Vamos começar com o mecanismo de levantamento. Este interessante dispositivo
é o núcleo do sistema de vidros elétricos.
Na maioria dos carros, utiliza-se um mecanismo realmente simples para
levantar o vidro e ao mesmo tempo mantê-lo nivelado. Um pequeno motor elétrico é ligado a
uma engrenagem helicoidal(engrenagem sem fim) e a diversas outras engrenagem
dentada para
criar uma grande redução de marcha, proporcionando torque
suficiente para levantar o vidro.
Um recurso importante dos vidros elétricos é que eles não podem ser
forçados a abrir - a engrenagem helicoidal no mecanismo de acionamento cuida
disso. Muitas dessas engrenagens helicoidais possuem um recurso de
autotravamento por causa do ângulo de contato entre a rosca e a engrenagem. A rosca pode
girar a engrenagem, mas a engrenagem não pode girar a rosca: a fricção entre os
dentes faz as engrenagens travarem.
Animação do mecanismo de levantamento do vidro em
funcionamento,
com a parte interna do motor e a redução de marcha
O mecanismo possui um longo braço, fixado a uma barra que segura a parte
inferior do vidro. A extremidade do braço pode deslizar em uma ranhura da barra
à medida que o vidro sobe. Na outra extremidade da barra, há uma placa que
possui dentes de engrenagem engatada a outra engrenagem girada pelo motor.
O mesmo mecanismo é freqüentemente usado em carros com vidros manuais, mas,
ao invés de um motor, é a manivela que gira a engrenagem. Na próxima seção, você
conhecerá algumas das características dos sistemas de vidros elétricos e
conhecerá mais sobre trava para crianças e levantamento automático.
A fiação e os interruptores
As portas dos carros possuem fiação instalada de várias formas diferentes,
dependendo dos recursos incoporados. Vejamos a fiação em um sistema básico,
que permite ao motorista controlar os quatro vidros do carro e travar o
controle dos outros três vidros dos passageiros.
Um sistema básico
Neste sistema, a eletricidade é conduzida à porta do motorista através
de um disjuntor de 20 amperes. A energia chega ao painel de controle dos
interruptores e é distribuída para um contato no centro do interruptor de cada
vidro. Dois contatos, um cada extremidade da energia, são conectados ao terra
do veículo e ao motor. A energia também passa pelo interruptor de travamento
até um interruptor de vidro similar em cada uma das portas.
Um circuito simples de vidro elétrico
Quando o motorista pressiona um dos interruptores, um dos dois contatos
laterais é desconectado do terra e conectado ao centro do contato de energia,
enquanto o outro permanece aterrado. Isto fornece energia ao motor do vidro.
Se o interruptor for pressionado ao contrário, a energia passará pelo motor na
direção oposta.
Um sistema avançado
Em alguns carros, os vidros elétricos funcionam de forma completamente
diferente. Ao invés da energia passar para o motor diretamente através dos
interruptores, estes são conectados a um dos muitos módulos eletrônicos do
carro (um carro comum possui 25). Alguns carros possuem um desses na porta do
motorista, assim como um módulo central denominado controlador da
carroceria.
Os carros que possuem muitos controles nas portas provavelmente têm essa
configuração. Alguns carros possuem vidros elétricos, retrovisores elétricos,
travas elétricas e
até mesmo controles elétricos dos bancos, todos localizados na porta. Seriam
muitos fios
para tentar passar do lado de fora da porta.
Em vez disso, o módulo da porta do motorista monitora todos os
interruptores. Por exemplo, se o motorista pressionar o interruptor de seu
vidro, o módulo da porta fecha um rele que fornece alimentação ao motor do vidro. Se o motorista pressionar
o interruptor para ajustar o retrovisor do lado do passageiro, o módulo do
motor da porta do motorista envia uma série de dados ao barramento de
comunicação do carro. Estes dados dizem ao controlador da carroceria para
energizar um dos motores do retrovisor elétrico.
