Entenda os 5 tipos de sinais para comunicação e comando entre sensores e atuadores dos sistemas veiculares

Para todos os níveis de profissionais da reparação automotiva, sejam iniciantes ou avançados, considero um grande desafio entender como e qual o padrão da comunicação que transitam entre todos os componentes eletrônicos (sensores, atuadores e módulos de controle). E mesmo entendendo cada tipo de sinal, temos particularidades distintas e estratégias que podem mudar de um fabricante para outro. 

Nesse artigo iremos trazer entendimento para as bases de diagnostico e particularidade de cada tipo de SINAL ou COMANDO que transitam nos diferentes sistemas do veículo e onde podem ser aplicados (injeção, transmissão, ABS etc.).

DINÂMICA DE INFORMAÇÃO ENTRE SENSORES E A UCE.

Observe os exemplos abaixo de comunicação:

Exemplo 1

Exemplo 2

No exemplo 1 mostramos o entendimento errado de como o sensor informa a UCE, e como ela interpreta. Já no exemplo 2 temos um correto entendimento de como as informações são recebidas e traduzidas pela central.

Nesta breve dinâmica entendemos que o sensor MAP não envia uma informação de pressão para a central, e sim valores de tensão, pois é um sensor que pela resultante da pressão absoluta, varia a sua tensão de sinal em Volts.

GRANDEZAS ELÉTRICAS

Para começarmos o bom entendimento, devemos definir que todas as informações de sinais recebidas e processadas pela central de comando UCE são em valores de TENSÃO ELÉTRICA (VOLT) e em alguns casos menos comuns a CORRENTE ELÉTRICA (AMPERE)

A tensão é a força gerada pela fonte que impulsiona (empurra) os elétrons pelo condutor (circuito), e pode sofrer variações conforme a resistência encontrada no circuito. E uma boa forma de exemplificarmos isso é através do sistema hidráulico de uma simples torneira.

Com isso podemos afirmar que quando existe uma variação na resistência de um componente, o valor de sinal de tensão que retorna para a UCE também vai sofrer alteração proporcional. Como vimos no exemplo acima podemos identificar todas as grandezas elétricas nesse mesmo exemplo agindo juntas.

Vamos analisar juntos esse exemplo:

TORNEIRA 1

A pressão da água (TENSÃO ELETRICA = VOLT) antes das duas torneiras são iguais, porém na torneira 1 o registro está mais aberto (RESISTÊNCIA ELÉTRICA = OHM), ocasionando maior pressão na saída da torneira (SINAL = TENSÃO), consequentemente maior consumo de água (CORRENTE ELÉTRICA = AMPERE).

TORNEIRA 2 

Devido o registro estar mais fechado, gerando maior resistência (OHMS) para a passagem da água (AMPERE), a pressão da água (VOLT) após a torneira (SINAL) é menor, consequentemente o consumo de água é menor.

A resistência elétrica nos dá a informação referente a saúde do circuito elétrico do componente ou condutor a ser avaliado. 

A corrente elétrica é sempre uma resultante entre a tensão com que o sistema está sendo alimentado e a resistência do circuito do mesmo sistema. E através dela obter a saúde não somente do componente isolado, mas a saúde de TODO E SISTEMA. 

Com base nesse breve resumo do entendimento de como as grandezas elétricas interagem num circuito, vamos estudar cada tipo de sinal que circulam nos sistemas para envio e interpretação de informações e comandos de atuadores.

TIPOS DE SINAIS

Cada tipo de sinal elétrico, apesar de todos terem uma variação do nível de tensão, funcionam com características e finalidades distintas. Vamos trabalhar o entendimento sobre cada um deles:

1. SINAL ANALÓGICO (VOLT AC)
2. SINAL ANALÓGICO (VOLT DC)
3. SINAIL DIGITAI (VOLT DC)
4. SINAL DE FREQUENCIA (Hz)
5. COMANDO PWM 

SINAL ANALÓGICO VS DIGITAL

Primeiramente, é necessário o entendimento claro entre as características entre os sinais de comunicação do tipo analógico e digital. 

SINAL ANALÓGICO: tem como característica uma variação da tensão em diferentes níveis ao longo do tempo (ex: 0,1… 0,2 … 0,3v). Esse sinal pode traduzir diferentes tipos variações físicas no veículo, como: Pressão coletor, posição corpo de borboletas, temperatura, fluxo de massa de ar, entre outros.

