Multímetros Automotivos: compreendendo os Fundamentos Básicos

Um Pouco de História - Antigamente o sistema elétrico dos automóveis era basicamente simplório. Uma bateria fornecia energia ao sistema elétrico veicular, com um número bem limitado de consumidores, mas que requeriam um alto valor de potência, já que alguns painéis eram iluminados por lâmpadas de 6 Watts. A mesma bateria era carregada por um dínamo ou alternador, com tensão e corrente regulada através de sistemas rudimentares e dissipadores de alto nível de potência. A energia era usada para a ignição, sistemas básicos de iluminação e pouquíssimos acessórios. 

Com o tempo surgiram sistemas adicionais, compactos e de menor consumo, como temporizadores e reguladores de tensão à base de transistores, diodos e circuitos integrados. Além da Ignição e Injeção Eletrônica, Sistema de ABS, Sistema de Airbag e muitas outras implementações importantes ao veículo.

E tudo isso originou, às Oficinas, a crescente necessidade de adaptações às novas tendências, exigindo-se instrumentação adequada, tornando obsoletos muitos equipamentos de testes tradicionais, e um inevitável investimento significativo em equipamentos sofisticados e com grande custo de aquisição. 

Por outro lado, graças ao aperfeiçoamento contínuo do seguimento eletrônico, a antiga necessidade de se utilizar diferentes instrumentos de medição para cada grandeza a ser verificada deu lugar a um compacto Instrumento de Medição integrado de diversas funções e incontáveis aplicações, ou seja, o Multímetro. 

Devido sua importante contribuição em diversos setores tecnológicos, muitos modelos diferentes foram desenvolvidos, e possuindo funções específicas para diversas aplicações. No Setor Automobilístico não foi diferente, já que devido ao surgimento e constante evolução da eletrônica embarcada, foi necessário o desenvolvimento de um equipamento específico, especialmente projetado para a verificação de parâmetros veiculares e análise de problemas de alta complexidade, o que contribuiu para o surgimento do Multímetro Automotivo, focado nas principais grandezas relacionadas ao sistema veicular como um todo.

Conhecimento Técnico – Requisito obrigatório para uma boa utilização do Equipamento

 Qualquer Instrumento destinado às aplicações metrológicas, com tecnologia complexa ou não, necessita de um determinado nível de conhecimento técnico por parte do operador para um bom aproveitamento do mesmo. No caso de um Multímetro Automotivo, em grande parte, suas aplicações são realizadas utilizando-se de grandezas e conceitos embasados em sistemas elétricos e eletrônicos veiculares, um seguimento carente de Informações Técnicas e Cursos de especialização específicos, com qualidade, e principalmente ao alcance da grande maioria dos Reparadores Automotivos, independente de suas condições financeiras. E este é o real motivo pelo qual muitos Profissionais não usufruem totalmente dos benefícios oferecidos pela tecnologia atual, inclusive relacionada ao próprio Multímetro Automotivo, um equipamento de grande importância e inúmeras utilidades, mas que acaba sendo ignorado e mal aproveitado por falta de conhecimento. Um equipamento de ponta sem operadores experientes de nada vale. A Tecnologia, por mais perfeita que seja, ainda depende do conhecimento e da experiência humana para tornar-se útil.

O Multímetro e o Reparador Automotivo – A Parceria Perfeita

Muitos ao olharem para a parte frontal de um Multímetro, logo pensam tratar-se de um simples instrumento com um determinado número de funções. Porém isso nada tem a ver com suas inúmeras utilidades, que considero incontáveis. Para conhecermos e dominarmos as inúmeras aplicações de um Multímetro Automotivo dependemos de alguns fatores, como: 

• O nível de conhecimento sobre o sistema eletrônico do veicular; 

• Conhecer o funcionamento de sensores e atuadores;

• Conhecer os princípios mecânicos de um motor;

• Possuir ao menos, um conhecimento básico em eletrônica. E isso inclui conhecermos as principais grandezas de um Multímetro Automotivo.

Tabela de Conversão de Unidades

Apesar de possuir algumas casas decimais antes e após a vírgula, um Multímetro Automotivo diante de valores muito altos ou demasiadamente baixos utiliza conversões ao invés de ser necessário expressar um valor numérico muito extenso.

Segue na tabela 2 as principais grandezas utilizadas:

Funções Principais de um Multímetro Automotivo

- Medição de Tensão Alternada

Realiza a verificação de uma tensão elétrica alternada, ou seja, que apresente variação de valores, inversões de polaridades, Ciclos completos e Periódicos, e também Frequência, ou quantidade de vezes que um Ciclo Completo repete-se em um segundo.  Por falar em tensão alternada, a maioria dos Multímetros, de forma geral, apresenta valores em RMS. Existem no mercado Multímetros mais sofisticados que trabalham com valores TRUE RMS, porém tratando-se de área automotiva, leituras RMS já satisfazem.

