Evolução do Painel de Instrumentos de Carros

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SISTEMAS DE CONFORTO E
CONVENIÊNCIA
AULA 6
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Prof. Alvaro Antonio Danielski
CONVERSA INICIAL
As informações disponíveis no painel de instrumentos para o condutor de um veículo eram, no
início, bastante básicas. Resumiam-se a algumas indicações de funcionamento do motor
(temperatura, pressão de óleo) e luzes de advertência sobre acionamento de alguns componentes.
Velocímetros tinham acionamentos mecânicos e os sinais elétricos de instrumentos eram simples.
Com a evolução tecnológica, novos sistemas e acessórios foram sendo incorporados aos
veículos, tornando mais complexo e sofisticado o painel de instrumentos.
O avanço da eletrônica possibilitou uma variedade de monitoramentos e disponibilidade de
novas informações não só sobre o funcionamento do veículo, mas também identificando falhas,
necessidade de manutenção, entre outras informações. O painel de instrumentos se expandiu…
Surgiram então os computadores de bordo, ampliando as possibilidades de interação do homem
com a máquina.
Atualmente, essa interação evoluiu para a conectividade, trazendo para o condutor muito mais
possibilidades de informação, oferecendo conveniências anteriormente nem imaginadas e outras
tidas como ficção a não muitos anos atrás.
TEMA 1 – INFORMAÇÕES DO PAINEL
1.1 INSTRUMENTOS BÁSICOS
Quando observadas as informações disponíveis no painel de instrumentos dos automóveis de
poucas décadas atrás, principalmente os de menor preço, percebe-se que eram bastante básicas,
restritas ao essencial. Informações adicionais estavam disponíveis apenas em modelos de maior
preço (chamados modelos “de luxo”). No exemplo da Figura 1, vemos que as informações poderiam
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ser resumidas por instrumentos como o velocímetro (obrigatório por lei), com hodômetro total e
parcial, indicador do nível de combustível e indicador da temperatura do líquido de arrefecimento do
motor. Geralmente, completavam as informações de painel algumas luzes de advertência, como de
carga da bateria, pressão de óleo do motor e freio de estacionamento, mais as luzes da sinalização.
Figura 1 – Velocímetro
Crédito: Chromatic Studio/Shutterstock.
O funcionamento desses instrumentos é baseado em circuitos elétricos simples (com variação
das resistências elétricas) e muitas vezes com acionamento mecânico do velocímetro (via cabo, Figura
2).
Figura 2 – Cabo para acionamento mecânico do velocímetro
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Crédito: Denzuko/Shutterstock.
1.2 PRIMEIROS COMPUTADORES DE BORDO
Por volta do ano de 1985, começaram a ser oferecidos, em veículos chamados “de luxo”,
informações adicionais para o condutor do automóvel. Essas informações podiam ser facilmente
acessadas por comandos no console ou no volante, trazendo mais comodidade e segurança na
utilização do veículo. Os comandos geralmente eram dois botões: um para a seleção da função e
outro para zerar os valores de uma função. Com as informações apresentadas no corpo do próprio
painel de instrumentos ou numa tela à parte (“display” Figura 3), o recurso chamado de “computador
de bordo” era inicialmente oferecido como opcional nesses carros mais luxuosos.
Figura 3 – Display
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Crédito: Valokuva24/ Shutterstock.
O computador de bordo trazia inicialmente informações básicas como autonomia e consumo de
combustível e, em alguns casos, cronômetro para medir o tempo de viagem (Figura 4).
Figura 4 – Computador de bordo
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Crédito: S_E/ Shutterstock.
1.3 PAINEL DE INSTRUMENTOS MAIS COMPLETOS
Com o desenvolvimento constante dos automóveis, novos sistemas vão sendo incorporados e
novas informações e advertências surgem no painel de instrumentos do veículo.
Figura 5 – Painel de instrumentos do veículo
Crédito: Kankawee Chotima/Shutterstock.
Como podemos observar na Figura 5, instrumentos como relógio, termômetro, tacômetro e
diversas luzes indicadoras de sistemas são incorporados ao painel de instrumentos, aumentando sua
complexidade. As conexões e os circuitos elétricos do painel, que eram poucos, agora exigem uma
quantidade bem maior de condutores elétricos (fios) para o funcionamento desses circuitos (Figura
6).
Figura 6 – Circuitos elétricos
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Crédito: Patcharapa/Shutterstock.
