O sensor de velocidade tem o papel de ler a velocidade em que o veículo está se deslocando, e convertê-la em sinal elétrico. Embora antigamente fosse uma informação utilizada apenas pelo conjunto de velocímetro e hodômetro, ela passou a ser compartilhada entre diversos sistemas nos automóveis atuais, com muita eletrônica embarcada.
Por isso, embarque nesta matéria com toda a velocidade, e conheça mais sobre este importante sensor. Vamos contar como começou a ser utilizado e explicar seu funcionamento. Iremos descrever os principais tipos, bem como trazer exemplos práticos de defeitos comuns relacionados a estes sensores.
Neste post você vai ver:
- A História do Velocímetro
- Os Tipos de Sensor de Velocidade
- Como Funciona o Sensor de Velocidade?
- Defeitos Comuns do Sensor de Velocidade
- Outros Problemas Comuns
- Possíveis Defeitos Relacionados
A História do Velocímetro
Antes que se adotassem os sistemas eletrônicos, a medição de velocidade se fazia por meios mecânicos. A criação do velocímetro automotivo é atribuída a Arthur P. Warner que, junto com seu irmão, inventou um medidor de velocidade de ferramentas industriais de corte. Warner então adaptou este dispositivo a um veículo Oldsmobile, em 1901.
O dispositivo, mais tarde chamado Warner Auto-Meter, mostrava não só a velocidade, como também a distância percorrida pelo automóvel. Embora tivesse um custo alto, começou a equipar automóveis da Overland, Cadillac e da própria Oldsmobile, se popularizando realmente a partir dos anos de 1910.
Seu funcionamento se baseava em um princípio semelhante ao patenteado pelo alemão Otto Schultze em 1902, modelo que eventualmente viria a se tornar o padrão da indústria. Acontece da seguinte forma: um cabo flexível se acopla através de engrenagens ao sistema de transmissão ou, eventualmente, a uma das rodas. Isto para que ele transmita a rotação até o conjunto velocímetro/odômetro.
Dentro do instrumento, engrenagens conectadas ao cabo movimentam o odômetro, com o fim de indicar a distância percorrida pelo veículo. O velocímetro, em contrapartida, utiliza uma interação magnética, baseada na corrente de Foucault (em inglês Eddy current). Desse modo, o ponteiro se move contra a resistência de uma mola, de forma proporcional à rotação do cabo, indicando a velocidade do veículo.
Primeiro Uso do Sensor de Velocidade
Mas e o sensor de velocidade, quando apareceu? Uma das primeiras aplicações comerciais em automóveis foi em 1976, com o lançamento do Aston Martin Lagonda. Equipado com um painel totalmente digital, iniciou uma tendência que hoje é padrão entre os fabricantes.
O uso deste painel dispensava conexões mecânicas, já que um sensor de velocidade gera pulsos elétricos que vão para o painel de instrumentos. Nele, circuitos eletrônicos calculam a velocidade e o deslocamento do veículo, ao passo que displays de LED mostram a informação para o motorista.
A Popularização do Sensor de Velocidade
O sucesso dos painéis digitais na década de 1980 acabou, como efeito, intensificando o uso dos sensores de velocidade. Porém os motivos não eram só visuais: a principal vantagem era a eliminação de componentes móveis, suscetíveis a desgaste, como o cabo. Assim, mesmo os velocímetros de ponteiro podiam ter acionamento elétrico, feito por bobinas ou motores de passo.
Outro fator que inegavelmente contribuiu com a popularização dos sensores de velocidade foi o advento da injeção eletrônica. Isto porque os módulos de injeção mais complexos utilizam as informações de velocidade e deslocamento para otimizar os seus cálculos. Já os sistemas de transmissão automática, que igualmente passaram a ter gerenciamento eletrônico, se beneficiaram de melhoria nas trocas de marcha.
A adoção do sensor de velocidade tornou possível o uso de outros acessórios como, por exemplo, o computador de bordo. Este que já foi um artigo de luxo no passado, atualmente equipa mesmo modelos básicos, fornecendo estatísticas de consumo e velocidade. Similarmente, vários outros equipamentos e sistemas utilizam a informação de velocidade. Dentre eles estão os freios ABS, controle de tração, piloto automático (cruise control) eletrônico, e ADAS.