Como funciona o controle remoto de travas
elétricas
Os princípios básicos
Os dois dispositivos de acionamento remoto de travas elétricas mais
comuns são:
o pequeno aparelho, que acompanha o chaveiro, responsável por
travar e destravar
as portas do seu carro (muitos desses chaveiros também armam e desarmam um
sistema de alarme automotivo
o pequeno controle que fica pendurado no quebra-sol de seu carro para
abrir e fechar o portão da garagem.
O chaveiro que você carrega no bolso ou usa para abrir o portão da garagem
é um pequeno radiotransmissor. Quando você aperta um botão no chaveiro,
o transmissor liga e envia um código para o receptor (no carro ou na garagem).
Dentro do carro ou da garagem está um receptor de rádio sintonizado na
freqüência que o transmissor utiliza (300 ou 400 MHz são freqüências
comuns para os sistemas modernos). O transmissor é similar àquele encontrado
em um brinquedo acionado por rádio.
Quando se começou a utilizar o controle remoto de portão de garagem, por
volta dos anos 50, os transmissores eram extremamente simples. Eles enviavam
um único sinal e o dispositivo de abertura do portão da garagem
respondia abrindo ou fechando a porta. À medida que ele se tornou comum, sua
simplicidade criou um grande problema: qualquer um podia passar pela rua com
um transmissor e abrir os portões de todas as garagens! Todos os controles
usavam a mesma freqüência e não havia segurança.
Nos anos 70, os controles de portão de garagem se tornaram um pouco mais
sofisticados. Você pode ver esse nível de sofisticação nas fotos abaixo. A
primeira mostra um chip controlador (preto) e uma chave de
configuração (azul), também conhecida como DIP switch. Uma chave de
configuração possui oito pequenas chaves dispostas em uma pequena peça soldada
à placa de circuito. Ao ajustar as chaves de configuração dentro do
transmissor, era possível controlar o código que o transmissor enviava. O
portão da garagem somente se abriria se a chave de configuração do receptor
estivesse ajustada com o mesmo padrão. Isso proporcionou algum nível de
segurança, mas não suficiente. Oito chaves de configuração fornecem somente
256 combinações possíveis. Isso é suficiente para impedir que vários vizinhos
abram as portas uns dos outros, mas não o suficiente para fornecer segurança
real.
Chaves de configuração
Além disso, os transmissores dos controles de portão de garagem dessa época
também eram bastante simples:
O transmissor
Como você pode ver, o transmissor consistia de dois transistores e um par
de resistores - e não ia muito além disso. Um transmissor de dois transistores
como esse, energizado por uma bateriade 9 volts, é o mais simples que um transmissor de rádio pode ser.
Este é o mesmo transmissor que você encontra em um par de walkie-talkies de
baixa potência.
De lá para cá, os controles remotos de travas elétricas ficaram bem mais
sofisticados. Vamos então conhecer uma configuração mais moderna.
Segurança moderna
Com os sistemas de controle remoto das travas elétricas que você encontra nos
carros de hoje, a segurança é primordial. Se as pessoas pudessem abrir
facilmente as portas dos carros das outras pessoas no estacionamento lotado de
um shopping, isso seria realmente um grande problema. E com a proliferação dos
rastreadores por rádio
você também precisa evitar que as pessoas "capturem" o código que seu
transmissor envia. Assim que eles possuírem seu código, poderão simplesmente
retransmiti-lo para abrir o seu carro.
A foto abaixo mostra o interior de um controle remoto para travas elétricas
de um carro moderno:
Interior de um controle remoto automotivo
Você pode ver que tudo foi miniaturizado. Há um pequeno chip que cria
o código que é transmitido e a pequena cápsula prateada (quase do tamanho da
metade de uma ervilha) é o transmissor.
O chip controlador de qualquer controle remoto moderno usa algo chamado
código de salto ou um código rotativo para proporcionar segurança.
Verá que ele descreve um sistema que usa um
código rotativo de 40 bits.
