partes: fonte de fem (força
eletromotriz), condutores, carga e instrumentos de controle. Como no circuito abaixo:
13.1. A PRIMEIRA LEI DE OHM
A relação existente entre a corrente, a tensão e a resistência denomina-se Lei de Ohm: Para que
circule ma corrente de 1A em uma resistência de 1 Ohm, há de se aplicar uma tensão em suas
extremidades de 1V (V=R.I).
Considere um fio feito de material condutor. As extremidades desse fio, são ligadas aos pólos de
uma pilha, como mostra a figura abaixo. Desse modo, a pilha estabelece uma diferença de potencial no fio
condutor e, conseqüentemente, uma corrente elétrica. Para se determinar o valor da corrente elétrica,
coloca-se em série no circuito um amperímetro e, em paralelo, um voltímetro que permitirá a leitura da
tensão. A montagem do circuito está ilustrada na figura abaixo:
Com o circuito montado e funcionando, fazemos as medições de tensão e corrente através dos
aparelhos instalados. Agora imagine que a diferença de potencial da pilha seja dobrada (podemos fazer
isso ligando uma segunda pilha em série com a primeira). Como resultado dessa alteração, o voltímetro
marcará o dobro da tensão anterior, e o amperímetro marcará o dobro de corrente elétrica. Se triplicarmos
a diferença de potencial, triplicaremos a corrente elétrica. Isso quer dizer que a razão entre a diferença de
potencial e a corrente elétrica tem um valor constante. Essa constante é simbolizada pela letra R
Se colocarmos a corrente elétrica (i) em evidência, podemos observar que, quanto maior o valor de
R, menor será a corrente elétrica. Essa constante mostra a resistência que o material oferece à passagem
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
13
de corrente elétrica. A primeira lei de Ohm estabelece que a razão entre a diferença de potencial e a
corrente elétrica em um condutor é igual a resistência elétrica desse condutor. Vale salientar que a
explicação foi desenvolvida tendo como base um condutor de resistência constante. É por isso que
condutores desse tipo são chamados de condutores ôhmicos.
A unidade de resistência elétrica no Sistema Internacional está exposta no quadro a seguir.
13.2. A SEGUNDA LEI DE OHM
A primeira lei de Ohm nos apresentou uma nova grandeza física, a resistência elétrica. A segunda
lei de Ohm nos dirá de que fatores influenciam a resistência elétrica. De acordo com a segunda lei, a
resistência depende da geometria do condutor (espessura e comprimento) e do material de que ele é feito.
A resistência é diretamente proporcional ao comprimento do condutor e inversamente proporcional a área
de secção (a espessura do condutor). Observe a figura abaixo.
14. POTÊNCIA ELETRICA
A potência elétrica numa parte de um circuito é igual à tensão dessa parte multiplicada pela
corrente que passa por ela:
P=VI
Combinando essa equação com I=V/R, temos: P=RI2 e V2/R
15. MAGNETISMO
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
14
Magnetismo é o fenômeno físico que consiste nas forças de atração e repulsão exercidas por certos
metais, como o ferro-doce, o cobalto e o níquel, devido à presença de cargas elétricas em movimento. Dáse também esse nome à disciplina da física que estuda a origem e as manifestações de tais fenômenos
magnéticos.
Tradicionalmente, em física estudam-se dois tipos de fontes de fenômenos magnéticos: os ímãs e
as cargas livres nos condutores, que transmitem uma corrente elétrica. Denomina-se campo magnético à
perturbação sofrida pelo espaço próximo a uma dessas fontes magnéticas.
16. IMÃS
Um imã é definido com um objeto capaz de provocar um campo magnético à sua volta e pode ser
natural ou artificial.
Um imã natural é feito de minerais com substâncias magnéticas, como por exemplo, a magnetita, e
um imã artificial é feito de um material sem propriedades magnéticas, mas que pode adquirir permanente
ou instantaneamente características de um imã natural.
16.1. PROPRIEDADES DOS IMÃS
POLOS MAGNÉTICOS
São as regiões onde se intensificam as ações magnéticas. Um imã é composto por dois pólos
magnéticos, norte e sul, normalmente localizados em suas extremidades, exceto quando estas não
existirem, como em um imã em forma de disco, por exemplo. Por esta razão são chamados dipolos
magnéticos.
Para que sejam determinados estes pólos, se deve suspender o imã pelo centro de massa e ele se
alinhará aproximadamente ao pólo norte e sul geográfico recebendo nomenclatura equivalente. Desta
forma, o pólo norte magnético deve apontar para o pólo norte geográfico e o pólo sul magnético para o
pólo sul geográfico.
ATRAÇÃO E REPULSÃO
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
15
Ao manusear dois imãs percebemos claramente que existem duas formas de colocá-los para que
estes sejam repelidos e duas formas para que sejam atraídos. Isto se deve ao fato de que pólos com
mesmo nome se repelem, mas pólos com nomes diferentes se atraem, ou seja:
17. INDUTOR
Um indutor é um componente eletrônico muito simples, constituído por uma bobina de material
condutor, por exemplo, fio de cobre.
Em um esquema elétrico, um indutor é mostrado da seguinte maneira
O que você observa na ilustração é uma bateria, uma lâmpada, uma bobina de fio em volta de um
núcleo de ferro (amarelo) e um interruptor. A bobina de fio é um indutor. Se você leu Como funcionam os
eletroímãs, talvez perceba que o indutor é um eletroímã.
Se tirasse o indutor do circuito, teria uma lanterna comum. Você fecha o interruptor e a lâmpada se
acende. Com o indutor, o comportamento é completamente diferente.
A lâmpada é um resistor - a resistência cria calor para fazer o filamento na lâmpada brilhar (para
mais detalhes, veja Como funcionam as lâmpadas). O fio na bobina tem muito menos resistência. Então, o
que você espera quando liga o interruptor é que a lâmpada brilhe muito fracamente. A corrente deveria
seguir o caminho de baixa resistência, através do indutor. Mas o que acontece é que quando você liga o
interruptor, a lâmpada brilha intensamente e, na seqüência, fica mais fraca. Quando desliga o interruptor,
a lâmpada brilha com intensidade e, então, desliga rapidamente.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
16
A razão para esse comportamento estranho é o indutor. Quando a corrente começa a fluir pela
bobina, esta tende a estabelecer um campo magnético. Enquanto o campo é estabelecido, a bobina inibe o
fluxo da corrente. Uma vez que o campo esteja estabelecido, a corrente pode fluir normalmente através do
fio. Quando o interruptor é desligado, o campo magnético da bobina mantém a corrente fluindo até que o
campo seja nulo. Essa corrente mantém a lâmpada acesa por um período de tempo, mesmo que o
interruptor esteja desligado. Em outras palavras, um indutor pode armazenar energia no seu campo
magnético e tende a resistir a qualquer mudança na quantidade de corrente que flui através dele.
