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       6
             GESTIONES ELECTRÓNICAS
               SENSORES
             Y ACTUADORES




CUADERNOS DIDÁCTICOS BÁSICOS
No se permite la reproducción total o parcial de este cuaderno, ni el registro en un sistema informático, ni la transmisión bajo cualquier forma
     o a través de cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, por fotocopia, por grabación o por otros métodos, sin el permiso previo y por escrito
                                                                de los titulares del copyright.

TÍTULO: Gestiones Electrónicas. Sensores y Actuadores (C.B. n.º 6) - AUTOR: Organización de Servicio - SEAT, S.A. Sdad. Unipersonal. Zona Franca, Calle 2
                                                 Reg. Mer. Barcelona. Tomo 23662, Folio 1, Hoja 56855

                                    1.ª edición - FECHA DE PUBLICACIÓN: Feb. 98 - DEPÓSITO LEGAL:B-3071/98
      Preimpresión e impresión: TECFOTO, S.L. - EDIFICI OU GRÀFIC - Ciutat de Granada, 55 - 08005 Barcelona - Diseño y compaginación: WIN&KEN
Í             N              D             I           C            E
LOS SENSORES                                                      4-5

SENSORES   POR    MAGNETISMO                                      6-7

SENSORES   POR    EFECTO HALL                                     8-9

SENSORES   POR    CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA                      10-11

SENSORES TERMOELÉCTRICOS                                       12-13

SENSORES FOTOELÉCTRICOS                                        14-15

SENSORES PIEZOELÉCTRICOS                                       16-17

SENSORES   POR    ULTRASONIDOS Y RADIOFRECUENCIA               18-19

SENSORES: INTERRUPTORES Y CONMUTADORES                         20-21

ACTUADORES                                                     22-23

ACTUADORES ELECTROMAGNÉTICOS                                   24-25

ACTUADORES CALEFACTORES                                        26-27

ACTUADORES: ELECTROMOTORES                                     28-29

ELECTROMOTORES: MOTOR PASO A PASO                              30-31

ACTUADORES ACÚSTICOS                                           32-33

ACTUADORES: PANTALLAS      DE   CRISTAL LÍQUIDO                34-35

UNIDAD   DE   CONTROL:TÉCNICAS DIGITALES                       36-37

UNIDAD   DE   CONTROL: PUERTAS LÓGICAS                         38-39

UNIDAD   DE   CONTROL: ESTRUCTURA INTERNA                      40-41

EJERCICIOS   DE   AUTOEVALUACIÓN                               42-46




                     Amigo lector, para una mejor comprensión de este
                     cuaderno, te recomiendo repasar los números 1
                     y 3 de esta colección con los títulos de: CONCEP-
                     TOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD y COMPO-
                     NENTES BÁSICOS DE ELECTRÓNICA.
“Los sensores son los dispositivos que convierten (traducen)
                                         una magnitud física en una señal eléctrica.
                            Se utilizan muchos tipos de sensores y su clasificación depende
                                    del principio de funcionamiento en que se basan.”




LOS SENSORES
                                            Transmisión de señales                      por ejemplo los sensores piezoe-
                                            En un sistema electrónico, el sen-          léctricos o magnéticos.
                                            sor es el elemento dispuesto               · Pasivo:   cuando la magnitud a
                                            expresamente para obtener infor-            detectar se limita a modificar
                                            mación. La palabra sensor es el             algunos de los parámetros eléc-
                                            nombre popular con el que se                tricos característicos del ele-
                                            conocen los “transductores”.     Se         mento sensor, tales como resis-
                                            fabrican gran variedad de transduc-         tencia, capacidad, reluctancia,
                                            tores, capaces de convertir cual-           etc.
                                            quier parámetro físico, químico o          Casi siempre es necesario algún
                                            biológico en una magnitud eléctri-         tipo de acondicionamiento de la
                                            ca. El fenómeno de la transducción         señal eléctrica, aunque no se pre-
                                            puede darse de dos modos:                  cise alimentación. Determinados
                                            · Activo: cuando la magnitud físi-         sensores suministran la señal de
                                              ca a detectar proporciona la             salida en modo digital, no obstan-
                                              energía necesaria para la genera-        te lo más habitual es encontrar
                                              ción de la señal eléctrica, como         que la magnitud eléctrica que pro-


