Osciloscópio-Mecânica2000

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Osciloscópio 
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Índice 
6 • O QUE É O OSCILOSCÓPIO? 
i · COMO FUNCIONA O OSCILOSCÓPIO? 
10 • OSCILOSCÓPIOS ANALÓGICOS. 
11 • OSCILOSCÓPIOS DIGITAIS. 
13 • OSCILOSCÓPIO POR COMPUTADOR 
15 • OSCILOSCÓPIOS PORTÁTEIS: 
15 • PRINOPAIS PARTES 
17 ·BOTÕES DE AJUSTE: 
18 • REFERÊNOA 
19 • FREQUÊNCIA DE AQUISIÇÃO: 
23 • ENQUADRAMEHTO HORIZONTAL E ENQUAORAMEHTO VER11CAL 
25 • C\JRSOR HORIZONTAL E C\JRSOR VER11CAL 
27 • TRIGGSR OU GATILHO 
28 • COMUNICAÇÃO COM O PC. 
29 • APUCAÇÃO AUTOMOTIVA 00 OSCILOSCÓPIO. 
31 · FORMAÇÃO DE SINAIS 
33 • SENSORES INDUTIVOS 
33 • SENSORES DE EFEITO HALL 
36 • SENSOR DE DETONAÇÃO 
38 • SENSOR DE OXIGÊNIO 
41 • POTENCIÔMETRO 
42 • ELETROVÁLVULAS 
47 • CORPO DE BORBOLETA MOTORIZADO 
50· BOBINAS DE IGNIÇÃO 
52· SISTEMA COM CENTELHA PERDIDA 
S4 • SISTE~1A COM BOBINAS INDIVIDUAIS 
55 • MOTORES DE PASSO 
57 • ALTERNADOR 
61 • DIAGNÓSTICOS 
61 • INTRODUÇÃO 
61 • O QUE SOMENTE O OSCILOSCÓPIO PODE NOS MOSTRAR 
61 • TESTE DE MAU CONTATO 
63 • SENSORES INDUTIVOS 
65 • SENSORES DE EFEITO HALL 
67 • SENSOR DE DETONAÇÃO 
68 • SENSOR DE OXIGÊNIO 
70 · INTEGRIDADE DO SINAL 
i2 • ANÁUSE INDIRETA DO SISTEMA 
74 • POTENCIÔMETRO 
75 • ELETROVÁLVULAS 
77 • BORBOLETA MOTORIZADA 
79 • BOBINA DE IGNIÇÃO 
81 • MOTORES DE PASSO 
82 • ALTERNADOR 
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Automotlv• 
: CAPITULO 
~ 1 
Osciloscópio 
ii O que é o~~ilo có i o? 
o osciloscópio é um instrumento que permite visualizar os sinais ele-
trônicos de forma gráfica. Em comparação ao multímetro, isso representa uma 
grande vantagem, pois, nos permite analisar os detalhes da forma de onda do 
sinal. 
O multímetro, que é o instrumento mais utilizado para medições de 
grandezas elétricas é , em termos de equipamento, o mínimo necessário para o 
técnico iniciar uma análise em um circuito elétrico. Mas este equipamento 
mostra apenas números e, em alguns casos, uma barra gráfica, que ajuda na 
percepção da medição. 
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Ftgura 1 • 05Ciosoóplos e mtAfmotros. 
o osciloscópio, por sua vez. exibe um gráfico que mostra o 
comportamento de um sinal elétrico ao longo do tempo. A visualização deste 
gráfico nos permite julgar com maior precisão se o circuito eletrônico está 
funcionando corretamente. Assim, temos uma informação mais completa que a 
medição obtida com o multímetro. 
Na eletricidade básica, muitos sinais são estáveis. Quando medimos a 
tensão da bateria, a alimentação de um sensor ou a resistência de um 
potenciômetro, as medições não apresentam variações. Geralmente são valores 
fiXos, como, 12,7 volts, 5,02 volts ou 2,4 kohms. Para este tipo de medição, o 
multímetro é suficiente e conclusivo, pois os valores os valores medidos são 
constantes. 
6 ~---------------------------------------------------
Osclloseóplo 
Nos sistemas eletrônicos, por outro lado, os sinais apresentam 
variações peculiares para cada componente, sensor ou atuador. Mesmo com o 
circuito funcionando corretamente, a tensão pode variar de positiva para nula 
ou até negativa em frações de segundo. Estas variações no sinal nos permitem 
identificar com maior precisão o bom funcionamento dos componentes. Mas, 
para visualizarmos estes sinais, não bastará utilizarmos um multimetro, vamos 
precisar de um osciloscópio. 
A figura a seguir mostra alguns exemplos dos sinais citados. vistos na 
tela de um osciloscópio. No primeiro quadro estão representados dois sinais de 
alimentação. Observe que a tensão não varia ao longo do tempo. Nos outros 
dois quadros temos sinais típicos do sensor de rotação e de um eletroinjetor. 
Veja que os sinais variam bastante. Isso impede a medição com o multimetro, 
pois não existe um valor único a ser medido. 
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_.,..__ .. 
Ao longo do livro, vamos conhecer a utilização do osciloscópio e sua 
aplicação no diagnóstico de sistemas eletrônicos automotivos. Aprenderemos a 
identificar e analisar as formas de onda dos sensores e atuadores para 
realizarmos diagnósticos mais conclusivos sobre os componentes. 
Neste primeiro capítulo conheceremos os principais componentes e 
recursos do osciloscópio. No capitulo seguinte vamos estudar os sinais de 
resposta padrão dos sensores e atuadores do sistema de injeção eletrônica, bem 
como sua formação e a importância da análise dos segmentos do sinal. Por fim, 
no terceiro capítulo, aprenderemos a realizar teste e tirar conclusões dos 
resultados obtidos. 
Ao final deste livro você será capaz de utilizar um osciloscópio para 
obter o sinal de resposta dos diversos componentes do sistema e realizar uma 
análise conclusiva sobre seu funcionamento. 
• Como Funciona o osciloscópio? 
Basicamente, o osciloscópio possui uma tela gráfica, alguns botões de 
ajuste e conector para a ponta de prova. Um osciloscópio de dois ou mais canais 
é capaz de analisar dois ou mais sinais simultaneamente, um sinal para cada 
canal. No nosso exemplo, temos um osciloscópio simples de apenas um canal 
para efeito ilustrativo. Para osciloscópios de mais canais, as funcionalidades 
são as mesmas. Outros mais avançados possuem recursos extras de tratamento 
de sinal, funções matemáticas e outros. 
Osciloscópio 
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0.01·~·10 
Vldcv msoctdôv 
AJUSTE AJUSTE 
o o 
CH 1 
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Figum 1.3 - Ropro...,laÇio do um oscilos~ simples. 
O monitor do osciloscópio possui eixos coordenados graduados para 
nos dar referências do sinal analisado. O eixo horizontal representa o tempo, 
geralmente em milissegundos ou microsegundos, enquanto o eixo vertical 
indica a tensão, em volts ou milivolts. Quando em funcionamento, 
visualizamos uma linha sendo traçada constantemente na tela. Esta linha 
corresponde aos vários níveis de tensão que o sinal assume ao longo do tempo. 
Mais adiante veremos como interpretar essas imagens. 
(\ f'l . (\ (\ 
. '- . . . ' - > 
v v v v 
Y•1~r:"v x ......... 
\Y•O\' "' ...... 
11 11 11 11 • • • • 
Figum 1.4 - Tolo do - pio oom sinal o princõpals inform&çOos. 
Os botões de controle do osciloscópio são utilizados para ajustar o sinal 
no enquadramento da tela. As funções serão detalhadas nos tópicos sobre 
enquadramento vertical e horizontal, contidos neste capitulo. 
8 ~-------------------------------------------------
@0 
-
Figura 1.5- Principais boiOos de ajusle do osolosc:óplo. oonlato para 
calibraçêo e ooncctor para a ponta de prova. 
Oselloseóplo 
Quando a ponta de prova é inserida no órcuito que se deseja analisar, o 
osciloscópio faz milhares de leituras de tensão consecutivas e as mostra na tela 
na forma de um gráfico. Desta forma. as imagens mostradas pelo osciloscópio 
são formadas por milhares de valores individuais de tensão . 
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u~--v·-M - -A · ..... v ·· -
F"~gura 1.6 ·Formação da imagem do sinal ponto a ponlo. 
--------------------------------------------------~ 9 
Osciloscópio 
Existem basicamente dois tipos de osciloscópio; os analógicos e os 
digitais. Os osciloscópios analógicos foram os primeiros a serem desenvolvidos 
e ainda são amplamente utilizados até hoje. Os equipamentos digitais são mais 
modernos e possuem recursos indisponíveis nos analógicos. Vejamos, a seguir, 
alguns detalhes sobre cada um destes tipos de osciloscópio. 
• Osciloscópios Analógicos. 
Funcionam de forma semelhante aos televisores convencionais, que 
possuem um tubo de raios catódicos. Um feixe de elétrons é disparado contra 
um revestimento de fósforo. no interior da tela. A região atingida pelo feixe se 
ilumina. permitindo a visualização de um ponto na superfície externa. Dois 
circuitos chamados defletores são responsáveis por direcionar o feixe de 
elétrons nos diversos pontos da tela. Um deles deflete o feixe de elétrons no 
sentido horizontal e o outro no vertical. 
F~ura1.7 ·Tubo de raios catódicos. 
O feixe de elétrons é disparado na extremidade esquerda da tela e 
percorre o eixo horizontal da esquerda para a direita. Isso ocorrecontinua e 
sucessivamente enquanto o osciloscópio está operando. No eixo vertical, a 
de flexão dos elétrons ocorre de acordo com o sinal que está sendo analisado. Se 
a tensão elétrica percebida pela ponta de prova é positiva, o feixe é defletido 
para cima. Tensões negativas desviam o feixe para baixo. 
Figura 1.8 • Principio básico de um tubo de ram catódicos. 
10 '----------------------------------------------------
Osciloscópio 
Desta forma, um ponto luminescente percorre a tela constantemente. 
Como o fósforo mantém o brilho por um breve periodo, o feixe de raios 
catódicos deixa um rastro na tela. Isso torna possível a visualização de uma 
linha por onde os raios passaram. 
F"ogura 1.9 - Forma~ do traQO na tela de fósfe<o. 
• Osciloscópios Digitais. 
Atualmente existe uma grande variedade de osciloscópios digitais no 
mercado. Estes equipamentos possuem um princípio de funcionamento 
diferente dos analógicos. 
Figura 1.10 - Modelos de os~scópio$ digôtais de bancada. 
--------------------------------------------------J 11 
Osciloscópio 
Nos osciloscópios digitais, a tensão elétrica percebida pela ponta de 
prova é conduzida a um circuito chamado conversor Analógico/Digital (ou, 
simplesmente, conversor A/D). Nesse circuito, a tensão é convertida em 
informação digital. A informação passa por um processador que a envia ao 
display de cristal líquido. 
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B 
- . 
-
't•\V.6\o )(·~· 
Figura 1.11 • Esquema do funcionamento do um osciloscópio digital. 