Quarenta bits proporcionam 240 (cerca de 1
trilhão) de códigos possíveis. Veja como funciona:
o chip controlador do transmissor possui um local na memória que retém o
código atual de 40 bits. Quando você aperta um botão em seu chaveiro, ele
envia aquele código de 40 bits junto com um código de função que
informa ao carro o que você quer que ele faça (travar as portas, destravar as
portas, abrir o porta-malas, etc);
o chip controlador do receptor também possui um local na memória que retém
o código atual de 40 bits. Se o receptor receber o código de 40 bits esperado,
efetuará a função solicitada. Caso contrário, não fará nada;
tanto o transmissor quanto o receptor usam o mesmo gerador de número
pseudo aleatório. Quando o transmissor envia um código de 40 bits, ele usa
o gerador de número pseudo-aleatório para escolher um novo código, que é
armazenado na memória. Na outra extremidade, quando o receptor recebe um
código válido, usa o mesmo gerador de número pseudo-aleatório para escolher um
novo código. Desse modo, o transmissor e o receptor estão sincronizados.
O receptor somente abrirá a porta se receber o código que esperado;
se você estiver a um quilômetro de distância de seu carro e acidentalmente
apertar o botão do transmissor, o transmissor e o receptor perderão a
sincronização. O receptor soluciona esse problema aceitando qualquer um dos
próximos 256 códigos válidos na seqüência de números pseudo-aleatórios. Desse
modo, você poderia apertar o botão do transmissor "acidentalmente" até 256
vezes e tudo ficaria bem: o receptor ainda aceitaria a transmissão e efetuaria
a função solicitada. Entretanto, se você apertar o botão acidentalmente 257
vezes, o receptor ignorará totalmente seu transmissor. Simplesmente deixará de
funcionar.
Assim, o que você fará se conseguir dessincronizar MESMO seu transmissor,
apertando o botão 300 vezes até que ele não reconheça mais o sinal? A maioria
dos carros possui uma maneira de ressincronizar o controle remoto. Eis o
procedimento normal:
gire a chave de ignição
para ligar e desligar oito vezes em menos de 10 segundos. Isso informa ao
sistema de segurança que o carro deve entrar no modo de programação;
aperte um botão em todos os transmissores que você quer que o carro
reconheça. A maioria dos carros permite no máximo quatro transmissores;
desligue a ignição.
Com um código de 40 bits, quatro transmissores e até 256 níveis à frente no
gerador de números pseudo-aleatórios para evitar a perda da sincronização, há
uma chance em um bilhão de que seu transmissor abra as portas de outro carro.
Quando você considera que todos os fabricantes de carros usam sistemas
diferentes e que os sistemas mais recentes usam muito mais bits, pode ver que é
praticamente impossível para qualquer outro chaveiro abrir a porta de outro
carro.
Você também pode ver que a captura de código não funcionará com um
transmissor de código rotativo como esse. Os transmissores de controles de
portão de garagem mais antigos enviavam o mesmo código de 8 bits baseado no
padrão estabelecido nas chaves de configuração. Alguém podia capturar o código
com um rastreador de rádio e facilmente retransmiti-lo para abrir a porta. Com
um código rotativo, é inútil capturar a transmissão. Não há maneira de predizer
qual número aleatório o
transmissor e o receptor escolheram para o próximo código, de modo que
retransmitir o código capturado não terá nenhum efeito. Com trilhões de
possibilidades, também não há uma maneira de escanear todos os códigos porque
seriam necessários anos para fazer isso.
Como funcionam os limpadores de pára-brisa
O mecanismo
Os limpadores combinam duas tecnologias mecânicas para cumprir sua tarefa:
uma combinação de motor elétrico com
engrenagem redutora sem-fim gera a força necessária para acionar os
limpadores;
um inteligente sistema de transmissão por hastes converte a rotação de
saída do motor no movimento dos limpadores para de um lado para o outro.