Dependendo da quantidade de instrumentos e luzes de alerta no painel, são necessários vários
conectores múltiplos para alojar e conectar os condutores dos circuitos elétricos (Figura 7).
Figura 7 – Condutores
Crédito: Moonrise/Adobe Stock.
TEMA 2 – PAINEL DE INSTRUMENTOS ELETRÔNICO
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2.1 INFORMAÇÕES DISPONÍVEIS NO PAINEL
Nos veículos mais sofisticados e com uma grande quantidade de acessórios, o número de
informações presentes no painel de instrumentos o torna bastante complexo quanto à construção de
seus circuitos (Figura 8). O avanço da eletrônica, com a miniaturização de componentes e circuitos,
colaborou para simplificar essa construção.
Figura 8 – Painel de instrumentos
 
Crédito: Robin2/Shutterstock.
A utilização de circuitos integrados em diversos componentes e de LED’s (diodos emissores de
luz) para as luzes de sinalização torna mais compacto e funcional um painel de instrumentos com
múltiplas funções.
Embora a evolução construtiva de componentes eletrônicos permita a instalação dos diversos
instrumentos e indicadores no painel, as informações vindas dos diversos sensores precisam chegar
até eles. Com isso, a complexidade de chicotes elétricos e a quantidade de condutores por conector
não diminui. Pelo contrário, aumenta mais, tornando os chicotes elétricos ainda mais volumosos.
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A solução para esse problema veio quando os fabricantes de veículos passaram a adotar a
arquitetura descentralizada para a eletrônica embarcada que controla os sistemas veiculares.
2.2 O PAINEL (“CLUSTER”) COMO MÓDULO ELETRÔNICO DE COMANDO
Para muitos veículos que utilizam a arquitetura eletrônica descentralizada, o painel de
instrumentos (“cluster”) atua como um módulo eletrônico do sistema, controlando as interações do
condutor com o veículo. O painel recebe os comandos aplicados pelo condutor aos controles e os
informa aos demais módulos (controladores), como também recebe e disponibiliza informações dos
sistemas ao condutor (Figura 9).
Figura 9 – Sistemas ao condutor
Crédito: Pavel Shlykov/Shutterstock.
Para que isso seja possível, o painel está conectado à rede de controladores do veículo, chamada
“Rede CAN-bus”, através de linhas de transmissão de dados que interligam os controladores. Essas
linhas são compostas por pares de condutores, entrelaçados para evitar interferências
eletromagnéticas.
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Figura 10 – Condutores e conectores
Crédito: Cosmin Sava/Shutterstock.
No lado esquerdo da imagem da Figura 10 podemos ver um desses pares de condutores
entrelaçados (fio marrom e fio branco), além de outros pares nos conectores.
 Por esses condutores circulam os sinais eletrônicos entre os sensores e controladores (Figura 11)
e entre os próprios controladores, que fazem o acionamento dos componentes elétricos de cada
função solicitada.
Figura 11 – Sensores e controladores
Crédito: Kudrin Ilia/Shutterstock.
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Também as indicações dos instrumentos e sinalizações do painel, assim como as do computador
de bordo disponibilizadasna rede, são informadas pelo controlador do painel de instrumentos ao
condutor.
Uma importante vantagem desse tipo de arquitetura é a redução da quantidade de condutores
necessários, uma vez que uma grande quantidade de sinais eletrônicos utiliza um mesmo par de
condutores para circular entre controladores, simplificando chicotes elétricos.
Na imagem da Figura 12, podemos observar um painel de instrumentos com apenas um
conector múltiplo e muito menos condutores (fios). Anteriormente, vimos que era necessária uma
grande quantidade de condutores e mais de um conector.
Figura 12 – Painel de instrumentos – conector múltiplo
Crédito: Polsinaut/Shutterstock.
TEMA 3 – COMPUTADOR DE BORDO
3.1 O QUE É O COMPUTADOR DE BORDO
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Tendo surgido apenas como um equipamento com informações básicas sobre consumo de
combustível e autonomia, o computador de bordo é hoje um equipamento capaz de fornecer uma
grande quantidade de informações sobre as condições de funcionamento do veículo (Figura 13). Ele
atua como um aliado do motorista, proporcionando mais segurança e tranquilidade durante a
condução.        Por estar interligado ao sistema eletrônico, consegue acessar dados de praticamente
todos os sistemas do veículo. Dessa forma, pode informar ao condutor sobre o funcionamento de
itens importantes em tempo real, emitindo alertas em caso de falhas, isso tudo de forma simples e
rápida, sem desviar a atenção do motorista, garantindo muito mais segurança.