                                                     SENSORES             UNIDAD DE CONTROL            ACTUADORES




     Cuadro sinóptico de la gestión
               electrónica del motor
 Los sensores proporcionan las señales
 para que la Unidad de Control pueda
                                                                                                                    B6-01
              accionar los actuadores.
porciona sea de tipo analógica.                   principio de funcionamiento se
Un ejemplo sencillo de sensor                     han clasificado en los siguien-
lo compone el aforador de com-                    tes tipos:
bustible , el cual        transforma el           · Magnético.
nivel del depósito en una señal                   · Por efecto hall.
eléctrica.                                        · Por conductividad eléctrica.
                                                  · Termoeléctricos.
Clasificación                                     · Fotoeléctricos.
de los sensores                                   · Piezoeléctricos.
La respuesta que proporciona un                   · Por ultrasonidos.
sensor depende de la magnitud físi-               · Por radiofrecuencia.
ca que puede ser detectada y “tra-                · Interruptores y conmutadores.
ducida” en una variación eléctrica y              Generalmente los sensores van
del principio físico en que se base.              asociados a alguna Unidad de
Existen numerosos sensores que                    Control Electrónico, donde se
miden parámetros muy diversos.                    produce el acondicionamiento
Para su estudio atendiendo al                     de la señal.




    Entrada de la señal           Acondicionamiento              Aplicación de la señal
                              y procesamiento de la señal




                                                                                                  La señal proporcionada por el sensor
                                                                                                  generalmente es acondicionada
                                                                                                  electrónicamente para que la Unidad de
                                                                                                  Control pueda entender e interpretar los datos.



                                                                                          B6-02
                                                                                                                                            5
“Los sensores magnéticos se basan en el fenómeno del magnetismo de un imán
              o una bobina. Su campo de aplicación se extiende desde la medición de revoluciones hasta
                 la detección del campo magnético terrestre en los sistemas de navegación por satélite.
                                                                                                      ”




SENSORES                        POR          M AG N E T I S M O
   TRANSMISOR DE RÉGIMEN
                                             Fundamentos                               ción. La corriente así generada es
                                             El fenómeno electromagnético              de tipo alterna.
                                             explica la relación que existe
                                             entre el magnetismo y la elec-            Aplicaciones
                                             tricidad.                                 · Transmisor de régimen
                                             Cuando gira la rueda dentada se             Entre la aplicaciones más comu-
                                             produce una distorsión del flujo            nes de los sensores magnéticos
                                             magnético y se induce en la bobina          se encuentra el transmisor de
                                             una corriente alterna senoidal.             régimen de revoluciones. La
                                             Un cable arrollado a un soporte,            señal se obtiene por efecto de
                                             formando una bobina de espiras,             la inducción electromagnética y
                                   B6-03     se comporta como un imán cuan-              el elemento sensor lo compone
                                             do circula corriente eléctrica por          una bobina arrollada a un núcleo
                                             ella: alrededor de las espiras de la        imantado.