Motor redutor e engrenagem redutora
É necessária muita força
para que as palhetas se movimentem de forma rápida sobre o pára-brisa. Para
gerar esse tipo de força, uma engrenagem redutora sem-fim é
usada na saída de um pequeno motor elétrico.
A engrenagem redutora pode multiplicar o torque do motor cerca de 50 vezes, enquanto diminui a velocidade de saída
do motor elétrico na mesma proporção. A saída da engrenagem redutora opera
um sistema de acionamento por hastes que movimenta os limpadores.
Dentro do conjunto motor/engrenagem existe um circuito eletrônico
que detecta quando os limpadores estão na posição de repouso. O circuito
oferece a energia necessária para que os limpadores se movimentem até chegar à
parte inferior do pára-brisa e, em seguida, desliga o motor. Ele também
controla o intervalo entre um movimento e outro quando os limpadores estão
trabalhando intermitentemente.
Acionamento
Há um pequeno braço preso na árvore de saída da engrenagem redutora que
gira à medida que o motor do limpador vira. O braço está ligado a uma vareta
comprida que se movimenta de um lado para o outro conforme o braço gira. Esta
vareta, por sua vez, está preso a um braço que ativa o limpador no lado do
motorista. Uma vareta transmite a força do lado do motorista para o limpador
do lado do passageiro.
Palhetas
As palhetas dos limpadores de pára-brisa funcionam como uma espécie de
rodo. As hastes arrastam uma fina tira de borracha pelo
pára-brisa a fim de retirar a água.
Você sabia?
Os sistemas dos limpadores de pára-brisa foram
desenvolvidos para remover a água 1,5 milhão de vezes durante sua vida
útil.
Quando a palheta é nova, a borracha está limpa e não há nenhum corte ou
furo, o sistema retira a água sem deixar marcas no pára-brisa. À medida que
a palheta vai ficando velha, cortes e furos surgem, poeiras do asfalto se
acumulam nas beiradas e as palhetas não se aderem tanto ao vidro, deixando
marcas nele. Às vezes, você consegue prolongar a vida útil das palhetas se
passar um pano embebido em produto limpa-vidro para retirar a sujeira
instalada.
Essa palheta possui seis apoios que permitem
distribuir a pressão realizada sobre o pára-brisa
Outro fator importante que ajuda a diminuir a incidência de marcas é
distribuir a pressão ao longo da borracha das palhetas. As
palhetas foram desenvolvidas para serem presas a um único ponto no meio e a
uma série de pequenos braços, como uma árvore; logo, as palhetas estão na
verdade presas a seis ou oito pontos. Se houver formação de gelo ou neve
nessas hastes, a distribuição da pressão se torna irregular,
formando listras no pára-brisa. Alguns fabricantes de limpadores produzem
uma palheta especial para o inverno com uma proteção de borracha que cobre a
haste, afastando o gelo e a neve.
Pontos de pivotamento
A maioria dos carros possui o mesmo modelo de limpador: duas palhetas que
se movem para limpar o vidro. Uma das palhetas se move do eixo para o lado
do motorista e a outra do eixo para o meio do pára-brisa. Esse é o
sistema tandem ou paralelo, representado em uma das figuras abaixo.
Esse modelo limpa prioritariamente a parte do pára-brisa no campo de visão
do motorista.
Alguns dos diferentes esquemas
de limpadores usados nos carros
Existem outros tipos de limpadores adotados em alguns veículos. A Mercedes
usa um limpador de apenas um braço que se estendem e retraem conforme
desliza pelo vidro. Veja o sistema de braço único (controlado)
na figura acima. Esse modelo também oferece uma boa cobertura, mas é mais
complicado que o sistema convencional de dois braços. Alguns carros usam
palhetas colocadas em lados opostos do pára-brisa que se movem em direções
opostas e outros possuem um único limpador posicionado no meio, como no Uno
Mille. Esse sistema não oferece tanta cobertura quanto o sistema padrão de
dois braços.
