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SUMARIO
11Sumario
CAPÍTULO 1: SISTEMAS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....
Electrónica del Automóvil
22 Del Editor al Lector
Director
Ing. Horacio D. Vallejo
Producción
José María Nieves (Grupo Qua...
Actualmente la mayoría de los vehículos,
o prácticamente todos, contienen diver-
sos sistemas de control electrónico que
f...
INTRODUCCIÓN
Cada uno de los sistemas electrónicos
de un automotor tiene un punto en común,
son todos sistemas controlados...
LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL
55Capítulo 1
Figura 1
Sinopsis de control en un vehículo híbrido.
Cap 1 L elect...
yen los mandos que éste envía hacia los
distintos actuadores que maneja y conduc-
tores que conectan las entradas, salidas...
caliente o frío automáticamente, de acuer-
do a las condiciones de temperatura del
habitáculo con respecto a la temperatur...
están equipados con
un Sistema de
Dirección de Potencia
de Asistencia Variable,
sensible a la velocidad,
en la figura 2 pu...
1 Este sub sistema posee bolsa de segu-
ridad de inflado automático y su corres-
pondiente componente de inflado, tanto
pa...
de Instrumentos, pueden verse claramente
los efectos de un sistema electrónico.
El Panel de Instrumento Electrónico con-
s...
DESCRIPCIÓN DE LA
TERMINOLOGÍA UTILIZADA
Mezcla aire/combustible: La relación
de las cantidades de aire y combustible
que ...
Instrumentación Electrónica, son ejemplos
de sistemas que contienen circuitos con
sensores de temperatura. El circuito ele...
“punto M” (caída de tensión a través del
sensor) se muestra en la figura 7.
Por ejemplo si:
Vr = 5volt; R1=1,5kΩ ; R2=1,5k...
dando así al
módulo de con-
trol una informa-
ción incorrecta
de la tempera-
tura real censa-
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La apertura
del circuito...
(comprendido entre los Puntos A y B) sobre
el que se desliza un patín (cursor) estable-
ciendo contacto sobre él (figura 9...
VM = 4,16Volt
Consideremos que ahora el eje del
componente sensado gira en el sentido
opuesto al anterior.
Ahora el cursor...
como resultado una lectura de 0 Volt en la
línea de información. El mismo nivel de
información se producirá si se abre el ...
señal son solamente
dos tensiones bien
definidas, “On/OFF”;
“HI/LOW”; o en definiti-
va “5 Volt y 0 Volt”. En
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Es evidente que cualquiera de estas dos
situaciones darán una falsa información al
módulo electrónico de control.
Sensor d...
* Si se produce la
apertura de la cone-
xión que une el inte-
rruptor con el módulo
de control electrónico,
el nivel de la...
es un componente que por contar en su
núcleo con un imán permanente, está
generando continuamente un campo
magnético unifo...
tándose así un ciclo de la
corriente alternada inducida en
el. Debido al giro continuo del
reluctor, cuando un diente se
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* Un nivel inferior al normal en la señal
puede producirse también por una posi-
ción incorrecta del captor con respecto a...
Electrónica del Automóvil
2424 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil
Figura 25- Sistema CAN BUS.
Cap 1 L electronica ...
La electrónica invade ya cada rincón del
automóvil y estamos ante una nueva
revolución (la llegada de los sistemas
multipl...
LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS
Ya hemos visto en el capítulo anterior un
resumen de los sistemas controlados elec-
trónicamente...
de un microprocesador que permite ade-
más de la autodiagnosis una programa-
ción externo. De esta manera es posible
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camente se desprecia la señal de ese sen-
sor y se aplican valores sustitutorios. Por
ejemplo, un sensor de temperatura cu...
ción, que se instalan para realizar la gestión
y mantenimiento del servicio, se ha traduci-
do en los últimos tiempos en u...
Corriente Continua Variable que informa al
módulo de control mediante una señal de
tensión análoga cuyo rango de variación...
* El nivel de tensión generada por el
sensor aumentará en la medida que el
contenido de oxígeno en los gases de
escape dis...
que impone el módulo de control a los
inyectores.
* Adicionalmente a estos problemas, se
debe tener en cuenta que debido a...
das. Todos los catalizadores utilizados
actualmente en nuestro medio son
Catalizadores de Tres Vías.
El catalizador prácti...
de alambres para conseguir una masa
correcta. Una toma de aire en tramo de
escape produce el mismo síntoma. Una
sonda lamb...
sondas lambda antiguas tienen un sólo
cable, y las más modernas tienen más (3 ó
4); pero en todos los casos, el cable que
...
señal de información
que entregan a la ECU,
figura 7.
Los descriptos hasta
el momento, informan
por medio de una ten-
sión...
circuito una tensión de alimentación de
nivel constante, + 5 Volt.
* La resistencia limitadora de intensidad
de corriente,...
expuestas, por lo tanto en función de los
cambios que se produzcan en esa presión
variará la capacidad del capacitor, figu...
mando del sensor de presión absoluta junto
con la que recibe del sensor de posición
del cigüeñal (régimen del motor) le pe...
SENSORES POR EFECTO HALL
Algunos sistemas electrónicos de control
de suspensión, de control de motor o de
control de veloc...
nivel de la tensión Hall desarrollada en un
semiconductor es mucho mayor a la desa-
rrollada en un conductor, considerando...
A causa que el elemento Hall genera
una tensión de muy baja amplitud esta
señal debe ser amplificada para poder ser
utiliz...
(S) para ser aplicada a la base del transistor
(T). Este transistor por ser del tipo NPN al reci-
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de la sonda volumétrica de aire en función
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* Presión de fluidos
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  3. 3. SUMARIO 11Sumario CAPÍTULO 1: SISTEMAS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Control Electrónico de Velocidad . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Sistema de Control Electrónico de Motor . . . . . . . . . . . .4 Transmisión Controlada Electrónicamente . . . . . . . . . . .5 Sistema Electrónico para Control de Climatización . . . .6 Dirección de Potencia de Asistencia Variable y Suspensión Activa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Sistema de Bolsas de Seguridad de Inflado Automático Suplementadas (Air Bag) . . . . . . . . . . . . . .8 Instrumentación Electrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 Descripción de la Terminología Utilizada . . . . . . . . . . .11 Circuito Sensor de Posición por Medio de un Potenciómetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Interruptores Utilizados como Sensores de Posición . .17 Generadores de Señales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 CAPÍTULO 2: LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL Los Sistemas Electrónicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 La Evolución de la Electrónica en el Automóvil . . . . .26 Diagnóstico de los Sistemas Electrónicos . . . . . . . . . . .27 Los Sensores en el automóvil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 Sensor de Oxígeno o Sensor Lambda . . . . . . . . . . . . . .29 Diagnóstico de la Sonda LAMBDA y Ciclo Práctico de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 Funcionamiento de la Sonda Lambda . . . . . . . . . . . . . .34 Sensor Generador de Corriente Continua Pulsante de Frecuencia Variable con la Presión . . . . . . . . . . . . . .35 Sensores por Efecto Hall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40 Sensor de Alambre Caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43 Sensores de Flujo de Aire Admitido: (Sonda Volumétrica) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46 Sensores Piezoeléctricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 Sensores de Detonación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48 Sensores Piezo-Resistivos de Presión . . . . . . . . . . . . . .49 Sensores de Presión Basados en Galgas Extensiómetricas (STRAIN GAGE), MAP (Manifold Absolute Pressure) y BP (Barometric Pressure) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51 Sensor MAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52 Sensor BP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54 Sensores Opticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54 Dirección Asistida Electrónicamente . . . . . . . . . . . . . .54 Velocidad de Giro y Posición del Cigueñal . . . . . . . . .55 Sensores de Seguridad y de Impacto . . . . . . . . . . . . . . .56 CAPÍTULO 3: ECU LA COMPUTADORA DE LOS AUTOMÓVILES . DESCRIPCIÓN, FUNCIONAMIENTO Y CIRCUITO Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62 Funciones de la ECU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62 Control de Errores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65 Funcionamiento de la ECU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66 Una ECU por Dentro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68 Sistema de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 Diagnóstico de una ECU sin Escáner ni Interfaz . . . . .71 Cómo Identificar los Errores Almacenados en la ECU . . . . .71 Códigos de Error OBDII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73 Diagnóstico de una ECU sin Escáner . . . . . . . . . . . . . .75 LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL: SUMARIO sumario.qxd 12/6/11 1:11 PM Página 1
  4. 4. Electrónica del Automóvil 22 Del Editor al Lector Director Ing. Horacio D. Vallejo Producción José María Nieves (Grupo Quark SRL) Selección y Coordinación: Ing. Horacio Daniel Vallejo EDITORIAL QUARK S.R.L. Propietaria de los derechos en castellano de la publicación men- sual SABER ELECTRÓNICA - San Ricardo 2072 (1273) - Capi- tal Federal - Buenos Aires - Argentina - T.E. 4301-8804 Administración y Negocios Teresa C. Jara (Grupo Quark SRL) Patricia Rivero Rivero (SISA SA de CV) Margarita Rivero Rivero (SISA SA de CV) Staff Liliana Teresa Vallejo Mariela Vallejo Diego Vallejo Fabian Nieves Luis Alberto Castro Regalado (SISA SA de CV) José Luis Paredes Flores (SISA SA de CV) Sistemas: Paula Mariana Vidal Red y Computadoras: Raúl Romero Video y Animaciones: Fernando Fernández Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Técnica y Desarrollo de Prototipos: Alfredo Armando Flores Atención al Cliente Alejandro Vallejo ateclien@webelectronica.com.ar Internet: www.webelectronica.com.mx Publicidad: Rafael Morales rafamorales@webelectronica.com.mx Club SE: Grupo Quark SRL luisleguizamon@webelectronica.com.ar Editorial Quark SRL San Ricardo 2072 (1273) - Capital Federal www.webelectronica.com.ar La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan res- ponsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial. Impresión: Talleres Babieca - México Este es el cuarto volumen de la colección Club Saber Electrónica dedicada a Electrónica Automotor. Ya hemos visto aspectos fundamentales de la inyección electrónica, el funcio- namiento de los autos híbridos, qué es OBD II y los comandos AT, qué es un escáner y cómo se lo emplea, cómo obtener los códigos de error, qué son los bancos de datos comerciales, etc. En este tomo resumimos cuáles son los principales circuitos electrónicos de los automóviles actuales y cuál es el principio de funcionamiento de algunos sensores empleados en diferen- tes subsistemas de vehículo. En el capítulo 3 presentamos a la computadora del auto, equipo que ya hemos mencionado en los otros 3 tomos y que debemos “empezar a conocer” para poder dar servicio técnico eficaz, tema que trataremos en otro tomo del Club. Cabe aclarar que la información que aquí brindamos es sim- plemente una guí de lectura rápida dado que es imposible resu- mir en 80 páginas todo lo que el técnico debe saber sobre el tema. Es por eso que como comprador de esta obra, Ud., puede descargar una enciclopedia temática en 2 CDs que le permitirá afianzar sus conocimientos. Esperamos que este libro sea de su agrado y lo esperamos en el próximo tomo del Club Saber Electrónica. ¡Hasta el mes próximo! SOBRE LOS 2 CDS Y SU DESCARGA Ud. podrá descargar de nuestra web los 2 CDs del “Compendio Universal de Electrónica del Automóvil”, que incluye bancos de datos actualizados, programas para esca- neo full con licencia, guías de reparación, videos, un escáner virtual, etc. Todos los CDs son productos multimedia com- pletos con un costo de mercado equivalente a 8 dólares ame- ricanos cada uno y Ud. los puede descargar GRATIS con su número de serie por ser comprador de este libro. Para realizar la descarga deberá ingresar a nuestra web: www.webelectro- nica.com.mx, tendrá que hacer clic en el ícono password e ingresar la clave “eleauto82”. Tenga este texto cerca suyo ya que se le hará una pregunta aleatoria sobre el contenido para que pueda iniciar la descarga. Editorial Del Editor al Lector sumario.qxd 12/6/11 1:11 PM Página 2