Uma das vantagens destes equipamentos é exatamente a conversão da 
tensão em informação digital. Isso facilita o armazenamento dos dados ou a 
transferência para um computador. Outra vantagem é a ausência do tubo de 
raios catódicos, o que permite a construção de osciloscópios mais leves e 
compactos. 
Figura 1.12-TM 528da Teonomole<. 
12 '--------------------------------------------------
Osciloscópio 
• Osciloscópio por Compu*'tdor 
É um tipo mais simples de osciloscópio, que utiliza um computador ou 
um notebook como plataforma de funcionamento. 
Nos modelos mais simples, a placa de som é utilizada como circuito de 
conversão analógico/digital. A ponta de prova adaptada é conectada à entrada 
do microfone do computador. De fato, a placa de áudio realiza normalmente a 
função de conversor A/D, transformando o sinal analógico de áudio captado 
pelo microfone em informação digital. 
Um software específico busca estas informações e traça os sinais na 
tela do computador. Os programas também possuem alguns recursos de 
controle e ajuste do sinal. 
--
Figura 1.13 • Esquema de funcionamento da um osclloscópo via PC. 
A vantagem do osciloscópio via placa de áudio é o seu custo. Basta ter 
um computador disponível, construir a ponta de prova e instalar o software. 
Mas, este tipo de osciloscópio também possui desvantagens. A placa de áudio 
da maioria dos computadores não suporta tensões elétricas acima de 5 volts. 
Por isso é grande o risco de danos ao circuito. A frequência de leitura de dados 
destas placas é da ordem de 20 qhz, ou seja, 20 mil leituras por segundo. 
Geralmente, os osciloscópios digitais trabalham com frequências acima de 20 
MHz, ou 20 milhões de leituras por segundo. Outra questão é a própria 
construção da placa de áudio que possui filtros de entrada especialmente 
desenvolvidos para receberem sinais de áudio. 
F.gura 1.14-tmagemdeumPCSoope. 
----------------------------------------------------~ 13 
Osciloscópio 
Outro tipo de osciloscópio baseado em computador possui um circuito 
externo para realizar a leitura e a conversão A/0. Um módulo é ligado ao 
computador pela porta USB ou outra porta de comunicação. As pontas de prova 
são conectadas a este módulo, não mais à placa de áudio. Como o módulo é 
desenvolvido para este fim, a frequência de leitura é maior, chegando a 100 
MHz ou mais. A tensão de leitura também pode ser ajustada para valores 
maiores, como 50 volts. 
Figura 1.15. Esquema de funclooamenlo de um osciloscopo via PC. 
O módulo converte o sinal analógico em informação digital e transfere 
para o computador, onde os dados podem ser exibidos na tela e armazenados. 
I • I 
' -·· 
Fogura 1.16 · Alguns modelosdeosaloscóplobaseado om PC. 
Este tipo de osciloscópio apresenta custo semelhante ao de um oscilos-
cópio de bancada. Mas. exige um computador ou notebook para funcionar. 
14 ~------------------------------------------------------
Osciloscópio 
• Osciloscópios portáteis: 
Os osciloscópios tradicionais são muito utilizados em laboratório, 
como instrumento de bancada. Muitos são pesados e grandes e são difíceis de 
transportar várias vezes ao dia. Os osciloscópios portáteis foram desenvolvidos 
para facilitar as atividades fora da bancada, como é o caso dos centros 
automotivos. Em tamanho eles são pouco maiores que um multímetro, e 
podem ser levados com facilidade até o veículo que se deseja diagnosticar. 
Flgura 1.17 - TM·528. 
O osciloscópio TM-528, da Tecnomotor, é um exemplo de osciloscópio 
portátil que também incorpora as várias funções de um multímetro e um 
quilovoltímetro. 
• Principais partes 
Display ou ·.~ostra.:--
Os osciloscópios possuem um display para exibir o gráfico, o sinal e 
outras informações. Esta tela deve ter dimensões e resolução suficientes para 
mostrar os dados com nitidez. 
o gráfico mostrado no display possui dois eixos. No horizontal, está 
representada a escala do tempo. No eixo vertical, é exibido o nível de tensão do 
sinal. A escala de cada um dos eixos é exibida no canto da tela. Os eixos possuem 
divisões para que possamos medir, visualmente, o tempo decorrido ou a 
diferença de tensão entre pontos distintos do gráfico. 
--------------------------------------------------J 15 
Osciloscópio 
• 
Y~1VIdiv 
o\Y=OV 
• 
+- ... 
Figura 1.18 ·Tela lípica de um osciloscópio. 
o display pode mostrar cursores horizontais e verticais, que funcionam 
como guias para facilitar a medição de tempo ou de diferença de tensão. O valor 
de tempo e de tensão onde estão os cursores e os intervalos de tempo e de 
tensão, compreendido entre os cursores, são exibidos no canto da tela . 
• 
' 
• /\ /\ f\ I\ 
I ' 
\/ \i ·\J \) 
Y=2.6 V X=19,0 ms 
L\Y=5,2 V L\X=1 3,0ms 
Figura 1.19. Curoores (em vermelho) na leia do osciloscópio. 
Muitos osciloscópios possuem botões de função variável. A função 
associada a esses botões aparece no canto da tela. Para desocupar o espaço da 
tela as funções podem ser ocultadas por meio de um botão que liga e desliga o 
menu. 
16 ~------------------------------------------------------
(\ (\ 
1- ·-· r- - ,- - .- -
v v v v 
I \' I I lKI{,(,, •I I ( \Pll • ,., ~~ \I'IOJtl \RI 
11 11 11 11 - - - -L J 
Figura 1.20 • Bot6os Ylrtuals na tola de um osc:ilosc6plo. As funç6os dos 
bot6os variam do acetdo com o modelo o a c:onrogura~o. 
Osclloseóplo 
Alguns botões são comuns nos osciloscópios. Eles são necessários para 
configurar o seu funcionamento e ajustar a exibição do sinal. 
Os botões de escala horizontal e vertical são utilizados para alterar a escala dos 
eixos do gráfico. O eixo horizontal é apresentado em bases de tempo que variam 
de microsegundos por divisão até segundos por divisão. O eixo vertical pode ser 
ajustado para apresentação em milivolts por divisão até volts por divisão. 
o o • 1,0.. , 20 o.os... ,5 0.5- ... o.ot - -to 
vtaw msec/dív 
AJUSTE AJUSTE o o 
rn;·~ 
CH 1 
~ 
~ .I 
Figura 1.21 • PrincipaJs bot6os de ajUSto dO O$CIIO$CÓI>io. 
----------------------------------------------------j 17 
Osciloscópio 
Os botões de ajuste horizontal e ajuste vertical são utilizados para 
deslocar o sinal na tela e melhor posicioná-lo. o ajuste vertical permite deslocar 
para cima ou para baixo o sinal analisado. Isso possibilita ajustar o ponto zero 
do sinal ao eixo horizontal do gráfico e melhorar a leitura dos níveis de tensão. 
O ajuste horizontal permite ajustar o sinal para a direita ou para a esquerda. 
Isto facilita a medição de intervalos de tempo entre pontos distintos dosinal. 
Quando os cursores estão ativados. os botões de ajuste horizontal e vertical 
podem ser utilizados para deslocar os cursores na tela. Mais adiante 
aprenderemos a utilizar este recurso. 
Os botões de função, próximos ao display, podem apresentar funções 
diferentes, dependendo da configuração do fabricante. Geralmente são 
utilizados para captura de tela, inversão de sinal, operações entre os sinais e 
outras configurações possíveis. 
Os osciloscópios possuem uma fonte de sinal de calibração. É um sinal 
fixo, gerado pelo circuito do osciloscópio, utilizado para um ajuste de 
compensação da ponta de prova e da visualização do equipamento. Quando a 
ponta de prova possui atenuações diferentes, pode ser necessário ajustá-la, 
para que seu circuito interno não interfira na medição. o sinal de referência é, 
geralmente, uma forma de onda quadrada, com frequência de 1 quilohertz e 
amplitude de 3 a 5 volts. o valor está sempre indicado ao lado dos contatos 
metálicos da fonte de sinal. 
• 
. In O
'!'/' ,•• ,.. ,.,., 
U• •$0 
..... ~ .. O,&l·v-loO 
V/dN -
Figura 1.22- Utilização dos contatos 6o sinal de referência. 
Encostando a ponta de prova no contato do sinal de referência, a forma 
de onda correspondente será exibida na tela. Util.izando o parafuso de 
compensação da ponta de prova e os botões de ajuste, horizontal e vertical, é 
possível enquadrar o sinal e deixá-lo no formato correto na tela e conferir se a 
medição realizada no osciloscópio está correta. 
18 '----------------------------------------------------
Oselloseóplo 
• Frequência de Aquisição: 
Fre enc~a pefl 
Antes de abordarmos a frequência de aquisição dos osciloscópios. é 
importante revermos alguns conceitos. 
A frequência é a quantidade de vezes que um evento ocorre em um 
espaço de tempo. A unidade de medida de frequência no sistema internacional 
é o Hertz, cujo símbolo é Hz. O intervalo de tempo desta unidade é o segundo. 
Assim, Hertz é a quantidade de eventos por segundo. Por exemplo, a energia 
elétrica de nossa rede publica é uma tensão alternada de 60 Hz. Isto significa 
que a tensão apresenta 60 picos positivos e negativos a cada segundo. 
60 ciclos 
~AAMAWrAAAAAMUMAAAAAA!AAAAAAMMAAJAMAMAMM~AAAAAttAAAU 
mvv~vvvn~vvvmvvvvv~vvvvv~vvvvv~vvm~vvvmvvvvv~vvvvvqvvv -~-
" (1./' ,,,. ~ f.l.o4 J, • . 1.1) 
Figura 1.23 • Sinal elétrico do 60 Hz. ou seja. 60 ciclos pot segundo. 
Um motor funcionando a 900 rotações por minuto completa 15 
rotações a cada segundo. Podemos afirmar, então, que o motor está 
funàonandoa 15Hz. 
O período é o inverso da frequência. É definido como sendo o intervalo de 
tempo que decorre entre dois eventos consecutivos. Pode ser medido, por 
exemplo, entre picos consecutivos, vales consecutivos, ou quaisquer pontos 
,......., 
I l'<rl<>olo ·-9ItfH 1- ~ ~ J1 : -vvv: 
Figura 1.24 • Representação de um período em formas de onda dlfetentes. 
Para calcular o periodo, podemos aplicar a seguinte equação: 
Analogamente temos: 
Período = --1!...--
Frcquência 
Frcquência = -....!...-
Período 
--------------------------J19 
Osciloscópio 
Se utilizarmos a frequência em Hertz, o período será dado em 
segundos. Como exemplo, vamos calcular o período referente à frequência de 
15Hz, citada acima. Temos que; 
Período - Freq~ência = 1~ = 0,0667 segundos 
Isso significa que um motor a 900 rpm, que corresponde a 15Hz, possui 
um período de 0,0667 segundos, ou 66,7 milissegundos. Assim sabemos que 
cada rotação do motor se completa em 66,7 ms. Como exemplo, calcule o 
período do sinal de um corpo de borboleta eletrônico acionado pelo Módulo de 
Comando a uma frequência de 300 Hz. 
