As pontas de corrente (pinças amperimétricas) são “pinças” que se instalam abraçando o condutor cuja corrente se deseja medir.
Basicamente, a ponta de corrente é um dispositivo transdutor que converte a intensidade de campo magnético associado a um condutor, pelo que circula a corrente a ser medida, em um sinal de tensão que pode ser visualizado no osciloscópio ou multímetro gráfico.
Ao contrário do que ocorre com o multímetro automotivo, no qual a medição de corrente exige a abertura do circuito para intercalar as pontas (conexão intrusiva), o uso da pinça amperimétrica permite a medição sem a necessidade de perturbar o circuito.
Diferentemente das pinças indutivas de alta tensão, as amperimétricas são ativas, ou seja, precisam de alimentação.
Além do mais, com o procedimento convencional só é possível medir correntes de até, 10 A, que é o máximo permitido pela quase totalidade dos multímetros automotivos existentes no mercado.
Já com a utilização da pinça amperimétrica, é possível medir correntes de até 1000 A.
Em função disto, o uso de ponta de corrente, associada ao osciloscópio ou ao multímetro gráfico, na avaliação de circuitos eletro-eletrônicos, é uma ferramenta de diagnóstico das mais eficazes. Atualmente, há no mercado dois tipos de pinças amperimétricas:
-De alta corrente: Até 1000A; utilizadas para medir corrente de partida e de carga da bateria. Geralmente, não conseguem acompanhar variações rápidas da corrente medida (baixa resposta em freqüência)
-De baixa corrente: Até 60A ou 100A. Utilizadas para medir corrente com variações rápidas como a do primário da bobina de ignição ou de acionamento do injetor, por exemplo.
Geralmente, os circuitos de atuadores não fornecem uma indicação conclusiva do seu desempenho, no sinal de tensão. Neste caso, a medição de corrente é a melhor forma de verificar o funcionamento.
Isto é devido a corrente no circuito ser determinada pela tensão aplicada e pela resistência elétrica do mesmo. Sendo que esta última é determinada pela integridade dos componentes, a verificação do estado do circuito pode ser realizada medindo o fluxo de corrente.
FATOR DE CALIBRAÇÃO - SENSIBILIDADE
As pinças possuem um ou dois fatores de calibração. Este fator constitui a denominada “sensibilidade” e determina a correlação entre a corrente que circula pelo circuito medido e o valor de tensão de saída da ponta. Por exemplo:
-10mV/A (10 milivolts por ampère): Para cada ampère de corrente circulando, a ponta apresenta uma variação de 10 mV.
-1mV/A (1 milivot por ampère): Para cada ampère de corrente, a variação é de 1 mV. Para pinças de alta corrente que medem até 500A ou 1000A.
INTERFACE
O valor da tensão de saída da pinça pode ser apresentado de duas formas, tanto no osciloscópio como no multímetro gráfico:
a) Sem conversão: O valor medido pela ponta é apresentado na escala de mV. Ou seja, o operador deverá fazer a conversão dos valores em mV (milivolts), lidos na tela, para o valor em ampères correspondente.
b) Com conversão: O próprio osciloscópio possui a opção de configurar o fator de calibração selecionado na pinça, e apresentar a onda na tela, na escala de ampères.
EXEMPLOS DE APLICAÇÃO
Os exemplos apresentados a seguir não cobrem todas as possibilidades de diagnóstico; pretendem simplesmente mostrar a potencialidade de esta técnica.
O procedimento de diagnóstico com pinça de corrente pode ser aplicado praticamente a qualquer sistema eletroeletrônico: Diagnóstico de sistemas de ignição COP (bobina sobre vela) através do primário, verificação de injetores (Otto e Diesel), sistema de partida, testes de compressão relativa, entre outros.