  5. 5. Actualmente la mayoría de los vehículos, o prácticamente todos, contienen diver- sos sistemas de control electrónico que facilitan la prevención de fallas graves, optimizan el rendimiento del motor, mini- mizan la emisión de gases contaminan- tes y brindan mayor confort a los ocu- pantes. Entre los sistemas electrónicos más comunes podemos mencionar: Sistema antibloqueo de ruedas en el momento de frenado del vehículo. (ABS) Antilock Brake System. Control electrónico de velocidad. (Control de Velocidad de Crucero). Electronic Speed Control. Control electrónico de motor. Electronic Engine Control. Control de climatización. Climate Control. Sistemas de dirección y sus- pensión. Steering and Suspensión System. Sistema de bolsas de seguridad de infla- do automático suplementarias. Supplemental Air Bag System. Instrumentación electrónica. Electronic Instrumentation. Etc. En este capítulo comenzamos a describir los diferentes sistemas electrónicos del automóvil, tema que será tratado en varias ediciones. En Base a Material de Jorge Alberto Garbero electronicaautomotriz2010@hotmail.com LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL 33Capítulo 1 Capítulo 1 Sistemas Electrónicos en el Automóvil Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 3
  6. 6. INTRODUCCIÓN Cada uno de los sistemas electrónicos de un automotor tiene un punto en común, son todos sistemas controlados electrónica- mente. Estos sistemas, figura 1, contienen componentes eléctricos que proveen cons- tantemente información a varias unidades procesadoras de señal. Estas unidades pro- cesadoras interpretan la información recibi- da y realizan ajustes a medida que es necesario, de modo de mantener las con- diciones óptimas de operación del sistema. Este sistema previene, durante un frena- do de emergencia, el bloqueo de alguna o de todas las ruedas del vehículo en forma automática. Esto es logrado por medio de la modu- lación hidráulica de la presión en el circuito de frenos. Un sistema típico de ABS incluye un módulo de control (electronic controller), sensores de velocidad de giro de ruedas (wheel speed sensors), una unidad de con- trol hidráulico (HCU) y el cableado corres- pondiente al conexionado del conjunto. La inteligencia del sistema antibloqueo está contenida en el módulo de control electrónico. El módulo de control monito- rea la operación del sistema en todo momento. El módulo de control procesa la infor- mación proveniente de los sensores de velocidad colocados en cada rueda. Cuando se aplican los frenos, si el módulo de control electrónico observa que alguna (algunas) rueda está en la condición de bloqueo, enviará las órdenes correspon- dientes al HCU (Unidad de Control Hidráulico) de modo que la presión de fre- nado sea aliviada en esa (esas) rueda. CONTROL ELECTRÓNICO DE VELOCIDAD El sistema de control electrónico de velocidad es utilizado para mantener una velocidad de marcha constante del vehí- culo, velocidad que previamente ha sido seleccionada por el conductor. El sistema está conformado por un con- junto de servo control, sensor de velocidad del vehículo, módulo de control electróni- co, componentes eléctricos y de vacío. En determinadas aplicaciones, el sistema de control de velocidad está integrado en el PCM (Control Electrónico de Motor) y en otras aplicaciones este control está conte- nido como módulo aparte. Cuando el con- ductor activa el sistema de control de velo- cidad, el módulo de control electrónico monitorea la frecuencia de la señal prove- niente del sensor de velocidad, esta infor- mación es almacenada como dato. Cuando la frecuencia de la señal cambia, el módulo de control activa el conjunto de servo control de modo de mantener cons- tante la velocidad de marcha. SISTEMA CONTROL ELECTRÓNICO DE MOTOR En el Módulo de Control Electrónico de Motor (Electronic Engine Control -EEC) se encuentra contenido el centro inteligente del sistema de operación del motor. Este sistema está conformado por un Conjunto Electrónico de Control (Electronic Control Assembly - ECA), distintos sensores que enví- an señales eléctricas conteniendo informa- ción hacia las entradas del ECA, señales eléctricas de salida del ECA que constitu- Electrónica del Automóvil 44 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 4
  7. 7. LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL 55Capítulo 1 Figura 1 Sinopsis de control en un vehículo híbrido. Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 5
  8. 8. yen los mandos que éste envía hacia los distintos actuadores que maneja y conduc- tores que conectan las entradas, salidas y la alimentación eléctrica del ECA. El ECA es un Microcomputador. El cons- tantemente evalúa o procesa las señales de entrada provenientes del sistema de operación del motor y determina la mejor secuencia de operación para sus órdenes de salida. El ECA constantemente monito- rea las condiciones de operación del motor a través de las informaciones recibidas desde varios sensores localizados en el motor y en el compartimento de motor. Entre otros y solamente citando algunos estos son, el Sensor de Temperatura del Refrigerante del Motor (Engine Coolant Temperature Sensor - ECT), Sensor de Presión Absoluta (Manifold Absolute Pressure Sensor - MAP), Sensor de Temperatura del Aire Admitido (Air Charge Temperature - ACT), Sensor de Velocidad del Vehículo (Vehicle Speed Sensor - VSS), Sensor de Detonación (Knock Sensor -KS) y la Sonda de Oxígeno (Exhaust Gas Oxygen Sensor - EGO). El ECA maneja cosas tales como la Mezcla de Aire/Combustible, Tiempos de Avance del Encendido y la Velocidad de Rotación del Motor en ralenti, nombrando algunas de las tantas funciones que realiza. Incluidas en estas está el manejo de los Inyectores de Combustible, el Módulo de Encendido, la Válvula de Recirculación de Gases de Escape (EGR) y la Válvula Bypass de Aire Controladora de RPM en Ralenti (ISC - BPA solenoid). Todos estos componentes trabajan en conjunto para lograr el mejor rendimiento del motor y mantener una baja emisión de gases contaminantes. TRANSMISIÓN CONTROLADA ELECTRÓNICAMENTE En los sistemas de transmisión controla- dos electrónicamente, el flujo del fluido a través del cuerpo de la válvula ya no es controlado totalmente por válvulas mecá- nicas y resortes. En lugar de ello, el flujo del fluido y su dirección son controlados por solenoides localizados sobre el cuerpo de la válvula o dentro de él. Estos solenoides proporcionan un control muy preciso de los cambios de marcha. Los solenoides son controlados por un módulo electrónico que monitorea la velocidad del vehículo, la carga de motor y el ángulo de apertura de la mariposa. En base a estas informaciones determina la relación de marcha apropiada para lograr la mejor condición de manejo. SISTEMA ELECTRÓNICO PARA CONTROL DE CLIMATIZACIÓN Este sistema utiliza los siguientes compo- nentes periféricos: Sensor de Temperatura Bajo Sol, Sensor de Temperatura Interior, Sensor de Temperatura Ambiente y Sensor de Temperatura de Motor. El control elec- trónico mantendrá el interior del vehículo a la temperatura seleccionada por el con- ductor y regulará el flujo de aire a través de los paneles del tablero, conductos de piso y las boquillas de los desempañadores del parabrisas y ventanillas. Cuando el sistema es situado en el modo AUTOMATICO (AUTO) y la temperatura deseada es seleccionada y prefijada, el control de climatización proporcionará aire Electrónica del Automóvil 66 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 6
  9. 9. caliente o frío automáticamente, de acuer- do a las condiciones de temperatura del habitáculo con respecto a la temperatura seleccionada. DIRECCIÓN DE POTENCIA DE ASISTENCIA VARIABLE Y SUSPENSIÓN ACTIVA Algunos modelos de vehículos actuales LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL 77Capítulo 1 Figura 2 - Distribución de par- tes en un vehículo con detalles del sis- tema eléctrico. Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 7
  10. 10. están equipados con un Sistema de Dirección de Potencia de Asistencia Variable, sensible a la velocidad, en la figura 2 puede ver una distribución de algunos elementos electrónicos y en la figura 3 los componen- tes de la dirección asis- tida. El sistema tiene un sensor de velocidad de las ruedas delanteras (sobre las que acciona la dirección), un sensor de velocidad de vehí- culo, un módulo de control electrónico y una válvula actuadora. El sistema de direc- ción variable monitorea al sensor de veloci- dad del vehículo (sensor montado en la transmisión) y al sensor de velocidad de ruedas delanteras (localizado en el eje de dirección) para por un lado, determinar la velocidad del vehículo y por otro lado conocer la relación de velocidad entre ambas ruedas y así determinar el ángulo que adoptan. Basándose en la información proveniente de estos sensores, el sistema ajusta el flujo del fluido hidráulico hacia la caja de dirección de potencia por medio de la válvula actuadora localizada en la caja de dirección o en la bomba. A veloci- dades elevadas, una pequeña asistencia hidráulica es necesaria. Por el contrario, durante el manejo a bajas velocidades o cuando se realizan maniobras de estacio- namiento, mayor asistencia hidráulica es necesaria. El Sistema de Suspensión Activa utiliza un Módulo de Control Electrónico, Sensores de Variación de Altura del Vehículo y Amortiguadores de Dureza Variable para controlar la amortiguación de la suspen- sión. El módulo de control monitorea la información enviada por los sensores del vehículo. Cuando la condición cambia, el módulo de control electrónico activa los solenoides de paso de aire comprimido, de modo de ajustar la altura del vehículo para pasajeros y/o equipaje o para vehículo car- gado (pasajeros, equipaje, etc.). SISTEMA DE BOLSAS DE SEGURIDAD DE INFLADO AUTOMÁTICO SUPLEMENTARIAS (AIR BAG) Este sistema electrónico puede dar aviso de mal funcionamiento y generar códigos de autodiagnóstico (DTCs). Utiliza sensores de impacto y de seguridad o prevención, tal como se puede observar en la figura 4. El sistema está dividido en dos sub sistemas: Electrónica del Automóvil 88 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil Figura 3 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 8
  11. 11. 1 Este sub sistema posee bolsa de segu- ridad de inflado automático y su corres- pondiente componente de inflado, tanto para el conductor solamente o para el conductor y acompañante (asiento/s delantero/s). 2 Este sub sistema eléctrico incluye los sensores de impacto y monitoreo de diag- nóstico. El circuito electrónico de monitoreo chequea continuamente la condición del sistema. El controla a los sensores de impacto y su conexionado, al indicador montado en el panel de instrumentos, la ali- mentación eléctrica del sistema y a las bol- sas en sí mismas. Los sensores de impacto y los sensores de seguridad están montados distribuidos en el frente del vehículo. El propósito de ambos es que de acuerdo a la información recibida el sistema pueda diferenciar si el vehículo ha sufrido un impacto moderado que no requiera el desplegado de las bol- sas de seguridad, o si el impacto ha sido lo suficientemente intenso como para que éstas deban ser activadas. El sistema está diseñado de modo que se cierre el circuito de masa, cuando el vehículo sufra una fuerza de impacto igual a la generada por un vehículo que desplazándose a 40 km/h impacte contra otro vehículo u obstáculo que se encuentre detenido. El sistema no activará el inflado de las bolsas de aire si solamente recibe confirmación de impac- to de alguno de los dos sensores de seguri- dad. Los contactos del sensor de seguridad se cerrarán solamente cuando exista una desaceleración del vehículo suficientemen- te rápida como para hacer necesario el despliegue de las bolsas de aire. Cuando los contactos de un sensor de seguridad se cierran, el circuito de alimentación desde la batería al sistema, quedará cerrado. Las bolsas de seguridad de inflado automático solamente se desplegarán cuando al menos un sensor de impacto y uno de seguridad se cierren al mismo tiempo. En la figura 5 se puede observar la ubi- cación de las bolsas de aire en algunos vehículos y cómo se activa el sistema de airbag en un auto Ford. INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA La mayoría de los sistemas de control electrónico que se han visto anteriormente son sistemas que realizan sus funciones sin dar indicaciones visibles de sus resultados. En los vehículos actuales, en el Panel LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL 99Capítulo 1 Figura 4 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 9