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Os Tipos de Sensor de Velocidade
Conforme novas tecnologias surgiram, houve o desenvolvimento de diferentes sensores de velocidade para atender às novas demandas. Eles são classificados basicamente em dois tipos, em função da localização: os VSS (Vehicle Speed Sensor) e os WSS (Wheel Speed Sensor). Agora vamos conhecer melhor as diferenças entre eles.
Sensor de Velocidade do Veículo – VSS
Visto que substituíam o cabo do velocímetro, os primeiros sensores de velocidade eram montados na caixa de câmbio. Chamados sensor de velocidade do veículo ou sensor de velocidade da transmissão, utilizam acoplamento, engrenagens e fixação semelhantes aos cabos, para que se facilite a adaptação.
Também conhecidos como VSS (Vehicle Speed Sensor), por vezes equiparam veículos com uma combinação de tecnologias. Desse modo, o sensor de velocidade em si gerava o sinal elétrico para a injeção eletrônica. Em contrapartida, o velocímetro era do tipo mecânico, sendo acionado por um cabo conectado ao próprio sensor, que tinha uma extensão mecânica interna.
Sensor de Velocidade das Rodas – WSS
Em meados dos anos 1970, os freios antitravamento com controle eletrônico, ou ABS (Anti-lock Braking System), começaram a ser introduzidos. Este sistema compara as velocidades das rodas do veículo e, quando detecta travamento, atua nos freios com o intuito de manter o controle do veículo e evitar derrapagens. Para que se suprisse esta nova demanda, um novo tipo de sensor de velocidade foi criado.
Confira aqui uma série de vídeos explicativos sobre o sistema de freios ABS.
Nomeado sensor de velocidade das rodas, ou WSS (Wheel Speed Sensor), recebe esta nomenclatura porque é instalado próximo à roda do veículo. Também é chamado de sensor do ABS, já que inicialmente era utilizado somente para este sistema. Os automóveis assim equipados utilizam um sensor em cada roda, sendo comum que o velocímetro não tenha um sensor próprio. Em substituição, ele recebe a informação calculada pelo módulo do ABS.
Com a finalidade de realizar o cálculo de velocidade, as montadoras utilizam diferentes estratégias. Algumas calculam uma média da velocidade das rodas, enquanto outras consideram apenas uma das rodas. Há veículos que, mesmo equipados com ABS e os respectivos sensores nas rodas, contam com um sensor de velocidade do tipo VSS dedicado ao painel.
Como Funciona o Sensor de Velocidade?
A grande maioria dos sensores de velocidade funcionam pelo princípio da indução eletromagnética. Podem ser do tipo indutivo ou do tipo Hall, e funcionam de maneira idêntica aos sensores de rotação e de fase de mesmo tipo. Menos comuns são os sensores ópticos, em que a luz é quem provoca os pulsos do sinal elétrico.
Sensores Indutivos
Os sensores do tipo indutivo normalmente não recebem alimentação elétrica. Geram o sinal elétrico por efeito indutivo, causado pelo movimento da roda fônica. Este sinal é uma onda senoidal, com picos de tensão que permitem a contagem pelo módulo eletrônico, para que possa calcular a velocidade do veículo.
Sensores Hall
Já os sensores tipo Hall recebem alimentação da central de controle. Funcionam de forma semelhante aos indutivos, porém o sinal que geram é de onda quadrada. O módulo conta os picos que, calculados em função do tempo, fornecem a velocidade do veículo.
Sensores Ópticos
Os sensores ópticos contam com 3 elementos, que geram pulsos com o intuito de permitir o cálculo pela central eletrônica. O primeiro é um emissor de luz estático, geralmente LED infravermelho. O segundo, é um receptor de luz também estático, normalmente um fototransistor. O terceiro é um rotor que, girando na velocidade do veículo, proporciona a intermitência da luz para gerar os picos de sinal a serem contados. E há dois formatos mais comuns para este tipo de sensor.
Em um dos formatos, o LED e o fototransistor ficam em lados opostos do rotor, apontados um para o outro. Janelas igualmente espaçadas na estrutura opaca do rotor permitem a passagem intermitente da luz. Já o outro formato tem o LED e o fototransistor montados lado a lado, voltados para o rotor. Faixas escuras igualmente espaçadas fazem com que a luz reflita de forma intermitente no rotor.
