Bobina de Ignição - A função do CONDENSADOR

1. Introdução

Até 1982, todos os Opalas usavam um sistema de ignição tradicional, baseado em bobina, platinado e condensador. Nesse ano, foi introduzida a chamada ignição eletrônica, a qual pretendo explicar em um outro tópico.

Como curiosidade, as fotos abaixo, tiradas de componentes que guardei há muitos anos atrás, são apenas ilustrativas, mas mostram componentes reais de um sistema de ignição com platinado e condensador.

Bobina de ignição:






Condensador:






Platinado:






Abaixo, o esquema de um típico sistema de ignição com platinado e condensador:



Note que o distribuidor e as velas, que são os componentes ligados ao secundário da bobina de ignição, não foram contemplados no diagrama acima.

Os valores da indutância e da resistência do primário mostradas são valores REAIS medidos pelo autor em uma bobina Bosch 9 220 081 039 (mostrada numa fotografia anterior).

Todos que já tiveram carro com ignição com platinado provavelmente aprenderam que uma falha no condensador geralmente resulta na destruição rápida do platinado devido ao faiscamento nos contacto. De fato, a função básica do condensador é a de minimizar a formação de arco nos contactos do platinado. Entretanto, para entender essa ação do condensador, é preciso compreender antes que a cada abertura do platinado, um
pico de tensão é gerado na bobina, e consequentemente nos terminais do platinado.

O condensador é simplesmente um capacitor, mas entender a sua ação num circuito nem sempre é uma tarefa simples, especialmente quando o condensador trabalha em conjunto com um indutor, a bobina de ignição.

Talvez a forma mais fácil de entender a operação do condensador seja através das observação das formas de onda nos vários pontos do sistema de ignição, que podem ser capturadas com um osciloscópio por exemplo. Para quem não sabe, o osciloscópio é um instrumento usado para mostrar tensões que variam muito rapidamente, na escala de milésimos (ms), milionésimos (µs) ou até bilionésimos (ns) de segundo.

A foto abaixo mostra a tensão REAL (capturada pelo autor deste tópico com um osciloscópio analógico) no ponto P da bobina de ignição de um Fusca. Esse é o terminal (-) da bobina, justamente onde estão ligados o condensador e o platinado.

É importante dizer aqui que a forma de onda mostrada também serve como excelente referência para o sistema de ignição dos Opalas de 4 cilindros anteriores a 1982, que usam/usavam um sistema de ignição a platinado virtualmente idêntico ao do Fusca.



O osciloscópio foi ajustado para que o "trigger" (gatilho) da varredura fosse disparado no instante da ABERTURA do platinado. Note a escala de tempo de 500 µs/divisão, o que significa que a forma de onda foi capturada num intervalo de tempo total de 5000 µs (5 ms).

Algumas observações interessantes:

1. a tensão sobre o capacitor/platinado é constituído por duas oscilações senoidais amortecidas, mas de frequências distintas.
   
2. a oscilação inicial possui um  pico positivo de cerca de 200 V e um pico negativo de aproximadamente -100 V.
   
3. a oscilação inicial apresenta uma frequência da ordem de 10 kHz, com duração de cerca de 700 ~ 800 µs.
   
4. a oscilação inicial está sobreposta a uma tensão constante de aproximadamente 50 V.
   
5. a oscilação final apresenta uma frequência da ordem de 2 kHz, e está sobreposta a uma tensão constante de cerca de 14 V.
   

2. Análise do sistema bobina + platinado + condensador

Para entender o papel do condensador, é muito importante analisar antes o funcionamento da bobina de ignição. Na verdade, a bobina de ignição é um transformador com dois enrolamentos, 1) o primário ligado à bateria, ao platinado e ao condensador e 2) o secundário ligado ao distribuidor e às velas.

A tabela abaixo, já mencionada em outros lugares, mostra as características de algumas bobinas de ignição da Bosch.




A bobina "prata" 9 220 081 039 foi usada nos Fuscas, a "azul" 9 220 081 054 nos Opalas com ignição a platinado, e a "vermelha" 9 220 081 067 nos Opalas com ignição eletrônica.

Nosso interesse aqui são as duas primeiras bobinas para uso com platinado, mas infelizmente, o fabricante não oferece muitas informações técnica. A tabela só fornece os valores da resistência do primário e do secundário. Para um caracterização mais completa, seria preciso saber também as indutâncias do primário e secundário, a relação de espiras, o fator de acoplamento, as capacitâncias parasitas do primário e
secundário e as perdas no núcleo.

Para a bobina "prata" 9 220 081 039 mostrada na foto do post anterior, MEDI os seguintes parâmetros:

1. resistência do primário: 3.41 Ω
   
2. resistência do secundário: 6.42 kΩ
   
3. indutância do primário: 12 mH
   
4. relação de espiras: 1:50
   
5. capacitância parasita do secundário: 55 pF
   

Os valores medidos de resistência do primário e secundário concordam com os valores fornecidos pela Bosch e apresentados na tabela acima. O fator de acoplamento não foi medido, mas estimado em 95%.

Uma observação de passagem, muita gente pensa que uma bobina de ignição multiplica, por efeito de transformador, a tensão da bateria, de modo a se obter a alta tensão para as velas de ignição. Isso não é correto, como uma simples conta pode provar! Se a tensão da bateria de 12 V fosse multiplicada pela relação de 50 vezes, a tensão no secundário seria de apenas 600 V, claramente insuficiente para iniciar a faísca na vela!

O funcionamento do sistema de ignição com bobina, platinado e condensador depende da propriedade de um indutor armazenar energia em seu campo magnético. Da física, sabe-se que a energia armazenada é dada por ½ LI², onde L é a indutância e I a corrente no indutor. Numa bobina de ignição, a energia do campo magnético vem da corrente no PRIMÁRIO, que começa a circular assim que o platinado fecha.

Outra propriedade fundamental de um indutor é que a corrente no indutor só pode variar gradualmente. Isso implica que a corrente no indutor não pode ser interrompida bruscamente. Na prática, ao se tentar cortar bruscamente a corrente num indutor, o resultado será uma arco (centelha), que nada mais é que a corrente circulando através do ar ionizado entre os terminais.

