Multímetros Automotivos: Análise e resolução de problemas complexos - Parte final

Conhecendo as Peculiaridades e os Segredos para utilizar um Multímetro com Eficácia - Nem sempre termos a maior tecnologia do mundo em mãos faz de nós especialistas, seja no que for. Pode ser que devido a um fator ou outro realizemos um serviço em um tempo menor que o habitual, mas isso não quer dizer que tal tendência tecnológica nos transformou em Super Profissionais, que passaremos a realizar serviços que não faríamos, mas sim que uma função ou outra tornou o problema mais evidente do que de costume. E isso serve para qualquer equipamento metrológico. Nenhum deles disponibiliza metodologias do tipo “Como Verificar uma Bomba De Combustível” ou “Como verificar um defeito no Bico Injetor”. O Multímetro Automotivo, em particular, nos apresenta as ferramentas, mas o modo de utilizá-las com coerência dependem do conhecimento técnico de quem o opera.

Nenhum recurso é supérfulo,  pois tudo é necessário e útil desde que saibamos onde e quando utilizar. Seria muito fácil e metódico descrever como se testa cada atuador e sensor do veículo, mas por acreditar no potencial do Reparador, decidi ir além do convencional, abordar de forma técnica, mas familiar a todos, características e artifícios que podem levar o profissional a uma análise de sucesso ao invés de levá-los a verdadeiras armadilhas.

Todos os Multímetros são Iguais? 

Não. Temos tecnologias mais apuradas e preparadas para a demanda futura que outras, sem mencionar em tecnologias RMS e True-RMS. 

Atualmente encontramos equipamentos que variam significativamente de preços, partindo de modelos com custo de alguns reais até outros modelos custando em torno de R$ 5.000,00. E existem alguns fatores que justificam essa diferença abrupta, desde normas de segurança, incertezas de medição, características funcionais, e o fator que mais encarece o produto: sua Certificação de Conformidade e Calibração Metrológica. A Certificação de um multímetro significa que o mesmo passou em uma bateria de testes antes de chegar ao Consumidor, já a Calibração Metrológica indica a margem de erro admissível pelo equipamento. Por exemplo, um equipamento que possui um erro percentual de 0, 0125%, significa que ao medirmos 12V da bateria, na verdade a tensão pode ser entre 11,85V ou 12,15V.  Já um equipamento que possui um erro percentual de 20%, ao medirmos 12V de uma bateria, na verdade a tensão pode corresponder entre  9,6V à 14,4V, dependendo das condições de umidade e temperatura. E o mesmo vale para as demais grandezas, como Corrente Elétrica Resistência Ôhmica, Freqüência, entre outras. Minha sugestão é estudarem as possibilidades e o custo benefício, pois gastar menos nem sempre é o melhor para quem visa oferecer o melhor. Quer qualidade, precisão e confiabilidade, opte  pelo melhor desde que caiba no seus bolsos. De nada adianta comprarmos um Equipamento de R$15.000,00 mas limitado em recursos, ou investir  R$ 50,00 em um Multímetro com grau de incerteza de 50%, sem certificação, calibração e garantia do que mostra na tela. Julgar a Metrologia algo secundário pode ser um tiro no próprio pé. Talvez nem hoje e nem amanhã, mas em um futuro próximo.

Regras Básicas ao se Utilizar um Multímetro - Existem alguns padrões a serem seguidos, ao se utilizar um Multímetro que, quando considerados corretamente, evitam que Profissionais caiam em “armadilhas”, e coloquem todo processo de análise em risco. Seguem alguns:

Nem todas as Resistências Ôhmicas por mais baixas que sejam significam um Curto Circuito - Tomemos por exemplo um ventilador, constituído em sua maioria por enrolamentos de fios de Cobre esmaltados. Se desconectá-lo e medirmos sua resistência ôhmica acharemos um valor insignificante, de aproximadamente 0,4 Ω, ou seja, aplicarmos 12V sobre ele resultaria uma corrente de 30A . Devemos condená-lo por isso? Não. Um Motor Elétrico, durante o giro, induz uma tensão contrária que se opõe à tensão aplicada, de forma que a corrente resultante seja reduzida drasticamente.