Símbolo del TRANSMISOR DE RÉGIMEN            bobina se forma un campo magné-             La señal se obtiene gracias a la
                                             tico similar al creado por un imán.         variación del campo magnético
                                             Este fenómeno es reversible, ya             que produce una rueda dentada
                                             que si una bobina es sometida a la          (de material ferromagnético) que
                                             variación de un campo magnético,            al girar frente a la bobina imanta-
                                             se produce en ella una corriente            da hace variar el flujo que la
                                             eléctrica por efecto de la induc-           atraviesa, lo que induce en su



                                                                            Campo magnético




                 Transmisor de régimen
           Cuando gira la rueda dentada
      se produce una distorsión del flujo
  magnético y se induce en la bobina una
                                                                                                                      B6-04
               corriente alterna senoidal.
interior una corriente alterna.       se desplaza, los contactos cie-
                                                                                   TRANSMISOR DE NIVEL
 Cuando gira la rueda dentada los      rran el circuito eléctrico. Un              DE LÍQUIDO DE FRENOS
 dientes pasan cerca del imán y la     muelle mantiene el cilindro en
 “reluctancia”, es decir, el camino    una posición que impide el dispa-
 que sigue el flujo magnético          ro involuntario.
 entre la bobina y el imán varía y
 esta variación provoca la apari-     Otras aplicaciones
 ción de una tensión inducida en      Los sensores de tipo magnético
 la bobina.
                                      encuentran muchas aplicaciones                                        Flotador
 La frecuencia de la corriente de                                                                           magnético
                                      dentro del automóvil, apareciendo         Soporte
 salida de la bobina es proporcio-                                           con interruptor
                                      cada día nuevas funciones, entre           “reed”                          B6-06
 nal a la velocidad de la rueda.
                                      las que cabe destacar:

· Interruptor de seguridad            · Transmisor de la posición de la
                                       corredera de regulación (TDi,            Símbolo del TRANSMISOR DE NIVEL
 El interruptor de seguridad,                                                       DE LÍQUIDO DE FRENOS
                                       SDi).
 también denominado contacto
 “reed”, se utiliza como interrup-    · Transmisor de la carrera de aguja
 tor electromecánico en los siste-     de inyector en los sistemas TDi.

 mas Airbag.                          · Sensor   de   campo    magnético
 Se compone de una ampolla de          (brújula) en sistemas de navega-
 cristal en cuyo interior se hallan    ción por satélite (GPS).
 dos contactos metálicos separa-      Los sensores basados en el tipo
 dos; al someter a la ampolla a un    “reed” se utilizan también como:
 campo magnético, proporciona-        · Transmisor de nivel de líquido de
 do por un cilindro imantado que       frenos.




                                                                            Funcionamiento del interruptor
                                                                            de seguridad tipo “reed”
                                                                            Cuando se desplaza el anillo imantado,
                                                                            se cierra el contacto eléctrico.



                                                                    B6-05
                                                                                                                     7
“Gracias a las características eléctricas de los sensores hall, su campo de aplicación
                             se extiende desde los clásicos detectores de posición y velocidad del motor, hasta
                      otras aplicaciones más sofisticadas y menos conocidas como el transmisor de aceleración
                                              en sistemas electrónicos de estabilidad programada (ESP).”




SENSORES                                    POR           E F E C TO H A L L
             TRANSMISOR HALL
                                                          Fundamentos                                la intensidad del flujo magnético.
                                                          Los sensores hall se basan en el           La pastilla hall va montada sobre
                                                          denominado efecto hall que se pro-         un    circuito     integrado   que     se
                                                          duce cuando un cierto tipo de semi-        encarga de conformar la señal.
                                                          conductor al ser recorrido por una         Las cualidades del sensor hall posibili-
                                                          corriente y sometido a un campo            tan que pueda utilizarse para un gran
                                                          magnético, genera en sus extremos          número de aplicaciones donde se
                                                          una diferencia de tensión.                 requiere una respuesta rápida y per-
                                                B6-07     La ilustración representa el funcio-       fectamente cuadrada.
                                                          namiento de un sensor de efecto            Pero también se aprovecha el
                                                          hall. Una pequeña pastilla contiene        principio de funcionamiento para
           Símbolo del SENSOR HALL*                       el material semiconductor. Cuando          medir la intensidad de un campo
                                                          es sometido a la acción de un              magnético, siendo éste el princi-
                                                          campo magnético, las líneas de fuer-       pio en que se basan el transmisor
                                                          za producen un desplazamiento              de aceleración transversal y tam-
                                                          interno de cargas eléctricas, lo que       bién las pinzas amperimétricas,
                                                          origina que aparezca una diferencia        que miden la corriente que circu-
                                                          de cargas, y por lo tanto de tensión,      la por un cable a partir del campo
* El símbolo del sensor hall es genérico para todos los
                                                          entre los extremos del elemento            magnético detectado alrededor
 dispositivos de su naturaleza.
                                                          sensor, con un valor proporcional a        del cable.