  12. 12. de Instrumentos, pueden verse claramente los efectos de un sistema electrónico. El Panel de Instrumento Electrónico con- siste en un módulo basado en un compu- tador que procesa la información prove- niente de sensores y que controla la infor- mación presentada en los displays. En estos displays de presentación de información para el conductor pueden estar incluidos el Velocímetro, el Odómetro, el Nivel y Presión de Aceite, la Temperatura de Motor, el Nivel de Combustible, la Condición de la Batería e incluir también un Centro de Mensajes. Electrónica del Automóvil 1010 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil Figura 5 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 10
  13. 13. DESCRIPCIÓN DE LA TERMINOLOGÍA UTILIZADA Mezcla aire/combustible: La relación de las cantidades de aire y combustible que son mezclados antes de ser quema- dos en la cámara de combustión. La rela- ción ideal es de 14,7 gramos de aire por cada gramo de combustible, esta relación es denominada “RELACION ESTEQUIOMETRI- CA IDEAL”. Ambiente: La condición predominante (usualmente la temperatura) en el ámbito que rodea a un objeto. Sensor de ambiente: Un sensor utilizado para proporcionar la lectura de la tempe- ratura ambiente. Temperatura ambiente: Temperatura del aire que rodea a un objeto. Temperatura a la cual el motor de un vehí- culo comienza a funcionar luego de estar inactivo por varias horas. Amortiguación: Término normalmente utilizado para definir la respuesta y/o rango de rebote de un sistema de suspensión o de un amortiguador. Monitor de diagnóstico: Un circuito electrónico que continuamente controla el estado de un sistema electrónico. Emisiones: Un término genérico utilizado para definir los gases emitidos por el con- ducto de escape de un vehículo. Frecuencia: Se refiere al número de veces que se repite en un segundo el mismo ciclo de variación de nivel (corriente o tensión) de una señal eléctrica. Hidráulico: Un componente que opera por presión de un fluido. Centro de mensaje: Un display que pro- porciona al conductor importante informa- ción de como está operando el vehículo, display que no se encuentra incluido en paneles de instrumentos normales. Microcomputador: Un componente que toma información, la procesa, toma decisiones en base a ellas y al programa que le fue grabado en su memoria ROM y así produce órdenes de salida de estas decisiones. Los microcomputadores son generalmente pequeños y a veces son denominados microprocesadores o proce- sadores. Modulación: Amplificación utilizada para incorporar la información contenida en una señal de baja frecuencia (tal como la palabra o música) en una onda de alta frecuencia producida por un oscilador. Sensor de temperatura: Uno de los componentes de sensado más común- mente utilizado en aplicaciones en el auto- motor es el Sensor de Temperatura, figura 6. Circuitos de sensores de temperatura son utilizados en distintos sistemas electrónicos para controlar la temperatura de varios componentes, fluidos e incluso la del aire. El Control Electrónico de Motor, Control Electrónico de la Transmisión y la LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL 1111Capítulo 1 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 11
  14. 14. Instrumentación Electrónica, son ejemplos de sistemas que contienen circuitos con sensores de temperatura. El circuito electró- nico empleado para sensar la temperatura, es básicamente el mismo para cualquiera de los tres sistemas citados. El circuito está compuesto por un Módulo de Control Electrónico, un Sensor de Temperatura, conductores y conectores. El Módulo de Control Electrónico contiene un Regulador de Tensión (+ 5 Volt), un Resistor Limitador de Corriente (R1), y un Circuito electrónico de Procesamiento de la Información, circuito éste que convierte la información analógica que recibe en una información digital. El Regulador de Tensión alimenta al cir- cuito con un nivel de tensión constante. El Módulo de Control Electrónico interpreta cualquier variación de tensión que se pro- duzca en el Punto M como un cambio en la resistencia del sensor, cambio que debe- ría producirse por un cambio en la tempe- ratura. Debido a esta condición de medi- ción del sistema es que el nivel de tensión con que se alimenta al circuito debe ser preciso y constante (regulado). El Resistor Limitador de Corriente es un Resistor Fijo que protege al circuito evitando una sobrecarga por intensidad de corrien- te. Este resistor limita a un máximo la inten- sidad de corriente demandada al regula- dor si por algún accidente se produce un cortocircuito a masa en el conexionado que une el módulo de control y el sensor de temperatura. El Circuito Procesador de la Información, ubicado en el Módulo de Control, mide el nivel de tensión presente en cada momen- to en el Punto M. Este nivel de tensión depende de la resistencia que tenga en cada instante el Sensor de Temperatura y ese valor resistivo depende del nivel de temperatura a que está expuesto dicho sensor. El Sensor de Temperatura es un Resistor Variable en Función de la Temperatura del medio al que está expuesto y que está sen- sando. En este tipo de sensor, su valor resis- tivo “aumenta” a medida que la tempera- tura del medio que está censando “decre- ce” y por el contrario, su valor resistivo “decrece” a medida que la temperatura del medio “aumenta”. Estos sensores, en los que su resistencia varía en función de la temperatura a que están expuestos, son denominados “Thermistores”. En este caso en particular, se está haciendo referencia a un thermistor del “Tipo NTC” (Coeficiente de Temperatura Negativo). Existen thermistores del “Tipo PTC” (Coeficiente de Temperatura Positivo). Estos tipos de thermistores trabajan exactamente al revés que los descriptos anteriormente, cuando la temperatura “aumenta”, su valor resistivo “aumenta”. Cuando la temperatu- ra “decrece” su valor resistivo “decrece”. El circuito del sensor de temperatura está conformado como un “Circuito Divisor de Tensión” (figura 6). En este circuito la “resistencia limitadora de corriente” (R1) se encuentra dispuesta en serie con un “resis- tor variable” (R2). Con esta configuración de circuito, se genera una caída de tensión a través de los extremos del thermistor que es directamente proporcional al valor de resistencia que adopte en cada instante el sensor (valor producto de la temperatura que está soportando). La fórmula utilizada para determinar el nivel de tensión en el Electrónica del Automóvil 1212 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 12
  15. 15. “punto M” (caída de tensión a través del sensor) se muestra en la figura 7. Por ejemplo si: Vr = 5volt; R1=1,5kΩ ; R2=1,5kΩ Si aplicamos estos valores en la fórmula dada: 1,5kΩ VM = –––––– = x 5Volt = 2,5Volt 3kΩ Si la temperatura desciende el valor resistivo del sensor (R2) se incrementará, supongamos que su valor alcanza los 3kΩ. Ahora en el punto M el nivel de tensión será: 3kΩ VM= ––––– x 5Volt = 3,33Volt 4,5kΩ Si el nivel de temperatura aumenta, el valor resistivo de R2 disminuirá, suponga- mos que alcanza un valor de 270 Ω. Ahora en el punto M el nivel de tensión será: 0,27kΩ VM = ––––––– x 1,77kΩ VM = 5Volt = 0,76Volt Durante la operación normal del siste- ma, cuando la temperatura a ser censada comienza a aumentar, la resistencia del sensor comienza a decrecer y por lo tanto el nivel de tensión en el punto M también decrecerá. Por el contrario, si la temperatu- ra decrece, la resistencia del sensor aumentará y por lo tanto el nivel de tensión en el punto M aumentará también. El módulo de control utiliza los niveles de ten- sión presentes en el punto M como una entrada de información para determinar qué tipo de cambios se están sucediendo en el sistema. Este circuito produce una señal de tensión análoga que puede variar aproximadamente en un rango compren- dido entre algo más que 0 Volt y algo menos que 5 Volt. Durante condiciones anormales del circuito, tales como circuito abierto o cortocircuito, éste no puede pro- veer una medición representativa de la temperatura para la cual está diseñado sensar. Asimismo, cual- quier valor de resisten- cia del sensor que exceda los parámetros del diseño afectará el nivel de la tensión pre- sente en el punto M, LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL 1313Capítulo 1 Figura 6 Figura 7 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 13
  16. 16. dando así al módulo de con- trol una informa- ción incorrecta de la tempera- tura real censa- da. La apertura del circuito entre el módulo de control y el sensor de tem- peratura, o el sensor de tem- peratura y masa, dará como resultado una lectura de 5 Volt en el punto M. Un corto circuito a masa en el circuito entre el módulo de control y el sensor de temperatura resultará en una lectura cer- cana a 0 Volt en el punto M. Un nivel de ten- sión en el punto M más elevado que el máximo que el circuito puede producir (este máximo se daría con temperaturas inferiores a 0º C), puede suceder si se generan resistencias de contacto elevadas entre el módulo de control y el sensor de temperatura o entre éste y masa. CIRCUITO SENSOR DE POSICIÓN POR MEDIO DE UN POTENCIÓMETRO Muchos sistemas controlados electróni- camente requieren de un componente que pueda monitorear el desplazamiento y recorrido de un elemento mecánico, de modo que el circuito de control pueda estar informado permanentemente de la posición en que se encuentra dicho ele- mento. El circuito eléctrico de un Sensor de Posición es muy simi- lar al de un sensor de tempe- ratura. El c i r c u i t o eléctrico está con- f o r m a d o (figura 8) por un Módulo de Control, un Sensor de Posición (potenciómetro - R2 ), conductores eléctri- cos y conectores. El Módulo de Control contiene un Regulador de Tensión, una Resistencia Limitadora de Corriente y un Circuito Procesador de Información. Aunque el Sensor de Posición es una resis- tencia variable, su operación es diferente a la de un Sensor de Temperatura. En este últi- mo la resistencia del sensor, como ya se explicó, varía con la temperatura, en el Sensor de Posición la resistencia es variada mecánicamente. El sensor de posición (potenciómetro) consiste en un resistor fijo Electrónica del Automóvil 1414 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil Figura 8 Figura 9 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 14
  17. 17. (comprendido entre los Puntos A y B) sobre el que se desliza un patín (cursor) estable- ciendo contacto sobre él (figura 9). El patín o cursor es mecánicamente soli- dario con el componente que debe ser monitoreado, por ejemplo el ángulo de apertura de la mariposa de la garganta de admisión movida por el pedal y cable del acelerador; la posición del pedal del ace- lerador en sistemas con acelerador electró- nico; apertura de la válvula EGR, etc. Cuando la posición del componente mecánico cambia, la resistencia del sensor de posición cambia. El módulo de control, determina en cada instante la posición adoptada por el componente mecánico sensado, leyendo por medio de su circuito procesador de información el nivel de ten- sión presente en el Punto M (figura 8). El circuito de este sensor está también conformado como un divisor de tensión, pero a diferencia del sensor de temperatu- ra, el circuito procesador de información monitorea el nivel de la tensión de informa- ción entregada por el sensor a través de una línea de retorno. Conexión entre el Punto M y el Circuito Procesador de Información. A pesar que los circuitos del sensor de temperatura y del sensor de posición están ambos diseñados como circuitos divisores de tensión, la resistencia total del sensor de posición no varía (mientras en el sensor de temperatura sí), por lo tanto el método de cálculo para determi- nar el nivel de tensión de información difiere ligeramente del estu- diado anteriormente. La fórmula utilizada para determinar el nivel de tensión en el Punto M es ahora la mostrada en la figura 10. Por ejemplo si nos remitimos a la Figura 8: Vr= 5Volt; R1=100 Ω; RMB = 2,5kΩ (por estar el cursor al 50% del recorrido entre A y B) ; Luego: RT = R1+R2 = 100 Ω + 5000Ω = RT = 5100Ω 2,5kΩ VM = –––––– x 5Volt = 2,45Volt 5,1kΩ Supongamos ahora que el cursor debi- do al movimiento del eje del componente se mueve hacia el Punto A hasta alcanzar el 85% del recorrido total, el valor de la resistencia entre los Puntos M y B será ahora de (figura 11): RMB = 4250Ω Los demás parámetros no varían debido a que son constantes. El nivel de la tensión de información leída en el Punto M será ahora: RMB 4,25kΩ VM = ––––– x Vr = –––––––x 5Volt = RT 5,1KΩ LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL 1515Capítulo 1 Figura 10 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 15