Verificar a Resistência Ôhmica de um Motor Elétrico nada nos diz, uma vez que cargas indutivas possuem Impedância, que pode ser considerada uma Resistência Ôhmica, porém pode variar de acordo com sua rotação.

Mais um Exemplo de Resistência característica de Curto-Circuito seria quando medimos a resistência ôhmica de um Circuito correspondente a uma lâmpada, em que a mesma sem tensão aplicada apresenta em torno de zero Ω. Ou seja, alimentarmos o circuito resultaria em uma grande corrente elétrica. Certo? Errado. Uma lâmpada incandescente apresenta um filamento formado de Tungstênio, que quando percorrido por uma corrente elétrica tem sua resistência elétrica aumentada consideravelmente, sua temperatura eleva-se bruscamente, e conseqüentemente sua corrente é reduzida.

RESOLVENDO PROBLEMAS COMPLEXOS – SEMICONDUTORES

Nem todas as Tensões Medidas estão aptas a alimentar uma Carga - Em uma bomba de gasolina quando desconectada, podemos verificar uma determinada tensão entre seus terminais de alimentação, variando de 10 a 11V, e muitos consideram que está chegando tensão à bomba. Porém ignoram repetir a medição com a Bomba conectada, e neste momento a tensão decresce a 2 ou 3V. Mistério? Defeito na Bomba? Não. Um Transistor, assim como um Diodo, é um semicondutor que conduz corrente elétrica em apenas um sentido, e para isso conta com um terminal chamado “base” para permitir a passagem de corrente.

No circuito abaixo, a base não possui corrente, portanto o transistor não conduz, a bomba está desconectada, mas potencial positivo chega até a ponta de prova vermelha:

Por sua vez, no circuito abaixo, a base continua sem corrente circulando, portanto o transistor permanece sem conduzir. Porém conectada, a bomba possui uma baixa resistência elétrica e transforma-se em basicamente um curto-circuito, baixando a tensão para 3V.

Ou seja, utilizar um Multímetro não significa plugar as pontas de prova em um determinado ponto e verificarmos certos valores, e sim compreender “Por que devemos plugar as pontas de prova naquele determinado ponto e verificarmos aqueles valores”. 

Nem todas as Resistências Ôhmicas acima da escala do Multímetro são Interrupções

Às vezes nos deparamos com resistências ôhmicas altíssimas de um circuito que chegam a superar a maior escala de nossos Multímetros. Isso significa uma interrupção no circuito, certo? Nem sempre. Podemos estar lidando com um semicondutor ou Capacitor no caminho. Semicondutores referem-se a diodos, transistores e até mesmo um Led, já que apresenta o mesmo comportamento.

Mas aí podem questionar: “Se a resistência ôhmica é altíssima não conduz”. 

Porém esta afirmação está errada. Um Capacitor pode possuir resistência infinita, e ao mesmo tempo dar um curto-circuito. Um Transistor pode ser considerado um elemento de resistência infinita, mas nem sempre é. Quanto a isso, vem à tona a importância de conhecer o que estamos analisando, e isso não significa dominar o assunto, absolutamente. Mas o conhecimento está ao alcance de todos, portanto tentem compreender, busquem auxílios, perguntem e com certeza obterão sucesso e cada vez mais conhecimento.

Cada um deve trabalhar de acordo com suas possibilidades, e sempre buscando meios de suprir uma falta de ferramenta, um material técnico que por ventura não possui, e também instrumentos de trabalho, afinal todos possuem suas limitações, e nem por isso deixam de cumprir suas responsabilidades.

Muitos Profissionais e iniciantes cometem alguns erros, que colocam em risco todo sistema eletrônico do veículo. Isso não é um crime, pois todos nós erramos. Thomas Edison queimou mais de 1000 lâmpadas antes de acertar, enfim, somos meros mortais. Mas existem dois tipos de erros, o erro motivado pelo anseio de acertar, e o erro motivado pela autoconfiança.  Além do que, errarmos em uma bancada de testes é normal, errarmos na instalação de um veículo pode ser catastrófico. Alguns erros, apenas tornam as análises confusas, enquanto outros trabalham como bombas relógios, com detonação imediata ou temporizada.