(Resposta: 3,33 milissegundos). 
• -
Y=SV/drv 
õY=OV 
• 
3,33 ms 
-
i 
I 
! 
i 
I 
X=lmsldrv 
\X=3.3ms 
f<gura 1.25. Sinal de 300Hz, pe<lododo 3.33 molosscgundes. 
• 
·,__ 
Calcule, também, a frequência correspondente a um sinal cujo inter-
valo entre seus picos é de 40 milissegundos (resposta: 25 Hertz). 
Este conhecimento é importante, pois vários osciloscópios não mos-
tram diretamente a frequência. A escala do sinal é apresentada apenas em 
milissegundos por divisão. Por isso é importante sabermos calcular a 
frequência a partir do período e também o período partir da frequência. 
20 '--------------------------------------------------
Osclloseóplo 
Freauência de Aquisição: 
Já sabemos que o osciloscópio executa uma série de leituras e as exibe 
ponto a ponto na tela. na forma de um gráfico. Uma das características que 
diferenciam os modelos de osciloscópios é a velocidade com que ele faz esta 
sequência de medições. Esta frequência de amostragem. como é chamada. pode 
ser de milhares, milhões e até bilhões de leituras por segundo. Quanto maior a 
taxa de leitura, melhor a definição da linha criada na tela, porém, maior o custo 
do equipamento. 
A unidade utilizada para expressar a taxa de amostragem do 
osciloscópio é a mesma para medição de frequência, o Hertz (Hz}. Os prefixos 
mais comuns associados ã frequência de amostragem são o quilo, para 
milhares. o mega, para milhões. e o giga. para bilhões. Conforme a tabela 
abaixo. 
Prefixo Nome Multiplicador 
Q Quilo 1.000 
M Mega 1.000.000 
G Giga 1.000.000.000 
figura 1.26 • Prefixos mais utilizados quando ttabalhamos com a unidade de frequência hertz. 
Equipamentos com grande taxa de amostragem, 200 megahertz a 20 
gigahertz. são utilizados para desenvolvimento ou diagnóstico de 
equipamentos eletrônicos de elevada frequência, como equipamentos de 
telecomunicações. Nos sistemas automotivos, as frequências dos sinais são 
relativamente baixas. Equipamentos de 50 quilohertz a 20 megahertz já são 
suficientes para diagnóstico de sensores e atuadores. 
Para termos uma idéia da frequência necessãría pa.ra trabalharmos com o 
osciloscópio, basta multiplicarmos por 10 a frequência do sinal. Desta forma, 
para cada ciclo do sinal, o osciloscópio fará 10 leituras. Esta é a quantidade 
mínima de pontos necessária para reproduzir a forma de onda com razoável 
resolução. Para analisarmos um sinal de 100Hz, por exemplo, precisamos de 
uma aquisição mínima de 1000Hz. 
--------------------------------------------------J21 
Osciloscópio 
Se a frequência do osciloscópio for ainda maior, a forma de onda 
desenhada na tela apresentará mais detalhes. Uma amostragem de 2000Hz, 20 
vezes a frequência do sinal, seria mais completa e agregaria mais valor ao sinal. 
Se a aquisição de dados for menos de 10 vezes a frequência do sinal, a resolução 
será muito baixa, e informações importantes serão perdidas. 
A figura a seguir mostra um sinal senoidal de 100Hz e algumas telas de 
aquisição deste sinal em diferentes frequências. Na frequência de 2 kHz, 20 
vezes a frequência do sinal, a forma de onda é bem reproduzida. Com 1 kHz de 
aquisição, 10 vezes a frequência do sinal, o desenho é satisfatório. Uma leitura 
de 500 Hzjá se mostra insuficiente, pois, o sinal sofre distorções. 
Sin:al origin;al 100 t-lz Sin1l fd:ula:ntt 
S.nal o"J;in~l 101) J b 
S.nal o~n.aiiOO lb ;\n\O~~l SOO fb. 
F;gura 1.27. Sinal de 100Hz amostrado em frequénclas cfderentes. 
Vejamos como exemplo, a frequência de um sensor de rotação. O senso r 
gera uma onda senoidal com cerca de 60 pulsos a cada rotação (sabemos que, na 
verdade, a roda dentada possui 58 dentes, mas sua origem é de 60 dentes). Com 
o motor a 1000 rpm, marcha lenta, são 16,67 rotações por segundo. Assim, 
teremos 16,67 x 60 = 1000 pulsos por segundo. Para que o sinal possa ser 
visualizado, precisamos de um osciloscópio com pelo menos 10 vezes a 
frequência do sinal. Ou seja, uma aquisição de 10.000 hertz, ou seja, de 10kHz, é 
suficiente para este sinal. 
U'--------------------------------------------------
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Y=SV/div 
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X=10ms/dov 
\X = Oms 
Oselloseóplo 
Figura 1.28 ·Sinal do sensor de ~o a tOOO rpm com amostragem de tOkHz. 
• Enquadramento Horizontal e Enquadramento Vertical 
Os botões de ajusteda escala de tempo e de tensão permitem 
enquadrar o sinal na tela do osciloscópio para que seja possivel analisar o sinal. 
A escala horizontal possui uma base de tempo expressa em segundos, 
milissegundos ou microsegundos por divisão. Seleóonando 1 o msfdiv 
(milissegundos por divisão), o sinal é mostrado de forma que cada divisão do 
eixo horizontal represente um período de 1 o milissegundos. Abaixo podemos 
ver um intervalo de 1 milissegundo representado no eixo do tempo em algumas 
escalas diferentes. 
IOOus/dw ou 
O, I msfdj,· 
500us/ dh· ou 
O.S ms/di\· 
IOOOus/di•· ou 
1,0 on>/dw 
l m 
O 0,1 A1 O.J t).J 9,S fM /J,"f (),8 1),.9 IA 1,1 ••'-' 
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··'-' O U l.f l,f 11' J,l JJJ 1J l lJ oi./ l.O l,S 
I m< 
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o 1,0 
Figura 1.29 • Represemação de 1 miissegundo em diferentes escalas de tempo. 
----------------------------------------------------j23 
Osciloscópio 
O botão de escala de tempo permite ajustar horizontalmente o sinal. 
Observe que aumentando a escala de tempo, o sinal fica mais curto na tela. 
Reduzindo a escala, o sinal é alongado na tela. 
Como exemplo, vamos determinar qual é a escala mais adequada para um sinal 
do tipo onda quadrada de 3 volts de amplitude e 500 Hz de frequência. 
Primeiramente calculamos o período deste sinal, como vimos neste capítulo. 
Período = r 1• . = 
50
1 O = 0,002 segundos 
·rcqucnc1a 
Agora sabemos que o sinal tem um período de 2 milissegundos. Para efeito de 
comparação, vamos analisá-lo com escalas de 0,5 msfdiv, 1 msfdive 5 msfdiv. 
Figura 1.30 ~ Slnal de 3 volts em 500 Hz capturado em escalas diferentes de tempo: 
Observe que a escala de 0,5 msfdiv, à direita da imagem. é muito 
pequena e o sinal ficou alongado. A escala de 5 msfdiv, por outro lado, é muito 
grande e comprimiu a figura. As escalas mais adequadas à visualização são as 
de 0,5 e 1 ms/div. Este exemplo mostra a facilidade que temos para encontrar a 
escala quando podemos calcular o período do sinal. Porém, quando o sinal é 
desconhecido, a escala deve ser selecionada por tentativas. 
O botão de ajuste da escala de tensão funciona de forma semelhante, 
porém, com relação ao eixo vertical. A escala se baseia em tensão e os valores 
mais usuais estão na faixa de milivolts e volts por divisão. 
Vamos analisar o mesmo sinal de 3V em 500Hz. A escala de tempo. eixo 
horizontal, será mantida em 1 msfdiv. No eixo vertical analisaremos as escalas 
de 0,5 V/div. 1 V/div e 5 V/div. pois são os valores mais próximos do nível de 
tensão do sinal. 
b) t.P\'/dw 
r- - - r- -
- '- - L... ~- r- '- - L... -...;. ~ ~ . . 
. . 
,. v.·~ ... 
·~ 
- ..... ;) ~~ • 'w --.... ,. ~ ....... ,. . .. . 
Figura 1.31 - Sinal de 3 volts em 500 Hz capturado em escalas de tensao diferentes; 
U'--------------------------------------------------
Oselloseóplo 
Observe que a escala de 5 V{cliv é muito grande, deixando o sinal 
comprimido verticalmente. A escala de 0,5 V/div também não é adequada por 
ser muito pequena. O sinal ultrapassa os limites da tela, o que chamamos de 
saturação. A escala mais apropriada para esta análise é a de 1 V /div. 
I ortam 
Ao analisannos um sinal, devemos conhecer ao menos o nível de tensão 
que ele pode atingjr. Uma tensão elevada pode danificar o equipamento. 
Por segurança, ao iniciar a análise de um sinal desconhecido, mantenha a 
escala no maior valor. Assim o equipamento estará apto a receber tensões 
mais altas (sempre dentro do limite operacional do equipamento). Em 
seguida, reduza a escala até que o sinal esteja apropriadamente 
enquadrado na tela. Esta dica é importante para evitar saturações de sinal 
e preservar a integridade e a vida útil do equipamento. 
A maioria dos dispositivos automotivos funcionam com tensões de 5 e 12 
volts. Alguns dispositivos indutivos, porém, podem atingjr valores 
elevados de tensão. Os sensores indutivos, como o sensor de rotação 
podem gerar tensões da ordem de 30 a 40 volts, em rotações elevadas. O 
sistema de ignição, pela sua própria função, atinge centenas de volts no 
circuito primário e dezenas de milhares de volts no circuito secundário. 
Isso exige um equipamento adequado, desenvolvido especificamente para 
esta aplicação. 
• Cu sor orizofltal e Cursor Vertical. 
Um recurso comum nos osciloscópio é o cursor. Ele é utilizado para 
auxiliar a realização de medições de intervalos de tempo ou de diferença de 
tensão, diretamente na tela. 
O cursor é uma linha reta, horizontal ou vertical, que aparece na tela 
quando está ativo. Veja a ilustração a seguir 
X=19.0 ms 
óX• 13.0ms 
• 
Figura 1.32 ·Cursores horizontais (em azul) e vetticais (em vermelho). 
----------------------------------------------------j25 
Osciloscópio 
Utilizando o botão de ajuste, é possível deslocar o cursor vertical para a 
direita ou para a esquerda, e o cursor horizontal para cima ou para baixo. Os 
valores de tempo e de tensão onde os cursores estão posicionados são mostra-
dos no canto do visor. Este recurso é muito útil, pois facilita a medição em um 
determinado ponto ou trecho do sinal. 
AJUSTE AJUSTE 
o o 
1--
Figura 1.33 • Movimentaçio dos cursores vertical e horizontal (com indicação de tempo a tensão). 
