Manual Manutenção Pedal Eletrônico Mercedes

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ENGETEST ELETRÔNICA LTDA ENGETEST ELETRÔNICA LTDA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA

RAPHAEL BANDEIRA AHLERT RAPHAEL BANDEIRA AHLERT

MANUTENÇÃO DE PEDAL ELETRÔNICO MANUTENÇÃO DE PEDAL ELETRÔNICO

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SUMÁRIO SUMÁRIO

1 – RESUMO DE FUNCIONAMENTO DO PEDAL ELETRÔNICO... 1 – RESUMO DE FUNCIONAMENTO DO PEDAL ELETRÔNICO...0404

2 – ESQUEMA ELETRÔNICO...06

2.1 - Associação Entre os Componentes da Placa e do Esquema... 2.1 - Associação Entre os Componentes da Placa e do Esquema...0707 2.2 - Associação Entre os Pontos de Teste da Placa e do Esquema... 2.2 - Associação Entre os Pontos de Teste da Placa e do Esquema...08.08 3 – ANÁLISE DO CIRCUITO COM BASE NOS PONTOS DE TESTE... 3 – ANÁLISE DO CIRCUITO COM BASE NOS PONTOS DE TESTE...09...09

3.1 – Ponto de Teste 1...10 3.1 – Ponto de Teste 1...10 3.2 – Ponto de Teste 2...10 3.2 – Ponto de Teste 2...10 3.3 – Ponto de Teste 3...10 3.3 – Ponto de Teste 3...10 3.4 – Ponto de Teste 4...10 3.4 – Ponto de Teste 4...10 3.5 – Ponto de Teste 5...10 3.5 – Ponto de Teste 5...10 3.6 – Ponto de Teste 6...10 3.6 – Ponto de Teste 6...10 3.7 – Ponto de Teste 7...11 3.7 – Ponto de Teste 7...11

3.8 – Ponto de Teste 8 e Saída de Sinal...11

3.9 – Ponto de Teste 9...13 3.9 – Ponto de Teste 9...13 3.10 – Ponto de Teste 10...14 3.10 – Ponto de Teste 10...14 3.11 – Ponto de Teste 11...16 3.11 – Ponto de Teste 11...16 3.12 – Ponto de Teste 12...16 3.12 – Ponto de Teste 12...16 3.13 – Ponto de Teste 13...17 3.13 – Ponto de Teste 13...17 3.14 – Ponto de Teste 14...17 3.14 – Ponto de Teste 14...17 3.15 – Ponto de Teste 15...18 3.15 – Ponto de Teste 15...18 3.16 – Ponto de Teste 16...19 3.16 – Ponto de Teste 16...19

4 – GIGA DE TESTES E PADRÃO DE FUNCIONAMENTO DO PEDAL... 4 – GIGA DE TESTES E PADRÃO DE FUNCIONAMENTO DO PEDAL...20.20 4.1 – Giga de Testes...20

4.1 – Giga de Testes...20

4.2 – Padrão dos Sinais de Saída...20

5 – ETAPAS DA MANUTENÇÃO DO PEDAL ELETRÔNICO... 5 – ETAPAS DA MANUTENÇÃO DO PEDAL ELETRÔNICO...21...21

5.1 – Orçamento...21

5.1.1 – Inspeção Visual...21

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5.1.2 – Verificação do Funcionamento...23 5.2 – Execução do Orçamento...28

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1 – RESUMO DE FUNCIONAMENTO DO PEDAL ELETRÔNICO

O pedal eletrônico substitui o sistema tradicional constituído, principalmente, por cabos de aço. No caso deste documento, trataremos do funcionamento e da manutenção do pedal eletrônico presente nos veículos pesados da Mercedes-Benz. Para isso, o pedal eletrônico é alimentado eletricamente pela tensão padrão desses veículos, que é 24Vdc. Para fins de segurança e robustez, o pedal eletrônico possui 2 saídas de sinal, com circuitos independentes, que produzem sinais diferentes entre si. Esta técnica permite obter alguns diagnósticos em relação ao pedal e mantém o funcionamento do veículo mesmo quando um dos dois sinais estiver com problema. Claro que, em função de haver um módulo eletrônico que recebe e monitora esses sinais, o motorista é avisado sobre o problema do pedal. Abaixo está uma ilustração básica da aplicação de um pedal eletrônico.

