Transdutores: Vejam a função do componente que faz parte da nossa rotina nas medições

Embora não saibamos, muitos equipamentos utilizados para a medição em nossa oficina utilizam transdutores.

Confira nesta matéria sua importância e funcionamento

Basicamente, tanto o multímetro, na sua função voltímetro, como o osciloscópio e o multímetro gráfico, são instrumentos que medem tensão: o multímetro apresenta o valor medido no mostrador; o osciloscópio e o multímetro gráfico, na sua tela, na forma de uma onda graficada ao longo do tempo.

No entanto, nas últimas décadas foram desenvolvidos dispositivos transdutores que transformam outras variáveis físicas, como temperatura, pressão, vácuo e corrente, em variações de tensão, capazes de serem apresentadas na tela do osciloscópio ou de um multímetro gráfico, ou no mostrador do multímetro.

Estes dispositivos têm aberto um amplo campo para o desenvolvimento de novas técnicas e procedimentos que auxiliam enormemente o diagnóstico de defeitos, principalmente daqueles mais difíceis.

Transdutores

São dispositivos adaptadores que transformam grandezas físicas como pressão, vácuo, temperatura, em outras capazes de serem interpretadas por instrumentos como o osciloscópio ou pelas unidades de comando eletrônico. Assim, os sensores presentes nos sistemas de eletrônica embarcada, são, na realidade, transdutores que transformam as diversas grandezas físicas como rotação, temperatura, pressão de coletor, entre outras, em variações de tensão ou corrente, capazes de serem interpretadas pelas unidades de comando eletrônico, as que, somente conseguem processar sinais elétricos.

Este mesmo conceito se aplica ao osciloscópio (figura 1) que só apresenta, na tela, variações de tensão, presentes na sua entrada, capturadas com a ponta de “tensão” [1].

Assim, para visualizar variações de pressão de coletor, por exemplo, deverá ser intercalado, entre o coletor e a entrada do osciloscópio, um dispositivo que transforme as variações de pressão em variações de tensão.

Entre os transdutores mais relevantes para o diagnóstico automotivo (fig.[1]) se destacam:

- Pinças de alta e de baixa corrente [2]

- Pinça indutiva de alta tensão [2]

- Transdutor de pressão/vácuo [3]

Estes transdutores fazem do osciloscópio uma poderosa ferramenta de diagnóstico automotivo, mas que requerem o desenvolvimento de novas técnicas. Na presente matéria será analisada a funcionalidade da pinça de corrente.

Ponta de Corrente (pinça amperimétrica) - Como o seu nome indica, este dispositivo transforma variações de corrente em variações de tensão, para serem visualizadas num multímetro convencional ou gráfico ou num osciloscópio. Na realidade, as pontas de corrente são “pinças” que se instalam abraçando o condutor cuja corrente deseja-se medir. Diferentemente das pinças indutivas de alta tensão, as amperimétricas são pinças ativas, ou seja, precisam de alimentação.

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. Lembrar que quanto maior é a corrente medida, maior é o campo magnético gerado e consequentemente, maior a tensão gerada na sua saída.

Seu funcionamento está baseado no efeito Hall com um sensor deste tipo alojado na extremidade da pinça e sensível à presença de campo magnético. Pelo sensor circula uma corrente de valor preciso, gerada na própria pinça, por um circuito eletrônico. A uma maior ou menor intensidade de campo magnético, provocado pela corrente a ser medida, verifica-se uma maior ou menor variação da corrente que atravessa o sensor. Esta variação de corrente é transformada em uma variação de tensão de saída, cujo valor pode ser visualizado na tela do osciloscópio ou de um multímetro gráfico ou convencional.

Ao contrário do que ocorre com o multímetro automotivo, onde 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. A pinça abraça o condutor por onde circula a corrente medida.

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. Associada ao osciloscópio ou ao multímetro gráfico, resulta em uma ferramenta de diagnóstico das mais eficazes na avaliação de circuitos eletro-eletrônicos

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. Na maioria dos casos, não têm elevada resposta em frequência, ou seja, não conseguem acompanhar variações rápidas da corrente medida. São pouco precisas nas baixas correntes.

- 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. Medem correntes a partir de 50 ou 100 mA.

Exemplos de Utilização

A seguir, dois exemplos de aplicação da pinça amperimétrica.

- Compressão relativa. A figura 2 apresenta um exemplo de utilização da ponta de alta corrente. Mostra a tela de um multímetro gráfico com a onda da corrente de bateria durante os instantes iniciais da partida. Reparar que o ganho é apresentado em volts pelo que, para obter o valor de corrente, deve aplicar-se o fator de calibração da pinça que é 10mV/A. Na figura podem ser apontados alguns detalhes significativos.

- Ponto 1: Pico de corrente (>350 A) ao alimentar o motor de partida devido a que, com o motor parado, a sua resistência é baixa, pelo que o consumo de corrente é alto.

- Ponto 2: Ao começar a girar, nos bornes do motor aparece a força contra-eletromotriz (que se opõe à tensão aplicada) pelo que a corrente diminui para o patamar de 150 A aproximadamente.

- Ponto 3: Toda vez que um pistão se aproxima do PMS num ciclo de compressão, a velocidade do motor de partida diminui em função do maior esforço; com isto, aumenta a corrente drenada.

- Ponto 4: Uma vez iniciada a descida do pistão, diminui a compressão dentro do cilindro; com isto, se acelera o motor de partida e diminui a corrente.

Esta aplicação da ponta de corrente é um exemplo de teste de “compressão relativa” o qual, em princípio, resulta mais simples e rápido que o mesmo teste realizado utilizando o medidor de compressão, o que exigiria a retirada das velas. Um cilindro com compressão menor ou sem compressão, não apresentará o pico de corrente 3.

- Sistema de ignição. A figura 3 mostra a tela de um osciloscópio automotivo de dois canais. O canal 1 apresenta a onda de tensão secundária, em KV (escala KV), obtida com  pinça indutiva de alta tensão.

O canal 2 mostra a onda de corrente primária correspondente, obtida com uma pinça amperimétrica de baixa corrente. Neste caso, o osciloscópio possui a opção de configuração que permite apresentar a onda na tela, na escala de ampères (escala A).