Por exemplo, ao abrirmos um chicote, podemos encontrar diodos ligados em série, “crimps” de ramificações e resistores atenuadores. Desfazê-los é fácil, porém refazê-los nos padrões requer know-how, experiências e conhecimento técnico para saber “por que deve ser feito ou ligado daquele modo”. 

Um exemplo, quando um Profissional reconstrói um chicote e depara-se com um Diodo, por exemplo, ele retira-o para remontá-lo posteriormente. Imaginemos:

Situação 01 – Remontar o Diodo de forma invertida

No circuito abaixo temos um diodo supressor de surtos, para que ao abrir a bobina de um determinado Relé, uma tensão reversa não circule causando “desastres eletrônicos”.

Relé de Bloqueio de Corrente: Em caso de colisão toda eletrônica do carro é “cortada”, exceto sistemas de segurança. Isso minimiza riscos de incêndios.

Diodo: Componente eletrônico que tem como função permitir a circulação de corrente em apenas um sentido.

Após o reparo elétrico, o Profissional remonta o Diodo, porém de forma inversa. E ao ligar o veículo, nada funciona! 

Caso não tenha tanto conhecimento em eletrônica, o profissional mais experiente é chamado, e só saberá que existe um diodo em série se for informado pelo reparador que o religou ao chicote e o isolou com fita isolante própria, já que o mesmo está “escondido”, o que muitas vezes não acontece. O Profissional vai direto ao relé de bloqueio, retira-o e com uma caneta de polaridades percebe positivo em um pino e negativo no outro. Com o Multímetro consegue ler algo próximo de 12V. Ou seja, até este ponto está conforme, segue adiante. 

Em respeito aos mais experientes, o reparador segue desenrolando dezenas de metros de fitas isoladoras e se distanciando cada vez mais do problema.

Enfim, por que isso ocorreu? 

Um Diodo é um elemento semicondutor, geralmente constituído de silício, e sua principal característica que citarei nessa matéria é que “Conduz Corrente Elétrica em apenas um Sentido”. Um Diodo de Silício convencional polarizado corretamente, ao atingir uma tensão de 0,7V, passa a conduzir corrente à Carga. Porém quando polarizado inversamente não conduz corrente à carga, e toda tensão aplicada fica sobre o Diodo, como no exemplo abaixo.

Entretanto se retirarmos a Carga, no caso o Relé, para realizar a verificação, vejam a surpresa:

CONCLUSÃO

Elemento semicondutor como um transistor ou diodo possuiu polarizações inversas e diretas. Alimentá-los com polarização direta originará uma pequena queda de tensão sobre ele, variando de 0,4 a 0,7V, porém permitirá a passagem de corrente. Entretanto alimentá-los com polaridades inversas, não permitirá passagem de corrente para alimentar a carga, toda tensão reversa será concentrada sobre ele, que como todos componentes eletrônicos possuem suas limitações, dessa forma aplicar uma tensão reversa maior que o especificado ocasionará sua avaria.

Como Testar a Polaridade de um Diodo?

 

Obs: Na segunda imagem a marcação de 0.700V significa a tensão no qual o diodo começa a conduzir.

Situação 02 – Adaptações Incorretas de Relés - A Destruição Lenta do Sistema

Encontrarmos veículos com adaptações eletrônicas, a fim de ligar um Farol Auxiliar, um Alarme, um Módulo de Potência, é comum, e o próprio carro já possui um Sistema de Carga apto a alimentar outros pequenos consumidores. 

Porém, sejamos sensatos e coerentes, quanto à ligação de Cargas. Um exemplo a ser citado, são sistemas de sonorização, que na verdade requer muito mais cuidados do que realmente se toma. Muitos se preocupam com a durabilidade da Bateria, Esforço Excessivo do Sistema de Carga, mas, além disso, existe um problema muito mais agravante, “A Quantidade de Espúrios Gerados por tais Sistemas e que entram nos demais Equipamentos do Carro”, ou Emissividade Conduzida. 