Figura 13 – Computador de bordo
Crédito: SPECH/Shutterstock.
Quando bem utilizado, o computador de bordo pode proporcionar ao motorista um controle
maior no cuidado com o veículo, evitando incômodos no trajeto a ser percorrido. Ele pode contribuir
para a economia de combustível, redução do tempo de viagem, além de gerar uma sensação de
maior conforto e segurança ao conduzir o veículo.
3.2 FUNÇÕES BÁSICAS DO COMPUTADOR DE BORDO
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Como mencionado anteriormente, os primeiros computadores de bordo ofereciam basicamente
informações relacionadas ao consumo de combustível e, em alguns casos, a temperatura externa. Os
cálculos executados pelo computador relacionados ao consumo necessitam apenas de informações
de velocidade e distância percorrida, além da quantidade de combustível no tanque. Nesse caso,
apenas dois sensores são necessários para captar as informações utilizadas nos cálculos. O primeiro
deles é o sensor do nível de combustível. Ele fornece essa informação por meio de um circuito que
varia a resistência elétrica em função da quantidade de combustível no tanque, medida por um
flutuador (boia), ligado ao circuito (Figura 14).
Figura 14 – Sensor do nível de combustível
Crédito: Thelimes/Shutterstock.
As informações de velocidade e distância percorrida ficam a cargo do sensor de velocidade
(Figura 15), montado na saída da transmissão e que gera os sinais eletrônicos para velocímetro e
odômetro no painel de instrumentos. Esses sinais são utilizados também pelo computador de bordo.
Figura 15 – Sensor de velocidade
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Crédito: Yanik88/Adobe Stock.
A informação da temperatura externa, quando disponível, é captada por um sensor exclusivo
para esta finalidade (Figura 16).
Figura 16 – Sensor de temperatura externa
Crédito: Winai Tepsuttinun/Shutterstock.
Destacamos, a seguir, as principais funções disponíveis nos computadores de bordo,
relacionadas a consumo e velocidade, além da temperatura externa do veículo.
3.2.1 CONSUMO INSTANTÂNEO
Esta função mostra o consumo de combustível num exato momento. A atualização de valores
ocorre normalmente a cada segundo. Esse parâmetro é importante quando se pretende dirigir de
forma econômica.
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Para se chegar a esse valor, o computador de bordo utiliza dados de funcionamento do motor,
como a rotação, velocidade do veículo, posição do pedal do acelerador, pressão e temperatura do ar
de admissão, entre outros, que são utilizados para determinar a quantidade de combustível injetada
por ciclo do motor.
3.2.2 CONSUMO MÉDIO
A função do consumo médio permite identificar como é o consumo de combustível em um
determinado trajeto, por um determinado período de uso do veículo, ou ainda comparar entre
gasolina e etanol, no caso de veículos flex, dentre outras possibilidades. Para isso, basta zerar a
função para iniciar a contagem no computador de bordo.
3.2.3 VELOCIDADE MÉDIA
Para utilizar essa função, basta zerar o valor no início de uma viagem. Ao chegar ao destino,
basta verificar o valor registrado para a velocidade média. Geralmente, esse valor será menor que a
expectativa. Por exemplo, em viagens por estradas com limite de velocidade de 110Km/h, mesmo
tentando manter uma velocidade próxima disso, sempre ocorrem paradas em pedágios, reduções em
congestionamentos e a velocidade média será algo em torno de 70 ou 80Km/h.
3.2.4 ALERTA DE VELOCIDADE
Alguns modelos de computador de bordo possuem essa função de emitir um alerta sonoro caso
determinada velocidade seja ultrapassada. A velocidade limite pode ser ajustada pelo condutor para
a velocidade permitida na via, evitando multas e garantindo mais segurança no trajeto.
3.2.5 AUTONOMIA
Essa função do computador de bordo mostra a distância (em quilômetros) que ainda é possível
rodar com o combustível disponível no tanque. É bastante útil para saber quando abastecer o veículo.
Essa informação é corrigida em função das condições da via e também do modo de condução do
motorista.
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A partir dessa informação, constantemente corrigida, o motorista pode avaliar onde deve
abastecer, principalmente em regiões mais remotas, onde a distância entre as cidades (e os postos de
combustível) pode ser grande.