Os cursores são posicionados na tela através dos botões de ajuste. No 
canto da tela é exibido o valor do intervalo entre os cursores. No eixo 
horizontal, o intervalo será de microsegundos, milissegundos ou segundos. de 
acordo com a escala selecionada . 
• 
I : : 
l ~ - t ~ .!-. ~ : : 
I 
: : . 
AJUSTE AJUSTE 
o o 
Y.OOV ,..x .. ._ 
\V<!' OV \Xc:-4~ 
Figura 1.34 - Mediçâo do tempo <fe onjeçâo utilizando os curs«es verbCais. 
O intervalo entre os cursores do eixo vertical acompanham a escala de 
tensão selecionada, geralmente milivolts ou volts. 
U'--------------------------------------------------
Oselloseóplo 
! 
·n··· 
I 
I 
.. 
I o 
AJUSTE AJUSTE 
-
, ( \Y• 13.3 v) 
X•O.Onw 
\X•O.Oms 
f".gura 1.35 • Mediçlio da diferença de 1ençllo u1ílizando 0$ cursores horiZontais. 
• Trigger ou Gatilho 
A palavra "trigger", em inglês, significa gatilho. No osciloscópio o 
trigger é utilizado para disparar a sequência de leituras de forma controlada, 
para melhorar a exibição do sinal na tela. 
Sabemos que o osciloscópio funciona preenchendo a tela com a sequência de 
leituras do sinal, formando um traço na tela. Chegando ao final, no lado direito 
da tela, o circuito retorna ao lado esquerdo e inicia uma nova sequência. 
Quando o osciloscópio está funcionando com altas taxas de 
amostragem, as linhas do sinal são desenhadas em alta velocidade, chegando a 
dezenas de linhas por segundo. Como resultado, teremos uma série de linhas se 
acumulando na tela. Isso impede a análise do sinal. 
Fógura 1.36 • Am0$tr8gens consecu1ivas sem o uso do trigger. 
----------------------------------------------------Jll 
Osciloscópio 
Podemos resolver este problema, utilizando um trigger adequado. O 
trigger é um padrão no formato do sinal que o osciloscópio aguarda para iniciar 
um novo traço na tela. Fazendo assim, os traços serão iniciados sempre a partir 
de um mesmo padrão. A nova linha tende a ser desenhada sobre a linha 
anterior, melhorando muito a visualização do sinal, mesmo em frequências 
altas. Na figura a seguir o trigger foi configurado para iniciar a amostragem 
com o sinal ascendente a partir de um determinado valor (indicado pela seta 
verde). Assim, sempre que a amostragem é concluída. o circuito do osciloscópio 
aguarda esta condição ascendente e este n.ivel de tensão para iniciar a próxima 
varredura. 
Figura 1.37 • Amostragen$ consecutivas oom lri9ger COflr.gur.>do. 
Os padrões mais comuns para o trigger são: nível de tensão. rampa de 
subida ou de descida do sinal,largura de pulso ou trigger externo. 
Muitos osciloscópios contam, ainda. com o trigger automático que 
detecta os padrões do sinal e determina um ponto da forma de onda que 
possibilite a melhor visualização. 
Uma das vantagens dos osciloscópios modernos é a possibilidade de 
comunicação do equipamento com um computador. Este recursopermite 
colher os sinais do sistema eletrônico e armazená-los no computador. Com isso, 
o profissional pode elaborar relatórios mais completos. com as imagens 
colhidas pelo osciloscópio. Também é possível manter um banco de dados com 
informações dos sensores e atuadores dos clientes ou dos diversos modelos de 
veículos. O sinal capturado pode, ainda, ser enviado por e-mail para análise de 
outros profissionais. 
O computador também facilita a análise dos dados, pois possui uma tela bem 
maior e os recursos são de fácil operação. 
28 '----------------------------------------------------
Oselloseóplo 
• Aplicação automotiva do osciloscópi-
Com o desenvolvimento da eletrônica, o custo dos diversos 
equipamentos tende a diminuir. Equipamentos mais compactos têm sido 
lançados, sem lançar mão da velocidade de processamento. Com isso, o 
osciloscópio está ganhando cada vez mais espaço nos centros automotivos. Sua 
versatilidade e recursos possibilitam uma análise minuciosa dos sinais 
eletrônicos e diagnósticos mais precisos para diversos sensores e atuadores dos 
sistemas automotivos. 
Outra grande evolução ocorreu com o surgimento dos osciloscópios 
portáteis, que podem ser manuseados com a mesma simplicidade de um 
multímetro, mas com as capacidades de um osciloscópio. Essa portabilidade é 
muito bem vinda no diagnóstico automotivo. 
hjtUm 1.38 • T:\1 528 no v lo"'"'"'· 
----------------------------------------------------j29 
Osciloscópio 
10 Formação de sinais 
• lntroduç~o 
Agora que você conhece o osciloscópio e seus principais recursos, vamos 
estudar os sinais gerados pelos dispositivos eletrônicos. Este estudo é de 
grande importância para o trabalho com o osciloscópio, pois conhecer o 
comportamento dos sinais é essencial para a anãlise dos sensores e atua dores. 
• Sensores indutivos 
Os sensores indutivos são utilizados principalmente para medir a 
velocidade de rotação. As aplicações mais comuns são a medição da rotação do 
motor e, em veículos que tenham sistema de freios ABS instalado, da rotação 
das rodas. O sensor é montado em conjunto com um disco de aço que possui 
uma série de dentes. conhecido também como roda dentada ou roda fônica. Os 
dentes são de aço porque o ferro é necessário para gerar os efeitos 
eletromagnéticos envolvidos. 
a) Sensor de ro1ação do mo1or removido b) Sensor de ro1ação do mo1or íns1a1ado. 
c) Sensor de rotação da roda em um automóvel. d) Sensor de rotação da roda em uma moto. 
Figum 2.1. 1 • Sensores de ro1ot;ao: 
--------------------------------------------------J31 
Osciloscópio 
A construção desse sensor é simples, trata-se de um pequeno imã 
envolvido por um enrolamento de cobre. Quando um dente se aproxima do 
sensor, o campo magnético ao redor do enrolamento é alterado, gerando um 
pulso de tensão positiva e quando este dente se afasta, o campo é alterado no 
sentido oposto. gerando um pulso invertido de tensão. Quanto mais rápidos 
forem os movimentos de aproximação e de afastamento, maiores serão os picos 
de tensão positiva e negativa. 
a) Vista em corte do seosor de rotaçlo. b) $;na! gerado com 3 l)l1Ssage<n dOS dente$, 
• 
• A {\ fi fi {\ 
~ 
v :v v v v v 
't•l'-.1 .... X• IJII'II,..,._ 
w-ov "'-
F'tgura 2.1.2- SenSOt de rotação e seu srnal c:a~erístioo. 
Os sensores indutivos não recebem alimentação. A energia que gera o 
sinal é fornecida pela aproximação e o afastamento dos dentes em relação ao 
sensor. Portanto, se a rotação for muito baixa ou nula, não há energia suficiente 
para gerar tensão e o sinal é muito fraco. 
Outra função associada a este sensor é a percepção do ponto morto 
superior do primeiro cilindro. Essa informação extra é obtida através de uma 
falha de dois dentes na roda fõnica. Como os dentes são equidistantes, os pulsos 
são lidos pelo módulo em intervalos constantes. Quando a falha passa pelo 
sensor, há um intervalo maior de tempo sem os pulsos. Assim, o módulo 
percebe a ausência de sinal e identifica a referência de posição do eixo do motor. 
A alguns dentes após a falha o primeiro cilindro do motor estará no 
ponto morto superior. 
• 
fl 
• 
ft (\ 11 
~ h v v v 
V· 
Y•t-/0<1 x •. ,.....,.... 
\'t . IV "'-
Ftgura 2.1.3. Sinal carac:terlslico da referência do PMS do cilindro 1. 
32 ~---------------------------------------------------
Oselloseóplo 
Nos sistemas de freios ABS, existem sensores em todas as rodas do 
veículo, para identificar as velocidades de rotação e, com isso, acusar alguma 
tendência de travamento. Se uma das rodas tende a travar, sua rotação diminui 
bruscamente, consequentemente, a tensão e a frequência do sinal também 
diminuem. o sistema identifica o problema e atua sobre aquela roda 
diminuindo a pressão do fluido de freio. Nessa aplicação, não é necessária a 
falha de identificação da posição, pois o sistema precisa somente da informação 
de rotação. Porém, o principio de funcionamento é idêntico, o sinal é gerado 
através da aproximação e afastamento dos dentes em relação ao senso r. 
C· ;riosidade: 
A roda fõnica da maioria dos veículos possui 58 dentes. Seu 
formato original é uma roda de 60 dentes de onde foram extraídos 2. 
Portanto, fora da região da falha, o sinal se comporta exatamente como 
uma senoide de 60 pulsos por segundo. 
A base de 60 dentes existe por uma boa razão. Para convertermos a rotação 
de minutos para segundos, precisamos primeiramente dividir por 60. 
Como a frequência do sinal é de 60 pulsos por segundo, devemos 
multiplicar por 60. Assim, a leitura de dentes por segundo terá o mesmo 
valor das rotações por minuto do motor. Por exemplo, se o motor estiver a 
900 rpm, o sensor gera uma senoide de 900 Hertz. Analogamente, 2500 
rpm geram uma senoide de 2500 Hertz. Lembrando que isso se aplica ao 
trecho do sinal fora da região da falha de dois dentes. 
O sinal ideal deste senso r, portanto, é uma onda senoidal criada a partir 
das sucessivas aproximações e afastamentos dos dentes da roda fõnica. A 
tensão elétrica dos picos e vales é diretamente proporcional à velocidade de 
rotação do eixo e pode variar de 2 volts. durante a partida, até 40 volts em 
rotações próximas a 5000 rpm. No sensor de rotação do motor a falha de dois 
dentes indica a posição do ponto morto superior. A forma típica desta falha é 
facilmente identificada no sinal, como na figura 2.1.3 mostrada neste capitulo. 
• 5 ÇOI de eito 11 
Os sensores de efeito Hall também são montados próximos às rodas 
dentadas para perceber a velocidade de rotação ou a posição de rotação do eixo. 
Possuem uma construção mais complexa e custo mais alto que os sensores 
indutivos, devido ao circuito interno com alimentação elétrica. Mas têm a 
vantagem de não dependerem da rotação do eixo para gerar o sinal. Dessa 
forma, rotações tão baixas quanto uma rotação por minuto podem ser 
captadas. 
Estes sensores funcionam por efeito magnético semelhante aos 
sensores indutivos, mas com a importante vantagem de serem alimentados 
eletricamente. Ao ser alimentado, o circuito do senso r produz um campo 
magnético ao seu redor. Quando algum material ferrífero (que contenha ferro, 
como o aço da roda dentada) se aproxima do sensor, o campo magnético é 
distorcido; o circuito percebe a presença do metal e altera o nível de tensão do 
sinal de resposta. À medida que o eixo gira, os dentes e entalhes passam pelo 
sensor. fazendo com que o nível de tensão se altere, gerando o sinal ao módulo. 