A sequência de funcionamento é a seguinte: o pedal é pressionado de acordo com o motorista. Dentro do pedal, a placa eletrônica (alimentada pela bateria do veículo) gera dois sinais PWM. Os sinais são enviados ao Módulo de Controle da Cabine, que gerencia aspectos, como abertura de portas, tacógrafo e etc.

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Esse módulo reenvia os sinais gerados pelo pedal ao Módulo de Controle do Motor. Este, através da leitura de vários sensores e dos sinais PWM gerados pelo pedal, controla o motor.

Os sinais PWM são um padrão bem conhecido em eletrônica. Abaixo está uma ilustração desse tipo de sinal.

Os sinais PWM caracterizam-se por conterem a informação a ser transmitida no ciclo ativo do sinal. Nos dois gráficos os sinais excursionam de praticamente 0V até 24V, bem como possuem a mesma frequência, no caso cerca de 1Khz. A diferença está no ciclo ativo, que no gráfico de cima é de 75% e no gráfico de baixo 50%, representando duas informações diferentes. Esse ciclo ativo é lido pelo

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2 – ESQUEMA ELETRÔNICO

Logo abaixo é mostrado o esquema eletrônico equivalente a um dos canais, já que os circuitos dos dois canais são exatamente iguais.

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2.1 – Associação Entre os Componentes da Placa e do Esquema

Abaixo é mostrada a associação dos componentes entre o esquema eletrônico e a placa física.

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2.2 – Associação Entre os Pontos de Teste da Placa e do Esquema

Abaixo é mostrada a relação, entre os pontos de teste indicados no esquema eletrônico, e os pontos de teste físicos presentes na placa.

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3 – ANÁLISE DO CIRCUITO COM BASE NOS PONTOS DE TESTE

Nesta parte do relatório são descritas as características do circuito com base nos pontos de teste, bem como amostras de imagem de alguns pontos. Para realizar esta descrição, foi elaborada uma sequência de testes, descrita logo abaixo.

Equipamentos utilizados:

- fonte de alimentação de 24Vdc/250mA;

- osciloscópio Agilent modelo DSO1072B, de 70MHz e 1GSa/s; - multímetro MXT modelo DT830B (desses bem comuns e baratos). Metodologia:

- todos os testes foram realizados com alimentação de 24Vdc.;

- para os pontos de teste de 1 a 7 foi utilizado o multímetro, já que os sinais presentes nesses 7 pontos não apresentam mudança ao longo do tempo;

- para os pontos de 8 a 16, incluindo a saída de sinal do pedal, foi utilizado o osciloscópio, já que nesses pontos ocorre a mudança do sinal ao longo do tempo; - como o sinal muda em função do curso do pedal, foram feitas duas baterias de medições: a primeira foi feita com o sinal de saída com 50% de ciclo ativo e a segunda com o sinal de saída com 75% de ciclo ativo;

- para simular o potenciômetro do pedal, foi utilizado um potenciômetro de 5K em substituição ao cursor do pedal. A variação neste potenciômetro provoca a mudança do sinal de saída, com relação ao seu ciclo ativo;

- para possibilitar a medição da saída de sinal e do ponto de teste 8, foi colocado um resistor de 10K entre a saída de sinal e +24Vdc.

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3.1 – Ponto de Teste 1

O ponto de teste 1 é simplesmente a entrada de alimentação do circuito. Deve ser exatamente igual á saída da fonte de alimentação. Para auxiliar, está presente nesse ponto C1, servindo para eliminar ruídos da alimentação.

Resultado: 24V.

Este ponto de teste é relativo á alimentação e compreende o Gnd. Resultado: 0V.

O ponto de teste 3 compreende a alimentação do circuito, porém logo após o diodo D1. Portanto, é natural pensar que a medição nesse ponto será de 24V–0,7V. Resultado: 23,3V.

Esse ponto também faz parte do bloco de alimentação do circuito, representando o sinal após os resistores R1 e R2, que estão ligados ao catodo de D2 e a C2. D2 tem a função de evitar que tensões excessivas danifiquem o circuito, o que pode ocorrer frente a alguma avaria do alternador do ônibus ou frente a algum ruído presente na alimentação. C2 tem a função de simplesmente filtrar ruídos de alta frequência vindos da alimentação.

