CEMS CAT.pptx

Sistema de Control electrónico de
cargador frontal.

Introducción:
• En las máquinas actuales se utilizan muchos
tipos de controles electrónicos.
• Cada sistema de control electrónico requiere
cierto tipo de dispositivos de entrada para
alimentar la información electrónica al Módulo
de Control Electrónico (ECM) para el
procesamiento.

Funciones de un sistema ce control
electrónico:
• Los sistemas de control electrónico se comunican
con el operador y con el técnico mostrando la
información de la máquina a través de un monitor.
• Estos sistemas de control electrónico usan las
computadoras para controlar la operación de cada
uno de los sistemas de la máquina, las
computadoras son los ECM que se programan para
activar los componentes que a su vez realizan
funciones de la máquina. Ej. Transmisión
activación de cilindros o alerta por una falla.

Funciones principales del sistema de
control electrónico:
• Control de los sistemas de
la máquina.
• Comunicarse con el
operador.
• Todos estos sistemas están
interconectados a través
de un enlace de datos.
• Este enlace proporciona
un puerto de servicio para
propósito de diagnostico y
de servicio.

•Ej:
•Velocidad
•Temperatura
•Presión
•Posición
•Flujo
•Nivel de fluido
•Como una señal
electrónica
Se usan para
monitorear
parámetros físicos
Activados por el
operador
Monitorean
condiciones de
maquina
Sensor de posición del
acelerador y Sensor de
nivel son accionados por
el operador
OJO
Dispositivos de entrada
del sistema de control
electrónico:

Los dispositivos de entrada utilizados en estos
sistemas son:
• INTERRUPTORES.
• EMISORES.
• SENSORES.
Dispositivos de entrada del sistema de control
electrónico:

Interruptores:
• En los sistemas de control
electrónico se utilizan
varios tipos de
interruptores pero todos
tienen funciones similares y
se conocen como
dispositivos de “dos
estados”(conectado o
desconectado) los
interruptores proporcionan
una entrada abierta o una a
tierra a un ECM.

Lado derecho del motor.
Interruptor de presión de aceite:
Los contactos del interruptor están normalmente abiertas(cuando el motor no esta en
funcionamiento). Cuando el motor funciona y la presión de aceite esta dentro de la gama
deseada, los contactos se cierran y el circuito completo va a tierra, si el nivel de aceite baja, los
contactos se abren, en este caso el interruptor envía la señal al ECM.

Interruptor de nivel de refrigerante:
Funciona con un voltaje de entrada de +8volt.
Con el equipo energizado y el nivel de refrigerante correcto el switch debe
enviar una señal de menos de 1V

Emisores:
• Los dos mas comúnmente usado son emisores
de 0 a 240 ohmios y de 70 a 800 ohmios.

Emisores de 0 a 240 ohmios.
• Generalmente los encontramos en el nivel de
combustible, donde la resistencia de salida se
mide en el ECM o en el procesador del sistema
monitor y el valor corresponde al nivel del
combustible.
• Existen dos tipos de emisores de nivel:
• Uno tiene la gama de resistencia interna de 0 y 90
ohmios.
• Y el otro una gama de resistencia de 33 y 240
ohmios.

Emisor de nivel de combustible:

Emisores de 70 a 800 ohmios:
• Generalmente se utilizan en medidores de
temperaturas o sistemas similares con los
mismos parámetros de operación, puede
corresponder a cualquier fluido aceites o
refrigerante.
• El ECM calcula la resistencia y el monitor
muestra la salida en un medidor, en un
indicador de alerta o en un medidor y en un
indicador de alerta.

Funcionamiento:
• En los emisores con un solo terminal se usa la
base de montaje, para que la tierra de la
máquina complete el circuito de señal. Por
esto, es importante tener un buen contacto
eléctrico entre la base del emisor y el metal al
cual se montan. El uso de cinta de teflón para
sellar puede interferir con la conductividad
eléctrica del contacto.