----------------------------------------------------j~ 
Osciloscópio 
o 
Sem mn al próximo ao $crlSOr 
lntrgricbd~ no C":ll1"lpo m:tgtt.itico 
Tcn .. ào mi'im:\ 
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Mcll;) próximo :ao $cnwr 
C~m))Q diStorcido 
Tcns3o mínim:~. 
• lL. - . 
• 
'f•1~,_ .. "''"""""" \V-o v "'-
-
-
Ftgura 2.2.1 • Princfpio de funcionamento do sensor de efeito HaU. 
As aplicações mais comuns dos sensores de efeito Hall são: no sensor 
de velocidade do veículo e no sensor de posição do eixo comando de válvulas. 
Alguns veículos o utilizam, ainda, nolugar de sensores indutivos, como o 
sensor de rotação do motor ou os sensores de rotação das rodas, nos veículos 
com freios ABS. 
Figura 2.2.2 - SenS«es 69 efeito Hall. 
34 '----------------------------------------------------
Osciloscópio 
O sinal dos sensores de efeito Hall apresenta apenas dois níveis; um 
próximo da tensão de alimentação e outro próximo de zero. Seu sinal é uma 
onda quadrada que acompanha o formato da roda dentada. 
Vejamos, como exemplo, um sensor de posição do eixo comando de 
válvulas, alimentado pelo MC com tensão de 5,0 volts. Quando metal do eixo 
está próximo do senso r, o campo magnético é perturbado e a tensão do sinal cai 
para 0,2 volts. Ao se afastar o metal do senso r, o circuito interno eleva a tensão 
para 4,6 volts. o sinal mostrado no osciloscópio segue o formato da roda 
dentada. Os picos e vales são de tamanhos diferentes justamente para que o MC 
identifique a posição de cada um dos cilindros. 
• • r-
:) 
.,___ . . 
i 
i 
Y•SV·'dN ........ 
y •• ,, ... ·-
Figura 2.2.3 • FotmaçAo do sinal do sensot de posição do eixo comando de válvulas. 
O sensor de velocidade do veiculo também utiliza, em boa parte das 
aplicações, o efeito hall. É instalado no eixo de saída da transmissão junto a 
uma roda dentada. Neste caso, os dentes são idênticos e sucessivos, o MC não 
precisa saber a posição do eixo, apenas sua rotação. É gerada, então, uma onda 
quadrada, cuja frequência indica a velocidade do veiculo. No exemplo, a seguir, 
o sensor é alimentado com tensão direta da bateria. Observe que o nível de 
tensão dos picos da onda quadrada chega perto dos 13 volts, enquanto os vales 
estão próximos a 0,4 volts. A engrenagem possuí 16 dentes e o módulo de 
comando é calibrado para calcular a velocidade do veiculo a partir deste valor. 
• r - [I r -
I• 
> '- · '- '-' •- '- · '-I o 
Y·W- ··-"'''~ ... ,_ 
F'tgura 2.2.4 ·Formação dO sin<>l dO S&nsor de velOCidade dO veículo. 
--------------------------------------------------J35 
Osciloscópio 
Vimos que o sinal do sensor do tipo hall é uma onda quadrada que 
reproduz o perfil dos dentes da roda fõnica. O sensor pode ser alimentado pela 
bateria, cerca de 13,0 volts, ou diretamente pelo Módulo de Comando, com 5 
volts. A tensão superior da onda do sinal é próxima da tensão de alimentação e 
o nível inferior do sinal fica próximo de zero volt. 
• Sensor de detonação 
A detonação é uma combustão fora de controle causada por fatores 
diversos, que não são o nosso foco no momento. O importante, agora, é 
conhecermos algumas das consequências desse fenômeno, que causa picos de 
pressão e temperatura na cãmara de combustão. Com o tempo e com a 
intensidade da detonação, pode haver desgastes irreversíveis e compro-
metimento de peças internas do motor. 
O dispositivo mais utilizado para a percepção da detonação é o sensor 
piezelétrico. Ele possui, internamente, um disco metálico montado junto a um 
cristal piezelétrico. Esse material possui a interessante característica de gerar 
uma tensão elétrica quando pressionado mecanicamente. 
Figura 2.3.1 - Sensor de detonação instalado no blooo do motor. 
Quando ocorre uma detonação no motor, o pico de pressão gera uma 
forte vibração de alta frequência, que se espalha pelo bloco do motor, e pode, 
até mesmo, ser ouvida como um ruído metálico. O sensor de detonação é 
instalado no bloco do motor, de forma a receber essa vibração. Conforme o 
sensor vibra, seu disco metálico interno comprime e descomprime o disco de 
cristal piezelétrico. Ao ser pressionado e aliviado, o cristal produz picos e vales 
de tensão elétrica, formando um sinal de tensão alternada de alta frequência. 
Quanto mais intensa for a detonação, mais intensa será a vibração no sensor, 
bem como a pressão sobre o cristal e, com isso, maior será o nível de tensão do 
sinal. 
36 '----------------------------------------------------
Oselloseóplo 
A força de atrito entre o pneu e o solo é influenciada pelo índice de 
deslizamento (representado pela letra grega Ã.). Este índice varia de 0%, onde a 
roda gira livremente acompanhando a velocidade do veículo, a 100% quando o 
veículo está em movimento e a roda esta completamente travada. A equação do 
índice de deslizamento é a seguinte: 
Massa VIbratória 
Contato metálico 
1111111111 Piezelélrico 
Contato metálico 
Base 
F.gura 2.3.2 ·Vista em oorte e repcesentação dos oompooentes do sensor de detonação. 
o sensor de detonação não recebe alimentação elétrica, porque a 
energia mecânica da vibração da massa é convertida em energia elétrica pelo 
cristal piezelétrico. 
O módulo de comando recebe esse sinal e identifica que uma detonação 
ocorreu. sua principal providência é atrasar o avanço de ignição, a fim de evitar 
que novas detonações ocorram. 
O sinal do sensor de detonação, portanto, mostra um pico de tensão 
alternada de alta frequência, com cerca de 20 a 50 quilohertz, com amplitude 
inicial acima de 100 milivolts, que decai rapidamente. 
Y=50mV/dov 
W• OV 
X=O.Imsldov 
\X=Oms 
Figura 2.3.3 · Sinal Cipioo do sensor de detonação. 
----------------------------------------------------~37 
Osciloscópio 
• Sensor de oxigênio 
Também conhecido como sonda lambda, este senso r indica a presença 
de oxigênio nos gases de descarga. A presença desse gás indica que a mistura 
ar-combustível admitida está com excesso de ar, ou seja, a mistura está pobre. 
Sabemos que existe uma proporção ideal de ar e de combustível, 
chamada proporção estequiométrica. E que o módulo de comando deve manter 
a mistura tão próxima quanto possível deste valor. para maximizar a economia 
de combustível e reduzir a emissão de poluentes. 
Este senso r é importante para que o módulo possa ajustar o tempo de injeção e 
manter a mistura ar-combustível nos valores adequados. Se houver, então, 
oxigênio nos gases de descarga, é sinal de que a mistura está pobre. Ausência de 
oxigênio indica mistura rica. Então o MC ajusta a quantidade de combustível 
injetada para buscar o valor ideal. 
Nos atuais veículos com motores "flex", este senso r é um dos gatilhos 
que disparam a estratégia de reconhecimento, além de participar de forma 
crucial na identificação do combustível abastecido. 
_ _._:.·_.:.. ""'- I 
Figura 2.4.1 . Foto e visla e$Quel't'\â6ea em corte de uma $Onda lambda. 
O principio de funcionamento do sensor de oxigênio vem da eletro-
química. Seu interior é constituído por uma cerâmica revestida com platina 
porosa nas superficies interna e externa. Uma das superficies é exposta aos 
gases de descarga e a outra exposta ao ar ambiente. Quando há oxigênio nos 
gases de descarga, há um equilíbrio entre as superficies do sensor, pois o ar 
ambiente também possui oxigênio. Assim, a tensão elétrica é baixa. Quando 
não há oxigênio nos gases queimados. surge uma diferença de concentração 
entre as superficies do sensor.Isso gera um desequilíbrio entre as superficies do 
senso r, que se converte em uma diferença de potencial elétrico. 
38 '----------------------------------------------------
Sem oxigenio 
nos gases de 
dcsc•~ 
em 
desequiln>rio 
Oselloseóplo 
Tensão 
alta 
o nível de tensão elétrica do sensor para mistura pobre é de 100 a 200 
milivolts. Para mistura rica a tensão sobe para 700 a 900 milivolts. A figura. a 
seguir, ilustra a variação da tensão de resposta do sensor de oxigênio em função 
do fator lambda. Esse fator indica a proporção de ar na mistura admitida em 
relação à proporção que seria ideaL Se a rnístura ar-combustível estiver 
corretamente balanceada, o fator lambda será igual a 1. Valores acima de 1 
indicam mistura pobre e abaixo de 1 referem-se a misturas ricas. 
mV Mistura Mistura 
1000 rica pobre 
800 
600 
400 
200 
o 0,8 1,0 1,2 
F"ogura 2.4.2- Te<1$l!O de te$1)0$18 da sonda lambda om runçao da~ da mistura ar-(IC)mt>uslivel. 
Com o motor em funcionamento é possível identificar as correções 
realizadas pelo módulo de comando. O sinal da sonda lambda oscila 
continuamente entre 100 e 900 milivolts. Observe quea variação do sinal é 
acentuada próximo ao ponto de mistura estequiométrica. Um leve 
enriquecimento é suficiente para elevar a resposta do sinaL Assim que a 
mistura se toma pobre. o sinal cai rapidamente. 
----------------------------------------------------J39 
Osciloscópio 
Y=0.5VIdiv 
<W=OV 
x~soomsldov 
\X=Oms 
Ftgura 2.4.3 ·Sinal tipic:o de uma sonaa lambda com o motor aqueckk> e em marc:ha lenta. 
O sensor de ox1geruo não recebe alimentação elétrica para seu 
funcionamento. O sinal é gerado a partir da diferença de concentração de 
oxigênio nas superficies. A alimentação elétrica, que existe em vários modelos, 
fornece energia elétrica exclusivamente para uma resistência de aquecimento. 
Esta resistência é muito utilizada para que a sonda lambda atinja rapidamente 
sua temperatura de operação de cerca de 500 graus célsius. Sem a resistência, a 
sonda depende dos gases de combustão para ser aquecida. aumentando o 
tempo necessário para disponibilidade de informação ao módulo. Portanto. nas 
sondas de 4 fios. dois são utilizados para alimentar a resistência de aqueci· 
mento e os outros dois transmitem o sinal do senso r ao módulo de comando. 
Como a sonda trabalha em temperaturas altas, acima de 500 graus, os 
eletrodos de platina sofrem um desgaste natural e necessitam de um tempo 
cada vez maior para alterar o sinal de rico para pobre e vice-versa. Em uma 
sonda nova. a variação do sinal ocorre de duas a três vezes por segundo. Em 
uma sonda envelhecida, o periodo do sinal pode chegar a 2 segundos. Acima 
desse tempo, o sinal da sonda estará chegando com muito atraso ao Módulo de 
Comando. É muito provável que o motor já esteja em um regime de carga e 
rotação diferente e a informação perde sua utilidade. A sonda deve ser 
substituída. 