Passando à analise propriamente dita do funcionamento do circuito de ignição, de um ponto de vista didático é interessante estudar inicialmente o que aconteceria se o secundário da bobina estivesse desconectado. Evita-se assim, nessa análise inicial, de ter que considerar os efeitos da descarga na vela, e ter que lidar com o fato da bobina não ser um transformador não ideal.



Medidas feitas nos condensadores disponíveis forneceram valores entre 200 e 230 nF. Essas variações nas capacitâncias dos condensadores comerciais são normais, mas para simplificar a análise do circuito, supor-se-á que o condensador apresenta capacitância nominal de 220 nF, que é o valor-padrão comercial mais próximo.

Para a análise inicial, supõe-se que a tensão da bateria/alternador seja de 14 V e  que o platinado esteja aberto no instante inicial, mas feche no instante 5 ms e depois permaneça fechado. Neste estudo será usado o Orcad PSPICE, um simulador extremamente poderoso de circuitos elétricos e eletrônicos que se transformou no padrão da indústria. Entre outros resultados, o PSPICE fornece as formas de onda de tensão e corrente como se fosse um osciloscópio.

A figura abaixo mostra a corrente no primário da bobina em função do tempo:



A corrente na bobina começa a crescer gradualmente a partir do instante de fechamento do platinado, em t = 5 ms, mas conforme o tempo vai passando, a corrente na bobina tende a saturar. O valor da corrente final é fácil de calcular e é dado pela relação da tensão da bateria pela resistência do primário 14 / 3.41 = 4.11 A. Se houvesse um resistor "ballast", o seu valor precisaria ser somado à resistência do primário.

Na prática, obviamente o platinado não pode fechar e continuar fechado o tempo todo. Em algum momento, o platinado irá abrir, justamente para gerar produzir a alta tensão que produzirá a centelha na vela.

Para estudar o efeito da abertura do platinado, suponha que o platinado fecha em t = 5 ms, mas abre em t = 10 ms. Nessa situação, a corrente i no primário da bobina será dada pela figura abaixo:



Note que até t = 10 ms, a corrente na bobina segue o mesmo comportamento do gráfico anterior, mas quando o platinado abre, a corrente na bobina passa a ter um comportamento muito peculiar. A corrente, que vinha crescendo continuamente até t = 10 ms,  passa a ter um comportamento oscilatório amortecido, com frequência de de alguns kHz.

Note que a corrente oscilatória assume valores negativos em certos instantes e que o valor do pico negativo atinge um valor de aproximadamente -3 A. Uma corrente negativa significa apenas que o sentido da corrente i está invertido, isto é, a corrente está voltando da bobina à bateria.

É importante perceber que após o platinado abrir em t = 10 ms, a corrente na bobina fluirá necessariamente pelo condensador, que é o único caminho existente de retorno da corrente do primário para o terra.

É justamente a interação entre a bobina e o condensador que explicam o aparecimento do caráter oscilatório da corrente na bobina e no condensador. Aliás, essa interação entre um indutor e um capacitor caracteriza um fenômeno bastante conhecido pelos físicos e engenheiros, chamado de ressonância.

Vejamos agora como é a tensão no condensador:


Entre t=0 e t = 5 ms, o platinado está aberto e a tensão no condensador é de 14 V.

Em t = 5 ms, o platinado fecha e a tensão no condensador cai a zero.

Em t = 10 ms, o platinado abre e a corrente da bobina começa a carregar a capacitor e a tensão sobre o condensador/platinado começa a subir.

A partir de 10 ms, a tensão no capacitor começa a variar em modo oscilatório. A tensão no capacitor atinge um pico positivo, cujo valor ultrapassa 700 V. Da mesma forma, ocorre um pico negativo de quase -700 V. No secundário da bobina, pelo efeito multiplicativo do transformador, a tensão chegaria a 700 x 50 = 35 kV.

É importante lembrar que nessa simulação inicial, o secundário da bobina de ignição está desconectado. Num caso real, a vela de ignição é ligada ao secundário da bobina através do distribuidor. Mais tarde, veremos como a ocorrência da centelha da vela altera a tensão sobre o condensador/platinado.

É interessante olhar mais detalhadamente o comportamento da corrente e tensão, pelo menos logo após a abertura do platinado. Veja, por exemplo, o que acontece durante o primeiro mili-segundo logo após a abertura do platinado, isto é, entre entre t = 10 ms  e t = 11 ms.



O ponto A corresponde ao instante de abertura de platinado. Lembrar que com a abertura do platinado, a corrente na bobina também flui pelo condensador. Em A, a corrente na bobina é de cerca de 3 A e a tensão no condensador, 0 V (condensador descarregado). A energia armazenada no campo magnético da bobina é máxima e a energia armazenada no campo elétrico do condensador é nula.

A partir de A, a corrente na bobina começa a diminuir, mas a tensão no condensador começa a aumentar, porque o condensador começa a se carregar com a corrente vinda da bobina. A tensão no condensador irá aumentando até atingir o máximo em B.

Em B, a corrente na bobina cai a zero (idem a energia armazenada no campo magnético da bobina), mas, por outro lado, a energia armazenada no campo elétrico do condensador será máxima.

A partir de B, a corrente elétrica se inverte e o condensador começa a se descarregar até chegar em C, quando a tensão cai a zero.

Em C, o condensador se descarregou completamente (V = 0), mas a corrente atingiu o máximo no sentido negativo. Em C, a energia armazenada no campo elétrico caiu a zero, mas a energia armazenada no campo magnético atingiu o máximo.

Entre C, D e E, os comportamento da corrente e tensão são semelhantes ao que aconteceu entre A, B e C, mas com os valores invertidos.

Neste ponto, é possível explicar o porquê do amortecimento das oscilações. A causa básica do amortecimento das oscilações é a perda de energia causada pela resistência do primário da bobina. Essa resistência dissipa gradualmente, em forma de calor, a energia armazenada, de modo que, dado um tempo suficiente, a oscilação iria se enfraquecendo até se extinguir. Na prática, devem ser levadas em conta também as perdas no núcleo da bobina, mas que não foram contempladas nessa simulação inicial.