  18. 18. VM = 4,16Volt Consideremos que ahora el eje del componente sensado gira en el sentido opuesto al anterior. Ahora el cursor se deslizará hacia el Punto B y asumimos que alcance un valor igual al 10% del recorrido total, el valor de la resistencia entre los puntos M y B será ahora de (figura 12): RMB = 500 Ω Los demás parámetros como ya se vio anteriormente no varían. El nivel de tensión de información será en este caso: RMB 0,5kΩ VM = ––––– x Vr =––––––x 5Volt = RT 5,1KΩ VM = 0,49Volt Durante la operación normal del siste- ma, cuando la posición del componente comienza a ser sensada en su movimiento hacia un extremo de su recorrido, la resistencia del sensor de p o s i c i ó n aumentará o disminuirá, dependiendo de cómo se haya diseña- do el circuito. El módulo de control elec- trónico utiliza el nivel de tensión monitorea- da para determinar que tipos de cambios están ocurriendo en el sistema. Si la resis- tencia del sensor de posición aumenta, el nivel de tensión monitoreado aumentará. Si la resistencia del sensor de posición dismi- nuye, el nivel de tensión monitoreado dis- minuirá. El circuito del sensor de posición, produce una señal de información que consiste en una tensión analógica (nivel de tensión monitoreado por el módulo), nor- malmente el rango de variación de dicha tensión se encuentra aproximadamente entre 0,5 Volt y 4,5 Volt. Esta condición se cumple siempre que la resistencia del sen- sor sea la que corresponda al diseño del circuito, cualquier valor de resistencia que se encuentre fuera de los límites del diseño, podrá dar informaciones erróneas de la real posición en la que se encuentra el sen- sor: * Si se produce una apertura del circui- to entre el módulo de control y el Punto A del sensor de posición o entre el Punto M del sensor y el módulo de control, dará Electrónica del Automóvil 1616 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil Figura 11 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 16
  19. 19. como resultado una lectura de 0 Volt en la línea de información. El mismo nivel de información se producirá si se abre el sen- sor propiamente dicho, en el extremo donde recibe la tensión de referencia, o si se abre el cursor. * Si la apertura del circuito se produce en el sensor propiamente dicho en su extre- mo que va conectado a masa, o en la línea que conecta este extremo con masa, en la línea de información se tendrá pre- sente un nivel de tensión de información de 5 Volt. Un corto circuito a masa en la línea que alimenta con la tensión de referencia al sensor o en la que conecta la salida de información con el módulo, dará como resultado un nivel de tensión de informa- ción de 0 Volt. * Si la línea que conecta el retorno del sensor con la masa del módulo es cortocir- cuitada a masa, el nivel de la señal de entrada no se verá afectado. * Una resistencia mayor que lo normal insertada en cualquiera de las conexiones del sensor con el módulo (por ejemplo resistencia de contacto en los conectores), producirá un nivel de infor- mación erró- neo. Si dicha re s i s t e n c i a está inserta- da en la línea por la que el sensor recibe la tensión de referencia, el nivel de ten- sión de infor- mación será menor al real de acuerdo a la posición que el componente tiene en ese momen- to. Si dicha resistencia se encuentra pre- sente en la línea de conexión del sensor con el módulo, el nivel de la tensión de información será mayor al real, de acuer- do a la posición que el componente tiene en ese momento. INTERRUPTORES UTILIZADOS COMO SENSORES DE POSICIÓN En ciertas aplicaciones solamente es necesario conocer dos posiciones defini- das que puede adoptar un componente, por ejemplo si un pedal de freno está pre- sionado o liberado. En estos casos la utiliza- ción de un interruptor es suficiente para cumplir la función de sensor (figura 13). Casi todos los sistemas controlados electrónica- mente contienen como mínimo un interrup- tor actuando como sensor. El tipo de señal (información) que provee un sensor de posi- ción conformado por un interruptor es “digi- tal”, los niveles que puede adoptar esta LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL 1717Capítulo 1 Figura 12 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 17
  20. 20. señal son solamente dos tensiones bien definidas, “On/OFF”; “HI/LOW”; o en definiti- va “5 Volt y 0 Volt”. En los circuitos que utilizan un interruptor como sensor de posición, el interruptor puede estar “referido a masa (negativo) o referido a la tensión de referen- cia (positivo)”. Sensor de posición con el interruptor referido a masa (negativo) El circuito eléctrico de un sensor de posi- ción por medio de interruptor (figura 14), es similar al circuito de un sensor de tem- peratura. Obviamente, la mayor diferencia radica que en serie con la resistencia limi- tadora de corriente se ha conectado un interruptor en lugar del sensor de resistencia variable con la temperatura. Durante la operación normal del circuito, cuando el interruptor se encuentra abierto, el circuito se completa desde el regulador de tensión (+ 5 Volt), la resistencia limitadora de corriente (2,2kΩ), cerrándose a masa a tra- vés del circuito procesador de información. El valor de la resistencia de entrada del circuito procesador de información debe ser por lo menos 10 veces mayor que el valor de la resistencia limitadora de corrien- te, para que el nivel de la tensión de infor- mación en el Punto M esté prácticamente en 5 Volt. Cuando el interruptor esté cerra- do (figura 15), él completará el cierre del circuito a masa y por lo tanto el nivel de la tensión de información en el Punto M será 0 Volt, puesto que toda la tensión de referen- cia se encontrará aplicada sobre la resis- tencia limitadora de corriente. * Si se abre el circuito entre el módulo electrónico de control y el interruptor (sen- sor) dará como resultado un nivel de ten- sión constante de 5 Volt en el Punto M. * Si el circuito entre el módulo electróni- co de control y el interruptor (sensor) se cor- tocircuita a masa, dará como resultado un nivel de tensión constante de 0 Volt en el Punto M. Electrónica del Automóvil 1818 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil Figura 13 Figura 14 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 18
  21. 21. Es evidente que cualquiera de estas dos situaciones darán una falsa información al módulo electrónico de control. Sensor de posición con el interruptor referido a positivo Este circuito utiliza los mismos compo- nentes que el circuito presentado anterior- mente, con la excep- ción que el módulo de control electrónico no provee la tensión de referencia (figura 16). El circuito es alimen- tado eléctricamente desde una fuente externa al módulo de control, tal como la batería del vehículo. Observe que ahora la resistencia limitadora de corriente se encuentra conectada entre el interruptor (sen- sor) y masa. * Durante la opera- ción normal del siste- ma, cuando el interruptor se encuentra abierto, no habrá tensión aplicada al cir- cuito, por lo tanto no existirá circulación de corriente a través de la resistencia limitado- ra de corriente y el nivel de tensión en el Punto M será de 0 Volt. * Cuando el interruptor se encuentre cerrado (figura 17), la tensión de batería quedará aplicada directamente entre los extremos de la resis- tencia limitadora de corriente (2,2kΩ), por lo tanto el nivel de la tensión de información en el Punto M será de + 12 Volt. LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL 1919Capítulo 1 Figura 15 Figura 16 Figura 17 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 19
  22. 22. * Si se produce la apertura de la cone- xión que une el inte- rruptor con el módulo de control electrónico, el nivel de la tensión de información en el Punto M será de 0 Volt constantes. * Si la conexión que une al interruptor con el módulo de control electrónico se cortocircuita a masa, el nivel de la tensión de información en el Punto M será de 0 Volts constantes. * Si la línea de conexión entre el inte- rruptor y el módulo se cortocircuita a masa, evidentemente se producirá un cor- tocircuito entre Positivo y Negativo de bate- ría a través de dicha conexión, circunstan- cia que provocará la apertura del fusible de protección del circuito. GENERADORES DE SEÑALES Captores Magnéticos de Reluctancia Variable (Generadores de corriente alter- nada casi sinusoidal) Los Captores Magnéticos son comúnmente utiliza- dos en cualquier siste- ma electrónico donde la velocidad de rota- ción de un elemento deba ser conocida, por ser un factor de operación del sistema. En Sistemas de Encendido Electrónico Sin Distribuidor, en Sistemas de Inyección de Combustible y Encendido Controlados por Calculador Electrónico y en Sistemas de Freno con Antibloqueo (ABS) son utilizados este tipo de captores. El circuito consiste en un Módulo de Control Electrónico, un Captor Magnético, un Reluctor, conductores de conexión y conectores (figura 18). El Módulo de Control Electrónico contiene una Resistencia Limitadora de Corriente y un Circuito Procesador de Señal (información), este cir- cuito actúa en forma similar a la de un Voltímetro de Corriente Alternada. El captor magnético es un Captor de Reluctancia Variable. Un captor de reluctancia variable Electrónica del Automóvil 2020 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil Figura 18 Figura 19 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 20
  23. 23. es un componente que por contar en su núcleo con un imán permanente, está generando continuamente un campo magnético uniforme y de intensidad cons- tante (figura 19). La uniformidad de el campo magnético y su intensidad en ciertos puntos puede ser modificada, estas variaciones son logradas mediante el pasaje de un componente for- mado por material ferromagnético (reluc- tor) a través del campo magnético del captor. El captor produce una señal de corriente alternada de conformación casi senoidal (figura 20), esta señal es enviada al módulo de control electrónico. La señal se produce cuando un diente del reluctor pasa frente al captor. Cuando un diente del reluctor comienza a aproximarse al captor (“A” en figura 20), las líneas de fuerza del campo magnético se desviarán cortando en su movimiento las espi- ras de la bobina del captor. Este cambio en el campo magnético inducirá una ten- sión positiva en dicha bobina, cuanto mayor sea el cambio producido en el campo magnético, mayor será el nivel de la tensión inducida en la bobina. Cuando el diente del reluctor llega a enfrentarse con el captor no se produce ninguna desviación del campo magnético, por lo tanto la tensión inducida es igual a cero (“B” en la figura 20). El reluctor seguirá girando, el diente comenzará a alejarse del captor. Ahora las líneas de fuerza del campo magnético comenzarán a desviar- se en sentido opuesto al que se produjo ini- cialmente, cuando el diente se estaba acercando al captor. Nuevamente comenzará a indu- cirse una tensión en la bobina del captor pero de sentido opuesto, o sea negativo (“C” en la figura 20). Cuando el reluctor alcance la posición “D” en la figura 20, el nivel de la tensión inducida en la bobina del captor será nuevamente cero, comple- LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL 2121Capítulo 1 Figura 20 Figura 21 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 21
  24. 24. tándose así un ciclo de la corriente alternada inducida en el. Debido al giro continuo del reluctor, cuando un diente se está alejando del captor otro se está acercando, lo que dará una sucesión de ondas de corriente alternada casi sinusoi- dal inducidas en la bobina del captor (figura 21). La frecuencia de esta corriente alternada depende de la velocidad a la que está girando el reluctor, que a su vez depende de las RPM del motor en ese instante. La señal generada por este tipo de circuito puede ser visualizada por medio de un osci- loscopio. Una forma de onda normal generada por un captor de reluc- tancia variable, señal mostrada por la panta- lla de un osciloscopio, será muy similar a la presentada en la figura 22 * Una resistencia insertada en serie en el circuito mayor que la normal (por ejemplo resistencia de contacto en conectores), produ- cirá una caída en el nivel de tensión de la señal que llega al módulo de control elec- trónico (figura 23). Electrónica del Automóvil 2222 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil Figura 23 Figura 22 Figura 24 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:09 PM Página 22