- Medição de Corrente Alternada

Utilizada na verificação convencional de Correntes Elétricas, que circulam em circuitos fechados, e apresentam variação de valores, inversões de polaridades, Ciclos completos e Periódicos, além de Freqüência que significa quantidade de Ciclos Completos durante um segundo. Da mesma forma que a Tensão Alternada, seus valores são apresentados em RMS. 

Mas o que significa um valor RMS?

Tensão e Corrente alternadas, se consideradas do pico positivo ao pico negativo, na prática, não são capazes de entregar uma potência baseada em tais amplitudes a uma determinada carga resistiva, já que tais sinais próximos de suas extremidades não são totalmente aproveitados, causando o que chamamos de perda de potência. Dessa forma os Multímetros desconsideram a parcela das Tensões e Correntes alternadas não aproveitadas, e mostram somente valores RMS – Root Mean Square, também chamado de valor médio quadrático, ou simplesmente valores eficazes. Enfim, Trata-se de um valor capaz de entregar o máximo de potência a uma carga resistiva, sem que apresente perdas

Observação: O sinal anterior representa uma onda alternada de pico a pico, com valor de 10,2V de uma extremidade à outra, e com valor RMS de 3,56V. Vale dizer que alguns Osciloscópios consideram somente o valor RMS do Ciclo Positivo. Porém os Multímetros já são projetados para apresentarem valores RMS considerando Ciclos Positivo e Negativo, ou seja, o dobro de 3,56V, algo em torno de 7,12V.

Dica: No caso de um sensor indutivo, este apresenta um sinal bem próximo de uma senóide. Caso seja necessário descobrir seu valor de pico, faça a seguinte conta:

Valor Pico= Vrms (lida pelo Multímetro) x 1,41

Como prova, utilizaremos os valores da onda acima, e observaremos o resultado obtido:

7,12V x 1,41 = 10,2V

Observação: Esse cálculo serve somente para sinais semelhantes a uma senóide.

  - Tensão Contínua

A Tensão Contínua caracteriza-se por apresentar sempre um mesmo valor e com polaridades constantes. Utilizada largamente em sistemas automotivos, devido à possibilidade de mantê-la armazenada em baterias, e disponíveis para uso futuro.

 - Corrente Contínua

Utilizada para verificar Correntes Elétricas cujos valores, sentido e polaridades não variam no tempo. A Corrente Elétrica Convencional sempre circula do pólo positivo ao negativo.

Como realizar medições de Tensão e Corrente:

Tensão Elétrica: Realize as medições sempre em paralelo à alimentação. Conectar o Multímetro, na função de tensão elétrica e em série ao circuito de alimentação, ocasiona uma circulação de corrente indevida nos componentes internos do Voltímetro, o que provavelmente tende a danificá-lo.

Corrente Elétrica: Tal função deve ser realizada com as pontas de provas do Multímetro ligadas em série a um dos terminais de alimentação, a fim de que a Corrente Elétrica flua propositalmente pelo interior do Medidor.

 Resistência Ôhmica

Tal função tem como finalidade verificar o quanto um material, circuito, componentes, sensores e atuadores se opõem à passagem de corrente elétrica quando submetidos a uma tensão de alimentação e seus terminais. Em um veículo não encontramos resistências ideais, uma vez que todas variam seus valores, seja como propriedade de um determinado Sensor ou até mesmo pela variação de temperatura do próprio motor, fator preponderante para variações bruscas de Resistências.

Toda medição deve ser realizada com a resistência a ser verificada desconectada da alimentação e demais componentes interligados a ela, ou seja, deve-se isolá-la completamente. Para medição de circuitos e atuadores recomenda-se realizar com temperatura em torno de 23°, uma vez que valores  altos podem confundir as análises e propiciar diagnósticos falsos.

 Estado de Trabalho

Função utilizada para descrever a fração de tempo em que um sinal está em um estado “ativo”, ou simplesmente a duração do nível alto de um sinal em relação ao seu período.  A figura abaixo descreve com detalhes o significado de “Estado de Trabalho”, em que sua duração é determinada como o percentual de um período completo.

MAX/MIN – Valores Máximos / Mínimos

Possibilita o “congelamento” de valores máximos e mínimos de um mesmo sinal, exceto em caso de picos muito rápidos e com tempos de duração abaixo do período necessário para o Multímetro realizar o registro. Trata-se de uma função muito importante quando aliada às outras diferentes funções, na determinação de parâmetros importantes de Injeção Eletrônica, e sem o uso de um Osciloscópio.

Conhecer os limites máximos e mínimos de um sinal variável no tempo

• Considerando-se um sinal com variação constante, e com diferentes amplitudes, utilizamos o voltímetro na escala alternada;

• Conectamos a ponta de prova no cabo de sinal a ser verificado, e o terminal COM a uma boa referência de Terra;

• Percebemos que o sinal oscila continuamente e de forma rápida, ou seja, torna-se impossível observar valores máximos e mínimos visualmente;

• Ativamos o Modo MAX/MIN no Multímetro e selecionamos a função MAX;

• Neste instante o valor máximo é congelado na tela e podemos verificá-lo;

• Voltamos a ativar o Modo MAX/MIN no Multímetro e selecionamos a função MIN;

• Neste instante temos o valor mínimo do sinal congelado na tela, e podemos verificá-lo e compará-lo com o sinal máximo.