Outra observação que pode ser feita aqui é que, dada uma relação de espiras de 50 vezes e tensão de pico no primário chegando a 700 V, no secundário da bobina a tensão chegaria a 35 kV. Evidentemente, uma tensão de 35 kV conseguiria provocar uma centelha na vela, já que, tipicamente, uma tensão de 10 kV é suficiente para isso.

Depois dessas análises, é possível entender a função do condensador de forma mais profunda e completa. Por exemplo, já é possível responder com segurança à questão crucial sobre o que aconteceria se o condensador fosse removido do circuito. Entretanto, é preciso dizer que a questão não pode ser respondida simplesmente removendo o capacitor da simulação. A simulação entraria em colapso porque o simulador PSPICE não consegue lidar com uma situação em que a corrente num indutor é interrompida instantaneamente.

Felizmente, é possível chegar a uma conclusão válida através de uma sequência de simulações, onde a capacitância do condensador vai sendo reduzida gradativa, tendendo a zero. De fato, a intuição física autoriza a dizer que a remoção  do condensador pode ser entendida como equivalente ao caso limite em que a capacitância tende a zero.

O que acontece, p. ex.,  se o capacitância do condensador for reduzida para, digamos, ou seja, 1/10 do valor de 220nF tipicamente usado na prática?

A figura abaixo mostra a tensão sobre o condensador/platinado quando a capacitância é reduzida para 22 nF:



Nota-se imediatamente que a frequência da oscilação aumentou  em relação ao caso em que C = 220 nF. Idem com o valor de pico, que atinge agora cerca de 2.3 kV.

Se a capacitância do condensador for sendo reduzida a cada simulação, se constatará que tanto a frequência da oscilação como a tensão de pico irão crescendo sem limite. Na prática, uma redução significativa de capacitância certamente acabará levando à formação de arco entre os contactos do platinado. De fato, existe um valor limite para o campo elétrico que o ar consegue suportar sem ionizar para  uma dada separação dos contactos. Como já comentado, a ruptura dielétrica do ar dará lugar a um arco elétrico entre os contactos do platinado, que é justamente o que o condensador procura evitar.

Note que uma diminuição da capacitância do condensador produz dois efeitos que se combinam para facilitar a formação de arco entre os contactos do platinado. Um dos efeitos é o aumento da tensão de pico da tensão, o que obviamente favorece a formação de arco. Outro, mais sutil, é a o aumento da frequência da oscilação, que aumenta a velocidade de subida da tensão entre os contactos do platinado. Logo após a abertura do platinado, os contactos do platinado estarão se afastando com uma velocidade limitada. A velocidade de afastamento dos contactos do platinado depende da geometria do came do distribuidor, do ajuste da separação dos contactos do platinado e da rotação do motor. A situação mais crítica é quando o motor está trabalhando em marcha-lenta.

É interessante também estudar o que aconteceria se a capacitância do condensador fosse aumentada em relação aos valores usados na prática. Se a capacitância fosse aumenta, digamos, por um fator de 10x, isto é, para 2200 nF, a tensão no condensador/platinado será como a mostrada na figura abaixo:



A tensão de pico se reduz para cerca de 230 V, com uma redução significativa da frequência de oscilação. Esses dois resultados são favoráveis para à ausência de arco entre os contactos do platinado, porém a tensão de pico pode ser insuficiente para produzir uma centelha na vela. Com uma tensão de pico de 230 V no primário, surge um pico de teoricamente cerca de 11 kV no secundário, que na prática talvez nem chegue a 10 kV devido às perdas não previstas na simulação.

A conclusão dessas análises é que um capacitância muito pequena leva a risco de centelhamento nos contactos do platinado, e uma capacitância muito grande é benéfica para a vida do platinado, mas em certas situações a alta tensão gerada pode ser insuficiente para gerar uma boa centelha na vela.

De passagem, cabe mencionar aqui que o módulo eletrônico usado nos Opalas após 1982 funciona exatamente como um platinado eletrônico. De fato, nesses sistemas eletrônicos, o platinado, que nada mais é que uma chave elétrica, é substituído por um transistor. Entretanto, o módulo eletrônico não usa condensador como os sistemas a platinado, ou para ser mais exato, o módulo eletrônico da Bosch tem um capacitor de capacitância relativamente pequena, 10 nF, na mesma posição ocupada pelo condensador da ignição convencional com platinado. Entretanto, a discussão da operação do módulo eletrônico fica para outro dia.

As simulações feitas até agora foram muito importantes para esclarecer a função do condensador nos sistemas de ignição com platinado, entretanto, essas simulações são um pouco artificiais porque o efeito da centelha na vela foi ignorado.

Na verdade, não é muito simples simular o comportamento elétrico de uma vela de ignição. As bibliotecas de componentes do PSPICe não tem um modelo de vela de ignição.

O comportamento de uma vela de ignição é mesmo meio complicado. Do ponto de vista elétrico, uma a vela de ignição é um circuito aberto até que a tensão chega em torno de uns 10 kV, quando ocorre uma ionização da mistura ar + combustível entre os eletrodos da vela. O disparo da ionização dura um poucos micro-segundos. Em seguida, a tensão na vela cai para aproximadamente 2000 V e essa tensão permanece mais ou estável durante toda a centelha, que dura tipicamente cerca de 1 ms.

Outra dificuldade para uma simulação mais completa do sistema de ignição é que a bobina de ignição não é um transformador ideal. É preciso acrescentar a resistência do primário e secundário, as capacitâncias parasitas dos enrolamentos, as indutâncias de dispersão resultantes do fator de acoplamento menor que 100%, e as perdas do núcleo.

Usando o modelo da vela de ignição descrito acima e introduzindo todos os parâmetros da bobina de ignição, a tensão simulada sobre o condensador/platinada foi a seguinte:



Comparando agora com a forma da onda REAL capturada com um osciloscópio, e já mostrada no primeiro post:


Há uma concordância bastante razoável entre a tensão simulada e a medida com um osciloscópio. Tanto a forma de onda geral, como os valores de pico das tensões e as frequências são parecidos.


Finalmente, podemos explicar melhor os pontos que foram levantados no final do primeiro post deste tópico:

1. A oscilação inicial acontece somente durante o tempo de duração da centelha na vela, de pouco menos de 1 ms.
   
2. A oscilação inicial é o resultado da ressonância entre o condensador e indutância de dispersão do primário. A indutância do primário é relativamente pequena, da ordem de 0.6 mH, o que explica a frequência relativamente elevada da oscilação inicial.
   