Bom, onde entra o Relé neste caso? Simples. Geralmente alguns instaladores utilizam Relés de Potência para ligarem Sistemas Automotivos, devido à alta corrente. Os Relés Auxiliares e também muitos outros, já estão sendo projetados com sistemas de Supressão de Ruídos. Em resumo, uma bobina de um dado relé quando alimentada armazena determinada energia, que quando é aberta tende a gerar essa energia em sentido contrário no Sistema. 

Em veículos, correntes inversas, tanto na teoria como na prática, não cheiram bem, concordam? Mas como funciona essa proteção contra os “Picos Inversos” de Tensão?

1. Nesta figura o Relé está desabilitado.

2. Nesta figura o Relé está habilitado e a carga alimentada. Repare na corrente circulando pela bobina.

Quando desconectamos a bobina, sua energia armazenada, ao invés de seguir pelo pino 86, circula pelo diodo indicado pela seta, também chamado de Diodo de Roda Livre. Com  isso a alta tensão de pico gera uma corrente que circula pelo Diodo e retorna à bobina. Ou seja, a energia do espúrio é atenuada no próprio Relé e não afeta os demais consumidores.

Entretanto, um sistema elétrico veicular tem Normas, a falta de expertise tende a desprezá-las e tratá-las como supérfluas. O pino 85 é designado para o positivo da bobina, o pino 86 é designado para o sinal negativo ou referência da bobina. Invertê-los causa os desastres a seguir:

1. Durante a tensão reversa a corrente optará pelo caminho mais fácil, ou seja, pelo Diodo Supressor;

2. Este, por sua vez, não suportando uma tensão e corrente reversa muito alta será avariado e sofrerá interrupção;

3. Dessa forma, a proteção do sistema eletrônico acabou de ser eliminada e tudo que for constituído de semicondutores e pertencentes a esta linha de alimentação 85 sofrerá as conseqüências de um chaveamento indutivo, ou seja, uma tensão reversa, de alta amplitude e freqüência. Seria uma espécie de “Tsunami Eletrônico”.

O que é um Chaveamento Indutivo?

São “Trens de Pulsos Rápidos”, cuja freqüência é tão alta e suas amplitudes tão elevadas que seu campo eletromagnético tende a afetar qualquer sistema embarcado, principalmente quando este for digital. Protocolos de comunicação são perturbados a ponto de travarem e indicarem parâmetros errados. Ou seja, significa um pesadelo aos projetistas desenvolverem filtros específicos para cada Central Eletrônica, e não comprometerem a eficácia de outros parâmetros. Portanto, criam-se medidas de atenuar tais perturbações que realmente levam o sistema ao colapso. 

Como Evitar essa Série de Transtornos?

Muitos de vocês se lembram quando eu disse que um Multímetro Automotivo, é essencial em uma Oficina Mecânica. E não adianta possuir um ou dez Equipamentos, se não saber aplicá-lo. 

E quem acredita que pode resolver todos os problemas com um Osciloscópio está errado. Somente um Multímetro pode provar se um Relé possuiu proteção ou não. Como?

Utilizando-se de uma Bateria de 9V, um Led Vermelho e um resistor de 820 Ω.

Monte a Giga de Teste conforme ilustração abaixo, sua finalidade é constatar a existência e conformidade do relé supressor de surto. 

1. Ligando-se POSITIVO no pino 85 e NEGATIVO no pino 86 Led deve acender.

2. Ligando-se NEGATIVO no pino 85 e POSITIVO no pino 86 Led não deve acender.

3. Caso nas duas condições o Led acenda com pouca luminosidade, isso significa que ao invés de um Diodo, que é um procedimento correto, foi montado um Resistor para atenuar o Ruído, mas tal procedimento não é totalmente eficaz.

4. Caso o Led não acenda em nenhuma condição, o Relé não apresenta proteção.

LEDs – UM COMPONENTE SEMICONDUTOR DIFERENCIADO

O LED é um componente eletrônico semicondutor, sim. Possui as mesmas propriedades de um Diodo, e além de tudo emite luminosidade, como o próprio nome já diz: L.E.D = Light Emitter Diode. O LED é um componente do tipo bipolar, ou seja, tem um terminal chamado anodo e outro, chamado catodo. Dependendo de como for polarizado, permite ou não a passagem de corrente elétrica e, conseqüentemente, a geração ou não de luz.