18. OS FUSÍVEIS
Fusível de vidro
Os fusíveis são dispositivos conectados ao circuito elétrico que tem como função principal a proteção do
circuito contra as sobrecargas da corrente elétrica, evitando possíveis danos ao sistema elétrico, tais como
a queima do circuito, explosões e eletrocutamento. Os disjuntores possuem a mesma função, porém sua
utilização difere da dos fusíveis. Os fusíveis são mais utilizados em circuitos domésticos e indústrias leve.
Á os disjuntores são mais aplicados na indústria pesada.
Em circuito elétrico sempre será gerado calor por causa da resistência que nele estão inseridas. Às
vezes esse calor pode ser aproveitado, como é o caso dos fusíveis .
O funcionamento de um fusível é baseado no princípio segundo o qual a corrente passa por um
condutor gera calor que é proporcional ao quadrado da intensidade da corrente. Quando a corrente atinge
um determinado valor máximo, o condutor se aquece, porém não dissipa esse calor rapidamente, fazendo
com que um componente derreta e abra o circuito, impedindo que a corrente passe.
Existem vários tipos de fusíveis, que variam de acordo com o tipo de aplicação. Podem ser de
diferentes tamanhos, características de funcionamento, corrente suportável e tensão.
Em uma casa os fusíveis podem ser encontrados tanto no quadro de distribuição de energia quanto
junto ao relógio medidor. Também pode ser encontrado nos aparelhos eletroeletrônicos, como também no
circuito elétrico de um automóvel.
19. OS RELÉS
Os relés são dispositivos comutadores eletromecânicos. A estrutura simplificada de um relé é
mostrada na figura 1 e a partir dela explicaremos o seu princípio de funcionamento.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
17
Nas proximidades de um eletroimã é instalada uma armadura móvel que tem por
finalidade abrir ou fechar um jogo de contatos. Quando a bobina é percorrida por uma corrente
elétrica é criado um campo magnético que atua sobre a armadura, atraindo-a. Nesta atração ocorre
um movimento que ativa os contatos, os quais podem ser abertos, fechados ou comutados,
dependendo de sua posição, conforme mostra a figura 2.
Isso significa que, através de uma corrente de controle
aplicada à bobina de um relé, podemos abrir, fechar ou
comutar os contatos de uma determinada forma, controlando
assim as correntes que circulam por circuitos externos.
Quando a corrente deixa de circular pela bobina do relé o
campo magnético criado desaparece, e com isso a armadura
volta a sua posição inicial pela ação da mola.
Os relés se dizem energizados quando estão sendo
percorridos por uma corrente em sua bobina capaz de ativar
seus contatos, e se dizem desenergizados quando não há
corrente circulando por sua bobina.
A aplicação mais imediata de um relé com contato simples é
no controle de um circuito externo ligando ou desligando-o,
conforme mostra a figura 3. Observe o símbolo usado para
representar este componente.
Quando a chave S1 for
ligada, a corrente do
gerador E1 pode circular
pela bobina do relé,
energizando-o. Com isso,
os contatos do relé fecham,
permitindo que a corrente
do gerador E2 circule pela
carga, ou seja, o circuito
controlado que pode ser
uma lâmpada.
Para desligar a carga basta interromper a corrente que
circula pela bobina do relé, abrindo para isso S1.
Uma das características do relé é que ele pode ser energizado com correntes muito pequenas em
relação à corrente que o circuito controlado exige para funcionar. Isso significa a possibilidade de
controlarmos circuitos de altas correntes como motores, lâmpadas e máquinas industriais,
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
18
diretamente a partir de dispositivos eletrônicos fracos como transistores, circuitos integrados,
fotoresistores etc.
A corrente fornecida diretamente por um transistor de pequena potência da ordem de 0,1A não
conseguiria controlar uma máquina industrial, um motor ou uma lâmpada, mas pode ativar um
relé e através dele controlar a carga de alta potência. (figura 4)
Outra característica importante dos relés é a segurança dada pelo
isolamento do circuito de controle em relação ao circuito que está
sendo controlado. Não existe contato elétrico entre o circuito da
bobina e os circuitos dos contatos do relé, o que significa que não
há passagem de qualquer corrente do circuito que ativa o relé
para o circuito que ele controla.
Se o circuito controlado for de alta tensão, por exemplo, este
isolamento pode ser importante em termos de segurança.
20. SIMBOLOGIA DOS COMPONENTES DE UM CIRCUITO
Com a finalidade de elaboração de esquemas ou diagramas elétricos, criou-se uma simbologia para
representar graficamente cada componente num circuito elétrico.
Segue tabela com alguns símbolos:
Componente
Desenho Esquemático
Resistências
Capacitores
Transistores bipolares
Transistores de efeito de campo
Diodos
Alimentação
Fusíveis
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
<>
19
Interruptor
Lâmpadas
LDR
Alto-Falantes
Led
Potenciômetro
Indutores
Transformador
Unidades Básicas
Símbolo
A
V
W
Ohm
H
F
Hz
Unidade
ampère (unidade de corrente)
volt (unidade e tensão)
watt (unidade de potência)
Ohm (unidade de resistência)
henry (unidade de indutância)
farad (unidade de capacitância)
hertz (unidade de freqüência)
Prefixos para indicar frações ou múltiplos de unidades
Símbolo
Fração/Múltiplo
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
20
p
n
µ
m
k
M
G
pico (1 trilionésimo 10E-12)
nano (1 bilionésimo 10E-9)
micro (1 milionésimo 10E-6)
mili (1 milésimo 10E-3)
kilo (1 milhar 10E3)
mega (1 milhão 10E6)
giga (1 bilhão 10E9)
21. COMPONENTES ELÉTRICOS
Há uma variedade de componentes comuns utilizados em circuitos eletrônicos, isso é tudo o que a
maioria dos entusiastas da eletrônica deve ser capaz de identificar.. Para funcionar perfeitamente, os
circuitos eletrônicos necessitam de corrente tensão de polarização adequadas.Por esse motivo, é
necessário estudar o componente que possibilitará essa adequação.
21.1. RESISTOR
Resistor é um componente eletrônico que tem a propriedade da resistência elétrica.