3. A oscilação inicial está sobreposta a uma tensão constante de cerca de 50 V. Essa tensão de aproximadamente 50 V é produzida, em parte, pela tensão da centelha na vela refletida para o primário da bobina. Quando ocorre a centelha, a tensão na vela cai para cerca de 2000 V, que é refletida para o primário com o valor 2000 / 50 = 40 V.  A tensão no terminal (-) da bobina será a soma dessa tensão refletida mais a tensão de  14 aplicada ao terminal (+) da bobina = 40 + 14 = 54 V. Fica explicado, assim, porque a oscilação inicial sobre o condensador/platinado aparece sobreposta a uma tensão de cerca de 50 V.
   
4. A oscilação final aparece quando a centelha na vela cessa. A frequência, relativamente baixa, é resultado da ressonância do condensador com a indutância total do primário, de 12 mH. Com o fim da centelha, desaparece também a tensão de 40 V refletida ao primário, de modo que a oscilação final aparece sobreposta apenas à tensão da bateria/alternador de 14 V.
   

FIM

P.S: Caso hajam dúvidas, básicas ou avançadas, farei o possível para esclarecer dentro das minhas possibilidades de conhecimento. Comentários também são sempre bem-vindos.

Prezado Gerald!

Parabéns pelo excelente artigo.

Reconheço que este é um tipo de conhecimento que é difícil de ser transmitido sem entrar muito no idioma “técnes”.

E matou muita curiosidade que tinha a respeito da oscilografia do platinado.... e da importância do condensador...

Deixou um legado de ensinamento para as próximas gerações!

Gostei das relações entre os ensaios reais e simulados, aliais... comparando sua vela simulada no PSPICE e a real, diria que a simulação está perfeita... kkkk

Parabéns!

Putzqueoparilis.

Nem vou perder tempo aqui.

E fui professor de elétrica e eletrônica.

Mas é preciso corrigir.

O garoto gosta de enfeitar com gráficos e enchimento de linguiça.

Aí alguém faz uma burrice e pode sofrer um acidente, sim a descarga capacitiva pode matar se passar pelo coração, fulano mexe com a mão no capacitor, o corpo colado no carro e no meio do caminho fica o coração.

Sempre descarregue o capacitor usando um objeto que cause um curto em seus pólos, como encostar em uma chave de fenda.

NÃO FAÇA ISTO EM CAPACITORES DE ALTA TENSÃO SEM A DEVIDA PROTEÇÃO (COMO DE MICROONDAS).

Um capacitor básico é formado de 02 pólos e um dielétrico entre eles.

Os pólos se carregam e o dielétrico permite a troca de eletróns entre os pólos com uma certa resistência.

O capacitor é sensível a frequência, tanto que ele é usado em corte de frequência em alto falantes.

Basicamente quanto maior o valor do capacitor maior a faixa de frequências graves que passam.

A tensão do capacitor é a tensão de pico, geralmente é o dobro da utilizada, para 220 volts use um capacitor de 400 volts.

O capacitor adianta a corrente em relação a tensão em um ângulo de 90°, ou seja o capacitor "puxa" a corrente antes da tensão.

O capacitor do platinado antigamente era banhado em óleo, seu dielétrico era uma folha de papel enrolada e banhada no óleo.

Esquentava e perdia a eficiência.

Quando o platinado fecha o capacitor entra em curto (curto é uma forma de dizer que descarregou).

Quando o platinado abre o pólo positivo do capacitor se carrega com a corrente que passa pela bobina.

Nesta "puxada" o capacitor reduz a centelha que pula entre os contatos do platinado ao abrir.

Porém o capacitor oferece muita resistência (principalmente carregado) e é mais fácil a tensão "saltar" do enrolamento primário para o secundário.

O capacitor é utilizado para corte de frequência em alto falantes correto ?

No platinado o capacitor ligado ao primário vai causar um amortecimento de frequência mais altas, sim a energia tem frequências, como sua tv que funciona em 50 ou 60 hertz.

É como um filtro de som, permite a passagem de determinada frequência e impede outra.

Você deve conhecer o filtro de som como EQUALIZADOR cujos capacitores fazem a regulagem.

Então o capacitor no platinado tem a função de manter o fio negativo do enrolamento primário conectado após abertura do platinado, isto porque para energia fluir você precisa de no minímo 02 fios conectados.

A resistência do capacitor induz a tensão pular do enrolamento primário para o secundário por ser de menor resistência este caminho.

Ao se carregar ele evita salto de tensão ao abrir o platinado (entre seus contatos), já viu na rede de alta tensão os arcos voltaícos ao ligar ou desligar a rede elétrica ?

O capacitor adianta a corrente permitindo mais força na bobina.

O capacitor causa um amortecimento na frequência da tensão da bobina, mas seu valor é baixo e impacto é pouco no funcionamento.

Em alta rotações o abre/fecha do platinado é interpretado como alta frequência e o baixo valor do capacitor é justamente para evitar que este fenômeno faça o capacitor deixar passar muita tensão positiva para o negativo.

Imagine a energia como uma onda alta, com o capacitor deixando passar muita tensão/corrente o topo desta onda vai se achatando, e isto interfere na intensidade de fagulhas ou tempo de carga da bobina.

Princípio parecido com o capacitor de auto falante, quanto maior o valor mais graves passam, e uma onda sonora grave tem o seu topo (crista) achatado em relação ao som agudo em que a onda sonora lembra um pico de montanha.

E o som de alta frequência (agudo) é mais alto que o de baixa frequência (grave).

E para o grave ter força se consome muita corrente, coisa que não se pode ter na bobina ou ela ferve.

Por isto valores altos de capacitor não são usados no platinado, ou ele iria achatar demais a frequência elétrica (faísca falha) e puxar muita corrente (lembre que o capacitor adianta a corrente) fervendo a bobina.

A velocidade de carga/descarga do capacitor vai depender da tensão/frequência/capacitância do capacitor.

Se você pegar um hidratante que tem alta pressão (capacitância) e colocar uma mangueira com o bico quase fechado você terá um jato fino e veloz de água (alta tensão e alta frequência).