Sensores:
• Los sensores se usan para medir parámetros
físicos tales como velocidad, temperatura,
presión y posición. Un sensor electrónico
convierte un parámetro físico en una señal
electrónica. La señal electrónica es
proporcional al parámetro físico.

Tipos de sensores de entrada:
• Sensores de frecuencia,
• sensores analógicos,
• sensores digitales y
• combinación de sensores analógicos a
digitales.

Sensores de entrada de frecuencia:
• En los sistemas de control electrónico se usan
varios tipos de componentes para la medición
de la velocidad. Los dos sensores más
comunes son:
• (1) Magnético y
• (2) de efecto Hall.

Sensor de frecuencia magnética
• En un sistema donde no son críticas las
velocidades bajas se usa un detector
magnético.

Sensor de frecuencia magnético:
• Los sensores de frecuencia de detección
magnética pasivos convierten el movimiento
mecánico en voltaje CA. El detector magnético
típico consta de una bobina, una pieza polar, un
imán y una caja. El sensor produce un campo
magnético que, al pasar un diente de engranaje,
se altera y genera voltaje CA en la bobina. El
voltaje CA es proporcional a la velocidad. La
frecuencia de la señal CA es exactamente
proporcional a la velocidad (rpm).

Ejemplo de funcionamiento:
La medición de la velocidad del motor es un
ejemplo de sistema que usa el sensor de
velocidad de detección magnética, cuyo
resultado se muestra en el tacómetro.

Sensor de efecto hall:
• En los sistemas donde la medición de las
velocidades bajas es crucial, se usa un sensor
de efecto Hall.

Sensor de efecto Hall:
• El elemento sensor está ubicado en la cabeza
deslizante, y la medición es muy exacta, gracias a que
su fase y su amplitud de salida no dependen de la
velocidad. Éste opera hacia abajo hasta 0 rpm sobre
una gama amplia de temperatura de operación. La
figura muestra algunos de los componentes
principales del sensor de efecto Hall.

• Las velocidades menores de 600 rpm no son
cruciales, a diferencia de otras medidas de
rpm, por ejemplo, la sincronización de un
motor electrónico, que requiere medidas de
velocidad inferiores a 0 rpm. En este caso
particular, se usaría un sensor de efecto Hall.

Sensor de velocidad de salida de
transmisión:
• El sensor de velocidad de salida de
la transmisión es típicamente un
dispositivo de efecto Hall. La señal
de salida de onda cuadrada está
normalmente en la clavija C del
conector. Este sensor,
generalmente, requiere +10V en la
clavija "A" para alimentar el circuito
electrónico interna. El ECM monitor
de la señal envía el voltaje de +10 V
y, generalmente, este voltaje se
denomina suministro del sensor.

Sensor de sincronización de velocidad:
• Los sensores de velocidad de un motor controlado
electrónicamente miden la velocidad y la
sincronización del motor. La velocidad del
engranaje se detecta midiendo el cambio del
campo magnético cuando pasa un diente del
engranaje. La sincronización del motor
corresponde a un borde del diente

Los dos tipos de sensores de sincronización de velocidad. Sus
características operacionales son las mismas.

• Los sensores de sincronización de
velocidad se diseñan
específicamente para "sincronizar"
los motores de inyección
electrónica. En vista de que se usan
para “sincronización” es importante
que el control electrónico detecte el
tiempo exacto en que el engranaje
pasa por el frente de la cabeza
deslizante.

• Los circuitos dentro del sensor de sincronización de velocidad
están diseñados específicamente para los estándares, de
modo que el ECM del motor pueda determinar la posición
exacta del tren de engranajes del motor.

Sensores de sincronización de velocidad usados en algunos motores
EUI más recientes.

• Los nuevos sensores son de detección magnética y
se usan siempre en pares.
• Un sensor se diseña específicamente para un
rendimiento óptimo a velocidades de motor bajas,
que ocurren durante el arranque y el período de
calentamiento. El otro sensor se diseña para un
rendimiento óptimo en las velocidades de
operación normal del motor. El montaje de los
sensores difiere uno del otro para evitar su
intercambio.