Resultado: 18V.

O ponto de teste 5 representa a tensão de queda em D3, sendo essa queda o valor da tensão zener de D3. Em paralelo a D3 está C3, de modo a eliminar oscilações e aumentando a estabilidade nesse ponto. Essa tensão, agora estabilizada, é utilizada para criar uma fonte de tensão linear, descrita mais adiante. Resultado: 9V.

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Um dos pontos de medição chave do circuito. É a saída da fonte linear já estabilizada. Após receber a tensão referência de D3 e C3, T1 eleva a capacidade de corrente dessa referência, possibilitando alimentar o restante do circuito, através de uma configuração seguidor de emissor. Essa referência perde 0,7V, devido á queda do diodo emissor de T1, justificando o resultado.

Resultado: 8,3V.

3.8 – Ponto de Teste 8 e Saída de Sinal

Representam o “mesmo” sinal, medido em pontos distintos. O ponto de teste 8 é retirado do dreno de T2, apresentando uma oscilação de entre +24V e Gnd. A frequência do sinal é de mais ou menos 214Hz, podendo variar 7%, para mais ou para menos. T2 é controlado pela saída do comparador B. Abaixo é mostrado o sinal no ponto de teste 8 com 50% de ciclo ativo.

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O sinal presente na saída do pedal é semelhante aos apresentados acima, porém possui um deslocamento do nível mínimo (parte de baixo do sinal), já que a saída do pedal nos mostra um divisor de tensão, formado pela associação em paralelo de R4 e R5 e o resistor de 10K inserido entre +24V e a saída do pedal. Abaixo é mostrada uma ilustração dessa situação.

Abaixo é mostrado o sinal de saída do pedal com 50% de ciclo ativo. Notar que o sinal de saída, nessas condições de teste vai de um valor acima de Gnd até +24V.

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Abaixo é mostrado o sinal de saída do pedal com 75% de ciclo ativo, podendo ser notado o deslocamento do nível mínimo do sinal.

Vale lembrar que essa variação do ciclo ativo do sinal de saída é justamente a simulação de uso do pedal, através do potenciômetro de 5K já citado.

O ponto de teste 9 é retirado do gate de T2, que é controlado pela porta B do CI LM2903. O formato do sinal é invertido em relação ao sinal de saída, já que quando a porta B do CI LM2903 vai para nível alto, T2 entra em saturação levando seu dreno para Gnd, consequentemente levando o ponto de teste 8 e a saída de sinal para Gnd, ou próximo disso. Abaixo está a visualização do ponto de teste 9 com 50% de ciclo ativo.

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Abaixo está a visualização do ponto de teste 9 com 75% de ciclo ativo na saída, o que corresponde a 25% de ciclo ativo no ponto de teste 9.

O ponto de teste 10 corresponde á entrada positiva da porta B do CI LM2903. Essa entrada positiva está conceitualmente conectada a variação de tensão obtida na saída do potenciômetro de 5K, que por sua vez faz o papel do pedal acelerador. Variando o potenciômetro de 5K, a sua saída irá variar entre Gnd e +8,3V. Essa variação passa por R15 e C10, formando um filtro RC do tipo passa-baixa. R12 e R13 formam um divisor de tensão, onde no ponto de conexão de R12 e R13 é fixada uma tensão com cerca da metade de 8,3V. R14 é ligado a esse divisor de tensão, que por sua vez influencia a tensão presente no ponto de teste 10. Assim sendo, o resultado é uma variação de tensão (conforme a movimentação do potenciômetro de 5K) que não é tão expressiva quanto á variação de tensão presente as saída do potenciômetro de 5K, pois é “suavizada” pelo divisor (R12 e R13). Essa “suavização” é notada nas imagens abaixo, onde uma variação grande do sinal do potenciômetro (de 50% de ciclo ativo na saída para 75% de ciclo ativo na saída) produz uma pequena variação no ponto de teste 10. Além dessas considerações, o ponto de teste 10 sofre leve (e muito significativa em termos conceituais) influência da saída do oscilador de 214Hz (através principalmente de R8, C7 e R11), formado pela porta A do CI LM2903 e notada através da “deformação quadrada” do sinal no ponto de teste 10.