Se você abrir o bico todo da mangueira vai ter um jato mais fraco e curto (baixa tensão e baixa frequência).

Fazendo variações de valores se consegue diferentes valores de acordo com o projeto porque os tipos de capacitores são muitos (eletrolitícos, tântalo, cerâmico, poliéster, polarizado, não polarizado....).

O nome antigo do capacitor é CONDENSADOR.

E o capacitor do platinado é o eletrolitíco.

O gráfico acima mostra a descarga desde o seu pico até o relaxamento.

Se este gráfico é mesmo de um sistema de ignição ele pertence ao secundário da bobina porque não aparece a esquerda uma linha de carga (alimentação), sendo o pico mais alto do gráfico (a esquerda) o momento de faísca na vela e o decaimento da tensão.




Esta imagem não é a corrente no primário da bobina, a chamada "rampa" é quase uma linha reta na diagonal.

Este gráfico corresponde a elevação de tensão que se soma ao gráfico seguinte.



Nesta imagem se tem a elevação da tensão e sua posterior descarga, porém a duração da descarga é muito longa, incompatível com um sistema de ignição.

O gráfico está mais para um ocilador de relaxação, ele pega a descarga de um capacitor e a estabiliza numa frequência estável.

Um exemplo é o celular no som de chamada, ele tem um pico sonoro no início e depois o som estabiliza num nível sonoro estável.






Uma coisa muito estranha neste gráfico é a depressão na linha horizontal a esquerda, alí representa o período de carga que causou uma queda de tensão.

Como ao ligar um chuveiro e a luz piscar.

Depois existe a descarga no gráfico, como se fosse o momento em que o chuveiro liga.

E o tempo de descarga é longo demais, mais compatível com um oscilador de relaxação do que descarga de bobina de ignição.



Acima novamente uma depressão na linha horizontal e a descarga senoidal mais suave desta vez, porém longa demais para ser de ignição.

A linha de depressão horizontal na bobina de ignição seria o DWELL (tempo de carga da bobina).



Aqui supostamente um gráfico de corrente/tensão da bobina/capacitor.

A linha reta a esquerda do gráfico mais alto está mais para a linha de tensão e não de corrente.

A queda de tensão do gráfico da bobina corresponde ao tempo de carga do gráfico do capacitor porque neste instante o platinado estaria aberto.

Mas o gráfico apresenta 02 ondas senoidais muito suaves e iguais e na ignição se tem um pico senoidal seguido de queda.


Abaixo um gráfico de senoidal de descarga capacitiva do enrolamento primário da bobina em um motor 04 cilindros, repare a diferença no formato da onda senoidal.




Abaixo a descarga do primário da bobina seguido do tempo de carga (dwell) para a próxima descarga.

Notar a diferença da onda senoidal em relação as anteriores.

A esquerda a abertura (platinado), a descarga, seu decaimento (decay) e dwell.




Abaixo a descarga no enrolamento secundário e a descarga na ponta do cabo da bobina ao distribuidor, a pequena variação entre ambos é devido a resistência e indutância do cabo.

Esta imagem é MUITO parecida com a primeira imagem, e por isto suspeito que a primeira imagem seja do enrolamento secundário e não do primário.






E o cidadão gosta de falar difícil; o modo TRIGGER é na nossa linguagem chamada de modo de disparo (ou gatilho), ele registra uma oscilação durante todo seu período.

E o modo de retenção é onde se pode reter (congelar) uma parte da onda mostrada.

Tudo depende da regulagem do osciloscópio.

adpachec escreveu:O garoto gosta de enfeitar com gráficos e enchimento de linguiça.

Talvez eu precise esclarecer algumas coisas aqui. Não sou um garoto inexperiente em eletrônica. Aliás, se a sua idade declarada no perfil está correta, saiba que quando você nasceu eu já era formado em engenharia. Sou formado em Engenharia Eletrônica pelo ITA.

Tenho trabalhado com eletrônica desde os 13 anos de idade. Antes de entrar na faculdade, fui técnico de eletrônica, quando fiz conserto de centenas de aparelhos de rádio, televisão, amplificadores de áudio, etc. Nesse período, cheguei a montar um osciloscópio, que usava para visualizar os sinais elétricos nos circuitos dos televisores.

Quando você ainda era um garoto de 9 anos de idade, eu já havia obtido o título de Doutor em Engenharia Elétrica. Não vou me estender aqui, minha experiência com eletrônica é longa e vai desde atividades práticas até trabalhos teóricos.

Espero ter esclarecido quaisquer dúvidas e que não seja necessário voltar a esse assunto.

acezario escreveu:

Prezado Gerald!

Parabéns pelo excelente artigo.  

Reconheço que este é um tipo de conhecimento que é difícil de ser transmitido sem entrar muito no idioma “técnes”.

E matou muita curiosidade que tinha a respeito da oscilografia  do platinado.... e da importância do condensador...

Deixou um legado de ensinamento para as próximas gerações!

Gostei das relações entre os ensaios reais e simulados, aliais... comparando sua vela simulada no PSPICE e a real, diria que a simulação está perfeita... kkkk

Parabéns!

Obrigado, acezario!

O sistema de ignição é onde ocorrem os fenômenos elétricos mais interessantes do sistema elétrico do Opala. Infelizmente, os sinais de ignição variam muito rapidamente, o que torna praticamente possível acompanhar com um multímetro. É preciso contar com um osciloscópio para tal.

Antigamente, um osciloscópio custava muito caro e somente os laboratórios de empresas e universidades contavam com um bom osciloscópio. Felizmente, com o tempo, esse instrumento foi ficando mais acessível e hoje é possível comprar um osciloscópio Rigol por cerca de 2.000 reais.

Entretanto, mesmo a esse preço moderado, poucos opaleiros pensariam em adquirir um osciloscópio. Por outro lado, muita gente já comprou um módulo de ignição MSD 6AL, que custa 3.600 reais no ML.

Sobre os simuladores de circuitos, o PSPICE pode ser uma ferramenta fantástica nas mãos de quem sabe usar. É útil para projetos e análises de circuitos elétricos e eletrônicos, mas pode ser usado até para aprendizado.