Los sensores se montan perpendiculares a la cara del engranaje de
sincronización de velocidad.

Sensores digitales:
• En los sensores digitales de los sistemas
electrónicos Caterpillar se utiliza un método
llamado Modulación de Duración de Impulsos
(PWM) para proveer la entrada electrónica variable
necesaria en algunos controles. Los requerimientos
de cada aplicación determinarán la selección de
cada dispositivo. Los sensores digitales se usan
para medir una variedad de aplicaciones, tales
como la posición, la velocidad, la fuerza, la presión,
etc.

El sensor de temperatura digital:

Diagrama de sensor de temperatura digital:

Los componentes principales son:
• Un sensor regulado, que suministra voltaje de entrada desde
un control electrónico.
• Un oscilador, que provee la frecuencia portadora de señal. En
esta aplicación particular, el oscilador interno suministra una
frecuencia portadora de aproximadamente 5 kHz.
• Un termistor (sensor), que mide el parámetro de seguimiento
y provee una entrada resistiva a un amplificador.
• Una salida del amplificador, que controla la base de un
transistor y genera una salida de ciclo de trabajo, medida en
porcentaje de tiempo en que el transistor ha estado
ACTIVADO contra el tiempo que ha estado DESACTIVADO.

• Los sensores analógicos se usan comúnmente en
aplicaciones de motor en las cuales la
configuración de los sensores con relación al ECM
del motor permanecen prácticamente
constantes. La mayoría de los sensores analógicos
están a tierra al retorno del sensor analógico en el
ECM monitor.

Diagrama del sensor analógico de
temperatura.

Sensor analógico a digital:
• Un sensor analógico a
digital es un dispositivo
que incorpora sistemas
electrónicos analógico y
digital. El uso de un
sensor analógico a digital
depende del ECM
específico que esté
procesando la
información.

• Aquí se muestra dos secciones de un sensor típico A-D.
La sección analógica mide el parámetro (presión) y
envía una señal a la sección digital (convertidor). La
salida de la sección digital es una señal PWM que se
envía al ECM.
• El rectángulo gráfico (ISO) no identifica si el sensor no
se está usando como dispositivo analógico a digital. La
información del rectángulo gráfico ISO hace referencia
a la salida del sensor. En este ejemplo, la salida es una
señal PWM digital.
• El símbolo de visualización gráfica se usa para
identificar el sistema verificado.
• En este ejemplo, el sistema es “presión de aire de los
frenos”.

Sensor ultrasónico:
• Algunas máquinas Caterpillar tienen un
sensor ultrasónico de nivel. Este tipo de
sensor se usa en los sistemas de combustible
y reemplaza los tipos anteriores de sensores
en que se utilizaban unidades de detección
resistivas dentro del tanque de combustible.

• El sensor ultrasónico de nivel de
combustible reacciona al nivel de
combustible del tanque. El sensor emite una
señal ultrasónica ascendente en un tubo
guía en el tanque. La señal se refleja en un
disco metálico de la parte inferior de un
flotador montado en el sistema de
combustible, y la señal vuelve al sensor. El
sensor mide el tiempo que la señal tarda en
salir del sensor, reflejarse en el disco y volver
al sensor.

• Los dispositivos de
salida se usan para
notificarle al operador
el estado de los
sistemas de la
máquina. En los
productos Caterpillar
se usan numerosos
dispositivos de salida,
como solenoides,
relés, lámparas e
indicadores.

Solenoides:
• Muchos sistemas de control electrónico
accionan solenoides para realizar una
función de control. Algunos ejemplos son:
cambios de velocidad, levantar un
implemento, inyección de combustible, etc.
Algunas válvulas solenoides de este tipo se activan con
señales de +24 V CC, mientras otras lo hacen con un voltaje
modulado, que resulta en un voltaje medido entre +8 V CC y
+12 V CC.