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Também é válido lembrar que o ponto de teste 10 sofre também leve influência (e significativa) da saída de PWM formada pela saída B do CI LM2903 (através de C6), provocando os picos de curta duração presentes nas imagens.

Essas influências são vitais para as comutações que envolvem o oscilador principal de 214Hz e a saída de PWM. Abaixo é mostrada a visualização do sinal no ponto de teste 10 com 50% de ciclo ativo na saída:

Abaixo é mostrada a visualização do sinal no ponto de teste 10 com 75% de ciclo ativo na saída. Pode-se notar que a “deformação quadrada” mantém as mesmas características, ao contrário dos picos de curta duração, que mudam a sua ocorrência de acordo com a mudança do ciclo ativo da saída.

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O ponto de teste 11 representa a saída da porta A do CI LM2903 com um leve deslocamento da parte de baixo do sinal para cima, pois o mesmo não chega ao valor de Gnd pelo fato de que há um divisor de tensão em sua saída (mesmo caso citado no capítulo 3.8 – Ponto de Teste 8 e Saída de Sinal).

Essa porta forma um oscilador de 214Hz (ou próximo disso), com o auxílio de R10 e C8. Além disso, R8 e C7 formam um elemento de histerese para o comparador A, tornando as transições do oscilador mais seguras e balanceadas. Abaixo está a imagem do sinal obtido no ponto de teste 11, lembrando que esse sinal não se modifica com a mudança do ciclo ativo na saída.

O ponto de teste 12 é exatamente a saída da porta A do comparador, tendo um sinal que vai de Gnd a quase +8,3V. Abaixo está a imagem do sinal no ponto de teste 12, lembrando também que esse sinal não se modifica com a mudança do ciclo ativo na saída.

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O ponto de teste 13 representa uma das partes vitais do circuito, que é o conjunto de R10 e C8, ligados ás entradas inversoras das duas portas do comparador. Nesse ponto, há um sinal triangular, formada pela carga e descarga contínuas de C8. Esse sinal triangular é levado, como já dito, á porta B do comparador, onde é comparado com uma amostra do sinal vindo do potenciômetro de 5K (ou seja, do potenciômetro do pedal). A comparação desses 2 sinais cria o PWM de saída do pedal. Além disso, R10 e C8 possuem papel fundamental no oscilador formado pela porta A do comparador. Abaixo está a visualização do sinal no ponto de teste 13, lembrando que esse sinal não se modifica em função da mudança de ciclo ativo na saída.

O ponto de teste 14 representa o sinal na porta não inversora do comparador A. Esse sinal sofre influencia da saída do comparador através de R8 e C7 (criando a

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Abaixo está a visualização do sinal no ponto de teste 14, mais uma vez lembrando que esse sinal não sofre influência pela mudança do ciclo ativo na saída.

3.15 – Ponto se Teste 15

O ponto de teste 15 é ligado diretamente no divisor de tensão formado por R12 e R13. Esse divisor resulta em um sinal com cerca da metade da alimentação de 8,3V do circuito. Além disso, sofre ínfima influência da saída A do comparador, resultando em uma deformação quadrada do sinal. Abaixo é mostrado o sinal no ponto de teste 15, que não sofre influência pela mudança do ciclo ativo na saída.

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O ponto de teste 16 é justamente a saída do potenciômetro de 5K, que faz o papel do potenciômetro do pedal acelerador. É um sinal que não possui oscilação, mas que varia entre Gnd e +8,3V. Claro que, na situação normal de uso o potenciômetro do pedal não irá produzir um sinal que tenha tanta variação. Abaixo é mostrada a imagem do sinal obtido no ponto de teste 16, produzindo 50% de ciclo ativo na saída.

Abaixo é mostrado o sinal no ponto de teste 16, produzindo 75% de ciclo ativo na saída, o qual passou de +4,24V (na imagem acima) para +2,00V.

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4 – GIGA DE TESTES E PADRÃO DE FUNCIONAMENTO DO PEDAL

Neste capítulo será mostrado como deve ser a giga de testes e como devem ser os dois sinais de PWM gerados pelo pedal eletrônico.