O resistor é um dispositivo cujas principais funções são: dificultar a passagem da corrente elétrica
e transformar Energia Elétrica em Energia Térmica por Efeito Joule. Entendemos a dificuldade que o
resistor apresenta à passagem da corrente elétrica como sendo resistência elétrica. O material mais comum
na fabricação do resistor é o carbono.
Resistor é um componente formado pôr um corpo cilíndrico de cerâmica sobre o qual é
depositada uma camada de material resistivo. Esse material determina o tipo e o valor de resistência
nominal do resistor. Ele é dotado de dois terminais colocados nas extremidades do corpo em contato com
o filme resistivo.
Os resistores são utilizados nos circuitos eletrônico para limitar a corrente elétrica e,
conseqüentemente, reduzir ou dividir tensões. Os resistores são componentes que formam a maioria dos
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
21
circuito eletrônicos. Eles são fabricados com materiais de alta resistividade com a finalidade de oferecer
maior resistência à passagem da corrente elétrica. Dificilmente se encontrará um equipamento eletrônico
que não use resistores. Desse modo, você vai ser capaz de identificar as características elétricas e
construtivas dos resistores. Vai ser capaz também de interpretar os valores de resistência expressos no
código de cores:
SÍMBOLO
O símbolo geral do resistor segundo a ABNT é este que vocês podem ver a cima. Sendo talvez, um
dos componentes mais comuns, as resistências possuem um formato cilíndrico e faixas coloridas
que definem o seu valor em Ohms. Servem para opor-se a passagem de corrente, ficando assim
uma certa tensão retida no mesmo.
21.2. TIPOS DE RESISTORES
a) RESISTOR DE FIO:
• Consiste basicamente de um tubo cerâmico (ou vidro) que serve de suporte a um fio condutor de
alta
resistividade enrolado (níquel-cromo) sobre este tubo.
• O comprimento e o diâmetro do fio determinam sua resistência elétrica.
• Os terminais são soldados nas extremidades do fio.
• Aplicada uma camada de material isolante para proteção.
Características:
• robustos;
• suportam altas temperaturas;
• geralmente na cor verde;
• especificações impressas no seu corpo (resistência, tolerância e potência nominal)
Valores:
• baixa resistências ( a k )
• alta potência (de 5W a 1000kW)
• alta tolerância (10% a 20%)
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
22
b) RESISTOR DE FILME DE CARBONO (DE GRAFITE)
• tubo cerâmico (ou de vidro) coberto por um filme (película) de carbono;
• o valor da resistência elétrica é obtido mediante a formação de um sulco no filme, produzindo
uma fita;
espiralada cuja largura e espessura define o valor da sua resistência;
• os terminais são soldados na extremidade do filme;
• aplicada uma camada de material isolante para proteção.
Características:
• potência nominal está associada ao tamanho
• geralmente na cor bege
• especificações impressas através do código de cores
Valores:
• grande faixa de valores de resistências ( a 10M ), com mesmo tamanho.
• baixa potência (até 3W)
• média tolerância (5% a 10%)
c) RESISTOR DE FILME METÁLICO
• Semelhante ao de carbono
• Tubo cerâmico coberto por um filme de uma liga metálica (níquel-cromo)
Características:
• geralmente na cor azul
• potência associada ao seu tamanho
• especificações impressas através do código de cores
Valores:
• grande faixa de resistências ( até M )
• baixa potência (até 7W)
• baixa tolerância - mais precisos (1% a 2%)
• outras cores: de potência (marrom) e de precisão (verde escuro)
d) POTENCIÔMETRO
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
23
• É um resistor variável de 3 terminais, sendo 2 ligados às extremidades da resistência e um ligado
a um cursor móvel;
• entre os extremos: resistência fixa;
• entre um extremo e o cursor: resistência variável;
• uma haste é acoplada ao cursor para permitir variação da resistência;
• usados em circuitos para variar grandezas controladas por corrente ou
tensão elétrica. Exemplos: volume de som, contraste de cores em TV,
temperaturas, etc.
Valores:
• de a M
e) TRIMPOT
• É um resistor ajustável cujo cursor é acoplado a uma base plana giratória vertical ou horizontal,
dificultando o
acesso manual;
• usados em circuitos em que não se deseja mudança freqüente da resistência. Exemplos: circuitos
para ajuste
ou calibração (uso interno)
f) REOSTATOS:
• Os reostatos são resistores de fio variáveis ou ajustáveis;
• Sua resistência varia em função do comprimento do fio utilizado entre os contatos móvel (cursor)
e fixo.
21.3. ASSOCIAÇÃO DE RESISTÊNCIAS
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
24
Uma forma de se obter uma resistência de um determinado valor, é se associando
resistências, de duas formas: em série e em paralelo.
ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE
Na associação em série, o resultado total (RT) será igual a soma de todas as resistências
empregadas:
RT=R1+R2...
Essa forma de colocar os resistores, tem algumas desvantagens, uma delas é que se colocarmos
(por exemplo) três lâmpadas associadas em série, e logo após retirarmos uma lâmpada, interrompe-se a
passagem da corrente e as outras se apagam. Por tanto você não pode fazer a ligação da sua casa desta
forma, porque se você quiser acender uma lâmpada tem que ligar a casa inteira.
ASSOCIACAO EM PARALELO
Quando associamos resistências em paralelo, o resultado não será a soma total, mas sim a soma
através da seguinte fórmula: 1/RT=1/R1+1/R2... Se repetirmos a mesma experiência com as lâmpadas,
com esse circuito, se retirarmos uma lâmpada as outras continuam acessas, indicando não ter havido
alteração nas correntes que as atravessam. Desta forma que você fará a ligação da sua casa, pois se
apagarmos uma lâmpada, o resto da casa continua acessa, pois não irá interferir na passagem da corrente.
RESISTOR DE VALOR ALTERÁVEL
É um resistor que possui um controle para alteração de sua resistência por ação diretamente
manual ou através de chave de fenda.
RESISTOR VARIÁVEL
O resistor variável é utilizado para controlar o volume sonoro em rádio, televisor, etc.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
25
RESISTOR AJUSTÁVEL
O resistor ajustável é utilizado para proporcionar ajustes definitivos nos circuitos.
RESISTOR ESPECIAL
Resistor Especial é um resistor cuja resistência é estabelecida por fenômenos físicos, como a luz,
temperatura, tensão elétrica, pressão e outros.
São eles
LDR
PTC
NTC
VDR
Stain gage
RESITOR FIXO
Resistor fixo é um resistor que possibilita um único valor de resistência.