Válvula solenóide de embrague impulsor:

• La bobina del relé requiere una corriente baja y
separa el circuito de corriente baja respecto del
circuito de corriente alta.
Circuito de arranque

Indicadores:
• Los dispositivos de salida pueden también
indicar al operador el estado de los sistemas
de la máquina a través de indicadores,
alarmas y visualizadores digitales.

• Podemos mostrar el indicador de alerta (flecha) como una
lámpara interna instalada en el centro de mensajes
principal del sistema monitor. No son importantes la
ubicación ni el tipo de dispositivo. La función principal de
los indicadores de alerta es llamar la atención de los
operadores si se presenta una condición anormal del
sistema.

El Módulo de Control Electrónico:
• (ECM): Son computadoras complejas.
Contienen dispositivos de suministro de
energía electrónica, unidades de
procesamiento central, memoria, circuitos
de entrada de sensor y circuitos
interruptores de salida. Los módulos de
control se comunican con otros controles
electrónicos mediante un enlace de datos
bidireccional.

• En la mayoría de los ECM usados en los
sistemas de control electrónico Caterpillar usa
los tres tipos de entradas estudiadas en esta
lección. Éstas son: de interruptor, que miden el
estado de un interruptor (abierto o a tierra);
analógicos, que miden la amplitud de una
señal (generalmente, entre 0 y 5 voltios) y
digitales, que miden una frecuencia
(velocidad) o duración de impulso de una
señal periódica.

• La figura muestra un ECM típico usado en los
motores electrónicos. Las entradas asociadas
con el ECM del motor son típicamente
entradas moduladas analógicas, que operan
en voltajes de corriente continua de 0 a 5
voltios.

ECM VIMS:
• La figura muestra el módulo de control
electrónico del Sistema de Administración
de Información Vital (VIMS) instalado en
una excavadora hidráulica grande. El ECM
es el "corazón" del sistema monitor VIMS
y recibe las entradas procesadas de los
diferentes controles electrónicos a través
del Enlace de Datos CAT, y provee las
salidas apropiadas.
Este módulo requiere una batería de litio de 3 V (externa) para proveer copia de protección
de memoria cuando se abre el interruptor de desconexión de la máquina.

• Aunque la apariencia y la configuración de los
controles electrónicos difieren, la función
básica es la misma. En los controles
electrónicos se usan datos de los diferentes
dispositivos de entrada y realizan tareas con
base en la programación guardada en la
memoria.

MODULOS DE CONTROL ELECTRÓNICO ECM
• Con el avance tecnológico, Caterpillar, cada día ha ido incorporando más
los sistemas de control electrónico en los distintos componentes que
pueda tener un equipo. Al decir componentes nos referimos al motor ,
transmisión convertidor, sistema de implementos etc.

ESTRUCTURA BÁSICA DE UN ECM DE
MOTOR:

En las distintas familias de motores se encuentran tres tipos de
ECM:
• A los ECM de motor,
generalmente se les denomina
ADEM que en ingles significa
Advance Diesel Engine
Management, en español
quiere decir Administrador de
motor diesel aventajado o
mejorado.
• ADEM I Es utilizado en los motores de
la familia 3500 y prácticamente ya no
se fabrica, solamente como repuesto
para las unidades que circulan en el
mundo
• ADEM II Es utilizado en varias familias
de motores cuyas aplicaciones mas
comunes son Minería, Marinos,
Generación ,Vehicular e Industrial.
Familia 3500B, 3400E (HEUI), 3176B
(MEUI) , 3406E (MEUI)
• ADEM III Solo en motores cuya
aplicación es vehicular Familia
3100(HEUI), C9 (HEUI), C10, 12,15
(MEUI)