1. Verificação da bomba de combustível. As ondas foram obtidas com multímetro gráfico. A figura [7a] corresponde a uma bomba que ainda consegue manter a pressão e a vazão, necessárias ao funcionamento precário do motor na marcha lenta. No entanto, ao acelerar, as falhas de combustão e a falta de potência se manifestam de forma evidente. O tempo de repetição do padrão de oscilações (pontos A) de aproximadamente, 25 mS, indica numa baixa velocidade de rotação que, considerando uma bomba de 8 polos, resulta igual a 2400 rpm. Sendo a calibração da pinça 10 mV/A, a corrente média está em torno de 3A. A degradação dos contatos entre escovas e comutadores não permite a circulação da corrente necessária.
A figura [7b] mostra o sinal da bomba nova. A onda, senão perfeita, possui um padrão mais regular. O consumo está em torno de 4A. Observando o padrão de repetição (setas) fica evidente que é uma bomba de 8 polos pelo que, com um período de 12 mS, a rotação é de aproximadamente, 5000 rpm. Como resultado, esta técnica de medição permite realizar um diagnóstico preditivo.
2. Teste de compressão relativa. Quando não se dispõe de um analisador com a opção do teste de compressão relativa, a verificação pode ser realizada com osciloscópio ou multímetro gráfico, utilizando uma pinça de alta corrente instalada no cabo positivo ou negativo da bateria. Neste caso, compete ao operador analisar a onda de corrente e tirar as conclusões. As bases de análise utilizadas são:
- Um motor com compressão similar em todos os cilindros apresentará uma onda com variações regulares de corrente. Neste caso, todos os cilindros requerem um esforço similar do motor de partida.
- Um motor com valores de compressão diferentes apresentará uma onda com algum tipo de irregularidade. Aquele(s) cilindro(s) com menor compressão requer(em) menor esforço e conseqüentemente, exige(m) menos corrente.
A figura [8a] corresponde ao registro, em osciloscópio, da corrente de bateria de um motor de 6 cilindros, durante a partida. Observar que a escala do instrumento já apresenta o valor de corrente em ampères, sinal que o programa faz a conversão de tensão (saída da pinça) para corrente. Cada máximo da onda de corrente representa o efeito da compressão de cada cilindro.
Em função da regularidade da onda, conclui-se que todos os cilindros contribuem de forma equilibrada, o que, em princípio, aponta para um motor com boa compressão relativa.
As variações de corrente vão de um mínimo de 170 A a um máximo de 215 A. Isto resulta numa amplitude H de aproximadamente, 45 A com corrente média de 190 A. Assim, de forma simples, é possível constatar que o motor apresenta uma boa compressão relativa com o motor de partida e bateria em boas condições.
A figura [8b] apresenta o caso de falha de combustão num cilindro. Como a base de tempo foi ajustada a 320 mS/div é possível observar um número maior de ondulações. Reparar na diminuição do valor da corrente mínima nos pontos m, indicando a baixa contribuição do cilindro sem combustão. A compressão do cilindro é praticamente nula, o que requer um trabalho menor para movimentar o motor; como conseqüência, diminui o consumo de corrente.
Nota: Por ser um teste de compressão relativa não é possível conhecer o valor absoluto de compressão, o que pode ser feito utilizando um medidor de compressão ou um transdutor eletrônico, como será analisado no próximo item.
TRANSDUTORES DEPRESSÃO E DE VÁCUO
Os transdutores ou sensores de pressão e de vácuo são dispositivos eletrônicos que transformam variações de pressão ou de vácuo, presentes na sua entrada, em variações de tensão na sua saída. São vacuômetros ou medidores de pressão, cuja saída é um sinal de tensão variável.
-O transdutor de pressão, associado ao adaptador apropriado, permite medir: pressão de óleo, compressão de cilindro, sobre-pressão no cárter, pressão na rampa de injetores, pulsos de pressão no escape.
-O transdutor de vácuo tem sua principal aplicação na medição do vácuo no coletor de admissão.
Em todos os casos, as ondas visualizadas podem ser sincronizadas com o sinal de ignição de um determinado cilindro (motor ciclo Otto) ou com o pulso de alta pressão de injeção de combustível (motor Diesel). Desta forma, qualquer anomalia no sinal pode ser referenciada ao cilindro correspondente.