RESISTORES DE POTÊNCIA
São resistores de fio, geralmente de niquel-cromo, para valores de potência acima de 5W. O valor
do resistor vem impresso no corpo do resistor.
RESISTOR USO GERAL
São resistores de potência de película de carbono para valores de potência de 1/8W à 2.5W. O
valor da resistência destes resistores é fornecido por anéis coloridos, impressos no corpo do resistor
(código de cores comum), o valor da potência é fornecido na última faixa.
RESISTOR DE PRECISÃO
São resistores de película de carbono fabricados por processo especiais. A tolerância do valor da
resistência deste resistor é quase nula.
Na grande maioria dos casos observamos a seguinte representação gráfica do resistor:
22. CAPACITOR
O capacitor é um dispositivo muito mais simples, e não pode produzir novos elétrons - ele apenas
os armazena. Neste artigo, você aprenderá exatamente o que é um capacitor e como ele é utilizado na
eletrônica.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
26
Capacitor de flash para máquina fotográfica
O capacitor se parece um pouco com uma bateria. Embora funcionem de maneira totalmente
diferente, tanto os capacitores como as baterias armazenam energia elétrica. Se você já leu como
funcionam as pilhas e baterias , então já sabe que uma pilha (ou uma bateria, de modo mais
genérico) possui dois pólos (ou terminais). Dentro da pilha, reações químicas produzem elétrons em um
terminal e absorvem elétrons no outro.
Como a pilha, o capacitor possui dois terminais. Dentro do capacitor, os terminais conectam-se a
duas placas metálicas separadas por um dielétrico. O dielétrico pode ser ar, papel, plástico ou qualquer
outro material que não conduza eletricidade e impeça que as placas se toquem. Você pode fazer
facilmente um capacitor a partir de dois pedaços de papel alumínio e um pedaço de papel. Não seria um
capacitor muito bom em termos de capacidade de armazenamento, porém funcionaria.
Em um circuito eletrônico, um capacitor é indicado da seguinte forma:
Quando você conecta um capacitor a uma pilha, é isto que acontece: a placa do capacitor
conectada ao terminal negativo da pilha aceita os elétrons que a pilha produz
Depois de carregado, o capacitor possui a mesma tensão que a pilha (1,5 volts na pilha significa
1,5 volts no capacitor). Em um capacitor pequeno, a capacidade é pequena. Porém capacitores grandes
podem armazenar uma carga considerável. Você poderá encontrar capacitores do tamanho de latas de
refrigerante, por exemplo, que armazenam carga suficiente para acender o bulbo de uma lâmpada de flash
por um minuto ou mais. Quando você vê relâmpagos no céu, o que você está vendo é um imenso
capacitor onde uma placa é a nuvem e a outra placa é o solo, e o relâmpago é a liberação da carga entre
essas duas "placas". Obviamente, um capacitor tão grande pode armazenar uma enorme quantidade de
carga.
Digamos que você conecte um capacitor desta maneira:
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
27
Você tem uma pilha, uma lâmpada e um capacitor. Se o capacitor for grande, você notará que,
quando conecta a pilha, a lâmpada se acenderá à medida que a corrente flui da pilha para o capacitor e o
carrega. A lâmpada diminuirá sua luminosidade progressivamente até finalmente apagar, assim que o
capacitor atingir sua capacidade. Então você poderá remover a pilha e substituí-la por um fio elétrico. A
corrente fluirá de uma placa do capacitor para a outra. A lâmpada acenderá e então começará a diminuir
cada vez mais sua luminosidade, até apagar assim que o capacitor estiver totalmente descarregado (o
mesmo número de elétrons nas duas placas).
A diferença entre um capacitor e uma pilha é que o capacitor pode descarregar toda sua carga em
uma pequena fração de segundo, já uma pilha demoraria alguns minutos para descarregar-se. É por isso
que o flash eletrônico em uma câmera utiliza um capacitor, a pilha carrega o capacitor do flash durante
vários segundos, e então o capacitor descarrega toda a carga no bulbo do flash quase que
instantaneamente. Isto pode tornar um capacitor grande e carregado extremamente perigoso, os flashes e
as TVs possuem advertências sobre abri-los por este motivo. Eles possuem grandes capacitores que
poderiam matá-lo com a carga que contêm.
Os capacitores são utilizados de várias maneiras em circuitos eletrônicos:
•
•
•
algumas vezes, os capacitores são utilizados para armazenar carga para utilização rápida. É isso
que o flash faz. Os grandes lasers também utilizam esta técnica para produzir flashes muito
brilhantes e instantâneos;
os capacitores também podem eliminar ondulações. Se uma linha que conduz corrente
contínua (CC) possui ondulações e picos, um grande capacitor pode uniformizar a tensão
absorvendo os picos e preenchendo os vales;
um capacitor pode bloquear a CC. Se você conectar um pequeno capacitor a uma pilha, então
não fluirá corrente entre os pólos da pilha assim que o capacitor estiver carregado (o que é
instantâneo se o capacitor é pequeno). Entretanto, o sinal de corrente alternada (CA) flui
através do capacitor sem qualquer impedimento. Isto ocorre porque o capacitor irá carregar e
descarregar à medida que a corrente alternada flutua, fazendo parecer que a corrente alternada
está fluindo;
23. COMPONENTES ELETRONICOS: DIODOS E TRANSISTORES
DIODO
•
Os diodos são componentes eletrônicos formados por semicondutores. São usados como
semicondutores, por exemplo, o silício e o germânio, que em determinadas condições de
polarização, possibilitam a circulação de corrente.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
28
•
•
•
Externamente, os diodos possuem dois terminais: Ânodo (A) e o Catodo (K) e há, próximo ao
terminal Catodo uma faixa que o indica. Possui formato cilíndrico.
O diodo é a aplicação mais simples da união PN (semicondutores) e tem propriedades
retificadoras, ou seja, só deixa passar a corrente em um certo sentido (Anodo-Catodo), sendo o
contrário impossível, exceto nos diodos zener, que nessa condição deixam passar uma tensão
constante.
Existem certas variações na sua apresentação, de acordo com a corrente que o percorre. Existem
também os diodos emissores de luz, os famosos LED's (light emissor diode), que são
representados por um diodo normal mais duas pequenas flechas para fora, que indicam que emite
luz. Possuem as mesmas propriedades dos diodos normais, porém, é claro, emitem luz..
O diodo é um componente eletrônico fundamental que tem como característica mais importante ,
permitir que a corrente circule apenas num sentido.