Temp (°C/°F) – Temperatura

Função, na qual, com a utilização de um Termopar, torna-se possível monitorar a temperatura de um determinado ponto ou até mesmo de líquidos. Geralmente possui escalas distintas de graus Celsius (°C) e Fahrenheit (°F), porém no Brasil a unidade de temperatura adotada corresponde a graus Celsius.

RPM – Rotações por Minuto

Função específica para verificação da quantidade de rotações realizadas pelo motor no período de um minuto. Geralmente possui escalas diferentes para motores de 4, 6 e 8 Cilindros, uma vez que tal grandeza é obtida pela contagem dos dentes da polia da árvore de manivelas, e cada um dos motores citados possui polias com quantidades diferentes de dentes. 

Geralmente os Multímetros Automotivos possuem, internamente, um contador que, considerando-se um motor de 4 Cilindros, ao atingir a contagem total do número de dentes, ou seja, 58 (60 – 2), registra internamente qual intervalo de tempo foi necessário para contar os 58 dentes, ou seja, dar uma volta completa, e com isso ele contabiliza quantas voltas seriam dadas em um segundo, e enfim multiplica-se por sessenta, que representa o número de voltas em relação a um minuto.

Dica: Muitos utilizam a ponta de prova do multímetro em um dos fios do sensor indutivo e o COM fixado em algum aterramento. Isso não se trata de um procedimento errado, porém pode ser impreciso. Quando ligamos uma ponta de prova em um fio de sinal e o outro no aterramento, estamos diminuindo 50% da amplitude da tensão enviada pelo sensor indutivo, porém ao realizarmos a medição pelos dois fios de sinais, estamos obtendo 100% de amplitude, e não se corre o risco do Multímetro não perceber alguns dentes devido à baixa tensão gerada durante uma marcha lenta.

 - Verificação de Diodos

Possibilita o teste de Diodos convencionais destinados à proteção de circuitos, auxilia a análise de problemas em Pontes Retificadoras de Alternadores, possibilita o teste de outros componentes semicondutores, além de outras funções interessantes que veremos adiante. Quanto ao Diodo, sua principal característica é possibilitar a passagem de Corrente Elétrica somente em um sentido e impedir sua circulação contrária. No veículo apresenta diversas funções, entre elas proteger circuitos de tensões reversas, atuarem na retificação da tensão do alternador, evitar recirculação indevida de correntes, e muitas outras funções importantes que veremos futuramente.

Observação: A verificação da conformidade de um diodo deve sempre ser realizada ligando-se o Multímetro em paralelo ao mesmo. Ao contrário do que muitos imaginam o testador de diodos mede a tensão de ruptura do componente em Volts, e não a resistência. Quando polarizado corretamente a tensão medida refere-se a 600 mV para diodos de silício e 400 mV para diodos de Germânio. Um diodo polarizado de forma contrária não conduz corrente, dessa forma a tensão de ruptura tende ao infinito.

Hz – Freqüência

A Frequência, determinada em Hertz (Hz), indica a ocorrência de um determinado evento no período de 01 segundo. Tal função, em análises automotivas, possui grande utilidade e não deve ser ignorada. Trata-se de uma grandeza que possuí relação com muitas outras funções de um Multímetro Automotivo.

Dwell Time/Dwell Angle – Medição do Tempo de Permanência

Também conhecido como “Período de Permanência”, a função Dwell tem por finalidade indicar o tempo ou o ângulo em que a tensão está sendo aplicada no enrolamento primário da Bobina, a fim de carregá-la com um Campo Magnético suficiente para o acionamento da tensão secundária.

Porém tal função é relevante somente para os sistemas de ignição indutiva ou chamados “convencionais”, e não se aplica em sistema de ignição eletrônica por descarga capacitiva (Capacitor Discharge Ignition – CDI). 

Dica: Observando-se o Dwell entre os as duas tensões primárias observa-se um ângulo de 180°. Tratando-se de um motor de 4 Cilindros o ângulo de descarga não deveria ser de 90°? Nem sempre. Estamos trabalhando com uma Bobina Estática de faísca dupla e isso justifica 180° ao invés de 90°.

Conclusão - Nesta matéria foquei uma introdução básica e simplificada, referente à funcionalidade e principais características do equipamento. 

Nas próximas Edições darei continuidade ao assunto, porém tratando análises de maior complexidade, e totalmente na prática, entretanto de forma clara e sucinta, a fim de que torne-se uma fonte de conhecimento específico e confiável a todos Profissionais Reparadores, afinal de contas o conhecimento deve ser difundido a todos que almejam tornar-se melhores à cada dia.