  25. 25. * Un nivel inferior al normal en la señal puede producirse también por una posi- ción incorrecta del captor con respecto al reluctor, esta circunstancia puede ser cau- sada por una distancia de separación entre los mismos (gap) mayor a la máxima especificada (generalmente la máxima distancia admitida es de 1 mm.). * Si el nivel de la señal que recibe el módulo de control electrónico llega a un nivel suficientemente bajo, el circuito elec- trónico no podrá interpretar la información recibida, dando origen así a una falla en el sistema. * Un cortocircuito a masa o una apertu- ra en la continuidad del circuito darán también como resultado, falta de informa- ción al módulo de control electrónico. En la descripción de funcionamiento anterior de un Captor de Reluctancia Variable, por razones prácticas se ha toma- do como ejemplo un reluctor de 4 dientes solamente. El análisis de funcionamiento es válido totalmente para sistemas que utilizan Ruedas Fónicas de: 60-2 dientes, como uti- liza Renault, Fiat, Peugeot, VW, Alfa Romeo, General Motors, etc. y cuya representa- ción se puede ver en la parte media de la figura 24 o Ruedas Fónicas de: 36-1 dientes, como utiliza Ford y cuya represen- tación se observa en la parte inferior de la figura 24. La FRECUENCIA y la AMPLITUD de la señal dependen de la velocidad a la que está girando la RUEDA FÓNICA, o sea depende de las RPM del motor. * A menores r.p.m. menor frecuencia y menor amplitud. * A mayores r.p.m. mayor frecuencia y mayor amplitud. A modo de complemento, en la figura 25 podemos observar los componentes electrónicos de un sistema CAN. ☺ BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL www. tuning.deautomoviles.com.ar www.automecanico.com www.mecanicavirtual.com.ar www.electronicadelauto.com www.abcdatos.com LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS EN EL AUTOMÓVIL 2323Capítulo 1 Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:10 PM Página 23
  26. 26. Electrónica del Automóvil 2424 Los Circuitos Electrónicos en el Automóvil Figura 25- Sistema CAN BUS. Cap 1 L electronica del auto 12/6/11 12:10 PM Página 24
  27. 27. La electrónica invade ya cada rincón del automóvil y estamos ante una nueva revolución (la llegada de los sistemas multiplexados) que permite incorporar aún más componentes inteligentes, como aparatos de radio que modulan el volumen en función de la velocidad, cris- tales que se oscurecen según la intensi- dad de luz que reciben, sistemas de navegación, sistemas de aproximación para facilitar el aparcamiento, y un largo etcétera. Todos estos sistema hay que diagnosticarlos o, al menos, interpretar sus autodiagnósticos. En un principio la electrónica se utilizó en los automóviles para la instalación del sistema de encendido, sustituyendo los clásicos platinos, para incorporarse más tarde a los sistemas de inyección de gasolina. A partir de aquí los diferentes sistemas utilizados en el automóvil se han ido beneficiando de una aplicación cada vez mayor de la electrónica. Nacieron así sistemas como el ABS (el antibloqueo de frenos), el airbag, las suspensiones inteli- gentes, etc. Hoy en día la lista de siste- mas electrónicos implementados en cada uno de los vehículos es realmente extensa, independientemente de su categoría, marca y modelo. Desde el más pequeño utilitario hasta la más sofis- ticada berlina disponen de un importan- te número de elementos, sistemas y com- ponentes regulados electrónicamente. LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL 2525Capítulo 2 Capítulo 2 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 25
  28. 28. LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS Ya hemos visto en el capítulo anterior un resumen de los sistemas controlados elec- trónicamente en el automóvil más impor- tantes. Todos los sistemas electrónicos apli- cados en el automóvil responden a una misma estructura de componentes que podemos definir de la siguiente manera: - UCE (Unidad de Control Electrónico o ECU): Es el circuito central que a través de un complejo programa interno gestiona los actuadores en función de las entradas de información que proporcionan los senso- res. - Sensores: Son los elementos que cap- tan información y transforman los paráme- tros de entrada en señales eléctricas que la UCE puede entender. - Actuadores: Corresponden a dispositi- vos de salida que convierten las señales eléctricas que llegan de la UCE en accio- nes y respuestas de tipo robótico. - Alimentaciones: Es el circuito de bate- ría, los relés y demás componentes que reparten la corriente eléctrica al sistema. LA EVOLUCIÓN DE LA ELECTRÓNICA EN EL AUTOMÓVIL En la inyección electrónica, por ejemplo, el funcionamiento del sistema se basa en la activación que hace la UCE de los actuadores en función de la señal que reci- be de los sensores. Así, por ejemplo, en caso de más o menos temperatura de agua en el sistema de refrigeración del motor, la UCE dosificará en mayor o menor cantidad el combustible que llega a los inyectores. Igualmente tratará de mantener un ralentí estable con la acción de la vál- vula de regulación correspondiente. Las aplicaciones de la electrónica han ido experimentando cambios en su incor- poración en el paso de los años, de tal manera que podemos hablar de cuatro generaciones, desde el punto de vista de su diagnóstico. El futuro vendrá dado por una quinta generación. Primera Generación: En un principio, los sistemas que incorporaban los automóviles eran principalmente analógicos y no dispo- nían de microprocesador. Debido a esto el programa de funcionamiento era muy sen- cillo y el sistema en general se reducía a algunos sensores y actuadores. Segunda Generación: Estos sistemas ya contaban con un microprocesador en la ECU (UCE) que les permitía gestionar un amplio programa de funcionamiento. El número de sensores y actuadores era mayor. Se incorpora la autodiagnosis, que en un principio solamente transmite una serie de códigos de avería, dados en muchos casos a través de un testigo de avería instalado en el cuadro de mandos del propio vehículo. Tercera Generación: El número de sen- sores y actuadores crece notablemente y se incorpora una autodiagnosis más evolu- cionada. Además de los códigos de avería se obtienen datos de funcionamiento del sistema. Cuarta Generación: Sistemas con más Electrónica del Automóvil 2626 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 26
  29. 29. de un microprocesador que permite ade- más de la autodiagnosis una programa- ción externo. De esta manera es posible una re-programación de la UCE en caso de que el fabricante aconseje unos nuevos ajustes para un funcionamiento más correcto del sistema. Antiguamente, en algunos casos de fallos en la programación en fábrica de la UCE (Unidad de Control Electrónico) se procedía a la sustitución de la misma durante el período de garantía del automóvil. Hoy en día con la telepro- gramación, nombre con el que se conoce esta solución, se evita este trastorno. Quinta Generación: El futuro basado en los avances de la electrónica nos llevan a las mismas técnicas de microprocesador pero con espacios más reducidos, menos componentes y la utilización de alternativas como la multiplexación y la fibra de vidrio (soluciones más económicas y precisas). Permitiendo unas instalaciones más simples y duraderas. DIAGNÓSTICO DE LOS SISTEMAS ELECTRÓNICOS La utilización de la electrónica dentro de los vehículos obliga a conocer y poner en práctica una serie de técnicas que permi- tan la diagnosis de los mismos. El tipo de diagnosis a aplicar en cada sistema electrónico dependerá en primer lugar de lo complejo del sistema y, espe- cialmente si el propio circuito dispone o no de auto-diagnosis. Veamos a continuación cada uno de estos casos. Sistemas sin auto-diagnosis: Los prime- ros sistemas electrónicos no disponían de ningún sistema de auto-chequeo, de manera que si un sensor o actuador falla- ba, el sistema no era capaz de compro- barlo y por lo tanto seguía interpretando ese valor como bueno, llegando a extre- mos de regulación del sistema. En la mayo- ría de los casos el motor era incapaz de ponerse en marcha. Son sistemas electróni- cos que ya no se montan desde hace una década, en la mayoría de las marcas. Para su comprobación y diagnostico hemos de disponer de unos mínimos cono- cimientos eléctricos, y una serie de herra- mientas. Estas herramientas necesarias son las siguientes: - Multímetro o téster electrónico común (para el automóvil). _ - Multímetro específico, siempre que dis- pongamos del conector adecuado para el modelo del auto. - Esquema eléctrico del sistema en cuestión. - Sistemas con Auto-diagnosis: Los modernos sistemas electrónicos incorporan en su interior un apartado capaz de com- probar su propio funcionamiento. Cuando surge alguna anomalía ésta queda alma- cenada en forma de código en su memo- ria interna. A través de la excitación de la auto-diagnosis la información se obtiene más tarde en el taller. El funcionamiento de estos sistemas se basa en la utilización de un apartado del programa en la UCE que vela continuamente por el estado de los sensores y actuadores. En caso de que un sensor mida parámetros fuera de rango o imposibles con respecto a otros, automáti- LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL 2727Capítulo 2 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 27
  30. 30. camente se desprecia la señal de ese sen- sor y se aplican valores sustitutorios. Por ejemplo, un sensor de temperatura cuyo circuito eléctrico se corta tendría una resis- tencia eléctrica infinita, que informa de una temperatura del agua muy fría (-40ºC). La UCE se da cuenta de que esta temperatu- ra es imposible, porque la compara con la del sensor de aire, y adopta un valor sustitu- torio de por ejemplo 80ºC. Con esta tem- peratura el motor funcionaría algo pobre a motor frío y algo rico cuando está a la máxima temperatura, pero incluso estas diferencias serían poco notadas por el con- ductor. En esta situación de autodiagnósti- co y valor sustitutorio es cuando se encien- de el testigo de avería en el cuadro del vehículo. En este caso, las herramientas necesarias serían las siguientes: - Terminal de Diagnosis, que además de darnos los códigos de averías nos permita comprobar otros sensores, actuadores y realizar ajustes. - Multímetro o téster. - Esquema eléctrico del sistema en cuestión. A menudo surge la pregunta acerca de cuál es el instrumental adicional adecuada para el taller en materia de diagnosis elec- trónica. Si aplicamos la lógica, entendien- do por ello el asimilar lo que representa un sistema electrónico montado en un vehícu- lo y los problemas que nos traen la práctica habitual del trabajo, llegamos a una serie de conclusiones que resumiremos en la siguiente forma: a) El osciloscopio es una herramienta que no se ha quedado anticuada. Sin embargo, pocos son los mecánicos que lo utilizan y saben la importancia que tiene. Es ese gran desconocido que mide todas aquellas cosas que el polímetro no puede debido a que llevan una frecuencia mayor de lectura (tiempos de inyección, por ejem- plo). b) El analizador de gases es necesario para los sistemas de inyección gasolina y diesel (con opacímetro). Con este equipo aseguramos el buen funcionamiento de cualquiera de estos sistemas, una vez que sabemos que eléctricamente lo hacen correctamente. c) En el mercado existen innumerables equipos que tratan de facilitarnos las labores de diagnóstico. Algunas de ellas son simples aparatos de puesta a cero o reseteado de sistemas. A la hora de tomar la decisión de adquirirlas o no, debemos conocer realmente su alcance y utilidad, para contrastarlo finalmente con su precio y amortización. LOS SENSORES EN EL AUTOMÓVIL Todo sistema electrónico requiere de sensores varios. En el sistema de inyección electrónica, por ejemplo, estos sensores detecten los valores importantes que deben ser medidos, para que con esta información se pueda determinar a través de la ECU el tiempo de actuación de los inyectores y con ello inyectar la cantidad exacta de combustible. La implantación de la tecnología de microprocesadores en los equipos involu- crados en las tareas de medida y protec- Electrónica del Automóvil 2828 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 28