Quando o diodo está polarizado diretamente, conduz e permite circular a corrente. Se está
polarizado inversamente não permite circular corrente.
Polarização directa
A lâmpada acende
Polarizacão inversa
A lâmpada não acende
TRANSISTORES
Pode-se dizer que os transistores são os mais importantes entre os componentes de semicondutores.
Algumas informações teóricas sobre o funcionamento destes últimos são dadas em Semicondutores I.
Nesta página são apresentados circuitos e parâmetros básicos da operação de transistores.
Os transistores foram desenvolvidos originalmente para uso em amplificadores de sinais. Assim, seus
parâmetros, isto é, características que definem um tipo, são muitas vezes dados em conformidade com
essa aplicação (amplificadores).
Fig 01
•
É evidente que os diagramas da Figura 01 são apenas indicativos. Componentes outros, para
polarização, acoplamentos, etc são necessários para os amplificadores reais.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
29
24. SENSORES
Um sensor é geralmente definido como um dispositivo que recebe e responde a um estímulo ou
um sinal.
Normalmente, os sensores são aqueles que respondem com um sinal eléctricos um estímulo ou um
sinal. Um transdutor por sua vez é um dispositivo que converte um tipo de energia em outra não
necessariamente em um sinal eléctrico.
Muitas vezes um sensor é composto de um transdutor e uma parte que converte a energia
resultante em um sinal eléctrico.
Um instrumento de medida pode ser um sensor/transdutor com indicação directa (como um
termómetro de mercúrio ou um medidor eléctrico) ou um sensor/transdutor em conjunto com um
indicador de modo que o valor detectado se torne legível pelo homem
(como um conversor de analógico para digital, um computador, um display).
24.1. CLASSIFICAÇÃO DOS SENSORES
SENSOR DE ROTAÇÃO E PMS - ESS
O sensor de rotação e PMS tem por finalidade gerar o sinal de
rotação do motor e posição da árvore de manivela, informando a
UCE o seu posicionamento.
A interrupção do sensor de rotação e PMS acarretará a parada
do motor devido a falta de informação do sincronismo do motor,
portanto é um componente de vital importância para o
funcionamento do motor.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Imã permanente
Carcaça
Carcaça do motor
Núcleo de ferro doce
Enrolamento
Disco de impulsos com marca de
referência.
SENSOR DE ROTAÇÃO TIPO HALL
Esse sensor esta localizado no interior do conjunto do
distribuidor. É utilizado pela maioria dos veículos injetados
que ainda utilizam distribuidor de ignição.
Durante a partida ou com o motor funcionando, envia
sinais ( pulsos negativos) para a UCE, calcular a rotação do
motor e identificar a posição da árvore de manivelas. Sem este
sinal, o sistema não entra em funcionamento.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
30
FIQUE DE OLHO!
SINTOMAS APRESENTADOS :
Motor não funciona ( falta de centelha
e de combustível);
Motor falhando;
•
•
SENSOR DE FASE
Esse sensor tem a função em conjunto com o sinal
de rotação identificar o cilindro em ignição. O sensor de
fase gera o sinal no eixo do distribuidor ou do comando
de válvulas, com essa informação a UCE identifica o
cilindro de ignição.
FIQUE DE OLHO!
SINTOMAS APRESENTADOS :
•
•
A injeção passa a ser de banco a
banco;
Em alguns veículos o motor não
funciona ( Marea);
SENSOR DE VELOCIDADE - VSS
Informa a velocidade do automóvel, essencial para varias
estratégias da central. O sensor de velocidade, também chamado
de VSS, ou seja, velocity speed sensor, fornece um sinal com
forma de onda cuja freqüência é proporcional à velocidade do
veículo.
O sensor de velocidade na sua grande maioria é um sensor
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
31
FIQUE DE OLHO!
SINTOMAS APRESENTADOS :
•
•
•
O motor não abri giro;
Falta de potência;
O veículo não desenvolve.
SENSOR DE MASSA DE AR
O medidor de massa de ar está instalado entre o filtro de ar e a borboleta de aceleração e tem a função
de medir a corrente de ar aspirada. Através dessa informação, a unidade de comando calculará o exato
volume de combustível para as diferentes condições de funcionamento do motor.
O sensor de fluxo de massa de ar utiliza um fio aquecido, sensível, para medir a quantidade de ar
admitido pelo motor. O ar que passa pelo fio aquecido provoca o resfriamento do mesmo. Esse fio
aquecido é mantido a 200°C acima da temperatura ambiente, medida por um fio constantemente frio.
O fio que mede a temperatura ambiente é também conhecido como “cold wire“ porque não é
aquecido.
FIQUE DE OLHO!
SINTOMAS APRESENTADOS:
•
•
•
O motor não abri giro;
Falta de potência;
O veículo não desenvolve.
SENSOR DE FLUXO DE AR
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
32
Tem como função informar à unidade de comando a
quantidade e a temperatura do ar admitido, para que tais
informações influenciem na quantidade de combustível
pulverizada. A medição da quantidade de ar admitida se
baseia na medição da força produzida pelo fluxo de ar
aspirado, que atua sobre a palheta sensora do medidor,
contra a força de uma mola. Um potenciômetro transforma
as diversas posições da palheta sensora em uma tensão
Alojado na carcaça do medidor de fluxo de ar encontra-se também um sensor de
temperatura do ar, que deve informar à unidade de comando a temperatura do ar
admitido durante a aspiração, para que esta informação também influencie na
quantidade de combustível a ser injetada.
FIQUE DE OLHO!
SINTOMAS APRESENTADOS:
•
•
•
Motor não funciona;
Motor não desenvolve;
Falta de potência no motor;
SENSOR DE PRESSÃO ABSOLUTA – MAP
Responsável por indicar as variações de pressão no
coletor de admissão ou barométricas, enviando à U.C.E. um
sinal elétrico correspondente a esta variação.
Nos sistemas rotação- densidade (speed – density), o
sensor de pressão informa a pressão no coletor de admissão
para que se possa calcular a densidade do ar, o avanço de
ignição e o tempo de injeção do combustível.
FIQUE DE OLHO!
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
33
SINTOMAS APRESENTADOS:
•
•
•
•
Motor funciona irregular;
Motor falhando;
Falta de potência do motor;
Alto consumo.
ESTRATÉGIA DE MAPEAMENTO ÂNGULO ROTAÇÃO
Mapeamento ângulo x rotação: neste caso, o tempo
básico de injeção é definido em testes de bancada em
laboratório em função do ângulo da borboleta de
aceleração e da rotação do motor, gerando uma tabela de
tempos básicos de injeção que são memorizados.