É importante sabermos. ainda, que a sonda lambda não é capaz de 
identificar a quantidade de oxigênio ou o excesso de combustível nos gases, 
mas, apenas informar se há ou não oxigênio na descarga 
Como sinal padrão, a sonda lambda deve mostrar um sinal de forma 
semelhante a uma senoide, oscilando entre 100 e 900 milivolts. O tempo entre 
dois picos do sinal deve ser inferior a 2 segundos. 
40 '--------------------------------------------------
Osclloseóplo 
• Potenciômetro 
São sensores resisti vos utilizados para medir deslocamento angular ou 
linear. Possui, internamente, um contato que desliza sobre uma trilha resistiva. 
Isso faz com que a resistência, entre os terminais do sensor, varie de acordo com 
a posição sobre a trilha. As aplicações mais comuns são nos sensores de posição 
da borboleta e do pedal de aceleração. 
O sensor de posição do pedal de aceleração é utilizado em sistemas 
com aceleração eletrônica do motor. Sua função é informar ao módulo de 
comando a posição do pedal de aceleração. Isso é interpretado como sendo a 
solicitação de torque por parte do motorista. O módulo, então, aciona a 
borboleta para suprir a demanda. 
A borboleta de aceleração também possui um potenciômetro, para que 
o módulo possa identificar sua posição de abertura. 
Figura 2.5.1 • Potenci<\ma1tos do poslç&o da bc<boleta o do pedal do aceleraçM. 
Os potenciômetros são alimentados pelo módulo de comando, para, 
dessa forma. obtém melhor a precisão do sinal de resposta. Conforme o contato 
desliza sobre a trilha. variando a resistência. a tensão do sinal de resposta 
também varia. A variação é proporcional ao deslocamento do dispositivo em 
questão, pedal de aceleração ou borboleta. 
O sinal inicial do potenciômetro pode ser um valor de tensão próximo 
de zero, e que deve aumentar, conforme se aciona o dispositivo; ou ainda, pode 
ser um valor próximo da tensão de alimentação, e que deve cair ao se acionar o 
componente; ou seja. quando acionamos e aliviamos o acelerador ou a 
borboleta, o sinal pode aumentar e depois diminuir, e vice-versa. A figura, a 
seguir, ilustra as duas situações. 
----------------------------------------------------j41 
Osciloscópio 
- --..0 ~ ~ ~ 
~-·- Ontt'O"'tmo~• . ~ -
+ . 
• • 
Y• lVldN X•~'dN 
\Y•OV "' ...... 
Y• t~lcb X-.S()()ml;.'dlv 
\V•OV \X•Omt 
Flgura 2.5.2 ·Sinais de resposta tfpicos de potenciOmetros. 
Atualmente são utilizados potenciômetros de duas trilhas; cada trilha 
é alimentada e aterrada individualmente, aumentando a precisão e a 
confiabilidade. Os sinais são comparados para se obter o sinal mais preciso da 
posição do componente. Além disso, em caso de falha de uma das trilhas, o 
módulo de comando pode manter o funcionamento do sistema a partir do sinal 
da outra. 
Para visualizarmos o sinal do sensor de posição do pedal de aceleração, 
devemos ligar o sistema e acionar o pedal. Assim, podemos observar a variação 
continua e progressivamente conforme se aciona o pedal. 
Para visualizarmos o sinal do sensor de posição do pedal de aceleração. 
devemos ligar o sistema e acionar o pedal. Podemos observar a variação 
contínua e progressiva conforme se aciona o pedal. 
Nos sistemas de aceleração a cabo, o sensor de posição da borboleta 
pode ser analisado acionando-se a borboleta manualmente ou através do pedal 
de aceleração. Em veículos com aceleração eletrônica, o módulo de comando 
controla a borboleta de aceleração. Portanto, o acelerador deve ser pressionado 
e aliviado com o motor ligado, para forçar a abertura e o fechamento da 
borboleta por meio do sistema. Assim é possível analisar o sinal. 
Portanto, o sinal padrão de um potenciômetro apresenta uma variação 
de tensão continua, progressiva e ininterrupta que acompanha o acionamento 
do dispositivo onde o senso r está instalado. 
• Eletroválvulas 
São válvulas comandadas eletricamente pelo módulo de comando, utilizadas 
para o controle do fluxo de gases ou de fluidos. As principais eletroválvulas 
aplicadas nos sistemas de injeção eletrônica são as seguintes: 
~ '----------------------------------------------------
Eletroinjetor 
lltarcha lenta 
Pwga do canister 
Partida a frio 
Booster 
Osclloseóplo 
Responsável por injetar o combustível de forma awmizada 
(pulverizada) no coletor de admissão. 
Controla a entrada de ar no coletor no regime de marcha 
lenta. Atenção: vários sistemas controlam a marcha lent.~ 
por meio de um motor de passo, que não é uma eletroválvula. 
Permite a passagem dos vapores de combustível da linha do 
Canister para o coletor de admissão. 
Controla a passagem de gasolina do reservatório de partida a 
fdo para o coletor de admissão. 
Permite que uma pequena porção dos gases de descarga 
retorne para o coletor de admissão. Seu principal objct.h•o 
é a redução da emissão de poluentes. 
Utilizada em motores turbo comprimidos para controlar 
a passagem direta da turbina (ll'nsl~te) c, com isso, a 
pressão de sobrcalimenração. 
Figura 2.6.1 · Imagens de elctroválvulas. 
----------------------------------------------------j~ 
Osciloscópio 
Internamente, a válvula possui uma bobina e um eixo de acionamento. 
Quando energizada, a bobina cria um campo magnético que aciona o eixo. 
Quando a alimentação é desligada, uma mola retoma o eixo à posição inicial. 
As eletroválvulas se classificam em dois grupos distintos de acordo 
com o seu estado quando desativadas: normalmente aberta, exigindo 
alimentação para que sua passagem seja fechada; ou normalmente fechada que 
requer alimentação elétrica para ser aberta. A maioria das eletroválvulas é 
normalmente fechada, e o módulo de comando é que comanda a alimentação 
para sua abertura. 
As eletroválvulas podem ser alimentadas pelo módulo de comando ou 
pela bateria. No primeiro caso. o módulo enviará a tensão de alimentação para 
um dos pinos da eletroválvula no momento em que a abertura for necessária. O 
outro pino é constantemente aterrado para fechar o circuito. Na segunda forma 
de acionamento, a eletroválvula recebe alimentação constante da bateria, 
através de um relê e o segundo pino é ligado ao módulo. Para acionar a 
eletroválvula, o MC aterra internamente este pino, fechando o circuito e 
completando a alimentação do dispositivo.Alimenmção pelo módulo Alimentação pcb bateria 
MC MC 
·z-
Figum 2.6.2. Fe<mas de alimentaçto da otetfe)Yjlvuta. 
Vamos analisar a configuração de alimentação pela bateria, por ser a 
mais utilizada. O pino 1, no diagrama de exemplo, recebe alimentação da 
bateria. Sendo assim, sua tensão é constante, apresentando tensão de bateria 
sempre que o sistema estive em funcionamento. 
Analisaremos. então, o sinal do segundo pino, onde poderemos 
constatar os pulsos de aterramento. A tensão elétrica nesse pino varia de 
acordo com o acionamento. Com o circuito aberto, não há corrente circulando e 
a tensão da bateria é percebida no pino. Quando o módulo ativa o aterramento 
interno, passamos a perceber o sinal de terra, pois, com o fluxo de corrente, a 
eletroválvula consome a tensão elétrica deste circuito. 
44 '-------------------------------------------------------
Oselloseóplo 
Circuito aberto ~ Tensliode aUmentaçlio 
Circuito fechado • T ensllo de aterramento 
-·~· ''"W1 -
Figura 2.6.3 ·Estados do clrculto da eletroválvula. 
Assim, a tensão alta, próxima da tensão de alimentação, indica que a 
eletroválvula está desativada. Tensão baixa, próxima de zero, indica que o 
dispositivo está ativado. 
I nativ:t 
Ath·a 
Y=SV/dov 
i."':J.Y• OV 
-
Ath'll 
ln:uiva 
I 
Ativ~ 
1 
X=Sms/dov 
\X• Oms 
lnatÍ\'a 
-
Figura 2.6.4. 5*1al de uma eletroválvula alimootada pela bateria ldootificando as r(l9i6es ativas e inativas. 
O objetivo de muitas eletroválvulas não é apenas liberar ou restringir 
uma passagem, mas também regular a vazão. O módulo de comando ajusta o 
fluxo, aumentando ou reduzindo a vazão conforme a necessidade. 
----------------------------------------------------J45 
Osciloscópio 
A forma mais simples de se obter variação na vazão é variar a tensão de 
alimentação, para, assim, variar a abertura da válvula. Mas esta é uma forma 
imprecisa e ineficiente de operação e o MC não trabalha com acionamento em 
tensões intermediárias. O controle da vazão se dá, então, por variação no 
tempo de abertura ou acionamento PWM (Pulse Width Modulation, ou 
modulação por largura de pulso). 
O módulo ativa e desativa a eletroválvula várias vezes por segundo. 
Nesses ciclos, a eletroválvula permanece um intervalo de tempo aberta e outro 
intervalo de tempo fechada. Para obter uma vazão baixa, o módulo diminui o 
tempo de permanência aberta em relação ao tempo de permanência fechada. 
Para aumentar a vazão o MC aumenta o tempo de permanência aberta, 
diminuindo o tempo de permanência fechada. 
Na ilustração a seguir estão representadas três situações distintas. 
Observe que a frequência do sinal ilustrado é de 50Hz para os três sinais. Isso 
corresponde a um período de 20 milissegundos entre dois acionamentos 
consecutivos. A variação na vazão é obtida aumentando o tempo em que 
eletroválvula é mantida aberta. O primeiro sinal do exemplo corresponde á 
vazão é baixa, pois a válvula permanece 2 milissegundos aberta e 18 
milissegundos fechada. O terceiro sinal indica a condição de maior vazão, com a 
eletroválvula 17 milissegundos aberta e 3 milissegundos fechada . 
... - .. ... ' r-. 
f . • '· 
Y.SV.CIIV X•~ 
\Y~<OV \X•Oms 
""' 
,_ . Al:fA Y.\ZA.O 
l··y r-
.'~" . ,_ 
Y:$V.'diY x~5ms""' 
\Y•OV \)(•0..0 
figura 2.6,5 • A.oionamen'o PWM em situações dife-rentes. 
46 ~-------------------------------------------------
Oselloseóplo 
Outro detalhe que pode ser visto ao analisarmos o sinal de várias 
eletroválvulas é o pico reverso de tensão, que ocorre em seu desligamento. Esse 
pulso é característico de sistemas indutivos, como as eletroválvulas e as 
bobinas de ignição. Quando o circuito indutivo é energizado. cria-se um campo 
magnético ao seu redor. Quando a alimentação deste circuito é retirada, a 
energia do campo magnético tende a sustentar a corrente. Mas, como o circuito 
foi aberto, a energia é convertida em um pico de tensão elétrica . 