  31. 31. ción, que se instalan para realizar la gestión y mantenimiento del servicio, se ha traduci- do en los últimos tiempos en una disminu- ción de los requerimientos de potencia que deben dar los sensores de medida a dichos equipos. SENSOR DE OXÍGENO O SENSOR LAMBDA (λλ) Un sensor especial utilizado solamente en los Sistemas de Control Electrónico de Motores es el Sensor de Oxígeno, también denominado Sonda Lambda (Sonda λ), figura 1. Este componente se monta en el tubo de escape de gases residuales de la combustión o directamente en el múltiple de escape. La finalidad de este componente consis- te en proveer al Módulo de Control Electrónico de Motor información (realimen- tación) del contenido de oxígeno en los gases residuales de escape, de modo que este pueda determinar si la mezcla aire/combustible aportada al motor se encuentra en la condición Normal (Lambda = 1), Rica (Lambda < 1), o Pobre (Lambda > 1), permitiéndole de este modo al Módulo de Control ajustar más finamen- te los tiempos de inyección de combusti- ble. El circuito eléctrico del sensor de oxíge- no esta formado por un Módulo de Control electrónico, el Sensor de Oxígeno, conec- tores y el cableado necesario para interco- nectar eléctricamente estos componentes, figura 2. El sensor de oxígeno es un Generador de LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL 2929Capítulo 2 Figura 1 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 29
  32. 32. Corriente Continua Variable que informa al módulo de control mediante una señal de tensión análoga cuyo rango de variación se encuentra comprendido entre CERO (0) y UN (1) Volt. La resistencia dispuesta en serie con el sensor (resistencia limitadora de corriente), protege al sensor de intensida- des de corriente de sobrecarga que podrí- an producirse si sucediera un corto circuito en la línea de conexión del sensor de oxí- geno al módulo de control. El sensor de oxígeno consiste en un tubo cerrado en un extremo, construido con Cerámica de Dióxido de Zirconio (ZrO2), estando las caras del mismo, tanto la inter- na como la externa, recubiertas por una delgada capa de platino poroso, figura 3. El interior del tubo de cerámica de ZrO2 (dióxido de zirconio) está relleno de aire exterior, el que se puede considerar contie- ne un 21% de oxígeno. Cuando su cara exterior queda expuesta a los gases de escape, los que muy difícilmente conten- drán el mismo nivel de oxígeno, se produce una reacción química entre sus caras interna y externa. Esta reac- ción genera una dife- rencia de potencial eléctrico entre dichas superficies. Esta es una reacción química que tiene cierta similitud con la reacción quími- ca que se produce en una pila, cuyos electro- dos están compuestos por diferentes metales. Esta reacción química se produce en estas condiciones de exposición, ante los diferentes niveles de oxígeno contenido en el aire exterior y en los gases residuales de la combustión, siempre que la temperatura del sensor haya alcanzado los 350º C o más. La tensión generada por el sensor varia- rá a cada instante en concordancia con el nivel de oxígeno que contengan los gases de escape. El contenido de oxígeno en el aire exterior puede prácticamente conside- rarse constante. Electrónica del Automóvil 3030 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Figura 2 Figura 3 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 30
  33. 33. * El nivel de tensión generada por el sensor aumentará en la medida que el contenido de oxígeno en los gases de escape disminuya. * El nivel de tensión generada por el sensor disminuirá en la medida que el con- tenido de oxígeno en los gases de escape aumente. Cualquier anormalidad que se produzca en el circuito dará como resultado una información erró- nea sobre la composición de la mezcla aire/combustible suministrada al motor, producien- do ajustes inco- rrectos de los tiempos de inyec- ción decididos por el módulo de control electróni- co: * El módulo de control leerá un nivel de tensión proveniente del sensor de 0 Volt constante, si se produce la aper- tura o la puesta a masa del circuito de conexión entre el sensor y el módulo. * Una cone- xión deficiente entre el sensor y el módulo de control, generalmente provocada por resistencia de contacto entre pines macho y hembra de conectores, provocará una caída de tensión sobre esa resistencia. Dicha tensión es parte de la tensión generada por el sen- sor, por lo tanto el nivel de la tensión de información que recibirá el módulo de control será menor a la realmente genera- da por el sensor, dando lugar a que se pro- duzca un error en el tiempo de inyección LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL 3131Capítulo 2 Figura 4 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 31
  34. 34. que impone el módulo de control a los inyectores. * Adicionalmente a estos problemas, se debe tener en cuenta que debido a la alta impedancia que presenta el circuito, este es muy sensible a recibir señales espurias generadas por campos magnéticos exter- nos, como por ejemplo, los producidos por los cables de bujías. Debido a estas posibilidades de recibir interferencias, el conductor que conecta al sensor con el módulo de control electróni- co es protegido por una malla de blindaje conectada a masa. En la figura 4 podemos ver el diagrama de flujo que ejemplifica el funcionamiento del sensor lamda y su interacción con la UCE o ECU. Vea en la figura 5 un esquema en blo- ques que muestra cómo la ECU realiza el control en función de las señales detecta- Electrónica del Automóvil 3232 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Figura 5 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 32
  35. 35. das. Todos los catalizadores utilizados actualmente en nuestro medio son Catalizadores de Tres Vías. El catalizador prácticamente utiliza todo el Oxígeno (O2) remanente de la combus- tión para terminar de oxidar el CO (monóxi- do de carbono) y los HC (hidrocarburos) y reducir los Óxidos Nitrosos. Las reacciones químicas que se produ- cen en el catalizador entre los distintos gases son las siguientes: CO + 1/2 O2 -> CO2 H2 + 1/2 O2 -> H2O CO + NO -> 1/2 N2+ CO2 H2 + NO -> 1/2 N2 + H2O Al ser utilizado casi todo el Oxígeno remanente de la combustión, en los proce- sos químicos que se suceden en el catali- zador, la concentración de Oxígeno en los gases de escape que llegan a la Sonda de Oxígeno (Sonda Lambda) posterior al cata- lizador es muy pequeña. Recuerde que la Sonda Lambda compara la concentración de Oxígeno en el aire exterior con la con- centración de este mismo gas en los gases de escape. Cuando la concentración de Oxígeno en los gases de escape, es menor a la del aire exterior, la Sonda Lambda genera una tensión comprendida entre 0,8 Volt a 1,2 Volt. Observe que en este caso la concentración de Oxígeno en los gases de escape es muy pequeña, inferior al 1%, por lo tanto el nivel de la señal de información, generada por la Sonda Lambda Posterior al Catalizador puede llegar a variar en un pequeño entorno, entre 0,7 Volt y 1,2 Volt. Esta información es utilizada por la ECU para monitorear la eficiencia del catalizador. Si la ECU determina que todo el sistema que ella controla, en lo que hace a la dosi- ficación de aire/combustible y encendido, está funcionando correctamente, pero la Sonda Lambda posterior al catalizador comienza a comportarse como la Sonda Lambda anterior al mismo, entenderá que el catalizador ha perdido su eficiencia y almacenará un código de falla, encen- diendo a su vez la MIL. DIAGNÓSTICO DE LA SONDA LAMBDA Y CICLO PRÁCTICO DE CONTROL Antes de proceder al diagnóstico y ciclo práctico de control y verificación de la sonda lambda, se recomienda: 1 - Revisar la instalación de escape para cerciorarse de que no existan tomas de aire irregulares. El régimen de r.p.m. al ralentí debe mantenerse uniforme, y al acelerar no deben notarse baches o fallos en la progresión de las r.p.m. 2 - A continuación conviene revisar (y en su caso sustituir) el filtro de aire se puede proceder: PRIMER PASO: Se desmontará la sonda lambda y se observará si la cubierta metá- lica con rendijas que recubre la cápsula cerámica está blanquecina (similar a las bujías cuando queman bien), la sonda lambda no funciona correctamente y debe comprobarse en primer lugar la masa (GND) que recibe, o en caso de que la tome a través de su unión roscada al escape, se limpiará la rosca con un cepillo LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL 3333Capítulo 2 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 33
  36. 36. de alambres para conseguir una masa correcta. Una toma de aire en tramo de escape produce el mismo síntoma. Una sonda lambda que trabaje bien debe pre- sentar un aspecto como una bujía cuando se engrasa (recubierta con carbonilla negra húmeda). SEGUNDO PASO: Debe verificarse la con- tinuidad del cable (si tiene uno sólo), o de los cables (caso de tener 3 ó 4) desde el conector de la sonda lambda hasta la UCE mediante un multímetro (DC Ohm, escala 200) y deben dar perfecta continuidad. Dicha comprobación se hace observando el color o los colores de los cables que salen del conector y que llegan a la UCE. TERCER PASO: Si la sonda lambda tiene resistencia calefactora (estas sondas tienen 3 ó 4 Cables), se mide el valor de los dos cables de la resistencia con el multímetro (DC en Ω, escala 200), y su valor deberá estar comprendido entre 5Ω y 15Ω. La ten- sión que llegue a la resistencia será la de batería. La resistencia de la sonda es para elevación rápida de la temperatura sin necesitar que el motor esté totalmente caliente para la corrección lambda. CUARTO PASO: Se monta la sonda lamb- da engrasando la rosca con un poco de grasa de bisulfuro de molibdeno (MOS2), apretándola a 50 Nm (5 mKg). Se enchufa el conector; se arranca el coche y se pone a temperatura normal de funcionamiento (mínimo 80ºC). Se pone al ralentí y se mide la tensión con el multímetro (DC en V, esca- la 1V), conectando el cable negro del mul- tímetro a masa del motor, y el rojo al cable de señal de tensión. El valor de la tensión deberá ser de entre 0,1 y 0,5 Volt oscilantes. FUNCIONAMIENTO DE LA SONDA LAMBDA El material cerámico utilizado (cápsula cerámica) se hace conductor para los iones de oxígeno a partir de 300ºC. Esta temperatura la consigue rápidamente la resistencia calefactora; y para el caso de sondas antiguas (de un solo cable), estas temperaturas las alcanza el motor al poco tiempo. Cuando la proporción de oxígeno por ambos lados de la cápsula cerámica es desigual, se establece una tensión eléctrica según se explicó antes, y esta tensión será la indicadora de las diferentes proporciones de oxígeno que existen entre ambos lados de la cápsula cerámica de la sonda. Las igualdades ó ecuaciones anteriores en las que intervienen nafta (gasolina) y aire en el ciclo termodinámico de combustión, dan como resultado unos productos resultantes que según contengan más o menos monóxido de carbono (CO) y vapor de agua, humedecerán más o menos los gases de escape, y por tanto, producirá más o menos tensión entre las láminas de platinoque contiene la cápsula cerámica de la sonda lambda y que se puede medir con un Multímetro (DC en V y escala 200m). Cuando la relación de mezcla sea dife- rente a la relación lambda: l = 1, la tensión generada en la sonda será transmitida a la UCE para que la UCE reduzca ó aumente la cantidad de combustible a inyectar. Sondas Lambda de 1, 3 ó 4 Cables: Las Electrónica del Automóvil 3434 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 34
  37. 37. sondas lambda antiguas tienen un sólo cable, y las más modernas tienen más (3 ó 4); pero en todos los casos, el cable que envía la tensión desde la sonda a la UCE es el negro (la figura 6 muestra el esquema eléctrico), que comunica directamente con la arandela de contacto a la lámina de platino señalada con (a) y que continúa por la parte interior de la cáp- sula cerámica hasta (b). El contacto a masa (GND) de esta lámina de platino se hace a tra- vés de (c). Los otros dos cables son para el posi- tivo (+) y negativo (-) de la resistencia calefacto- ra y la sonda lambda recibe masa a través de su roscado al colector de escape. Las sondas modernas tienen 4 cables y toman la masa desde la lámina de pla- tino, siendo mas seguras ya que la mayoría de los fallos en sondas lambda se deben a deficientes masas. SENSOR GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA PULSANTE DE FRECUENCIA VARIABLE CON LA PRESIÓN La empresa FORD uti- liza en varios de sus modelos de automóvil, un sistema de Control Electrónico del Motor cuyos Sensores de Presión Absoluta en el Múltiple de Admisión (MAP - Manifold Absolute Pressure) y de Presión Barométrica (BP - Barometric Pressure), difieren de los sensores vistos hasta ahora en el tipo de LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL 3535Capítulo 2 Figura 6 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 35