FIQUE DE OLHO!
SINTOMAS APRESENTADOS :
•
•
•
Motor funciona irregular;
Motor falhando;
Falta de potência do motor;
Marcha lenta irregular
SENSOR DE POSIÇÃO DE BORBOLETA
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
34
O sensor de posição da borboleta de aceleração é um potenciômetro linear, cuja
resistência se altera de acordo com o movimento de um cursor sobre uma pista
resistiva.
O cursor está ligado a um eixo, solidário ao eixo da borboleta de aceleração.
Assim, com o movimento de abertura da borboleta, altera-se a posição do curso sobre
a trilha, alterando também a sua resistência.
Diferente dos sensores de temperatura, o sensor de posição de borboleta
(também chamado de TPS) possui três terminais, sendo um terra, um sinal de
referência (5 volts) e um sinal de retorna à unidade de comando (valor variável entre 0
a 5 volts).
FIQUE DE OLHO!
SINTOMAS APRESENTADOS :
•
•
•
•
Marcha lenta irregular;
Marcha lenta oscilando;
Vazios durante as acelerações;
Baixa potência.
SENSOR DE TEMPARATURA DO AR
Este informa a central a temperatura do ar que entra no motor, junto com o sensor
de pressão a central consegue calcular a massa de ar admitida pelo motor e assim
determinar a quantidade de combustível adequado para uma combustão completa.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
35
FIQUE DE OLHO!
SINTOMAS APRESENTADOS:
•
Alto consumo de acordo com o
sistema de injeção.
SENSOR DE TEMPERATURA DA ÁGUA
Informa a UCE das condições de temperatura do
motor para que se possa processar estratégias de
funcionamento para o bom gerenciamento do motor.
Quanto ao princípio de funcionamento é do tipo
coeficiente negativo de temperatura (NTC), ou seja,
quanto maior a temperatura menor a resistência.
FIQUE DE OLHO!
SINTOMAS APRESENTADOS:
• Motor não funciona;
• Alto consumo.
SENSOR DE DETONAÇÃO
Instalado no bloco do motor, o sensor de detonação
converte as vibrações do motor em sinais elétricos. Estes
sinais permitem que o motor funcione com o ponto de
ignição o mais adiantado possível, conseguindo maior
potência sem prejuízo para o motor.
Permite a central detectar batidas de pino no interior do
motor. Este sensor é fundamental para a vida do motor, já
que os motores modernos trabalham em condições criticas,
a central debilita (corta potência) temporariamente o motor
para prevenir uma quebra.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
36
FIQUE DE OLHO!
SINTOMAS APRESENTADOS:
•
•
•
Alto consumo;
Baixa potência;
Motor funciona de forma
irregular.
SENSOR DE OXIGÊNIO ( SONDA LAMBDA)
Este sensor fica localizado no escapamento do
automóvel, ele informa a central a presença de
oxigênio nos gases de escape, podendo designar-se por
sensor O2. È responsável pelo equilibrio da injeção,
pois ele tem a função de enviar a informação de qual é
o estado dos gases á saida do motor (se a mistura esta
pobre ou rica) e é em função desta informação que a
unidade do motor controla o pulso da injeção.
Nos automóveis que podem rodar com mais de um combustível ou com uma mistura
entre eles (denominados Total-flex ou Bicombustível , gasolina / álcool no Brasil ) a
central consegue identificar o combustível utilizado, ou a mistura entre eles, através do
sinal deste sensor.
FIQUE DE OLHO!
SINTOMAS APRESENTADOS:
•
•
•
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
Baixa potência;
Alto consumo;
Marcha lenta irregular;
37
25. ATUADORES
Os Atuadores são componentes responsáveis pelo controle do motor, recebendo os sinais elétricos
da central eles controlam as reações do motor.
25.1. TIPOS DE ATUADORES
INJETORES
Responsáveis pela injeção de combustível no motor, a central controla a quantidade de
combustível através do tempo que mantêm o injetor aberto ( tempo de injeção). Esses podem ser
classificados por seu sistema de funcionamento: monoponto (com apenas um injetor para todos os
cilindros) e multiponto (com um injetor por cilindro). Sendo que esses injetam combustível de forma
indireta, antes das válvulas de admissão, existe também a injeção direta, que os injetores de combustível
injetam dentro da câmara de combustão.
BOBINAS
Componente que fornece a faísca (centelha) para o motor. Os sistemas antigos (ignição
convencional) utilizam uma bobina e um distribuidor para distribuir a faísca a todos os cilindros, já os
sistemas modernos (ignição estática) utilizam uma bobina ligada diretamente a dois cilindros ou até
uma bobina por cilindro. A central é responsável pelo avanço e sincronismo das faíscas.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
38
MOTOR CORRETOR MARCHA LENTA OU MOTOR DE PASSO
Motor de passo, através do movimento da ponta cônica ele permite mais ou menos passagem de ar.
Utilizado para permitir uma entrada de ar suficiente para que o motor mantenha a marcha lenta,
indiferente as exigências do ar-condicionado, alternador e outros que possam afetar sua estabilidade.
Normalmente o atuador é instalado e m um desvio (by pass) da borboleta, podendo controlar o fluxo de
ar enquanto ela se encontra em repouso.
BOMBA DE COMBUSTÍVEL
Responsável por fornecer o combustível sob pressão aos injetores. Na maioria dos sistemas é
instalada dentro do reservatório (tanque) do automóvel, ela bombeia o combustível de forma constante
e pressurizada, passando pelo filtro de combustível até chegar aos injetores.
VÁLVULA PURGA CANISTER
Permite a circulação dos gases gerados no reservatório de combustível para o motor. Normalmente
é acionada com motor em alta exigência.
VÁLVULA EGR
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
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O sistema de recirculação de gases de descarga (EGR), atua principalmente com o intuito de diminuir
a temperatura da câmara de combustão.
LUZ AVARIA DO SISTEMA
Permite a central avisar ao condutor do automóvel que existe uma avaria no sistema da injeção
eletrônica, ela armazena um código de falha referente ao componente e aciona a estratégia de
funcionamento para o respectivo componente permitindo que o veiculo seja conduzido até um local
seguro ou uma oficina.
26. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS
O importante é que todo instrumento de medida de corrente elétrica, tensão elétrica ou resistência
elétrica, seja ele analógico ou digital, altera o circuito, porque para efetuar a medida toda, ou parte, da
corrente que flui pelo circuito deve atravessar o medidor. Isso acarreta, na melhor das hipóteses, a
introdução de uma resistência no circuito, o que modifica a corrente ou a tensão, (ou ambas), nesse
circuito.