• 
Inativa 
Y=10V/div 
óY=OV 
• 
Ativa 
Pico de 
desativação 
I . 
! 
X=5ms/div 
\X=Oms 
Inativa 
Fjgura 2.6.6 • Pioo de descarga indutiva no desligamento da eletrovátvuta. 
A imagem 2.6.6 é o sinal típico de um injetor. o sinal deve apresentar 
um trecho com tensão de alimentação. cerca de 13,0 volts, o periodo de injeção. 
onde a tensão é próxima de zero, o pico de tensão de desativação do injetor e o 
retomo à tensão inicial. 
As eletroválvulas, em geral, apresentam sinais de acionamento PWM, 
com uma onda quadrada e períodos de abertura e fechamento variáveis. 
• Corpo de borboleta motoflzado 
Boa parte dos veículos atuais já possui o sistema de acelerador eletrô-
nico, também conhecido como Drive-by-Wire, numa tradução direta significa 
"dirigindo por meio de fios". Nesse tipo de sistema o módulo de comando 
aciona a borboleta de aceleração por meio de um motor elétrico instalado no 
corpo de borboleta. O módulo de comando identifica a posição do pedal de 
aceleração e determina, após o processamento, qual deve ser a posição da 
borboleta. 
-------------------------------------------------------'47 
Osciloscópio 
Como o módulo possui uma série de parâmetros e mapas configurados 
pelo fabricante, esse sistema apresenta vantagens em relação ao acionamento 
mecânico da borboleta. Entre elas podemos citar: economia de combustível, 
dirigibilidade do veículo e controle de emissão de poluentes. 
Para acionar a borboleta, o MC utiliza o controle PWM, semelhante ao 
que vimos nas eletroválvulas. Nesse caso, porém, um motor de corrente 
continua, ou motor "CC", é utilizado para o acionamento. o conjunto possui 
uma mola, para retomar a borboleta para sua posição de repouso. 
Figura 2.7 .1 • Corpo de bofbole1a mot01izado e seus principais componentes de acionamento. 
Um sinal de frequência constante é enviado ao motor de corrente 
contínua. Para abrir a borboleta, o MC aumenta a largura do pulso de 
acionamento. Isso eleva o torque, gerado pelo motor, o que força a borboleta 
para uma posição mais aberta. Para fechar a borboleta, o módulo diminui a 
largura do pulso, reduzindo o torque do motor CC. Assim a mola empurra a 
borboleta de volta para uma posição mais fechada. 
Quando observamos a borboleta com o sistema desligado, percebemos 
que ela está levemente aberta. A posição de repouso da borboleta não é 
totalmente fechada, mas com aproximadamente 10 graus de abertura. Se 
ocorrer alguma falha no sistema, uma quantidade miníma de ar pode ser 
admitida, para que se conduza o veículo a um local seguro. 
Em condições de marcha lenta ou de pouca carga, o motor CC deve 
então exercer um torque negativo para forçar o fechamento da borboleta. Para 
isso, o módulo de comando inverte a tensão de acionamento. o controle 
continua sendo do tipo PWM. Dessa vez, porém, quanto maior a largura do 
pulso negativo, maior será o fechamento da borboleta. 
J>c).!IÍÇiO de rt':Jlo4'>U)Q. 
1\ lotor anopcmntc 
. ...., 
Abrrtur.t d;a borboleta 
T of'\IUC ~IU\"0 do motor . 
Figura 2.7.2 -Acionamento da botboleta motorizada. 
Posiçà<> de mucha lent'l. 
'TOrque tlc~-ath'O do motor. 
············· 
2 ~"· ..... 
" '------------------------------------------------
Oselloseôplo 
A imagem, a seguir, mostra algumas posições da borboleta e o sinal de 
alimentação utilizado pelo módulo de comando para obtê-las. o acionamento 
nulo corresponde a uma pequena abertura da borboleta. Alimentações 
positivas proporcionam a abertura. enquanto pulsos negativos são utilizados 
para fechar a borboleta. 
.. )(• ....... 
v "'-
A.. 
\J 
~ ...... 
Figura 2. 7.3 • Sino I de aeionameniO em diferonleS posiçóes da borboleta. 
49 
Osciloscópio 
o sinal padrão de acionamento do corpo de borboleta é. portanto um 
PWM com frequência constante. A largura do pulso é aumentada ou diminuída 
para que se obtenha maior ou menor abertura da borboleta. Em regimes 
próximos ao de marcha lenta a tensão é invertida. 
• Bobinas de ignição 
As bobinas de ignição atuam. no sistema, como transformadores. A 
tensão elétrica do sistema de alimentação. com cerca de 13,0volts, é 
insuficiente para iniciar a centelha, que exige algo em tomo de 10 a 20 mil volts 
para ser formada. Esse valor elevado de tensão é alcançado pelo sistema 
através da carga e descarga indutiva. As bobinas acumulam energia sob a forma 
de campo magnético e, em seguida, descarregam-na em um curto espaço de 
tempo. Isso propicia a geração de pulsos com tensão de 10 a 20 quilovolts, por 
um breve período de tempo. 
Fisicamente as bobinas possuem dois enrolamentos. chamados de 
primário e secundário. que envolvem um núcleo de ferro. O enrolamento 
primário possui certa quantidade de espiras e é responsável por gerar um 
campo magnético. que armazena a energia da ignição. O secundário possui 
uma quantidade muito maior de espiras, cerca de cem vezes mais. Esse maior 
número de espiras multiplica a tensão elétrica. A contrapartida do aumento na 
tensão é a redução da corrente elétrica. Assim, a tensão no secundário é cerca de 
100 vezes maior que a do primário, mas sua corrente é cerca de 100 vezes 
menor. O núcleo de ferro tem a importante função de concentrar o campo 
magnético ao redor dos enrolamentos. Sem ele a bobina deveria ter dimensões 
muito maiores para obter a mesma capacidade elétrica. 
Bot>onade 
ignição 
Figura 2.8.1 • Bobinas de ignlçllo e reprosonlliÇio osquemallca 
o primário das bobinas é alimentado diretamente pela bateria e seu 
outro terminal é aterrado pelo módulo de comando. Este acionamento é 
semelhante ao que estudamos nas eletroválvulas e, por ser um circuito 
indutivo. a forma de onda também apresenta algumas semelhanças. Nas 
bobinas, porém, temos um efeito indutivo muito maior e, com isso, tensões 
maiores. A seguir veremos detalhadamente a formação do sinal do primário das 
bobinas, em cinco etapas distintas. 
~ '----------------------------------------------------
I 
i 
I 
---.. _ 
Oselloseóplo 
l.lnicialmente o sinal apresenta a tensão de 
alimentação. cerca de 13 volts. A primeira 
queda no sinal ocorre no instante em que o 
módulo de comando aterra o primário da bo· 
bina. 
2.A partir desse ponto llllCJa-se o carrega· 
mento da bobina. A tensão permanece pró· 
xima de zero, indicando que o primário con· 
tinua aterrado. Neste intervalo de tempo a 
corrente elétrica aumenta progressivamente 
acumulando energia na forma de um campo 
magnético. O periodo de carga é conhecido 
'-----=------' como periodo de Owell. E o deslocamento an· 
guiar que o motor percorre neste período é 
chamado ângulo de Owell. 
- 3.No instante correto de disparo da centelha, o MC desliga o aterramento. interrompendo o 
circuito primário. O campo magnético gerado 
l==::t __ j_ ___ _j tenta sustentar a corrente elétrica, fazendo 
com que a tensão se eleve bruscamente a valo· 
! 
res entre 100 e 300 volts. Com isso, a tensão no 
secundário, que é cerca de 100 vezes maior, 
'------=------' apresenta um pico de 10 a 30 mil volts. Esta 
tensão é suficiente para romper o dielétrico 
entre os eletrodos da vela e iniciar a centelha. 
........ -
- - ~ . 
4.Após iniciada a centelha, a tensão cai para 
cerca de 50 volts e se mantém nesse nível 
enquanto a centelha está acesa na vela de 
ignição. Esse trecho do sinal é chamado perío· 
do de queima, pois é o intervalo de tempo 
onde existe centelha entre eletrodos na vela. 
S.Quando a energia do campo magnético se 
esgota, a centelha finalmente se apaga. Essa 
interrupção da corrente é percebida com um 
último pico no sinal de tensão. Em seguida ele 
cai ao valor inicial e se estabiliza. Uma peque· 
na oscilação é percebida antes da acomodação 
do si.nal. o que é característico em circuitos in· 
'----------' dutivos. 
r~gura 2.8.2 • FormaÇio do sinal do primário das bobinas de ignit;ao. 
----------------------------------------------------j51 
Osciloscópio 
O sinal no enrolamento secundário, graças ao acoplamento eletro-
magnético gerado pela bobina, é semelhante ao do enrolamento primário. 
Porém, com valores de tensão multiplicados várias vezes. O pico de disparo da 
centelha atinge mais de 10.000 volts, e a tensão da centelha fica entre 2 e 5 
quilovolts. Uma particularidade do secundário é que os valores, inicial e final, 
da tensão estão próximos de zero, pois este enrolamento não recebe alimen-
tação. 1àmbém podemos observar que as oscilações no início do período de 
carga e no final da centelha são mais intensas, o que se deve à maior indutância 
desse circuito em relação ao primário. A figura, a seguir, mostra um sinal de 
tensão do circuito secundário da ignição detalhando as principais formações. 
! ! 
i ~ 1- -----' - 1'\v.-v· 
Y"-!IJ'r/IIN X•1Cirt'll.'cfw Y•SO"I~ X• l0rt!'l&l6v 
\Y•OV ,._, Wo.OV "'"""" 
Figura 2.8~ - Comparação entre 0$ sinal do teno30 no prirnaoo. ~ esqueroa. e do secundáriO. ~ d..,ta. 
• Sistema com centelha p"'~,~id" 
Vários veículos possuem uma bobina para acionar a ignição de dois 
cilindros. O mais comum é a utilização de uma bobina para a ignição dos 
cilindros 1 e 4, e outra para os cilindros 2 e 3. O enrolamento secundário dessas 
bobinas é ligado às duas velas de ignição e o circuito se fecha pelo aterramento 
no próprio motor. 
Bateria 
EnroU1men 
primário 
Enrofamên 
secundário 
Bobina 
Figura 2.8.4 • RepresenlaÇlio do cótcuao do uma bobina dupla (oentefha pedida). 
MC 
~ '----------------------------------------------------
Osclloseóplo 
A bobina é acionada a cada rotação do motor e as duas velas disparam a 
centelha simultaneamente. Um dos cilindros estará no tempo de compressão, e 
a centelha efetivamente dará início à combustão. O outro cilindro, que também 
estará em movimento ascendente, mas no tempo de descarga, não terá sua 
centelha aproveitada. Por essa razão, a configuração é chamada "centelha 
perdida", pois das duas centelhas, uma inicia a combustão em um dos cilindros 
enquanto a outra apenas completa o circuito. Ao analisarmos o sinal do 
primário das bobinas dessa configuração, podemos ver dois acionamentos a 
cada ciclo de duas rotações do motor, ou seja, um acionamento por rotação. 