  38. 38. señal de información que entregan a la ECU, figura 7. Los descriptos hasta el momento, informan por medio de una ten- sión analógica que puede variar desde algunos cientos de milivolt hasta cerca de cinco volt. Los sensores de FORD a los que nos estamos refiriendo, tienen la particulari- dad de generar una señal de información que es una onda cuadrada cuyos límites son 0V y + 5V, pero la frecuencia de dicha señal es variable con la presión a la que están expuestos dichos sensores, figura 8. En la tabla 1 puede observar la correspon- dencia entre la depresión del múltiple de admisión y la frecuencia de la señal gene- rada. Recuerde que la fre- cuencia de una señal es la cantidad de ciclos que se suceden en un segundo. El circuito está confor- mado por un módulo de control electrónico, un sen- sor MAP, conectores y conductores de conexionado entre los componentes. El módulo de control electrónico contie- ne: * Un Regulador de Tensión ( + 5 Volt ) * Una Resistencia Limitadora de Intensidad de Corriente * Un Conversor de Frecuencia a Tensión de C.C. * Un Procesador de Señal * El regulador de tensión suministra al Electrónica del Automóvil 3636 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Figura 7 Figura 8 Tabla 1 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 36
  39. 39. circuito una tensión de alimentación de nivel constante, + 5 Volt. * La resistencia limitadora de intensidad de corriente, protege al regulador de ten- sión de un nivel de corriente de sobrecarga que se podría producir ante un cortocircui- to a masa en la línea de alimentación del sensor. * El sensor reacciona ante los diferentes niveles de presión a la que esta expuesto, enviando al módulo de control señales de frecuencia cambiante en función de los cambios que se producen en dicha pre- sión. * El conversor de frecuencia a tensión de C.C., acondiciona la señal enviada al módulo de control por el sensor, convirtien- do las distintas frecuencias en tensión de C.C. cuyos niveles son proporcionales a la frecuencia de la señal recibida. * El procesador de señal convierte las tensiones analógicas salientes del conver- sor de frecuencia/tensión, en señales digitales bina- rias. * El Sensor MAP consiste en un oscilador electrónico (generador de frecuencias) cuya frecuencia de oscila- ción depende en cada ins- tante del valor de capaci- dad que presenta el capa- citor variable. * El capacitor variable está formado por dos placas elásticas, que son las tapas de cierre de una cámara de vacío, figura 9. * De acuerdo al vacío producido en las cámaras de combustión del motor en cada momento, vacío que es transmitido por medio de un conducto a la cámara de vacío que constituye el capacitor varia- ble, las placas del capacitor se desforman acercándose entre sí en mayor o menor grado. Tengamos presente que el valor de capacidad de un capacitor es directa- mente proporcional a la superficie de las placas enfrentadas, e inversamente propor- cional a la distancia que las separa. En este caso se tienen placas iguales en superficie, las que no cambian de tamaño, pero si varía la distancia que las separa, de acuerdo al nivel de presión a que están LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL 3737Capítulo 2 Figura 9 Figura 10 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 37
  40. 40. expuestas, por lo tanto en función de los cambios que se produzcan en esa presión variará la capacidad del capacitor, figura 10. Como ya se describió, la frecuencia generada por el sensor (oscilador) depen- de en cada instante del valor de la capa- cidad del capacitor variable con la presión. La respuesta de este circuito es la siguiente: * A mayor valor de capacidad, conse- cuencia de un mayor nivel de vacío, menor es la frecuencia de la señal gene- rada, vea la tabla 1. * A menor valor de capacidad, conse- cuencia de un menor nivel de vacío, mayor es la frecuencia de la señal genera- da, vea la tabla 1. Para cada nivel de presión corresponde un nivel de capacidad del capacitor varia- ble. Debido a que la frecuencia de oscila- ción del circuito generador de frecuencia es dependiente de la capacidad del capacitor, para cada nivel de presión en el múltiple de admisión corresponde una fre- cuencia determinada de la señal genera- da. De esta forma el sensor informa en todo momento al módulo de control electróni- co, sobre la presión existente en el circuito de admisión de aire del motor. Cualquier anormalidad que se produzca en el circuito dará como resultado una falsa información recibida por el módulo de control. Esta falsa información puede ocasionar por ejemplo, error en los cálculos realizados por el módulo de control para determinar el tiempo de inyección de combustible y el avance del encendido: * El módulo de control electrónico reci- birá como información una señal de cero ciclo/segundo (Hertz) si la línea de alimen- tación del sensor (tensión de referencia) se interrumpe o se corto circuita a masa. * El módulo de control electrónico reci- birá como información una señal de cero ciclo/segundo (Hertz) si la línea de señal que va del sensor al módulo de control se interrumpe o se corto circuita a masa. * Si se produce una resistencia de con- tacto importante entre pines macho/hem- bra de los conectores que unen el cablea- do existente entre el sensor y el módulo de control, también se pueden producir falsas informaciones. Dichas resistencias de con- tacto aparecerán en serie con cualquiera de las líneas de conexión eléctrica que comunican al sensor con el módulo de control. Estas resistencias si son lo suficien- temente elevadas ocasionarán pérdida de amplitud de la señal, pudiendo llegar a un punto tal que el circuito conversor de fre- cuencia a tensión de C.C. no llegue a leer- las, perdiéndose así la información. En definitiva, el MAP es un sensor que mide la presión absoluta en el colector de admisión. MAP es abreviatura de Manifold Absolute Presion. Existen dos tipos de sensores MAP, senso- res por variación de tensión y sensores por variación de frecuencia. En el sensor por variación de tensión el vacío generado por la admisión de los cilin- dros hace actuar una resistencia variable (figura 11) que, a su vez, manda informa- ción a la unidad de mando del motor, de la carga que lleva el motor. La señal que recibe la unidad de Electrónica del Automóvil 3838 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 38
  41. 41. mando del sensor de presión absoluta junto con la que recibe del sensor de posición del cigüeñal (régimen del motor) le permite elaborar la señal que mandará a los inyec- tores. El sensor MAP consta de una resistencia variable y de tres conexiones, una de entra- da de corriente que alimenta al sensor y cuya tensión suele ser de +5.0V, una cone- xión de masa que generalmente comparte con otros sensores, cuya tensión suele osci- lar ente 0V y 0.08V y una conexión de sali- da que es la que manda el valor a la uni- dad de mando y cuyo voltaje oscila entre 0.7 y 2.7V. El sensor MAP por variación de frecuen- cia tiene dos misiones fundamentales, medir la presión absoluta del colector de admisión y la presión barométrica. Este tipo de sensores mandan informa- ción a la unidad de mando de la presión barométrica existente sin arrancar el vehí- culo y cuando está completamente abier- ta la válvula de mariposa, por lo que se va corrigiendo la señal de inyector mientras hay variaciones de altitud. La relación para determinar la presión absoluta a partir de la barométrica es sen- cilla, es decir, la presión absoluta es igual a la presión barométrica menos la succión o vacío creada por los cilindros. No podemos comprobar estos sensores de la misma forma que los sensores por variación de tensión, si lo hacemos obtendremos un valor que oscila sobre los 3.0V, pero no varía según la presión solamente es una tensión que nos indica que está funcionan- do dicho sensor. La salida de la señal a la unidad de mando es de Hertz, por lo que tendremos que medirlo mediante un osciloscopio o un multímetro (tester) con opción de medición de frecuencia. La frecuencia de esta señal suele oscilar entre 90Hz y 160Hz, la tensión de ali- mentación del sen- sor es de +5.0 V, la toma de masa debe presentar una tensión máxima de 0.08V igual que el de variación de ten- sión. En la figura 12 podemos ver la ubi- cación del sensor MAP en el motor. LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL 3939Capítulo 2 Figura 11 Figura 12 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 39
  42. 42. SENSORES POR EFECTO HALL Algunos sistemas electrónicos de control de suspensión, de control de motor o de control de velocidad del vehículo utilizan sensores de posición por interruptor referido a masa (GND), llamados dispositivos por Efecto Hall. El circuito del sensor por efecto Hall actúa de la misma forma que un sensor de posición que utiliza un interruptor referido a masa. La diferencia fundamental radica en como la conmutación a masa se produce. En el caso de un sensor de posición por interruptor referido a masa, en el circuito existe un interruptor mecánico. El sensor Hall utiliza un Interruptor Electrónico del que podemos mencionar lo siguiente: * El circuito del sensor por efecto Hall está conformado por un Módulo de Control Electrónico, un Dispositivo por efec- to Hall, conectores y conductores que inter- conectan entre sí a ambos dispositivos electrónicos, figura 13. * El Módulo de Control Electrónico con- tiene un Regulador de Tensión (+5V), una resistencia limitadora de corriente que constituye la carga de colector del transis- tor (T) de salida del Sensor Hall y un Circuito Procesador de Información. El corazón de un dispositivo por efecto Hall es el elemento Hall propiamente dicho, identificado como “H” en la figura 13. En 1897 el físico E.H. Hall observó que una tensión se desarrollaba a través de un conductor, por el que circulaba una corriente eléctrica, cuando dicho conduc- tor era sumergido en un campo magnéti- co, siempre que las líneas de fuerza de este campo fueran perpendiculares a la direc- ción de circulación de esa corriente eléctri- ca, figura 14. Más recientemente, en los dispositivos por efecto Hall, el simple conductor utiliza- do inicialmente como elemento sensor fue reemplazado por un semiconductor. La razón de utilizar un semiconductor en lugar de un simple conductor, obedece a que el Electrónica del Automóvil 4040 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Figura 13 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 40
  43. 43. nivel de la tensión Hall desarrollada en un semiconductor es mucho mayor a la desa- rrollada en un conductor, considerando que ambos están recorridos por la misma intensidad de corriente y están sometidos a un campo magnético de igual intensidad. Los dispositivos Hall utilizados en la actualidad consisten en un elemento semiconductor y un imán permanente, tal como podemos sintetizar en la figura 15. A medida que un elemento Hall, recorrido por una corriente eléctrica, comienza a ser expuesto a un campo magné- tico, una tensión comienza a ser generada por dicho ele- mento (denominada Tensión Hall). El nivel de dicha tensión se va incrementando a medida que el elemento es inmerso más y más en el campo magnético, es decir a medida que mayor cantidad de líneas de fuerza del campo magnético lo atraviesen. El nivel máximo de ten- sión Hall generada por el elemento será alcanzado, cuando este se encuentre totalmente sumergido en el campo magnéti- co (parte A de la figura 15). Si el elemento comienza a ser retira- do o blindado de la influencia del campo magnético (partes B y C de la figura 15), el nivel de la tensión Hall generado comenzará a disminuir, llegando a nivel cero cuando ya el elemento se encuentre fuera de la acción del campo magnético. LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL 4141Capítulo 2 Figura 14 Figura 15 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 41
  44. 44. A causa que el elemento Hall genera una tensión de muy baja amplitud esta señal debe ser amplificada para poder ser utilizada por los circuitos del sensor. Si hace referencia al esquema de la figura 13, el nivel de la tensión generada por el ele- mento Hall “H” es incrementado por el Amplificador de Tensión “A”, pero la forma de onda permanece invariable. Esta ten- sión ya amplificada es conformada por la etapa Schmitt Trigger “S” para luego ser aplicada a la base del Transistor de Conmutación “T”. Cuando el elemento Hall (H) está expuesto al campo magnético del imán permanente genera una pequeña tensión de C.C. (vea la señal de la figura 16), ese nivel de tensión es elevado (amplificado) por el amplificador de tensión (A), luego conformado por la etapa Schmmitt Trigger Electrónica del Automóvil 4242 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Figura 16 Figura 17 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 42