O PSPICE pode ser considerado como se fosse um almoxarifado e laboratório virtual com milhões de componentes elétricos e eletrônicos, e milhares de instrumentos de teste e medição. É verdade que esses recursos são virtuais, mas se a pessoa tiver experiência com circuitos reais e familiaridade com o PSPICE, poderá obter resultados que reproduzem de maneira muito representativa o comportamento do circuito real.

A instrumentação para eletrônica avançada sempre foi muito cara. Há hoje osciloscópios avançados que custam quase 200.000 dólares. Os acessórios avançados também são caros. Por exemplo, para desenvolver fontes chaveadas de alta velocidade, alguém precisá de uma ponta de prova apropriada para medir as correntes de alta frequência no circuito. Talvez tenha que adquirir uma ponta de prova para medidas de corrente de até 30A e frequência até 120 MHz, como esta da Rohde and Schwarz, que custa quase US$ 10.000 nos EUA e chegaria por uns 100.000 reais no Brasil:
https://www.tequipment.net/Rohde-&-Schwarz/RT-ZC31/Oscilloscope-Current-Probes/

Em comparação, num simulador PSPICE, para medir a corrente num ponto do circuito basta um click de mouse, ou seja, custo ZERO.

Finalmente, para quem pensa que um simulador de circuitos não substitui uma montagem física, preciso lembrar que os circuitos eletrônicos modernos possuem milhões de componentes, o que torna praticamente impossível montar um protótipo físico, como era feito antigamente com fiação e solda. Os circuitos modernos são projetados e simulados no computador e já saem praticamente prontos para a produção em série. Não obstante, a avaliação do desempenho final e a medição dos sinais externos ao circuito continuam sendo muito importantes. Por isso, a instrumentação eletrônica de teste e medição continua sendo fundamental para a indústria eletrônica.

Abraços

Gerald escreveu:

adpachec escreveu:O garoto gosta de enfeitar com gráficos e enchimento de linguiça.

Talvez eu precise esclarecer algumas coisas aqui. Não sou um garoto inexperiente em eletrônica. Aliás, se a sua idade declarada no perfil está correta, saiba que quando você nasceu eu já era formado em engenharia. Sou formado em Engenharia Eletrônica pelo ITA.

Tenho trabalhado com eletrônica desde os 13 anos de idade. Antes de entrar na faculdade, fui técnico de eletrônica, quando fiz conserto de centenas de aparelhos de rádio, televisão, amplificadores de áudio, etc. Nesse período, cheguei a montar um osciloscópio, que usava para visualizar os sinais elétricos nos circuitos dos televisores.

Quando você ainda era um garoto de 9 anos de idade, eu já havia obtido o título de Doutor em Engenharia Elétrica. Não vou me estender aqui, minha experiência com eletrônica é longa e vai desde atividades práticas até trabalhos teóricos.

Espero ter esclarecido quaisquer dúvidas e que não seja necessário voltar a esse assunto.

Você se formou no ITA !

Turma de 2008, eu fui o primeiro no vestibular de Engenharia Mecatrônica (na verdade eng. de controle de automação).

Se você estudou no ITA foi até o 2° Semestre porque no 3° Semestre tem a matéria de documentação.

E pela sua maneira de escrever se nota que pulou estas aulas.


Aos 13 anos você teve oficina de eletrônica, também tive por vários anos.

E sabe onde está o erro ?

Você desconhece a terminologia atual e a "linguagem" das oficinas.

Então, para quem é técnico e engenheiro desconhece MUITO SOBRE DOCUMENTAÇÃO E NOMENCLATURA.

E se quando eu tinha 09 anos você tinha doutorado em engenharia elétrica não devia ter errado na linguagem básica, o ensino era maiis rígido na época.



Ainda guardo a camiseta, e dei aulas na embraer também





Aliás, "engenheiro" segue meu projeto de pandemia (2020) quando fiquei preso em casa, usei a madeira da mesa do microondas.

Postei isto porque analisando SEUS POSTS se percebe que seu conhecimento é meramente teórico e especulativo.


Se reconhece o profissional pela maneira que segura a ferramenta ou se articula oralmente.











Aqui foram usados o 741 e 2002, você deve saber ao que me refiro se é da velha guarda.

Conheceu o professor Hans ?

Ele é da velha guarda.

Sabe quais exemplos ele usava em aulas ?
Eram sempre sobre a mesma coisa.



Um desenho artístico que fiz sobre meu projeto de carro de levantamento de turbinas na embraer.

Fiz o desenho a mão em 2008.

Sabe o porque optei pelo sistema hidráulico e não por engrenagens engenheiro ?

Acho interessante estes debates técnicos , com argumentações teóricas e praticas (sem perder o respeito claro).

Na época do Bandit muitos aqui criticavam seus posts, ele realmente zuava a galera e por vezes para uns até humilhava, mas algo que não se pode negar é que o cara entendia muito de preparação de motores, deu para aprender muita coisa com suas discuções.
Aprendi e entendi muita coisa de mecânica e preparação com aqueles tópicos dele e da galera que batia de frente.

você começava a seguir a lógica dos cara e ficava abismado, então x coisa é assim, se faz assim por causa disso etc...

Infelizmente, pra mim, elétrica nem com a melhor explicação com gráficos, desenhos , só consigo enteder que existe positivo, negativo e pós chave .. aushuahsuahs

adpachec escreveu:Conheceu o professor Hans ?

Ele é da velha guarda.

Sabe quais exemplos ele usava em aulas ?
Eram sempre sobre a mesma coisa.



Um desenho artístico que fiz sobre meu projeto de carro de levantamento de turbinas na embraer.

Fiz o desenho a mão em 2008.

Sabe o porque optei pelo sistema hidráulico e não por engrenagens engenheiro ?

Caramba, sensacional

Rubão6cc escreveu:

adpachec escreveu:Conheceu o professor Hans ?

Ele é da velha guarda.

Sabe quais exemplos ele usava em aulas ?
Eram sempre sobre a mesma coisa.



Um desenho artístico que fiz sobre meu projeto de carro de levantamento de turbinas na embraer.

Fiz o desenho a mão em 2008.

Sabe o porque optei pelo sistema hidráulico e não por engrenagens engenheiro ?