A diferença de um LED e um DIODO é a robustez. Alguns Diodos suportam uma tensão reversa de até 1000V, enquanto o LED, não suportaria 2V. Sem contar que a corrente de um LED deve ser devidamente controlada, e cada coloração diferente possui uma tensão de trabalho. Portanto o LED possui polaridade a ser ligado, e seu pino mais curto é ligado ao negativo enquanto o pino mais longo ao positivo.

Alguns perguntariam: “Ok, o que um LED tem a ver com uma Injeção Eletrônica?”. Na verdade tudo. Imaginem uma ECU ativando uma sinalização de avaria, e utilizando para isso uma lâmpada de 6 Watts. Necessitaríamos de um Amplificador de Potência para tal função, entre outros fatores. 

Consideremos, de forma genérica, que um LED funcione com 20 mA, porém qual a tensão de um determinado LED, se cada coloração torna esse valor diferente? Tabelas? Ok, desde que saibamos o Fabricante do LED, já que cada um utiliza parâmetros diferentes. 

Dessa forma, eu pergunto:

1. Como saber, de forma rápida e precisa, a Tensão de Alimentação de um LED?

2. Como descobrir a polaridade correta deste LED?

3. Como testar se o mesmo está funcionando?

E para deixarmos a metodologia sobre “Anodo e Catodo” de lado por um momento, e incentivar a imaginação dos Leitores, vamos complicar um pouco.

“NÃO EXISTEM MAIS PINOS LONGOS E CURTOS QUE INDIQUEM A POLARIDADE”

“TRATA-SE DE UM LED DE ALTA LUMINOSIDADE, OU SEJA, INCOLOR”

O único meio de obter todas as respostas ao mesmo tempo é utilizando uma única função, disponível em inúmeros Multímetros Automotivos ou outros Convencionais:

1. Na escala seletora selecione a função destinada a teste de Diodos;

2. Saindo com duas pontas de prova do Multímetro prenda-as ao LED a ser analisado, independente da polaridade;

3. Ligue o Multímetro e verifique o valor mostrado. Ele refere-se à tensão de funcionamento do LED. Ou seja, ele funciona com uma tensão de 1.8V;

 4. Finalmente, podemos verificar se o LED está em condições de uso, e sua coloração é vermelha. Quanto à sua polaridade de ligação, onde se ligou o pino vermelho (V) deve-se ligar o sinal Positivo, e onde se ligou o pino preto (COM) deve-se ligar o sinal negativo.

OBS: Caso o LED não funcionasse poderia estar polarizado incorretamente. Neste caso bastava inverter a ligação.

Isso é tudo? Não? Pensemos em um Painel de instrumento onde um LED SMD encontra-se inoperante. 

1. Dessoldá-lo, substituí-lo é o risco de realizar o retrabalho sem necessidade;

2. Alimentá-lo limitando-se a corrente, mesmo que com precaução, corre-se o risco de polarizá-lo incorretamente, e também avariar componentes à sua volta;

3. Testar sua alimentação podemos cair na “armadilha” da tensão de retorno.

Dessa forma minha dica restringe-se a testar sua funcionalidade com o Multímetro, na escala de testes de Diodos. Como?

Afirmando novamente que caso em uma polaridade o mesmo não funcione, basta inverter as pontas de prova. 

CONCLUSÃO

Como dissemos no início, a complexidade de um Equipamento está na forma que o utilizamos. Um Multímetro Automotivo, quando julgado pelo número de funções de sua escala seletora, comprova-se uma grande injustiça. 

Vale frisar que “medir não é analisar”, e a metrologia é um campo muito vasto a ser explorado, entretanto sobre Multímetros Automotivos, especificamente, é uma das ferramentas mais importantes de uma oficina e do profissional reparador. 

Seja um multímetro automotivo, um osciloscópio, ou qualquer outro instrumento de medição, não pode ter suas funções listadas ou catalogadas, uma vez que tudo depende da humildade e disposição do profissional em adquirir cada vez mais conhecimentos e maior experiência em um determinado seguimento. 

Enfim, o multímetro automotivo foi abordado, minuciosamente em 3 edições seguidas, de forma mais abrangente e simplificada possível, para estímular e maximizar o seu uso de forma inteligente.