Limpadores com sensores de chuva
No passado, os fabricantes de carros já haviam tentado eliminar os
limpadores ou controlar a velocidade deles automaticamente. Alguns dos
esquemas envolviam a detecção de vibrações causadas por gotículas de chuva,
outros pela aplicação de um revestimento especial que não permitisse a
formação de gotas, e havia os que emitiam vibrações ultra-sônicas que
partissem as gotículas de modo a retirar a água desnecessária. Esses sistemas,
entretanto, apresentaram alguns problemas e por isso nunca chegaram a ser
fabricados ou, se fabricados, foram rapidamente retirados de circulação por
importunar mais do que ajudar os motoristas.
Contudo, um novo tipo de sistema capaz de detectar o volume de água no
pára-brisa e controlar os limpadores está começando a aparecer nos carros. Um
deles é desenvolvido pela TRW Inc. Aqui está uma descrição do seu sistema de
sensor de chuva A TRW utiliza sensores ópticos para detectar a
umidade. O sensor é colocado em contato com a parte interna do pára-brisa,
perto do espelho retrovisor.
Ele projeta uma radiação infravermelha no pára-brisa em um
ângulo de 45 graus. Se o vidro estiver seco, grande parte da radiação é
refletida de volta no sensor pela parte da frente do pára-brisa. Se o vidro
estiver molhado, as gotas refletirão a luz em direções diferentes.
Quanto mais molhado o vidro, menos luz é refletida de volta.
Os dispositivos eletrônicos o o software do sensor acionam os limpadores
quando a intensidade de luz refletida diminui até um nível predeterminado. A
velocidade do limpador é regulada de acordo com a velocidade de formação de
gotículas entre um movimento e outro. O sistema opera em todas as velocidades
e se auto-regula de acordo com o exigido pela freqüência de acúmulo de água.
O sistema TRW, que pode ser encontrado em diversos veículos da General
Motors americana, incluindo todos os modelos da marca Cadillac, pode ser
ativado manualmente ou desligado. Vários carros fabricados no Brasil também já
trazem sensor de chuva.
Medidor de combustível
A unidade de envio
O módulo da bóia está localizado no tanque do carro e consiste em uma
bóia, normalmente feita de um tipo de espuma plástica, conectada a uma
fina haste metálica. A base da haste é montada a uma resistência
variável. A resistência é um instrumento elétrico que suporta um fluxo de
eletricidade; quanto maior for a resistência elétrica, menor será o fluxo de
corrente. No tanque de combustível, a resistência consiste numa faixa de
material metálico resistente conectado à massa. Um contato deslizante
conectado ao medidor desliza sobre a faixa metálica, conduzindo a corrente do
medidor à resistência. Se o contato deslizante estiver próximo ao lado aterrado
da faixa metálica, haverá menos material resistente no percurso da corrente,
portanto, a resistência será menor. Se o contato deslizante estiver do outro
lado da faixa metálica, haverá mais material resistente no percurso da corrente,
portanto a resistência será maior.
No módulo da bóia, o combustível
precisa baixar a um certo nível antes que a bóia comece a baixar
Quando a bóia está perto da parte alta do tanque, o contato deslizante da
resistência variável permanece perto do lado aterrado (negativo), o que
significa que a resistência é pequena e uma quantidade relativamente grande de
corrente passa através do módulo da bóia em direção ao marcador do painel.
Quando o nível do tanque baixa, a bóia abaixa, o contato desliza, a resistência
aumenta e a quantidade de corrente enviada ao marcador diminui.
Rodando no "vazio"
Você pode se surpreender ao saber quanto o seu carro
ainda tem de combustível quando o marcador indica "vazio". Para descobrir,
confira no manual do proprietário o volume exato da capacidade do tanque do
seu carro. Assim, da próxima vez que o marcador indicar "vazio", procure o
posto mais próximo e encha o tanque. Subtraia o número de litros que você
usou pra encher o tanque do número de litros que o manual do proprietário
indica caber no mesmo, assim saberá quanto o
O medidor também é um equipamento simples.