• La forma física puede ser similar o igual entre los distintos
tipos de ECM, sin embargo en el caso de los motores, estos
dispositivos se pueden intercambiar solo, los de la misma
familia, de motores.
• Ejemplo:
En la familia de motores 3500B tenemos tres tipos 8, 12, 16,
Cilindros, El ECM utilizado es el mismo para todos, lo que
hace la diferencia es la programación y la configuración
especifica para cada uno; de manera que este caso se
pueden intercambiar con la programación y configuración
adecuada

ADEM
ECM
DESCRIPCIÓN DE LOS TIPOS DE ECM:
Las características principales son:
• Es de construcción bastante robusta de
acuerdo a la tecnología empleada en su
época, década de principio de los años 90
• Posee un conector único de 70 terminales o
pines, con una división interior de 35
contactos.
• Se dispone de un acceso, a través una tapa
instalada en la parte frontal para acceder a
un componente removible llamado modulo
de personalidad o personalizado.
• En una de sus esquinas tiene un cable en
forma de malla con terminal ,el que debe ser
conectado al chasis para asegurar que la
estructura del ECM este al mismo potencial
de motor, ya que éste es montado sobre
gomas para impedir vibración y por ende su
destrucción.

En la figura se observa un ECM del tipo ADEM II, Este tipo es utilizado en la mayoría de las de los
motores .Familias 3500B, 3400E HEUI y algunas aplicaciones vehiculares e industriales.
Las características principales son:
• Dispone de dos conectores de 40 contactos
o terminales, denominados J1 y J2 , en la
mayoría de las aplicaciones J1 se utiliza para
las entradas y salidas relacionadas con la
máquina o equipo, en cambio J2 esta
asociado a los componentes de motor es
decir switch , sensores, solenoides, relay
etc.
• En la base de los conectores J1 j J2 , es decir
en la juntura entre la tapa (ver flechas ) y
los conectores, se dispone de un sello de
goma que impide el ingreso ,principalmente
de agua o líquidos en general, sin embargo
el lavado a presión en esa zona podría
doblar el sello filtrándose agua y por
consiguiente sufrir daño los componentes
electrónicos en el interior del ECM. Se
sugiere cubrir esa zona con silicona, para
amortiguar, si es que fuera sometido a
lavados a presión.

Rango de suministro
• Los ECM disponen de una fuente
de poder interna que proporciona
distintos tipos de voltajes para
energizar componentes como
sensores y Actuadores. Estos
voltajes pueden tener una
variación, como se indica a
continuación. La citada fuente
consta con protección contra
corto circuitos, a tierra en forma
indefinida.
• + 5 volt. + - 0.5 V Voltaje de
Suministro para sensores
análogos
• + 8 volt. + - 0.5 V Voltaje de
Suministro para sensores
Digitales o PWM
• + 12,5 volt.+ - 1 V Voltaje de
Suministro para sensores de
frecuencia electrónicos Algunos
sensores de este tipo se
alimentan con voltaje directo de
las baterías del equipo
• + 105 volt. + - 0.5 Voltaje de
Suministro para s solenoides para
inyección de combustible

COMUNICACIÓN
• Los módulos de control electrónico
(ECM) utilizan tres modos para
establecer comunicación entre ellos
y algunas herramientas de servicio,
por Ejemplo Electronic Technician
Técnico Electrónico mas conocido
como “ET”
• CAT DATA LINK
• ATA DATA LINK
• CAN DATA LINK
• Dos de estos modos utiliza tres cables
para establecer la comunicación; un
(+) un (-), ambos con respecto a
chasis o tierra. Que en los esquemas
eléctricos se les denomina CDL + y
CDL - o ATA + y ATA –
• El sistema mas conocido es el llamado
Cat Data Link Enlace de Datos
Caterpillar, que permite la
comunicación entre los distintos ECM
que pueda tener un equipo Caterpillar
como por ejemplo, ECM de Motor,
Transmisión, Sistema de
implementos, Frenos, Modulos de
visualización, etc. Además permite
comunicarse con las herramientas de
servicio como “ET” .

