Tópicos:
- Potenciômetro
- Progressão da resistência
- Tensão do sinal
- Divisor de tensão
- Potenciômetro para ajuste de espelho
- Potenciômetros para o motor de ajuste do acelerador
Potenciômetro:
Um potenciômetro também é chamado de potenciômetro ou sensor de ângulo e é frequentemente usado na tecnologia automotiva como um sensor de posição, por exemplo, do pedal do acelerador, da válvula borboleta ou do nível do tanque. O corredor (contato deslizante) se move sobre a pista de carbono por meio de uma peça ajustável, onde um mudança de resistência é obtido e assim a posição pode ser determinada. As três imagens abaixo mostram um potenciômetro real, as peças de um potenciômetro e o símbolo de um potenciômetro.
A resistência da conexão do sinal muda quando o rotor é girado para uma posição diferente na pista de carbono. Contudo, um dispositivo de controle não pode “ler” a resistência. Um dispositivo de controle comuta uma tensão de referência de 5 volts e um aterramento para as duas conexões externas do potenciômetro. Como a corrente agora flui através da trilha de carbono, a tensão de 5 volts na trilha de carbono é consumida. Havia uma tensão de 5 volts na entrada e 0 volts na saída. No meio da trilha de carbono, metade da tensão foi consumida: aqui a tensão é metade da tensão de referência, ou seja, 2,5 volts. A tensão enviada para a unidade de controle através do limpador e da conexão de sinal fornece à unidade de controle informações suficientes para determinar com precisão a posição no grau. Isto é usado, entre outras coisas, para pedal do acelerador e sensores de posição do acelerador.
A tensão de 5 volts é um valor comumente utilizado, porque a tensão on-board permanece acima de 5 volts durante todas as condições de operação. Se sensores importantes funcionassem com uma tensão de 12 volts, eles poderiam funcionar mal na partida do motor: a tensão de partida no inverno com uma bateria medíocre poderia cair para 10 volts.
Outra possibilidade é que o potenciômetro forneça uma tensão para um circuito elétrico com, por exemplo, um amplificador operacional, como no ajuste do farol. Nesse caso, o potenciômetro funciona com tensão de 12 a 14 volts.
O potenciômetro geralmente pode girar 270 graus. Aqui assumimos um potenciômetro com gradiente linear. A animação mostra a tensão de saída em sete posições diferentes do rotor:
- 0 graus: 0 volts
- 45 graus: 0,8 volts
- 90 graus: 1,7 volts
- 135 graus: 2,5 volts
- 180 graus: 3,3 volts
- 225 graus: 4,2 volts
- 270 graus: 5 volts
Na realidade, a tensão de saída muda com cada grau de rotação do rotor sobre a pista de carbono:
- O curso total é de 270 graus;
- A resistência é de 10 kΩ (10.000 Ω)
- A cada grau de rotação, a resistência muda em 37 Ω
- A tensão muda em 18,5 mV (0,0185 V) para cada grau de rotação.
Na animação acima vemos que em 0% de torção a tensão do sinal é de 0 volts e em 100% é de 5 volts. No entanto, também pode ser o contrário: 0% torce 5 volts e 100% 0 volts.
Progressão da resistência:
Com um potenciômetro linear, cada grau de rotação angular corresponde a um determinado valor fixo. Por exemplo, um potenciômetro de 270 Ω que pode girar 270° fornece uma diferença de 1 Ω na resistência por grau de rotação. Com um potenciômetro logarítmico a mudança de resistência não é diretamente proporcional, mas progressiva.
Na próxima imagem vemos a progressão linear (vermelho) do potenciômetro do parágrafo anterior. Além disso, também pode ser visualizada a progressão logarítmica (verde) do outro tipo de potenciômetro. O potenciômetro logarítmico é usado principalmente para simular processos físicos.
A tensão do sinal desses potenciômetros é proporcional à resistência.
Tensão do sinal:
O potenciômetro é conectado da seguinte maneira:
- Tensão de alimentação de 5 volts da unidade de controle;
- Massa de 0 volts através da unidade de controle;
- O corredor transmite a tensão analógica de 0 a 5 volts para a conexão de sinal da unidade de controle.
A faixa de trabalho do potenciômetro está entre 0,5 e 4,5 volts. Os fabricantes também podem escolher outros valores extremos, por exemplo: 0,4 a 4,6 volts. O sinal do potenciômetro nunca deve ultrapassar esta área de trabalho. Se a unidade de controle detectar que a tensão do sinal entra na área proibida, ela reconhece isso como incorreto e armazena um código de erro.
- Tensão do sinal 5 volts: indica fio terra interrompido ou circuito positivo;
- Tensão do sinal 0 volts: indica um fio de alimentação interrompido ou curto-circuito à terra.
Para garantir a confiabilidade do sinal, um potenciômetro duplo é usado no pedal do acelerador ou na válvula borboleta. Os sinais podem ser espelhados verticalmente entre si (como na figura) ou proporcionalmente em um nível de tensão diferente. Em qualquer caso, eles podem não ser iguais. A ECU compara as tensões do sinal.
No momento em que a ECU detecta em um dos dois potenciômetros um sinal irreal (picos, ou o sinal vai para a área proibida), ela entra no chamado modo de emergência e utiliza o segundo sinal.
Na página: pedal do acelerador e válvula borboleta a aplicação do potenciômetro é discutida em detalhes, incluindo “throttle by wire” e imagens de escopo de sinais com erros.