No mercado são encontrados transdutores de pressão de 300 psi (baixa pressão) e 3000 psi (alta pressão). Para vácuo, os transdutores são de 30 inHg. Também, podem ser encontrados transdutores integrados, com o sensor de pressão (500 psi/3450 kPa) e o de vácuo (30 inHg/76 cmHg), num mesmo módulo
Associado a um osciloscópio de armazenamento abre novas possibilidades de diagnóstico, já que permite visualizar as variações rápidas de vácuo existentes no coletor de admissão, por exemplo. Isto resultaria impossível de ser realizado com um medidor mecânico. As mesmas considerações podem ser aplicadas aos testes de compressão.
COMPRESSÃO DE CILINDRO COM TRANSDUTOR DE ALTA PRESSÃO
As condições básicas para o procedimento são:
-O transdutor eletrônico de compressão é instalado no lugar da vela do cilindro a ser verificado. A válvula Schrader (de alívio) deve ser retirada para permitir a visualização das variações de pressão. Caso contrário, só a pressão máxima seria registrada.
-O cabo de vela deve ser conectado a um centelhador para evitar fugas de tensão que possam danificar o módulo de ignição. Para evitar a partida do motor durante o teste, é necessário desativar a ignição ou a alimentação de combustível, isto último, recomendável no caso de sistemas com catalisador. Se o motivo do teste for verificar também, o sincronismo entre o eixo comando e a ignição, deverá eliminar-se obrigatoriamente a alimentação de combustível.
-O teste pode ser realizado também com o motor funcionando. Em sistemas multiponto, desativar o injetor correspondente ao cilindro sob teste. Nos sistemas monoponto, realizar a captura rápida do sinal, deixando um intervalo de no mínimo, 30 segundos entre testes para proteger o catalisador.
ONDA CARACTERÍSTICA
A figura [9] mostra os pontos significativos de uma onda de compressão típica, com rotação próxima de 1000 rpm.
Pontos Significativos
A. Fechamento da válvula de admissão.
B. Corresponde ao PMS do cilindro analisado. Com o fator de calibração determina-se a pressão máxima.
C. Começo da abertura da válvula de escape.
D. Começo da abertura da válvula de admissão com a de escape ainda aberta.
E. Fechamento da válvula de escape.
Da sua análise surgem conclusões que podem ajudar no diagnóstico:
- Com base de tempo conhecida é possível determinar o avanço e os momentos de abertura e fechamento.
- A onda obtida durante a partida corresponde à compressão estática ou de arranque. Com motor em funcionamento, o valor corresponde à compressão dinâmica.
- No canal B do osciloscópio, o sinal da ponta indutiva conectada ao cabo de vela do cilindro analisado permite a sincronização do sinal. Os picos de pressão correspondem ao ponto morto superior (PMS). Com base nestes sinais podem ser calculados o avanço da centelha e a rotação.
- A análise dos outros pontos significativos da onda permite determinar os instantes de abertura e fechamento das válvulas.
EXEMPLOS DE APLICAÇÃO
A seguir, dois exemplos de aplicação do transdutor de pressão, na realização de testes de compressão. Como em outros casos, o sucesso na aplicação desta técnica de diagnóstico depende principalmente da familiarização com o método e com as diferenças entre as ondas produzidas pelos diversos tipos de defeitos, e aquelas correspondentes a um motor em bom estado.
1) A figura [10a] apresenta o resultado de um teste de compressão dinâmica aplicado a um cilindro com válvula de exaustão que não abre. Reparar nas rampas de exaustão (E) e de admissão (A), sem o aumento de pressão entre os picos e na assimetria das ondas. No entanto, o valor de compressão (57 psi, aproximadamente) resulta normal. Reparar que o teste de compressão, realizado com medidor mecânico, possivelmente não detectaria este defeito.
2) As figuras [10b] e [10c] mostram os resultados dos testes de compressão estática e de compressão dinâmica para o caso de um cilindro cuja válvula de admissão não abre. Reparar nos baixos valores de compressão e na leve assimetria entre as bordas de compressão e de descompressão.