Com o aumento da
resistência, menos corrente passa através da bobina de aquecimento e
a correia bimetálica esfria. Assim que a correia esfria, ela se
estabiliza e o medidor que marcava "cheio" passa a marcar "vazio".
A correia bimetálica é uma peça de metal fabricada com a
laminação de dois tipos diferentes de metal juntos. O metal que
cobre a correia se expande ou se contrai quando é aquecido ou
resfriado. Cada tipo de metal tem coeficientes de expansão
diferentes. Os dois tipos de metal que cobrem a correia são
escolhidos em função de seus diferentes coeficientes de expansão e
contração.
Quando a correia é aquecida, um dos metais expande menos que o
outro, então a correia se curva com o metal que se expande mais no
lado externo. Esta curvatura é o que move o ponteiro do marcador.
Alguns carros mais novos, em vez de enviarem a corrente
diretamente para o medidor, usam um microprocessador que lê a
potência de saída da resistência e comunica ao painel. Os sistemas
atuais ajudam a aumentar a precisão do medidor. Vamos dar uma
olhada em um destes sistemas.
combustível quando o marcador indicava vazio.
Este mecanismo é uma das razões da imprecisão do medidor de combustível. Você
deve ter notado que o medidor tende a ficar na posição "cheio" por um bom tempo
após o abastecimento. Quando o tanque está "cheio", a bóia está em sua posição
mais alta - a movimentação vertical da bóia é limitada ou pela haste onde está
conectada ou pelo topo do tanque. Isto significa que a bóia está submersa e não
irá afundar até que o nível do tanque atinja a base da bóia. O ponteiro do
medidor não se moverá até que a bóia comece a baixar.
Algo parecido pode acontecer quando a bóia se aproximar do fundo do tanque. A
extensão do movimento não chega até o fundo para que a bóia alcance o fim do
tanque enquanto ainda houver combustível. Por isso, na maioria dos carros,
quando o marcador indica abaixo de vazio ainda existe combustível no tanque.
Outra possível causa da imprecisão é o formato do tanque de combustível. Os
tanques de combustível dos carros novos são feitos de plástico, moldados
para serem encaixados em espaços muito apertados. O tanque deve ser moldado para
encaixar entre as peças do chassi do carro. Isso significa que quando a bóia
alcança a metade do tanque, deve haver mais combustível ou às vezes menos da
metade de combustível restante no tanque, dependendo do seu formato.
Medidores controlados por microprocessadores
Alguns carros mais novos têm um microprocessador que lê a resistência
variável no tanque e comunica a leitura com outro microprocessador no painel do
carro. Os fabricantes de carros podem improvisar o movimento do medidor - eles
podem reduzir o formato do tanque do carro comparando a posição da bóia
com a calibragem da curva. A curva correlaciona a posição da bóia com o volume
de combustível restante no tanque. Isto permite que o medidor faça uma leitura
mais precisa, especialmente em carros com tanques de formatos complexos.
Sistemas como estes também podem acionar um aviso luminoso do nível de
combustível que acende conforme o combustível vai baixando. Muitos destes
avisos luminosos acendem quando ainda existem alguns litros no tanque,
permitindo-lhe ainda um bom tempo até o próximo reabastecimento.
O microprocessador também pode amortecer o movimento do ponteiro. Ao
fazer uma curva ou subir uma ladeira, o combustível escorre para o lado e muda a
posição da bóia rapidamente. Se o ponteiro responder a estas mudanças muito
rapidamente, o combustível irá de um lado para o outro. Por isso, um programa
calcula a média da movimentação do ponteiro das últimas leituras da posição da
bóia. Isto significa que a movimentação do ponteiro ocorre mais lentamente. Você
já deve ter notado isto ao abastecer seu carro - o tanque enche antes do
ponteiro alcançar o "cheio".
Os medidores não são exatos, mas eles agem de forma preventiva