Zie ook: tipos de sensores e sinais.
Divisor de tensão:
Um circuito em série composto por resistores se comporta como um divisor de tensão. A tensão de alimentação é distribuída pelos resistores neste circuito em série, respectivamente. divisor de tensão. O menor resistor tem a menor queda de tensão e o maior resistor tem a maior queda de tensão.
As imagens abaixo mostram o potenciômetro em situação real e em representação esquemática, que está conectado a uma fonte de tensão de 12 volts. O corredor do potenciômetro está na metade. Na imagem do meio vemos o potenciômetro de forma esquemática. À direita vemos o divisor de tensão com dois resistores separados com conexão 3. Os três diagramas são equivalentes entre si.
Como o potenciômetro possui um valor de resistência fixo, a soma das resistências (R1 + R2) é igual à resistência total. O movimento do corredor causa uma mudança na resistência de R1 e R2 (diagrama à direita). A tensão de saída no pino 3 é alta quando o limpador está na parte superior e o valor da resistência R1 é pequeno.
Potenciômetro para ajuste do espelho:
Dois motores elétricos oferecem opções de ajuste horizontal e vertical para o vidro do espelho. Nos veículos modernos, o controle ocorre através de um dispositivo de controle. No diagrama abaixo vemos esta unidade de controle (J386). A unidade de controle ativa o atuador assim que:
- o motorista aciona o botão de ajuste do espelho ou:
- a marcha-atrás é engatada e um espelho retrovisor deve estar apontado para baixo (geralmente o do lado do passageiro);
- deve ser definido para outra posição desejada pela função de memória. Geralmente é identificado pela chave (controle remoto);
- o técnico controla o motor do atuador por meio de um teste do atuador usando um computador de leitura.
Para colocar o vidro do espelho na posição desejada, é necessário reconhecer a posição do vidro do espelho. Os potenciômetros G791 e G792 enviam o sinal através dos fios cinza/amarelo e azul/vermelho para a central. Quando as posições dos espelhos de dois condutores diferentes são armazenadas no seu próprio número de chave, o atuador ajusta-se à posição correta assim que o condutor em questão destranca as portas com o controlo remoto. Além das posições corretas dos vidros dos espelhos, o ajuste elétrico da coluna de direção e o ajuste da posição do banco (se presente) geralmente também são ajustados para a posição definida. Na página: espelhos externos e ajuste de espelho são descritos os métodos de controle dos motores de ajuste de espelho.
Legenda:
- J386: unidade de controle de porta;
- V17: motor para regulagem horizontal dos vidros dos espelhos;
- G791: potenciômetro de ajuste do vidro do espelho horizontal;
- G792: potenciômetro de ajuste do vidro do espelho vertical;
- V149: motor para regulagem vertical dos espelhos;
- V121: função de dobramento do espelho do motor;
- Z4: elemento de aquecimento do espelho;
- L131: luzes indicadoras na caixa dos retrovisores exteriores.
No acima diagrama elétrico o motor elétrico V121 (função de rebatimento do espelho) também é visível. Como não são necessárias posições intermediárias para a função dobrável, o feedback de um sensor de posição não é necessário. Afinal, os espelhos são desdobrados ou dobrados. Quando a posição final é alcançada, a corrente do motor elétrico aumenta, fazendo com que a ECU “reconheça” que a posição final foi alcançada e, assim, encerre o controle.
Potenciômetros para o motor de ajuste do acelerador:
O potenciômetro do motor de ajuste do acelerador foi usado como exemplo anteriormente nesta página. O diagrama a seguir mostra o atuador (esquerda) e os dois potenciômetros com alimentação e terra comuns e duas conexões de sinal (direita). As conexões de sinal (pinos 4 e 5 no plugue do potenciômetro) fornecem sinais com um perfil de tensão diferente:
- a progressão é linear em um nível de tensão diferente, com as tensões aumentando e diminuindo simultaneamente, ou;
- as tensões do sinal são opostas uma à outra.
As três imagens abaixo mostram três medições dos sensores de posição do acelerador e sua fonte de alimentação conjunta e terra. A tensão de alimentação é novamente de 5 volts e as tensões do sinal estão dentro das tolerâncias.
Em caso de mau funcionamento, a tensão do sinal pode ser diferente. Duas situações são possíveis:
- Um dos fios de sinal está com defeito. Como a ECU compara as duas tensões de sinal, ela reconhece esse sinal incorreto e entra em modo fraco. Isto é acompanhado por uma luz de gerenciamento do motor acesa e potência reduzida do motor;
- O fio de alimentação ou terra contém uma resistência de transição: neste caso há uma perda de tensão no fio em questão, o que significa beide potenciômetros emitem um sinal muito baixo. Porque as tensões dos sinais são comparadas entre si e são relativas entre si niet diferem, isso é determinado pela ECU niet reconhecido. As tensões de sinal muito baixas são aceitas pela ECU e resultam em controle incorreto da válvula borboleta. A ECU continua a controlar o atuador da válvula borboleta até que a posição desejada seja alcançada. Isto pode causar falhas subsequentes em sensores e atuadores relacionados ao fornecimento de ar devido a uma mistura muito pobre (trim positivo de combustível), falhas no circuito lambda, falhas relacionadas ao sensor MAP ou ao EGR.
O mau funcionamento na situação acima pode ser resolvido substituindo o fio terra entre o pino B85 do conector da ECU e o pino 1 do conector da válvula borboleta.