4.1 – Giga de Testes

A giga de testes consiste basicamente em um adaptador para o conector do pedal, uma fonte de alimentação que forneça 24Vdc e um osciloscópio com as duas ponteiras. Essas ponteiras são importantes para a visualização simultânea dos dois canais de saída. Abaixo é mostrado o esquema do aparato a ser confeccionado.

Nota-se os pontos de conexão das duas ponteiras do osciloscópio, bem como a alimentação simultânea dos dois canais presentes na placa do pedal. Claro que a giga de testes não deverá ser ligada diretamente a placa, e sim ligada ao conector amarelo do próprio pedal.

4.2 – Padrão dos Sinais de Saída

Abaixo são mostrados os padrões dos sinais PWM gerados pelo pedal, nas situações de repouso (marcha-lenta) e pressionado até o batente (100% do curso). COLOCAR FIGURA

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5 – ETAPAS DA MANUTENÇÃO DO PEDAL ELETRÔNICO

Neste capítulo são descritas as etapas a serem seguidas durante a manutenção do pedal eletrônico.

5.1 – Orçamento

A primeira etapa da manutenção do pedal eletrônico é a geração do orçamento. Para tal tarefa, é necessário seguir as tarefas descritas abaixo. Algumas dessas etapas, mesmo sendo procedimentos de manutenção, são essenciais para a geração do preço certo e justo do orçamento.

5.1.1 – Inspeção Visual

Essa etapa consiste em efetuar uma inspeção visual do pedal eletrônico. A ordem de inspeção é a descrita abaixo.

1º passo: verificar se o pedal possui as seguintes peças: - corpo do pedal;

- cabo;

- conector amarelo do cabo; - tampa de borracha;

- isolador do cabo; - cursor do pedal; - placa eletrônica;

- 3 parafusos de fixação da placa eletrônica. A seguir são mostradas as partes mencionadas:

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Caso uma ou mais partes estiverem ausentes, procurar por peças sobressalentes iguais as originais. Se não houver, devolver o pedal ao cliente, salvo se a peça ausente for o isolador. Nesse caso, ao final do processo de manutenção, proceder a aplicação de silicone no local do isolador ausente, de modo a impedir a entrada de água e sujeira para dentro do pedal.

2º passo: verificar se o pedal está quebrado. Em caso afirmativo, avaliar em conjunto com o departamento de mecânica se há a possibilidade de conserto. Em caso afirmativo, registrar e incluir no orçamento a recuperação. Caso contrário, devolver o pedal ao cliente.

3º passo: verificar se há folga mecânica no eixo do pedal. Esta folga pode gerar instabilidade no funcionamento do pedal. Se esta folga for acima do aceitável, verificar junto ao departamento de mecânica a possibilidade de eliminação da folga. Caso a eliminação da folga não for possível, devolver o pedal ao cliente. Abaixo está uma foto mostrando onde a folga pode ocorrer:

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4º passo: tirar a tampa de borracha e verificar se alguma das trilhas condutivas está ausente ou prejudicada. Este problema causa instabilidades no funcionamento do pedal. Se as trilhas de somente um canal foram prejudicadas, incluir no orçamento a desativação do canal em questão e a colocação do circuito de substituição. Se as trilhas prejudicadas forem dos dois canais do pedal, devolver o pedal ao cliente, já que nesse caso a recuperação é impossível (a não ser que haja uma placa sobressalente e em boas condições). Abaixo está uma foto de uma placa com as trilhas prejudicadas, sendo que nesse caso a placa (bem como o pedal) foi perdida.

5.1.2 – Verificação do Funcionamento

A verificação do funcionamento se dá através do uso do aparato descrito no capítulo anterior. Os sinais devem estar o mais próximo possível dos padrões mostrados. Abaixo são descritos os passos a serem seguidos.

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2º passo: pressionar o pedal e verificar se há algum ruído estranho, pois pode acontecer dos contados do cursor do pedal estarem tortos ou danificados. Caso isto aconteça, tentar proceder a correção da seguinte forma:

- coloque a ferramenta apropriada no cursor e aperte os parafusos laterais (com cuidado para não danificar o cursor) com auxílio de chave allen apropriada, como mostrado abaixo:

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- com o cursor fora do pedal, efetue a análise de acordo com a figura a seguir.

Abaixo é mostrada uma foto do cursor com os contatos em questão, de modo a esclarecer o procedimento.