Com o motor em marcha lenta, a 900 rpm, isso corresponde a um periodo de 65 
milissegundos. 
~ 
Y=50VId•v 
.\Y=OV 
65 milissegundos 
-·~-~-
• 
1 
.. X=10msldN 
\X=Oms 
'-L 
Figura 2.8.5 • Sinal de - no primMo de um sistema com centelha perdida. 
Se captarmos o sinal do circuito secundário em um dos cabos de 
ignição, podemos identificar com mais clareza as centelhas efetivas e perdidas. 
A tensão elétrica do sinal depende da caracteristica dos gases entre os eletrodos 
da vela. Se a pressão é maior, a corrente elétrica terá maior dificuldade para 
vencer o espaço da folga da vela e a tensão elétrica é maior. De forma análoga, 
com a pressão menor a tensão elétrica é menor. Como a centelha efetiva ê 
formada no final da compressão, para iniciar a combustão, situação em que a 
pressão no interior do cilindro é alta, a tensão de ignição é maior. A centelha 
perdida ocorre durante a descarga, com a válvula de exaustão aberta. A pressão 
no cilindro está baixa e a tensão da ignição é menor. Ao analisarmos o sinal 
captado no cabo de ignição, podemos ver alternadamente um sinal mais forte e 
outro mais fraco. Esses sinais são formados respectivamente pela centelha 
efetiva e pela centelha perdida. 
----------------------------------------------------j~ 
Osciloscópio 
Centelha Centelha Centelha 
efetiva perdida efetiva 
Y=10KV/div 
IIY=OV 
1 
X=10msldov 
\X=Oms 
Centelha 
perdida 
F;gura 2.8 .. 6 ·Sinal de tensAo no secundário de um sistema com centelha perdida. 
• Sistema com bobinas individuais 
Outra possibilidade ê a utilização de uma bobina para cada vela de 
ignição. o Módulo de Comando possui um pino dedicado a cada bobina e 
comanda a ignição individualmente em cada cilindro. Nessa configuração, a 
bobina é menor e fica mais próxima da vela de ignição. Geralmente o cabo de 
ignição é substituído por um prolongamento da própria bobina, que se encaixa 
sobre a vela. 
Figura 2.8.7 ·Bobinas de igniyão individuais. 
~ '--------------------------------------------------Oselloseóplo 
Os sinais no primário e no secundário dessas bobinas seguem o mesmo 
padrão citado até agora. A diferença é que não existe centelha perdida. A bobina 
é acionada apenas uma vez a cada cido do motor, ou seja, um acionamento a 
cada duas rotações. Observe, na figura 2.8.8, que o período entre os 
acionamentos, em regime de marcha lenta, é de aproximadamente 130 
milissegundos. 
P-'1 
Y=SfJV/diV 
1\Y• O V 
130 mitissegundos 
l 
I 
• 
X=20msldiV 
\X• Oms 
1..., 
ftgura 2.8.8 ·Sinal de tensão no ~rio de um sistema com bobinas individuais. 
Vimos, então, que o sinal ideal de um enrolamento primário da bobina 
é facilmente identificado pelas características analisadas. O início do período 
de carga, o carregamento em si, o disparo, a •queima" e o fim da centelha. O 
enrolamento secundário é caracterizado por oscilações maiores no início da 
carga e no final da centelha, além da tensão ser próxima de zero no intervalo 
entre os sinais. 
• Motores de passo 
Diferente dos motores elétricos convencionais que giram sem 
referência de posição, o motor de passo opera com incrementos fiXos de 
rotação. Esses incrementos, chamados passos, são controlados pelo módulo, o 
que possibilita controlar com precisão o posicionamento do eixo. 
A principal aplicação do motor de passo é para controle de marcha 
lenta. Os sistemas utilizam esse dispositivo para controlar a passagem para o ar 
de marcha lenta, quando a borboleta está totalmente fechada. O motor possui 
um eixo com fusos (roscas). que avança ou recua conforme o sentido da rotação. 
Quando em funcionamento, o módulo de comando aciona o motor 
incrementando ou decrementando passos. Isso faz o eixo avançar ou recuar, 
para restringir ou aumentar a passagem de ar. 
----------------------------------------------------j55 
Osciloscópio 
Figura 2.9.1 -Motor de passo de controle de marcha lenta. 
Internamente o motor de passo possui duas bobinas ao redor do eixo. 
Essas bobinas são acionadas individualmente e de forma intercalada. A cada 
acionamento de uma delas, o motor gira o equivalente o um passo. Para girar o 
eixo no outro sentido. o módulo de Comando invene a sequência de 
acionamento das bobinas. Assim, a cada acionamento, o roto r gira um passo no 
sentido contrário. 
O sinal de acionamento do motor de passo é uma onda quadrada 
aparentemente aleatória. Não existe frequência ou período que possamos 
medir, nem largura de pulsos como nos sinais PWM. A bobina é acionada de 
acordo com a necessidade. Em cada bobina podemos identificar esse sinal, mas, 
se analisarmos simultaneamente, nós veremos que os pulsos de uma bobina 
não acompanham os pulsos da outra. Isso demonstra o acionamento individual 
e, aparentemente, aleatório do motor. 
- •.. Y- SV/diV 
\Y• OV 
r-
.._ 
I 
• 
I 
-X-20mSidoY 
\X=Oms 
r.gufa 2.9.2 - Sinal de acionamento de um mo:ot de passo. 
-
• 
55 '----------------------------------------------------
Osciloscópio 
O sinal padrão do motor de passo é uma onda quadrada, sem 
frequência e duração definida. Deve estar presente em todas as bobinas do 
motor. Não há medição de tempo a ser feita, apenas a análise do formato do 
sinal presente nos fios. 
• Alternador 
Este componente é responsável por gerar energia elétrica para o 
sistema. A energia alimenta os dispositivos eletroeletrônicos do veículo e o 
excedente é enviado para a bateria, que armazena a energia para a próxima 
partida do motor. 
Seu funcionamento depende de energia mecãnica fornecida pelo 
motor em funcionamento. o torque chega ao eixo e ao conjunto chamado roto r, 
que possui um enrolamento. O roto r é envolvido por outros enrolamentos, que 
formam o conjunto chamado estator. Dois circuitos eletrônicos, o regulador de 
tensão e o retificador completam os componentes principais do alternador . 
• 
Fijjuro 2.10.1 • i>rínelpals com-tos do alternador. 
O regulador envia uma pequena corrente elétrica ao enrolamento do 
rotor, criando campos magnéticos alternando pólos norte e sul. Com a rotação 
do roto r, os campos atravessam os enrolamentos no estator, gerando a corrente 
elétrica f mal. Se a tensão final é muito alta, o regulador reduz a corrente elétrica 
do roto r, diminuindo os campos magnéticos e reduzindo a tensão fmal. 
Cada um dos enrolamentos do estator gera uma corrente elétrica de 
tensão alternada. Os enrolamentos são distribuídos no estator, de forma que 
suas tensões elétricas formem senoides defasadas. 
A tensão é retificada, para poder alimentar o sistema elétrico de 
corrente continua. Ao passar pela ponte de retificação, composta por 6 diodos, a 
tensão passa a ser um sinal positivo. porém com pulsos. 
--------------------------------------------------J57 
Osciloscópio 
Figura 2.10.2. Tensão lnlásica antes e depois da retõf1C3'*'. 
Fase u 
Fase V 
FaseW 
Os pulsos do sinal retificado têm origem nos picos de tensão elétrica de 
cada fase do estator. Quando o sistema está operante, a bateria absorve esses 
pulsos e a tensão final do sistema é um valor contínuo com poucas oscilações. 
Tensão retificada 
Alternador 
Bateria 
Fogura 2.10.3 • Põcos de tenSllo filttadOs pela bateria. 
Tensão filtrada 
Circuito 
elétrico 
Dessa forma, para visualizarmos o sinal original do alternador, 
precisamos retirar a bateria do circuito. Isso deve ser feito desconectando o 
terminal negativo da bateria com o motor em funcionamento. 
~ '----------------------------------------------------
Y=SVIdiV 
:;.Y•OV 
Cerca de 
13 volts 
Figura 2.10.4 • Sinal do alternador com a b81erio d&SOO<leclada. 
Osciloscópio 
Não é aconselhável manter o terminal da bateria removido por muito 
tempo, pois a bateria absorve eventuais picos de tensão, sendo, portanto, um 
filtro para o circuito elétrico. Em alguns sistemas, o Módulo de Comando 
percebe a ausência da bateria, justamente pelos picos de tensão, e desliga o 
motor após alguns segundos. 
o sinal padrão do alternador é, então, uma tensão oscilante com valor 
médio por volta de 13 volts. As oscilações são referentes aos picos de tensão 
gerados pelas fases do estator. A bateria filtra estas oscilações, portanto esse 
sinal somente é percebido quando seu cabo negativo está desconectado. 
----------------------------------------------------j59 
- .J 
.!JJ ~.::;; .:.HJ~ O ..:;J 
Oselloseóplo 
ii Diagnósticos 
• lntroduçãn 
Neste capítulo vamos aplicar os nossos conhecimentos na análise dos 
sma1s de vários sensores e atuadores. Apresentaremos muitos conceitos 
importantes, que ajudarão no reconhecimento das falhas no circuito ou no 
componente para, então, possibilitar a utilização do osciloscópio no 
diagnóstico de falhas. 
• O Je ~ '11en o o."""ilosrl,pio ,.,~de "rtS mm:trar 
Nos primeiros capítulos, vimos muitas informações que podem ser 
obtidas por meio do osciloscópio. Os sinais de resposta ou de acionamento dos 
dispositivos apresentam variações muito rápidas, além de alguns detalhes que 
são impossíveis de se observar com um multímetro. 
Vimos. também, a introdução ao princípio de funcionamento dos 
sensores e atuadores. O que nos permitiu estudar a formação dos sinais dos 
componentes. Quando compreendemos a teoria de funcionamento do 
dispositivo, sabemos o que esperar quando analisamos o seu sinal. Por esse 
motivo, ao final de cada item citado do capítulo 2, foi colocado um resumo sobre 
o sinal padrão de cada componente. 
Agora veremos basicamente duas formas de análise que podem ser 
aplicadas ao sinal obtido. Uma delas é a análise direta, onde buscamos 
informações sobre o próprio componente, a partir do seu sinal. Ou seja, o sinal 
do componente é comparado a um padrão, para podermos, com isso, identificar 
falhas ou sinais de desgaste do componente e falhas do circuito elétrico. como 
mau contato e problemas de alimentação e de aterramento. 
Outra forma de explorar a capacidade do osciloscópio é a análise 
indireta. Veremos que os sinais de alguns componentes podem nos fornecer 
informações importantes sobre a condição de funcionamento do motor