3.2.6 MEDIÇÃO DO TEMPO DE VIAGEM
É um recurso simples e útil. Quando utilizado o cronômetro em uma viagem no percurso de ida,
é possível estimar qual será o tempo gasto para o retorno.
Essa é uma função facilmente encontrada em outros equipamentos (relógios, celulares,
aparelhos de geoposicionamento – GPS). Porém, nesse caso, estará ao alcance da visão do motorista,
proporcionando mais segurança.
3.2.7 TEMPERATURA EXTERNA
A temperatura externa é mostrada pelo computador de bordo com base no sinal de um sensor
posicionado na parte externa do veículo, geralmente na parte frontal ou no retrovisor externo. Ao
utilizar o veículo com sistema de climatização interna ligado, os ocupantes podem perder a noção da
temperatura externa. A informação da temperatura externa é útil para uma preparação para uma
mudança brusca de temperatura (se houver) ao desembarcar do veículo, evitando o desconforto
térmico. A noção da temperatura externa, se estiver muito alta, é importante também para o
condutor evitar situações que possam expor sistemas do veículo ao superaquecimento.
TEMA 4 – NOVAS FUNÇÕES DO COMPUTADOR DE BORDO
4.1 INTRODUÇÃO
Com o avanço da tecnologia embarcada, o crescimento dos recursos em sistemas eletrônicos e
de conectividade em sistemas multimídias, as funcionalidades dos computadores de bordo têm se
ampliado bastante.
Podemos destacar que a variedade de recursos está relacionada com a quantidade de acessórios
opcionais presentes nos veículos. Temos os modelos mais simples, com pequenas telas digitais,
presentes em nosso mercado há algumas décadas, até os modernos painéis digitais com imagens em
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formato 3D (Figura 17). Esses painéis digitais geralmente são configuráveis, possibilitando o acesso a
informações do computador de bordo, de acordo com a seleção da função.
Figura 17 – Painel digital moderno
Crédito: Ryosha/Shutterstock.
Para que muitas das informaçõespresentes no computador de bordo possam ser
disponibilizadas, é necessário que sensores captem as informações (grandezas físicas) e as convertam
em sinais elétricos ou eletrônicos para enviá-los aos controladores dos sistemas e, posteriormente, ao
computador de bordo.
Vejamos algumas dessas novas funções presentes em computadores de bordo e como são
obtidas por meio dos sensores.
4.2 PRESSÃO DOS PNEUS
Mesmo sendo uma função mais recente, o monitoramento da pressão dos pneus (Figura 18) tem
se tornado bastante presente nos computadores de bordo dos automóveis.
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Figura 18 – Monitoramento da pressão dos pneus
Crédito: Fast_Cyclone/Shutterstock.
Sensores presentes em cada uma das rodas (Figura 19) transmitem sinais a um receptor no
veículo que disponibiliza essa informação ao sistema eletrônico.
No caso de perda de pressão de algum dos pneus, a informação é mostrada no painel do
computador de bordo para que o condutor possa procurar um ponto seguro de parada para
solucionar o problema, antes do pneu murchar totalmente, o que colocaria em risco a condução e a
segurança dos ocupantes.
Figura 19 – Sensores das rodas
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Crédito: Stason4ik/Shutterstock.
4.3 NÍVEL DE ÓLEO DO MOTOR
Essa informação disponibilizada pelo computador de bordo se torna bastante útil, pois facilita o
procedimento de verificação periódica do nível de óleo do motor. É sabido que muitos motoristas
não têm o hábito de fazer esse acompanhamento diretamente na vareta de nível, recorrendo a
serviços em oficinas para realizar esse procedimento. Não é raro que a verificação seja adiada por
diversos motivos (falta de tempo, distância da oficina etc.); a não verificação pode pôr em risco o
motor do veículo por nível muito baixo do óleo lubrificante.
Figura 20 – Painel
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Crédito: Fast_Cyclone Shutterstock.
O sensor para a medição do nível de óleo do motor (Figura 21) fica montado no próprio cárter
de óleo, próximo da vareta de medição convencional. Muitas vezes, esse sensor combina também a
função de medição de temperatura do óleo lubrificante.
Figura 21 – Sensor para medição do nível de óleo do motor
Crédito: Danielski, 2021.