  45. 45. (S) para ser aplicada a la base del transistor (T). Este transistor por ser del tipo NPN al reci- bir una polarización positiva en su Base res- pecto de su Emisor, entra en el estado de plena conducción (saturado). Al estar el transistor en saturación su resistencia Colector/Emisor es muy pequeña, por lo tanto el nivel de tensión en el Punto M es casi cero, en la práctica aproximadamen- te 0,4V. Observe ahora la figura 17, al quedar el elemento Hall (H) fuera del campo magné- tico del imán permanente no genera ten- sión. Al no generar tensión alguna, la polari- zación de la juntura Base/Emisor del transis- tor (T) es igual a cero, en esta condición el transistor no conduce, transistor cortado. Al estar el transistor polarizado al corte su resis- tencia Colector/Emisor puede considerarse tendiendo a infinita, por tanto el nivel de tensión en el Punto M es prácticamente el nivel de la tensión de referencia VR. La forma de onda de la señal entregada por el sensor se muestra en la figura 18. Los sensores por efecto Hall son muy uti- lizados en la industria automotriz para infor- mar las RPM del motor, la posición del cigüeñal, la referencia de cilindro 1 (sensor de fase), la velocidad del vehículo, la carga que está soportando el vehículo en los sistemas con suspensión inteligente, entre algunas de las tantas utilizaciones. SENSOR DE ALAMBRE CALIENTE Otro dispositivo especial utilizado sola- mente en los Sistemas de Control Electrónico de Motores lo constituyen los sensores de Masa de Aire de Admisión, conocidos normalmente como MAF (Mass Air Flow Sensor). Estos dispositivos son utiliza- dos para medir la cantidad de aire que está siendo admitida por el motor. Cuando decimos cantidad de aire nos estamos refi- riendo al peso del mismo no al volumen. Son ubicados en el conducto de toma de aire entre el filtro de aire y la mariposa que, solidaria con el acelerador, regula el paso de aire que ingresa a los cilindros. El circui- to eléctrico del sensor MAF está constituido por el Sensor MAF, el conjunto del Módulo Electrónico de Control, los conectores y los cables que conectan a estos dos compo- nentes, figura 19. * El sensor informa a la ECU por medio de una señal consistente en una tensión análoga de corriente continua, cuyo nivel es directamente proporcional, en cada ins- tante, a la masa de aire admitido por el motor. * El sensor recibe alimentación de ten- sión positiva desde la batería a través del relay de potencia, tomando el negativo de batería (masa) en el Módulo de Control Electrónico. * El sensor contiene un circuito denomi- LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL 4343Capítulo 2 Figura 18 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 43
  46. 46. nado “de a l a m b r e caliente”, un circuito deno- minado de “alambre frío” y un circuito electrónico destinado al proceso de la señal. * Los circui- tos de “alam- bre caliente” y “alambre frío” están conectados eléctrica- mente de modo que conforman una dis- posición denominada comúnmente “Puente de Wheatstone”. * Un “Puente de Wheatstone” no es más que dos simples circuitos serie conectados en paralelo entre sí y en paralelo a su vez con la fuente que los alimenta. En el circuito de la figura 20 el voltímetro indicará 0 Volt cuando se cumpla la condi- ción: R1 x R4 = R2 x R3 Si varía el valor resistivo de cualquiera de las resistencias, el puente se desbalancea y aparece una diferencia de potencial entre los puntos “A” y “B” del circuito, tensión que será indicada por el voltímetro. En el circuito del alambre frío, figura 21, una resistencia fija R1 es dispuesta en serie con una resistencia variable con la tempe- ratura, termistor “T” creando así un divisor de tensión, observe que este circuito es similar al utilizado en el Sensor de Temperatura de Aire Admitido (ATS). El termistor está localiza- do en el centro de la corriente de aire y varía su resistencia en función de la tempe- Electrónica del Automóvil 4444 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Figura 19 Figura 20 Figura 21 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 44
  47. 47. ratura del aire admitido por el motor. El Circuito Electrónico Interno del sensor sumi- nistra una tensión de un nivel fijo y regulado al circuito de alambre frío en el punto “A”. La caída de tensión a través de cada resisten- cia, la R1 y la resistencia del termistor “T”, dependerá en cada momento del valor resistivo que esté adoptando el termistor: * Cuando la temperatura del aire a que está expuesto el sensor es baja, la resisten- cia del mismo es alta, por lo tanto la ten- sión en el punto “C” es alta. * Cuando la temperatura del aire al que está expuesto el termistor aumente, la resis- tencia del termistor disminuirá, cayendo en él una porción menor de la tensión de fuente, disminuyendo así el nivel de tensión en el punto “C”. * Se desprende de la descripción dada en los dos puntos anteriores que el termistor utilizado en el circuito de alambre frío es del tipo “NTC”. En el circuito de alambre caliente, una resistencia fija R2 es dispuesta en serie con una resistencia “Alambre Caliente”, la que es precalentada por el pasaje de una corriente eléctrica a través de ella. Este tipo de resistencia es de una construcción especial, de modo que genere una cierta temperatura proporcional a la corriente que la recorre. * Este elemento también cambia su resistencia cuando es calentado, esto causa que responda al calor generado como lo haría un termistor, variando su resistencia , con la diferencia que en este caso el Alambre Caliente se comporta como un termistor PTC, es decir aumenta su resistencia a medida que aumenta su temperatura. El circuito electrónico del sensor aplica una tensión de nivel fijo y regulado en el punto “B”, un nivel determinado de intensi- dad de corriente fluirá a través de R2 y del alambre. Esta circulación de corriente por el alambre provocará un aumento de tem- peratura en el mismo, causando a su vez una caída de tensión entre los extremos de la resistencia R2, el nivel de esta caída de tensión es proporcional a la intensidad de la corriente circulante por esta resistencia estableciendo un cierto nivel de tensión en el punto “D” (vea la figura 21). Para determinar la cantidad de aire que está siendo absorbido por el motor, tanto el ter- mistor Alambre Frío, como el Alambre Caliente son montados mecánicamente dentro de un pequeño conducto calibrado de pasaje de aire, preparado en el gabi- nete del sensor. Como este último se encuentra montado a su vez en el tubo de admisión de aire, una muestra del aire admitido pasa por el referido conducto. Ese flujo de aire al entrar en contacto con la superficie del alambre caliente absorbe parte del calor que en el se está generan- do por efecto del pasaje de la corriente eléctrica, esta absorción de calor produce en el alambre una disminución de tempe- ratura. Esta disminución de temperatura en el alambre, produce una disminución de su resistencia, dando como consecuencia un nivel de tensión en el punto “D” mayor al que se tenia anteriormente. Comparando los niveles de tensión exis- tentes en cada momento en los puntos “C” LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL 4545Capítulo 2 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 45
  48. 48. y “D”, el circuito electrónico del sensor pro- duce una señal consistente en una tensión analógica de corriente continua que es directamente proporcional a la masa de aire admitida por el motor. En la figura 22 puede observar la ubica- ción de un sensor MAF en un vehículo Ford, ubicado entre el filtro de aire y la mariposa. SENSORES DE FLUJO DE AIRE ADMITIDO (SONDA VOLUMÉTRICA) Se encuentra entre el filtro de aire y la mariposa. Tiene la función de detectar el flujo volumétrico de aire aspirado por el motor a fin de determi- nar, en todo momento, la carga que está soportando el motor. En la figura 23 podemos observar la composición inter- na de esta sonda (denomina- da LMM). El plato sonda móvil de la sonda volumétrica de aire desempe- ña el papel de un diafragma variable. El flujo del aire de admisión QL desplaza el plato sonda contra la fuerza constante de un resorte antagónico, de manera que la sección de paso libre se vuelve mayor a medida que aumenta el volumen de aire. La variación de la sección de paso libre Electrónica del Automóvil 4646 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Figura 22 Figura 23 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 46
  49. 49. de la sonda volumétrica de aire en función de la posición del plato sonda se ha elegi- do de manera que obtuviera una relación logarítmica entre el ángulo del plato y el volumen de aire aspirado. Eso ha dado por resultado una gran sensibilidad de la sonda volumétrica de aire para pequeños cauda- les de aire que exigen una alta precisión de medición. La precisión requerida es de un 1 a un 3% del valor de medición a lo largo de un campo de Qmax : Qmin = 100 : 1. En la figura 24 cómo es físicamente esta sonda volumétrica. El cursos de un potenciómetro toma la posición angular del plato sonda y la con- vierte en una tensión de salida UA que se transmite a la unidad de control (figura 25). A fin de que el envejecimiento y la deriva- ción térmica del potenciómetro no influyan en la precisión, la unidad de control evalúa solamente relaciones de resistencia. Otro efecto que hay que tener en cuen- ta procede de las carreras de admisión de los diversos cilindros, que producen oscila- ciones en el sistema de admisión del motor. El sensor sólo puede seguir tales oscilacio- nes de frecuencia hasta 10Hz. A fin de reducir estas influencias todo lo posible, un plato de compensación (figura 23-1) unido fijamente con el plato sonda de medición y trabajando en cooperación con un "volu- men de amortiguación" (figura 23-2), amor- tigua las oscilaciones originadas por el aire aspirado pulsante. La medición según el principio de pre- sión dinámica no determina el flujo másico real del aire aspirado por el motor, por esta razón para la dosificación precisa del com- bustible es necesaria por tanto realizar una corrección de la masa volumétrica tenien- do en cuenta la temperatura del aire. A fin de tener en cuenta las variaciones de la masa volumétrica del aire al fluctuar la temperatura del aire de admisión, la uni- dad de control determina un valor de corrección a partir de la resistencia termo sensible de un sensor de temperatura (figu- ra 23) integrado en la sonda volumétrica de aire. SENSORES PIEZOELÉCTRICOS La mayoría de los circui- tos electrónicos necesitan para su operación informa- ción sobre varios tipos de presiones, por ejemplo: LOS SENSORES EN LOS SISTEMAS DE CONTROL DEL AUTOMÓVIL 4747Capítulo 2 Figura 24 Figura 25 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 47
  50. 50. * Presión de aire * Presión de fluidos * Presión causada por vibraciones mecá- nicas Las presiones enu- meradas son tipos de presiones que necesi- tan ser monitoreadas. Debe tener en cuenta que: * Circuitos de Sensores PIEZOELECTRI- COS son utilizados a veces en circuitos electrónicos como transductores de pre- sión a señal eléctrica, de modo de poder brindar información sobre la presión que debe ser monitoreada. * La denominación “Piezoeléctrico” pro- viene del vocablo griego que significa “Presión”. La Instrumentación Electrónica y los Controles Electrónicos de Motor son ejem- plos de sistemas que utilizan este tipo de circuitos. Ambos sistemas se valen de Sensores Piezoeléctricos, pero el Sensor de Detonación (también conocido como Sensor de Pistoneo o Knock Sensor) emple- ado en Sistemas de Control Electrónico de Motores difiere del Sensor Piezoeléctrico de Presión. Por ser diferentes ambos sistemas serán descriptos individualmente. SENSORES DE DETONACIÓN Los dispositivos piezoeléctricos emplea- dos en los sistemas de control electrónico de motor son denominados “Sensores de Detonación” en su acepción inglesa “Knock Sensor”. El circuito eléctrico del sensor de detonación está formado por un Sensor Piezoeléctrico (Cristal), un Módulo de Control Electrónico, conectores y conduc- tores, figura 26. El sensor de detonación reacciona ante los golpeteos o vibraciones mecánicas pro- ducidas en el motor a causa de las deto- naciones generadas en los cilindros y los convierte en una señal eléctrica de corrien- te alternada que puede tener amplitudes de 1 Volt o más. El Sensor de Detonación en sí consiste en un Generador de Tensión (cristal piezoeléc- trico) y una Resistencia en serie con él. Este sensor produce una aguda y definida señal de corriente alternada cada vez que se Electrónica del Automóvil 4848 Los Sensores en los Sistemas de Control del Automóvil Figura 26 Figura 27 Cap 2 sensores auto 12/6/11 12:48 PM Página 48

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