ADEM II
• Los ECM fabricados hasta el año
1994 disponían de una tapa de
acceso al modulo de
personalidad en la parte frontal ,
desde 1995 en adelante en las
aplicaciones vehiculares se
elimina (esto se explicará mas en
detalle), y en otras se traslada a
la parte posterior, como se
aprecia en la figura

SISTEMA MONITOR COMPUTARIZADO
CMS
APLICACION DE EQUIPO

SISTEMA MONITOR ELECTRONICO CAT
CEMS

SISTEMA DE INFORMACION VITALM POR PANTALLA -
VIMS

SISTEMA DE ADMINISTRACION DE
INFORMACION VITAL – VIMS 994D

CARGADORES CAT SERIE H
• El CAT.M.S es un sistema flexible y modular que incluye
un Modulo de Mensajes Principal (Main Display
Module – Mensaje Center), varios interruptores y
sensores, una lámpara de acción y una alarma de
acción, dependiendo de la máquina también pueden
venir un modulo de 4 relojes y / o un módulo
tacómetro / velocímetro, el Sistema de Monitoreo
Caterpillar es la siguiente generación de Sistemas de
Monitoreo Computarizado CMS
• Los cargadores de la serie H tienen como equipamiento
estandar el Sistema de Monitoreo Electrónico EMS
(Electronic Monitoring System)

12. Interruptor de luz– 4
Posición (de izquierda a derecha):
Apagado, luces de
estacionamiento, luces de desplazamiento
por carretera "frente único (adjunta), Luces
de desplazamiento por carretera â delantera
y trasera (adjunto)
13. Manija de freno de estacionamiento
14. Radio
15. Baliza giratoria
16. Interruptor de luces (archivo adjunto)
17. 12V Puerto
18. Conector Técnico Electrónico (E.T.)
19. Arranque del motor
• 1. Tacometro
• 2. Velocimetro e indicador de
servicios
• 3. Medidor de temperatura del
refrig. De motor
• 4. Medidor de temp de aceite
de transm.
• 5. Medidor de temp de aceite
hidr.
• 6. medidor de nivel de comb.
• 7. Indicadores de advert. del
lado izq.
• 8. Indicadores de advert. Del
lado derecho.
• 9. Encendedor de cigarrillo(12
Volt)
• 10. Int. De luz de trabajo.
• 11. Opcionales.
LEYENDA DEL MONITOR DE CARGADOR
CATERPILLAR SERIE H

1. Sistema de Control Electrónico
2. La función de monitor de selección
3. HVAC Selector (ATT)
4. HVAC Fan Speed Control (TCA)
5. HVAC de control de temperatura (ATT)
6. Limpiaparabrisas (delantero)
7. Limpiaparabrisas (trasera)
8. El control de cambios
9. Selección del modo de transmisión
10. Interruptor de control de viaje (ATT)
11. Neutralizador de conmutador de anulación
12. Prueba de la dirección secundaria (ATT)
13. en blanco
14. Espejos Térmicos (ATT)
15. Excavación automática de selección (a la atención)
16. Modo de excavación automática (ATT)
17. Excavación automática Desconexión (ATT)
18. en blanco
19. De acoplamiento rápido (ATT)
20. Levantamiento / Inclinación Desconexión

- (1)Sensor de presión atmosférica
- (2)Toma de aire del sensor de presión
- (3)Temperatura del aire de entrada
- (4)A4 E4 del motor ECM
- (5) sensor de presión de aceite del motor
- (6)sensor Velocidad del cigüeñal
- (7)sensor de Velocidad del árbol de levas

Sensor de
posición de
árbol de
levas
Sensor de
presión de
aceite
Sensor de
temperatura de
combustible
Conector de
inyector
electrónico
unitario
Modulo de
control
electrónico
Terminal de
tierra del
motor
Sensor de
presión
atmosférica
Arnés de
conectores
de la
maquina
J1/J2
Sensor de
posición del
cigüeñal
Arnés de
conectore
s de la
maquina
J1/J2
Terminal
de tierra
del
motor

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