Nas últimas décadas a eletrônica está cada vez mais presente nos veículos. Essa expressão “eletrônica embarcada” é comum no dia a dia da oficina moderna. É possível defini-la nos automóveis como sendo o controle de elementos mecânicos feito por componentes eletrônicos. Essa estratégia de funcionamento garante mais precisão no funcionamento dos elementos mecânicos, pois extrai deles o maior rendimento possível.
A Eletrônica por trás do comando de Atuadores
O comando eletrônico de atuadores parte do princípio de funcionamento de um componente muito importante na eletrônica – o Transistor MOSFET. Ao ser inventado, esse componente de funcionamento simples revolucionou a eletrônica. Um transistor pode ser considerado um elemento de chaveamento e por isso é amplamente usado no acionamento de atuadores e na eletrônica embarcada automotiva. Tem como função fornecer a potência elétrica faltante para o atuador. A diferença entre as polaridades positiva e negativa gera uma corrente elétrica no solenoide do atuador, tornando possível seu comando e atracamento.
Um transistor MOSFET precisa receber um pulso de ativação, de tensão positiva, que pode ser de baixa tensão para chavear com tensões mais altas ou com um negativo de 0V. Vale lembrar que a tensão de acionamento deve ser maior que a fonte que se deseja chavear. O transistor tem 3 terminais, sendo que o terminal 1 é chamado “Gate” – pois recebe um pulso de ativação (gatilho). O terminal 2 chama-se “Dreno”, no qual teremos a saída para acionamento do atuador. O terminal 3 é chamado “Source”, que significa “fonte”, pois nesse terminal teremos de maneira constante a fonte do chaveamento, ou seja, uma tensão positiva ou um aterramento constante.
Consideremos um exemplo desse princípio de chaveamento em um atuador muito importante para o sistema – os injetores de combustível, em um sistema do ciclo Otto com injeção convencional indireta.
Acionamento de um Injetor de combustível
O acionamento de um injetor de combustível nos motores ciclo Otto com injeção convencional indireta é feito através de uma diferença de potencial nos dois terminais de ligação desse atuador. Um injetor nessa aplicação recebe em um de seus terminais uma alimentação positiva de tensão contínua equivalente à tensão da bateria do veículo, que se pode afirmar que é de 12V. O acionamento e a injeção de combustível ocorrerão quando um pulso negativo for enviado pelo Módulo (ECU) no segundo terminal do injetor. Nessa aplicação, podemos afirmar que a ECU fornece um aterramento (negativo) para a descarga da energia 12V no injetor.
Circuito eletrônico de acionamento dos Injetores de Combustível
O negativo que é fornecido para o injetor pela ECU tem seu acionamento feito por um componente que usa o princípio de funcionamento de um transistor – um sinal de ativação para um chaveamento, nesse caso, com um aterramento. Porém, vale lembrar que um componente da ECU precisa controlar o momento em que os pulsos de ativação saem para os injetores. Esse componente envia os pulsos de ativação para os transistores apenas nos momentos ideais em que a injeção de combustível precisa acontecer.
O componente responsável por controlar o tempo em que cada pulso de ativação deve ser emitido para um comando de atuadores é o processador ou microcontrolador do Módulo. Esse componente é vital para o funcionamento de todos os sistemas. A alimentação padrão de um processador é de 5V. Portanto, os pulsos de ativação que saem de um processador para comandar um componente de chaveamento possuem amplitude de até 5V – levando em conta o exemplo dos injetores de um sistema de injeção convencional.
É importante lembrar que o princípio de funcionamento de um transistor está sempre presente no comando de atuadores, porém estes podem estar agrupados e encapsulados em um C.I. (Circuito Integrado). Tais componentes, podem ter vários MOSFET em seu interior e podem comandar mais de um atuador. Componentes com múltiplas funções são conhecidos como “multi-driver”.
Com o uso de um osciloscópio é preciso verificar os pulsos de ativação que saem do processador e acionam os terminais de “Gate” dos transistores que ativam os injetores. Esse pulso de ativação tem amplitude de até 5V e deve ser individual para cada transistor – para sequenciar o acionamento dos injetores de acordo com a ordem de explosão dos cilindros.
Após ser acionado por um pulso de ativação no “Gate”, o transistor interno ao C.I. fechará sua chave de acionamento com um aterramento no “Source” com valor de 0V e fornecerá um negativo através do “Dreno” que terá conexão direta com o injetor.
Com o auxílio de um osciloscópio é possível verificar a tensão contínua de alimentação do injetor (12V) e o exato momento da injeção devido ao pulso negativo (0V). Quando o transistor deixa de receber o pulso de ativação de 5V no Gate ele abre novamente sua chave, deixando de fornecer um aterramento para descarga das tensões e o injetor para de liberar combustível, mantendo novamente sua tensão de alimentação contínua de 12V.
Diagnóstico de defeitos em circuitos de comando para atuadores
Devido ao princípio de funcionamento dos transistores, em caso de falha em atuadores dois princípios básicos devem ser localizados, assim possivelmente será encontrado o defeito: pulso de ativação do processador e saída de um sinal de acionamento para o atuador em questão. Com a ajuda de um esquema elétrico, localize as saídas dos sinais para o atuador que apresenta falha, para que seja possível fazer um caminho reverso dentro da ECU e localizar um transistor ou C.I. de ativação. Ao encontrá-lo, prossiga com os testes para verificar os sinais mencionados com um osciloscópio.
A importância do Conhecimento
A capacitação profissional voltada para a eletrônica embarcada automotiva é vital para a sobrevivência do reparador no mercado atual. Entender todos os processos envolvidos para que algo funcione em um motor é de grande valor para o diagnóstico. Pensando nisso, invista em conhecimento e procure um curso on-line ou presencial de reparo de Módulos de injeção eletrônica.