SINAL DIGITAL: a variação da tensão ao longo do tempo irá trabalhar em apenas 2 níveis (ex: nível logico alto 4,9V e nível logico baixo 0,1V), gerando um sinal tipo “onda quadrada”. Essa característica de sinal é comum em sensores de posição de eixo de comando de válvulas e virabrequim. Trataremos disso mais a diante nesse artigo.

SINAL ANALÓGICO (VDC)

Vamos usar como exemplo o sinal de variação da pressão do coletor de admissão (MAP – Manifold Absolute Pressure) que trabalha com a variação de tensão conforme a pressão, medido através do osciloscópio e estratégias via Multímetro.

SINAL ANALOGICO (VAC)
o sinal de tensão alternada é comum nos sensores de posição virabrequim (CKP), traduzindo a anatomia da roda fônica. Esse tipo de sinal também pode ser lido via osciloscópio e multímetro

Veremos a seguir algumas estratégias de análise 

SINAL DIGITAL
A seguir vamos utilizar como exemplo a comunicação de um sensor de posição do comando de válvulas (CMP) e através do osciloscópio e multímetro avaliar o valor de tensão nos dois níveis lógicos do sensor.

No caso da estratégia de instrumentação e medição com o multímetro, podemos usar uma ferramenta metálica para induzir a variação do sinal, aproximando e distanciando da ponta do sensor. (observação: o teste deve ser executado com o chicote conectado ao sensor, motor desligado e ignição ligada).

SINAL DE FREQUENCIA (HZ)

Sinais de variação de frequência também são usados para traduzir uma variação de fenômeno físico (pressão, posição, fluxo de ar, entre outros) para uma oscilação em hertz do sinal. É bastante comum confundir o sinal de variação de frequência por um sinal de variação digital. Por isso, vamos definir algumas características:

• Amplitude constante de tensão 
• Ciclo de trabalho positivo e negativo constante (duty cycle), na maioria dos casos em 50%
• Variação do tempo / frequência do ciclo completo de onda.

COMANDO PWM (VARIAÇÃO DA LARGURA DE PULSO)

De maneira recorrente usamos o terno “sinal” para o PWM, porém não o podemos considerar como sinal de comunicação e sim como um COMANDO, e sua finalidade é sempre um comando de algum atuador. E esse comando pode ser modulado pela largura de pulso positiva ou negativa de acionamento do componente, exigindo mais ou menos dele conforme necessidade momentânea do sistema.

Como exemplo capturamos um sinal de comando PWM do coo de borboletas de um carro em seu regime de marcha lenta e como podemos observar , é um sinal aparentemente parecido com os sinais digitais e sinais de frequência que estudamos anteriormente, por isso vamos definir as características do comando PWM:

• Amplitude constante de tensão 
• Ciclo de trabalho positivo ou negativo (Duty Cycle) variável (0% a 100%) conforme demanda necessária.
• Frequência do ciclo completo de onda fixa.

Encontramos essa característica de comunicação em vários atuadores como: Aquecedor da sonda lambda, corpo de borboletas, bomba de combustível (sistemas pilotados), eletro ventiladores, entre muitos outros.

Em conclusão, o estudo e entendimento das bases de diagnóstico dos diferentes tipos de comunicação podem facilitar nossa interpretação dos defeitos encontrados no dia a dia das nossas oficinas, lembrando que para cada particularidade dos sinais e comandos que dedicamos nesse estudo, existe um parâmetro que podem variar conforme cada montadora e estratégias usadas pela engenharia dos fabricantes. Procure informação técnica de confiança para bases comparativas e treinamentos que possam te ajudar a aprimorar conhecimentos e técnicas trazendo agilidade e rentabilidade do seu tempo na oficina durante diagnósticos.

Confira a última coluna do Especialista Junior Trindade.

JUNIOR TRINDADE – Técnico reparador e proprietário da oficina DTR em São Bernardo do Campo – SP. Instrutor em Treinamentos de Diagnósticos Avançados de Injeção eletrônica e motores com ênfase em MULTÍMETRO, leitura de Parâmetros via SCANNER e OSCILOSCÓPIO. “O dia a dia tem me mostrado duas coisas principais: uma delas é que quanto mais conhecimento adquirimos, mais apaixonante se torna nossa profissão, a segunda é que o conhecimento da base é o que resolve!”
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