Aplicação dos sinais PWM – Parte II

Prosseguindo com a análise dos sinais elétricos de ciclo de trabalho variável, a presente matéria apresenta alguns exemplos de aplicação de sinais PWM em sistemas de eletrônica embarcada.

Os sinais pulsados de ciclo de trabalho variável, também denominados “sinais PWM”, podem ser utilizados de duas formas:

a) Para o controle de atuadores, de forma variável e gradual, entre um máximo e um mínimo. Pode ser o controle da sua posição, velocidade de rotação, luminosidade, temperatura, etc.

b) Para a troca de informações entre módulos de controle. Esta aplicação não mais é utilizada nos sistemas multiplexados. Portanto, os exemplos a seguir, correspondentes a esta aplicação, são de veículos da década de 1990.

Exemplos

1. Os sistemas de injeção/ignição que aderem ao padrão OBDII, requerem que a sonda Lambda entre em operação no menor tempo possível, após a partida do motor. Isto impõe um aquecimento rápido do sensor o que se consegue diminuindo a resistência do aquecedor o que, por sua vez, resulta no aumento da corrente. No entanto, a manutenção desta corrente, após a sonda alcançar sua temperatura de trabalho, provocaria o superaquecimento da mesma. Para contornar esta situação, a estratégia utilizada é:

- Ao ligar o motor, a UC aplica tensão plena de bateria, isto para obter o aquecimento rápido da sonda.
- Após alcançar a temperatura de trabalho, a tensão média aplicada é diminuída utilizando um sinal pulsado de ciclo de trabalho variável de valor inferior a 100%.

A Figura 1 apresenta o circuito elétrico correspondente aos sensores de oxigênio do sistema EEC-V.

2. Controle eletrônico da temperatura do motor (Figura 2). Nestes sistemas de controle eletrônico, a UC controla a operação do ventilador e da bomba, ambos de velocidade variável, com sinais PWM.

Os fluxos de ar e de líquido arrefecedor são controlados independentemente da rotação do motor o que permite manter um nível de temperatura mais consistente com as condições de funcionamento.

A válvula rotativa de controle direciona o fluxo do líquido arrefecedor, em função das condições de funcionamento. Com motor frio, o líquido é direcionado através do desvio com a bomba em rotação mínima, o que resulta num aquecimento mais rápido. Quando atingido, o nível de operação, o fluido é direcionado para o radiador a fim de manter a temperatura na faixa de funcionamento.

Além da redução de emissões, pelo encurtamento da fase de aquecimento, se verifica também, uma diminuição no consumo de combustível já que a bomba e a ventoinha são utilizadas mais eficientemente.

3. Controle da bomba de combustível. O negativo da bomba é controlado pela UC do motor, com um sinal de ciclo de trabalho variável. Assim, a pressão e vazão, podem ser variadas de acordo com as condições de funcionamento do motor.

Por exemplo, em sistema aplicado em veículos da GM americana (Figura 3), o módulo de potência recebe um sinal PWM (de baixa potência) da unidade de comando.

Em condições normais de funcionamento, o ciclo é 33%. Quando em condição de alta carga ou para compensar situações de baixa tensão de bateria, o ciclo passa para 100%.

4. Pressão do A/C e temperatura do motor no Astra G ´99. O módulo de Controle do Arrefecimento & A/C fornece a informação de pressão do circuito de A/C à UC Motornic e recebe desta, a informação de temperatura do motor, na forma de sinais PWM.

5. Controle de torque em veículos com transmissão automática. Para diminuir o torque associado à troca de marchas, nos veículos equipados com transmissão automática, é utilizado o sinal de “Solicitação de Controle de Torque”. O módulo da transmissão automática (TCM), antes de executar a mudança de marcha, envia um sinal PWM para a UC do motor, solicitando o atraso do ponto, evitando com isto, mudanças de marcha “difíceis” ou, que seja afetada a vida útil da transmissão.

Como exemplo, em veículos Vectra (Motronic M2.8), equipados com transmissão automática, o módulo TCM envia sinais de 100 Hz e largura de pulso variável entre 0,9 ms e 9,1 mseg,  dependendo de qual a marcha solicitada, e conforme a mudança seja ascendente ou descendente.

6. Sinal de consumo em veículos Monza. A unidade de comando Multec 700 envia, para o computador de bordo, a informação de consumo, na forma de sinal PWM.

7. Direção hidráulica sensível à velocidade (Omega 3.8). A linha de retorno à bomba da direção hidráulica é controlada com válvula solenóide, acionada com um sinal PWM de forma que, até 20 km/h, a pressão do circuito seja tal que forneça assistência máxima. A pressão diminui gradualmente com o aumento da velocidade do veículo com o resultado que, a partir de 80 km/h, a assistência é mínima.

8. O motor de ajuste da marcha lenta (motor de contínua) no sistema MonoMotronic, é controlado com um sinal pulsado de 12 volts e ciclo de trabalho variável. Desta forma, a movimentação da haste resulta mais suave e a velocidade de deslocamento do batente da borboleta pode ser controlada variando o ciclo de trabalho do sinal de acionamento, de forma a responder a diferentes solicitações.