4.4 AVISO DE PORTA ABERTA
Aproveitando os circuitos elétricos dos interruptores de luzes de cortesia das portas, o
computador de bordo pode oferecer a função de informação de porta aberta.
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É comum ocorrer a situação de uma porta não ser fechada corretamente e o motorista receber o
aviso de outro condutor que passe próximo ao veículo no trânsito. Tanto o fato de rodar com a porta
mal fechada, como a necessidade de fechá-la enquanto dirige, podem afetar e segurança. Daí a
importância dessa função para que a situação possa ser evitada.
Figura 22 – Computador de bordo no painel com aviso de porta aberta
Crédito: Fast_Cyclone/ Shutterstock.
4.5 AVISO DE MANUTENÇÃO
A integração de sistemas eletrônicos de controle no veículo possibilita que sejam informadas ao
condutor eventuais falhas em algum sistema, mas também a necessidade das manutenções
periódicas (Figura 23), de acordo com o plano de revisões do veículo. Essa função pode ser
reprogramada após a execução da manutenção indicada, que voltará a informar o condutor quando
for atingida a quilometragem da próxima manutenção.
Figura 23 – Painel/manutenção
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Crédito: SLindenau/Shutterstock.
TEMA 5 – INTEGRAÇÃO E CONECTIVIDADE
5.1 COMPUTADOR DE BORDO E CENTRAL MULTIMÍDIA
Com a evolução dos meios de gravação e reprodução de arquivos de áudio, vídeo, jogos e
outros meios de entretenimento, é cada vez mais comum nos automóveis os equipamentos
chamados de “central multimídia” (Figura 24).
Figura 24 – Central multimídia
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Crédito: Papin Lab/Shutterstock.
Além das funções mais comuns de reprodução de áudio, as centrais multimídia possibilitam
conexões com celulares do tipo “smartphone” através da tecnologia “bluetooth” (radiofrequência que
permite a dois aparelhos se identificarem e se conectarem), contam também com navegadores GPS
(Figura 24), mostrando na tela mapas com opções de trajeto para o motorista, além de outras
funções de conveniência.
Figura 24 – Navegadores GPS
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Crédito: Allard One/Shutterstock.
Embora esses vários recursos de conveniência possam estar presentes nas centrais multimídia,
como podemos observar no exemplo da Figura 25, eles não fazem parte necessariamente do
computador de bordo.
Figura 25 – Recursos em centrais multimídia
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Crédito: Chesky/Shutterstock.
O que ocorre comumente é a integração da central multimídia com o computador de bordo,
sendo possível a exibição das funções na tela da central. Nesse caso, as funções do computador de
bordo podem ser projetadas e programadas diretamente na tela da central multimídia, normalmente
controlada por toques na própria tela (Figura 26).
Figura 26 – Toque na tela
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Crédito: Gary L Hider/Shutterstock.
5.2 EVOLUÇÃO DE COMPUTADORES DE BORDO
A constante evolução do gerenciamento eletrônico dos sistemas do veículo, aliada ao avanço da
conectividade e comunicação levam os veículos a oferecer cada vez mais comodidade. Sistemas de
geoposicionamento e sensores de distância permitem ao veículo deslocamentos e manobras de
forma autônoma, uma vez que os sistemas de aceleração, freios, direção, além de outros sistemas do
veículo já podem ser gerenciados eletronicamente. A tecnologia já está disponível e, em pouco
tempo, os veículos autônomos serão comuns, dispensando os ocupantes de dirigir até o destino
esperado, bastando programar isso no computador de bordo do veículo.
Figura 27 – Veículos autônomos
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Crédito: Metamorworks/Shutterstock.
FINALIZANDO
Nesta aula, conhecemos um pouco sobre as funções de conveniência presentes em
computadores de bordo e também nas centrais multimídia dos automóveis. Informações e
entretenimento estão a um toque de botão, ou na tela. Vimos que os avanços da tecnologia podem
proporcionar cada vez mais conforto e comodidade ao utilizar o carro e que, muito em breve, não
será necessário nem mesmo dirigir. Bastará informar o destino que o computador de bordo do
veículo se encarregará de toda a tarefa.
REFERÊNCIAS
BOSCH, R. Manual de Tecnologia Automotiva. São Paulo: Edgard Bücher Ltda., 2005.
COSTA, P. G. A Bíblia do Carro. S.l: Independente, 2001.
GUIMARÃES, A. de A. Eletrônica Embarcada Automotiva. São Paulo: Érica, 2007.
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