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No caso dos contatos quebrados, o admissível é que somente 1 esteja quebrado. Se este número for maior, incluir no orçamento a desativação do canal e a colocação do circuito que substitui o canal em questão. Se os dois canais estiverem com os contatos quebrados (mais de um em cada), substituir o cursor (caso haja um sobressalente) ou devolver o pedal ao cliente.

3º passo: verificar se há algum sinal de saída ausente (ou ambos), utilizando o aparato de testes já descrito. Se essa situação (ausência de algum sinal ou ambos) ocorrer, utilizar os dados técnicos já apresentados, principalmente os pontos de teste e o esquema eletrônico, para efetuar essa correção. Um dos defeitos que mais causam esse problema é a oxidação de algum componente (resistor, capacitor, etc). Para esta verificação, retirar o cursor e desafixar a placa eletrônica (através da remoção dos 3 parafusos que a fixam), como mostrado abaixo:

É necessário efetuar esse conserto ainda na geração do orçamento, para que o mesmo seja gerado corretamente.

4º passo: verificar com o aparato de testes se os sinais de saída estão dentro dos padrões descritos. Caso estejam fora dos padrões, efetuar o ajuste do cursor (girando o mesmo) com a ferramenta apropriada e incluir o ajuste do pedal no orçamento. A diferença máxima admissível é 5% em relação ao padrão.

Se, por exemplo, o sinal do canal? estiver iniciando com 25% de ciclo ativo ao invés de iniciar em 15%, a diferença está em 10%, ou seja, acima do limite.

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Abaixo é mostrada uma foto da ferramenta colocada no pedal de modo a efetuar o ajuste descrito.

Se mesmo com a correção os sinais estiverem fora da tolerância de 5%, incluir no orçamento a desativação do canal que estiver mais “fora” do padrão e a colocação do circuito de substituição.

5º passo: verificar se não há falhas em um dos sinais (ou ambos) ao longo do curso do pedal. A falha em questão corresponde a mudanças bruscas no ciclo ativo da saída em questão numa posição específica do pedal.

Se isto ocorrer, retirar o cursor e proceder uma limpeza das trilhas condutivas que estão na placa do pedal. Esta limpeza deverá ser feita somente com álcool e pano macio. Abaixo está uma foto mostrando as trilhas mencionadas.

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Se este procedimento não resolver, incluir no orçamento a desativação do canal em questão e a colocação do circuito de substituição.

6º passo: mesmo se o pedal estiver funcionando corretamente, deve ser verificado se há algum componente oxidado, o que pode causar um problema futuro. Para isso, retirar o cursor e desafixar a placa eletrônica, de modo a visualizar se este problema está ocorrendo. Em caso afirmativo, incluir no orçamento a recuperação da placa eletrônica.

5.2 – Execução do Orçamento

Na execução do orçamento, são obrigatórias as seguintes etapas: - limpeza completa do pedal;

- execução de procedimentos complementares aos executados no processo de geração do orçamento;

- verificação final dos sinais de saída do pedal. Podem ocorrer as seguintes possibilidades

- desativação de um dos canais e colocação do circuito de substituição; - substituição de algum componente defeituoso;

- recuperação mecânica de alguma parte quebrada;

- colocação de alguma peça faltante, como tampa de borracha de proteção, conector e etc;

- substituição da placa, caso haja alguma sobressalente; - reajuste do sinal de saída.

No caso da limpeza, a mesma deve ser feita em todo o pedal: até mesmo a placa eletrônica deve ser limpa. Para isso, a parte onde há as trilhas condutivas deve ser limpa com álcool e pano macio. Já o lado dos componentes deve ser limpo - caso não haja nenhuma troca de componentes ou alteração - com pincel e um pano levemente embebido com tinner.

Caso tenha havido algum tipo de serviço no lado dos componentes, o mesmo deve ser limpo com tinner e, caso o serviço tenha sido executado em alguma área protegida por verniz (a “mancha vermelha” presente no lado dos componentes), o mesmo deve ser reposto (o verniz), de modo a manter as características originais de proteção do pedal.

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Em caso de desativação e substituição de algum canal do pedal, efetuar uma montagem sem placa, seguindo o esquema mostrado abaixo.