O que se faz para resolver essa dificuldade é projetar medidores cuja interferência no circuito
possa ser considerada desprezível, isto é, que a modificação introduzida pelo medidor, no parâmetro que
vai ser medido, seja menor ou igual ao erro de escala do medidor.
26.1. MULTIMETRO
O multímetro reúne num único aparelho três instrumentos de medição, ou seja, um amperímetro
para a medida de corrente elétrica, um voltímetro para a medida de tensão elétrica e um ohmímetro para a
medida de resistência elétrica.
O multímetro (figura 1) é um dispositivo eletrônico normalmente utilizado para medir tensão
elétrica, corrente elétrica e resistência. Para isto, o multímetro conta com três modos de operação que
basicamente o transforma em três aparelhos de medida: 1- Voltímetro 2- Amperímetro e 3- Ohmímetro.
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
40
Figura 1- Ilustração de um multímetro.
No modo “voltímetro”, o multímetro pode ser utilizado para medir tensões alternadas (AC) ou
contínuas (DC). No modo “amperímetro”, o multímetro pode ser utilizado para medir correntes alternadas
ou contínuas.
No modo “ohmímetro”, o multímetro pode ser utilizado para medir resistência ôhmica.
Adicionalmente, alguns multímetros podem oferecer a possibilidade de outras medições, tais
como: freqüência e capacitância.
Para efetuar medições de tensão, corrente e resistência ôhmica o multímetro analógico se vale de
um mesmo dispositivo elétrico-mecânico: o galvanômetro. O galvanômetro é um dispositivo composto
por uma bobina, um imã permanente, ponteiro e uma mola (fig 2).
Figura 2. Ilustração de um galvanômetro.
Quando uma corrente flui na bobina, o imã exerce um torque (na bobina) que é proporcional à
corrente, levando-a girar. A deflexão apresentada na escala é proporcional à corrente na bobina.
Um voltímetro consiste de um galvanômetro com uma alta resistência em série (figura 3a). Para
medir a queda de tensão através de um resistor, o voltímetro é colocado em paralelo com o resistor (figura
3b).
Manutenção Automotiva – Iniciação a Eletroeletrônica
41
Figura 3. Ilustração da montagem de um voltímetro.
Em “a”, Rs representa uma alta resistência em série. Rg representa a resistência intrínseca do
galvanômetro. À direita em “a”, temos o símbolo esquemático do voltímetro. Em “b” ilustra-se como se
conecta o voltímetro para medir a queda no resistor R (pontos “a” e “b” do circuito).
O amperímetro consiste de um galvanômetro com uma pequena resistência em paralelo (figura
4a). Para medir a corrente no resistor R, o amperímetro é colocado em série com o resistor (figura 4b)
Figura 4. Ilustração da montagem de um amperímetro.
Rp representa uma pequena resistência em paralelo com o galvanômetro. Em “b” ilustra-se como
se conecta o amperímetro para medir a corrente que passa através do resistor R.
O ohmímetro consiste de uma bateria em série com o galvanômetro e um resistor de valor
conhecido (figura 5). Quando há um curto circuito (resistência zero) entre pontos “a” e “b”, o
galvanômetro indica deflexão de fundo de escala (deflexão máxima). Para valores de resistência diferente
de zero, a deflexão é proporcional à resistência.
Figura 5. Ilustração de um Ohmímetro.
Vale a pena mencionar que há também os multímetros digitais. Este tipo de multímetro
normalmente se vale de um dispositivo eletrônico bastante versátil: o amplificador operacional.
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Dada a complexidade de funcionamento deste dispositivo, não iremos nos aprofundar no
funcionamento do multímetro digital. Porém, de maneira simplificada, ele se baseia principalmente na
alta resistência de entrada deste dispositivo, o qual muda seu ganho de tensão em função da tensão,
corrente ou resistência a ele aplicados.
No intuito de simplificar a descrição dos aspectos práticos, vamos assumir que iremos medir
resistência, tensão e corrente em um resistor de prova.
O multímetro possui duas pontas de prova que são utilizadas para fazer contato elétrico e
mecânico com o resistor de prova. Contudo, para operar um multímetro temos que ter em mente o
seguinte:
1- Para medir tensão e resistência, as pontas de prova devem ser colocadas de modo que o
multímetro fique em paralelo com o resistor prova.
2- Para medir corrente, as pontas de prova devem ser colocadas de modo que o multímetro fique
em série com o resistor de prova.
3- O modo de operação (tensão, corrente ou resistência) deve ser criteriosamente escolhido no
seletor do multímetro, tomando-se o cuidado de verificar a conexão correta da ponta de prova.
4- A utilização incorreta do modo de operação do multímetro (ex: medir tensão quando estiver no
modo corrente) pode levar a uma queima irreversível do multímetro.
26.2. AMPERIMETRO
No caso em que se deseja medir uma corrente, o medidor é um amperímetro, que para efetuar a
medida necessita que essa corrente o atravesse. Para não modificar as tensões nos demais elementos de
circuito a queda de tensão no amperímetro idealmente deveria ser igual a zero e, portanto, sua resistência
deveria ser zero.
Um amperímetro real é projetado de maneira que sua resistência seja muito pequena quando
comparada às demais resistências do circuito, de maneira que a alteração nas tensões e na própria corrente
a ser medida possa ser considerada desprezível em face ao erro intrínseco do aparelho. Por ter que ter uma
resistência muito pequena amperímetros são, em geral, instrumentos muito delicados, e, como devem ser
colocados em série nos circuitos, podem ser danificados, caso a corrente seja muito maior que aquela para
a qual foram construídos.
Portanto, quando se vai utilizar um amperímetro tem que se ter em mente as características do
circuito, o fundo de escala e a resistência interna do medidor para saber se ele é adequado aquele circuito.
O multímetro digital que vai ser utilizado contém um amperímetro, com fundos de escala
diferentes e resistências internas diferentes.
Como amperímetros tem resistência elétrica muito pequena, jamais ligue um amperímetro em
paralelo com um gerador, pois estará provocando um curto circuito que certamente danificara o
amperímetro e a fonte, ou gerador.
26.3. VOLTIMETRO
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Para a medida de tensões usa-se o multímetro como voltímetro.
O aparelho é ligado em paralelo com o elemento de circuito sobre o qual se deseja medir a tensão.