Caramba, sensacional

Você se impressiona fácil, Rubão! É apenas um esboço, não um projeto!

O desenho mostrado é um levantador de "turbinas" (sic), que em essência não é muito diferente de um elevador de carros, que qualquer oficina tem hoje em dia. O que um desenho desses tem de especial?



Lito de Sousa - que tem o canal Aviões e Músicas no Youtube, o maior canal sobre aviões no Brasil - fica "doente" quando alguém chama um motor a jato de "turbina".

Turbina é simplesmente o rotor com pás que fica dentro do motor a jato. A turbina serve para puxar o ar para ser comprimido e levado à câmara de combustão do motor a jato.

Em outras palavras, a turbina é uma peça do motor a jato. Só os leigos chamam um motor a jato de "turbina".

Sobre Lito de Sousa, ele foi chefe de manutenção de aviões da Boeing. Trabalhou 30 anos no ramo aeronáutico. Quem ainda não conhece Lito, pode procurar pelo seu canal no Youtube, ou ver este artigo da Wikipedia:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lito_Sousa

adpachec escreveu:O nome antigo do capacitor é CONDENSADOR.

E o capacitor do platinado é o eletrolitíco.

Não, o condensador usado com platinado NÃO é eletrolítico!

Os condensadores usados em sistemas de ignição são de filme de poliéster (também chamado de mylar nos EUA), como estas foto de um condensador Bosch desmontado mostram claramente:





Os condensadores de poliéster passaram a ser usados a partir de de 1960. Entre 1920 e 1950 só se usava condensadores de papel encerado. Ainda guardo uns capacitores de papel da Cherry da época em que eu era técnico de eletrônica...

Quem quiser saber melhor spbre condensadores de ignição, pode ler este artigo inglês que conta todos os detalhes:

http://www.da7c.co.uk/technical_torque_articles/capacitors.htm#:~:text=The%20condenser%20(nowadays%20called%20a,a%20rapid%20but%20controlled%20manner.


Muito certamente, adpachec se confundiu e achou que o condensador usado junto ao platinado é do tipo eletrolítico por causa do envolucro de alumínio, característico dos capacitores eletrolíticos.

Se ele tivesse um pouco mais de conhecimento sobre componentes eletrônicos, saberia que os capacitores eletrolíticos são polarizados (a tensão sobre o condensador de ignição assume valores positivos e negativos, como mostram as formas de onda que apresentei antes), têm confiabilidade relativamente baixa, e devem ser evitados em aplicações críticas.

Aliás, justamente por questões de segurança, o módulo eletrônica de ignição da Bosch usado no Opala não contém capacitores eletrolíticos.

Um capacitor eletrolítico é usado quando o capacitor trabalha com tensão sempre de mesma polaridade, a confiabilidade não precisa ser muito grande, mas a capacidade precisa ser elevada. Por isso, os capacitores eletrolíticos são ideais para uso em fontes e linhas de alimentação.

Em contraste, para um condensador de ignição, a capacidade necessária é relativamente baixa (tipicamente 220 nF  = 0.22 uF), o condensador não deve ter polaridade, mas a confiabilidade deve ser alta. Aplicação ideal para um capacitor com filme de poliéster com folhas de alumínio (poliéster metalizado não serve!)

Gerald escreveu:

Rubão6cc escreveu:

Caramba, sensacional

Você se impressiona fácil, Rubão! É apenas um esboço, não um projeto!

O desenho mostrado é um levantador de "turbinas" (sic), que em essência não é muito diferente de um elevador de carros, que qualquer oficina tem hoje em dia. O que um desenho desses tem de especial?



Lito de Sousa - que tem o canal Aviões e Músicas no Youtube, o maior canal sobre aviões no Brasil - fica "doente" quando alguém chama um motor a jato de "turbina".

Turbina é simplesmente o rotor com pás que fica dentro do motor a jato. A turbina serve para puxar o ar para ser comprimido e levado à câmara de combustão do motor a jato.

Em outras palavras, a turbina é uma peça do motor a jato. Só os leigos chamam um motor a jato de "turbina".

Sobre Lito de Sousa, ele foi chefe de manutenção de aviões da Boeing. Trabalhou 30 anos no ramo aeronáutico. Quem ainda não conhece Lito, pode procurar pelo seu canal no Youtube, ou ver este artigo da Wikipedia:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lito_Sousa

Sim é só um desenho, o projeto original levou 30 dias e foi testado em dezembro de 2009.

O termo turbinas é para leigos ?

Precisou ir no YouTube buscar um vídeo da Boeing?

Você está certo (em partes) sobre dizer estar errado o termo turbina e não motor.

EXPLICO.

As empresas aéreas como o Boeing dispõe de um sistema manual de remoção de motores para ser feito em lugares que não dispõem de ferramentas.

São presos aos pilones, suportes dos motores, as asas.

As catracas permitem levantar e baixar um motor.

O serviço é braçal.

Então para se reduzir o peso os periféricos do motor são removidos.

Em 2008 o cabo de içamento quebrou e o motor caiu quebrando a perna de um funcionário, após isto a ordem foi remover peças dos motores.

Então o que sobra é a turbina, na verdade o compressor, câmara de combustão e a turbina que fica após a câmara de combustão.

Partes também são removidas para facilitar o acesso.

"Turbina".




"Motor".




ENTENDEU A DIFERENÇA ?

Linhagem da classificação:

Motor a reação (primórdios da era a jato).
Motor a jato.
Turbojato ou Turborreator (aí surgiu o nome turbina).
Turbofan.
E por aí vai....

Para quem se diz ser do ITA deveria ter aprendido cultura de Hangar/Oficina.

Gerald escreveu:


Você se impressiona fácil, Rubão! É apenas um esboço, não um projeto!

Achei bacana o desenho Gerald, não deve ser fácil fazer esses esboços.

Gerald escreveu:

adpachec escreveu:O nome antigo do capacitor é CONDENSADOR.

E o capacitor do platinado é o eletrolitíco.

Não, o condensador usado com platinado NÃO é eletrolítico!