Defeitos Comuns do Sensor de Velocidade
Vimos então que a informação dos sensores de velocidade é muito importante para diversos sistemas dos veículos modernos. Mas o que pode acontecer quando um destes componentes apresenta defeito? Para exemplificar, vamos trazer dois casos práticos que o suporte técnico da Doutor-IE ajudou a resolver.
Estudo de Caso 1
No primeiro caso, o velocímetro de um automóvel Chevrolet Celta havia deixado de marcar a velocidade do veículo. O reparador cliente da Doutor-IE verificou que não havia códigos de falha. Tinha também conhecimento da substituição prévia do sensor de velocidade, por um outro reparador. Como primeiro passo, testou o sensor com o osciloscópio e, ao não observar nenhum defeito, decidiu solicitar o auxílio do suporte da Doutor-IE.
Durante este contato, nossos técnicos analisaram novamente o sinal do VSS que o cliente coletou. Com esta análise foi possível constatar que o sinal tinha amplitude menor do que o especificado para o componente. Assim foi possível determinar que o sensor, mesmo sendo novo, estava com defeito.
Estudo de Caso 2
O segundo caso traz outro Chevrolet, desta vez um Classic. Diferente do caso anterior, este veículo apresentava um código de falha que, estranhamente, constava como não implementado pela SAE. Em dúvida, o cliente solicitou orientação do suporte. Curiosamente, o código apresentado é um código proprietário pela GM, mesmo tendo identificação de genérico.
Após efetuar os testes sugeridos pelos especialistas da Doutor-IE, o reparador chegou à conclusão de que havia diferença na velocidade marcada entre as rodas traseiras e as dianteiras. Avaliando este resultado, o cliente percebeu que, ao substituir os rolamentos das rodas traseiras, havia aplicado um componente incorreto, provocando este erro de leitura.
Outros Problemas Comuns
Partindo dos casos citados, é possível observar que nem sempre a falha é do sensor em si. Mesmo que o código de falha indique, os componentes periféricos ao funcionamento do sensor podem provocar erros de leitura. Isto se torna ainda mais grave nos sensores de roda, porque há a comparação da leitura de vários sensores.
No caso dos sensores montados no câmbio, é comum a quebra ou o desgaste das engrenagens. Especialmente nos modelos em que a engrenagem é de material plástico. Com o tempo, a exposição ao lubrificante do câmbio e ao próprio calor fragiliza estes componentes.
Com relação aos sensores de roda, muitos interagem diretamente com os rolamentos das rodas. Neste caso, o rolamento possui a capa polarizada, com pólos alternados que fazem o papel de roda fônica. A montagem incorreta pode provocar danos às capas dos rolamentos, prejudicando a leitura pelo sensor. Há também casos de desmagnetização da pista, o que requer a substituição do rolamento ou cubo de roda.
Digno de observação também é o correto dimensionamento de pneus e rodas, pois alterações no diâmetro do conjunto influem diretamente na leitura, em qualquer tipo de sensor. Inclusive pneus com pressão muito menor do que a especificada podem provocar este tipo de anomalia.
Outra causa frequente de problemas, em ambos os casos, é a substituição de peças defeituosas por peças que tenham semelhança física. Ao não utilizar peças com o código correto de aplicação, podem ocorrer leituras equivocadas pelo sensor. Isto porque há grande variação na quantidade de ranhuras das engrenagens, das rodas fônicas, largura das pistas magnéticas, proximidade do sensor, entre muitos outros fatores.
Possíveis Defeitos Relacionados
Complementando nosso artigo, trouxemos alguns dos sintomas comuns quando há algum defeito relacionado ao sensor de velocidade. Também colocamos alguns dos códigos de falha que podem aparecer ao verificar o veículo com equipamento de diagnóstico.
Sintomas Observados
- Perda de marcação da velocidade pelo velocímetro;
- Luz de advertência do controle de tração acesa ou piscando de forma aleatória;
- Luz de advertência dos freios ABS acesa ou piscando de forma aleatória;
- Luz de advertência da injeção eletrônica acesa ou piscando de forma aleatória.
Alguns Códigos de Falha Relacionados
- C0245 – Sensor de Rotação da Roda – Erro de Frequência [Código Específico GM].
- P2158 – Falha no Circuito Elétrico do Sensor “B” de Velocidade do Veículo (Vehicle Speed Sensor “B” Circuit).