Para efetuar a medida, parte da corrente será desviada para o voltímetro e isso altera o circuito, porque é
como se uma resistência fosse ligada em paralelo com o elemento de circuito de interesse. Portanto, o
voltímetro ideal deve ter resistência elétrica infinita para que a corrente desviada seja zero.
Os voltímetros reais são, então, construídos de maneira tal, que sua resistência interna seja muito
grande se comparada à resistência do elemento de circuito sobre o qual se quer medir a tensão, garantindo
assim que as alterações por ele introduzidas no circuito sejam desprezíveis, quer dizer, sejam menores ou
iguais ao erro de escala do medidor.
O multímetro digital que vai ser utilizado dispõe de um voltímetro com vários fundos de escala
diferentes e que podem ter resistências internas diferentes. Como voltímetros têm resistências internas
altas e são percorridos por correntes muito pequenas não são tão passíveis de serem danificados como os
amperímetros. Portanto, e sempre preferível, quando possível, medir a corrente num circuito através da
medida da tensão sobre um resistor ôhmico conhecido, ou seja, usando um voltímetro em vez de um
amperímetro.
Pelas mesmas razões descritas para o amperímetro, convém ter uma noção das tensões que se vai
medir para não exceder o fundo de escala utilizado. Além disso, deve-se ter certeza de que a resistência
interna do voltímetro seja algumas ordens de grandeza maior que a resistência do elemento sobre o qual
se quer medir a tensão.
Voltímetros podem ser ligados em paralelo com geradores ou fontes de corrente por terem alta
resistência elétrica, entretanto, para ter certeza de que não vão ocorrer danos ao aparelho verifique se ele
dispõe de fundo de escala apropriado para a tensão que vai medir.
26.4. OHMIMETRO
Para a medida da resistência elétrica de um elemento de circuito utiliza-se um ohmímetro.
O ohmímetro, que faz parte do multímetro digital, consiste de uma fonte de corrente alimentada
por uma bateria, ligada em série, e de um milivoltímetro ligado em paralelo com o elemento de circuito
cuja resistência se quer determinar. Fixando-se o valor da corrente fornecida pela fonte, a leitura do
milivoltímetro será proporcional ao valor da resistência desconhecida.
Ohmímetros são projetados para determinados intervalos de valores de resistências e, portanto,
suas leituras somente são confiáveis nesses intervalos.
Ohmimetros não vão fornecer o valor correto da resistência de um elemento se ele estiver ligado
num circuito. Se ligar um ohmímetro a um elemento conectado a um circuito estará ligando entre si dois
circuitos alimentados pela fonte do ohmímetro ou com duas fontes de alimentação independentes, caso o
circuito do elemento já possua uma. Em qualquer dos casos, a leitura do ohmímetro não será o valor da
resistência do elemento ao qual ele está ligado será o valor da resistência equivalente naquele ponto do
circuito. Portanto se quiser medir o valor da resistência elétrica de um elemento de circuito desligue-o do
circuito antes de ligalo ao ohmimetro.
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27. BIBLIOGRAFIA
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14. Revista Oficina Brasil
15. Injetronic
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Hino Nacional
Hino do Estado do Ceará
Ouviram do Ipiranga as margens plácidas
De um povo heróico o brado retumbante,
E o sol da liberdade, em raios fúlgidos,
Brilhou no céu da pátria nesse instante.
Poesia de Thomaz Lopes
Música de Alberto Nepomuceno
Terra do sol, do amor, terra da luz!
Soa o clarim que tua glória conta!
Terra, o teu nome a fama aos céus remonta
Em clarão que seduz!
Nome que brilha esplêndido luzeiro
Nos fulvos braços de ouro do cruzeiro!
Se o penhor dessa igualdade
Conseguimos conquistar com braço forte,
Em teu seio, ó liberdade,
Desafia o nosso peito a própria morte!
Ó Pátria amada,
Idolatrada,
Salve! Salve!
Brasil, um sonho intenso, um raio vívido
De amor e de esperança à terra desce,
Se em teu formoso céu, risonho e límpido,
A imagem do Cruzeiro resplandece.
Gigante pela própria natureza,
És belo, és forte, impávido colosso,
E o teu futuro espelha essa grandeza.
Terra adorada,
Entre outras mil,
És tu, Brasil,
Ó Pátria amada!
Dos filhos deste solo és mãe gentil,
Pátria amada,Brasil!
Deitado eternamente em berço esplêndido,
Ao som do mar e à luz do céu profundo,
Fulguras, ó Brasil, florão da América,
Iluminado ao sol do Novo Mundo!
Do que a terra, mais garrida,
Teus risonhos, lindos campos têm mais flores;
"Nossos bosques têm mais vida",
"Nossa vida" no teu seio "mais amores."
Ó Pátria amada,
Idolatrada,
Salve! Salve!
Brasil, de amor eterno seja símbolo
O lábaro que ostentas estrelado,
E diga o verde-louro dessa flâmula
- "Paz no futuro e glória no passado."
Mas, se ergues da justiça a clava forte,
Verás que um filho teu não foge à luta,
Nem teme, quem te adora, a própria morte.
Terra adorada,
Entre outras mil,
És tu, Brasil,
Ó Pátria amada!
Dos filhos deste solo és mãe gentil,
Pátria amada, Brasil!
Mudem-se em flor as pedras dos caminhos!
Chuvas de prata rolem das estrelas...
E despertando, deslumbrada, ao vê-las
Ressoa a voz dos ninhos...
Há de florar nas rosas e nos cravos
Rubros o sangue ardente dos escravos.
Seja teu verbo a voz do coração,
Verbo de paz e amor do Sul ao Norte!
Ruja teu peito em luta contra a morte,
Acordando a amplidão.
Peito que deu alívio a quem sofria
E foi o sol iluminando o dia!
Tua jangada afoita enfune o pano!
Vento feliz conduza a vela ousada!
Que importa que no seu barco seja um nada
Na vastidão do oceano,
Se à proa vão heróis e marinheiros
E vão no peito corações guerreiros?
Se, nós te amamos, em aventuras e mágoas!
Porque esse chão que embebe a água dos rios
Há de florar em meses, nos estios
E bosques, pelas águas!
Selvas e rios, serras e florestas
Brotem no solo em rumorosas festas!
Abra-se ao vento o teu pendão natal
Sobre as revoltas águas dos teus mares!
E desfraldado diga aos céus e aos mares
A vitória imortal!
Que foi de sangue, em guerras leais e francas,
E foi na paz da cor das hóstias brancas!