Os condensadores usados em sistemas de ignição são de filme de poliéster (também chamado de mylar nos EUA), como estas foto de um condensador Bosch desmontado mostram claramente:





Os condensadores de poliéster passaram a ser usados a partir de de 1960. Entre 1920 e 1950 só se usava condensadores de papel encerado. Ainda guardo uns capacitores de papel da Cherry da época em que eu era técnico de eletrônica...

Quem quiser saber melhor spbre condensadores de ignição, pode ler este artigo inglês que conta todos os detalhes:

http://www.da7c.co.uk/technical_torque_articles/capacitors.htm#:~:text=The%20condenser%20(nowadays%20called%20a,a%20rapid%20but%20controlled%20manner.


Muito certamente, adpachec se confundiu e achou que o condensador usado junto ao platinado é do tipo eletrolítico por causa do envolucro de alumínio, característico dos capacitores eletrolíticos.

Se ele tivesse um pouco mais de conhecimento sobre componentes eletrônicos, saberia que os capacitores eletrolíticos são polarizados (a tensão sobre o condensador de ignição assume valores positivos e negativos, como mostram as formas de onda que apresentei antes), têm confiabilidade relativamente baixa, e devem ser evitados em aplicações críticas.

Aliás, justamente por questões de segurança, o módulo eletrônica de ignição da Bosch usado no Opala não contém capacitores eletrolíticos.

Um capacitor eletrolítico é usado quando o capacitor trabalha com tensão sempre de mesma polaridade, a confiabilidade não precisa ser muito grande, mas a capacidade precisa ser elevada. Por isso, os capacitores eletrolíticos são ideais para uso em fontes e linhas de alimentação.

Em contraste, para um condensador de ignição, a capacidade necessária é relativamente baixa (tipicamente 220 nF  = 0.22 uF), o condensador não deve ter polaridade, mas a confiabilidade deve ser alta. Aplicação ideal para um capacitor com filme de poliéster com folhas de alumínio (poliéster metalizado não serve!)

Sempre buscando sites em inglês.....

No Brasil com a parca indústria brasileira na época se adaptava as condições.

QUEM USOU O CARBURADOR ELETRÔNICO PORQUE O CONHECIMENTO EM INJEÇÃO ELETRÔNICA ERA PARCO NA ÉPOCA ?

Então o que se usou nos EUA pode não ser o que se usou no Brasil.

A GM não instala capacitores eletrolitícos nos Opalas em seus módulos por questões de segurança ?

É POR QUESTÕES DE PROJETO, um eletrolitíco dentro do módulo de ignição seria muito grande e ocuparia MUITO ESPAÇO, roubando espaço do transistor de potência.

PRINCIPALMENTE SE O TRANSISTOR DE POTÊNCIA FOR O 2N3055.






Vou deixar aqui 03 imagens em português e inglês e elas falam por si próprias sobre capacitores.









Nos EUA usaram poliéster porque ele é indicado para alta potência.

No Brasil se usa (pensamento da época) no eletrolitíco por se dar bem em correntes alternadas, o ligar e desligar do platinado forma uma corrente alternada.

O poliéster no brasil é muito usado como "filtro" de frequência por exemplo.



E sim o nome antigo do capacitor é condensador (ou acumulador), são a mesma coisa.

Rubão6cc escreveu:

Gerald escreveu:


Você se impressiona fácil, Rubão! É apenas um esboço, não um projeto!

Achei bacana o desenho Gerald, não deve ser fácil fazer esses esboços.

Rubão.

O desenho foi feito na mesa do lanchodrómo do Hangar F 107/3 na Embraer Faria Lima.

Se pegar uma foto no Google ele fica perto do portão de entrada.

Fiz no horário de café ou jantar.

O projeto fiz em casa nas férias e mandei por e-mail.

Curto bastante a discussão técnica.

Abomino bastante a discussão de egos.

No final das contas, o tópico que poderia ser útil, ficou desvirtuado.

Mas isso é só a opinião de um leigo que não faz questão nenhuma de dizer aqui qual sua formação e o tamanho da rola.

Abraço a todos.

Berlindo escreveu:Mas isso é só a opinião de um leigo que não faz questão nenhuma de dizer aqui qual sua formação e o tamanho da rola.

Infelizmente, tem gente que só entende esse tipo de argumento.

Berlindo escreveu:No final das contas, o tópico que poderia ser útil, ficou desvirtuado.

Certamente, mas felizmente achei um jeito para emendar o fio da meada e, assim, finalizar a explicação.

Berlindo escreveu:Curto bastante a discussão técnica.

Abomino bastante a discussão de egos.

No final das contas, o tópico que poderia ser útil, ficou desvirtuado.

Mas isso é só a opinião de um leigo que não faz questão nenhuma de dizer aqui qual sua formação e o tamanho da rola.

Abraço a todos.

Sim, você está correto.

Por isto vou bloquear o tópico.

Se outro moderador quiser desbloquear, tudo bem.

As vezes penso que o "Leorissa" voltou.

Quem for das antigas vai lembrar dele.

Para quem for novo;

https://opaleirosdoparana.forumeiros.com/t28683-larissa-se-apresentando-opaleira

Recebi alguns pedidos no privado para desbloquear o tópico.
Atendido, mas se tiver treta será bloqueado novamente.

Rubão6cc escreveu:Recebi alguns pedidos no privado para desbloquear o tópico.
Atendido, mas se tiver treta será bloqueado novamente.

Obrigado pela compreensão, Rubão6cc!

Penso que quando uma discussão fica restrita ao campo das idéias, todos saem ganhando. De minha parte, não há problema se alguém discorda tecnicamente de algo que eu falei. O que me desagrada é apenas quando a discussão ganha caráter pessoal.

Voltando ao tópico propriamente dito, meu plano é continuar a análise que iniciei no post 1 e 2. Pretendo discutir, num post a ser publicado nos próximos dias, as diferenças entre as bobinas prata e a vermelha da Bosch. Vou tentar mostrar qual deve ter sido o raciocínio que os engenheiros da Bosch usaram para projetar a bobina vermelha.

Como o ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica) de São José dos Campos fica na cidade vizinha a minha, aproveitei o feriado prolongado de Jacareí e fui ao ITA pedir informações.

Se pelas regras do fórum existir algum entrave o tópico será bloqueado ou apagado.

Otimo texto, muito tecnico parabens,