                                                                                                    Campo magnético




                                                               Pastilla hall


                                                                                                               -                    +

                                                                                                  Flujo de electrones
   Funcionamiento interno de sensor hall
     El campo magnético modifica el flujo de
electrones y hace aparecer una diferencia de
                                                                                                                                        B6-08
        tensión en extremos de la pastilla hall.
Aplicaciones                         muchas aplicaciones, entre las que
                                                                                      E N      P R O F U N D I D A D
· Transmisor hall                    se encuentran:
 El transmisor hall se utiliza       · Transmisor de aceleración trans-               El corazón de un emisor hall lo constituye un
                                                                                      pequeño circuito integrado que contiene,
 como detector de revolucio-           versal en el sistema electrónico
                                                                                      además de la célula o pastilla sensible al
 nes y de posición angular del         de      estabilidad           programada       campo magnético, la electrónica asociada
                                       (ESP).                                         para proporcionar una señal cuadrada.
 cigüeñal.
                                                                                      La célula hall, cuando detecta el campo
 En determinados sistemas el         · Detección del nivel del vehículo               magnético, genera una pequeña tensión
 transmisor va alojado en el dis-      para proceder a la nivelación de               que alimenta la base de un transistor, de
                                                                                      modo que el transistor montado con el emi-
 tribuidor. Un rotor dotado con        altura.
                                                                                      sor a masa conduce y pone el colector a
 ventanas gira interrumpiendo el     · Regulación de la posición de los               masa. Por esta razón al comprobar la señal
 campo magnético que incide            faros de tipo Xenón.                           de mando de un transmisor hall, cuando la
                                                                                      célula está sometida al campo magnético,
 sobre él, lo cual produce impul-    · Sensor de revoluciones para el                 la onda cuadrada se encuentra a nivel bajo
 sos eléctricos que serán utiliza-     cuentakilómetros.                              (transistor conduciendo a masa).
 dos por los sistemas de gestión     · Tr a n s m i s o r   de posición del
 electrónica del motor.                actuador de mariposa (Mono-
                                       motronic).
Otras aplicaciones                   · Transmisor goniómetro para medir
Los sensores de efecto hall resul-     el ángulo de giro de la dirección en
tan muy apropiados para otras          sistemas ESP.

                                                                                                                            B6-10



                                                             Pastilla hall




                                                                                     Funcionamiento interno del transmisor
                                                                                     de aceleración transversal
                                                                                     El movimiento de la masa sísmica debido
                                                                                     a la fuerza transversal del vehículo, produce
                                                     Masa sísmica                    sobre la pastilla hall una tensión eléctrica
                                                                                     que es proporcional al grado de aceleración
                                                                                     del vehículo.



                                                                             B6-09
                                                                                                                                9
“Los sensores por conductividad eléctrica agrupan a los que modifican
                 su resistencia eléctrica o su conductividad; tal es el caso de los potenciómetros que
                  varían su resistencia o la sonda lambda que modifica su conductividad eléctrica.”




SENSORES                      POR         C O N D U C T I V I DA D E L É C T R I C A
       SONDA LAMBDA
                                          Fundamentos                                      ductividad alcanza valores casi infi-
                                          La conductividad define la facilidad             nitos (resistencia nula) para algu-
                                          con que circula la corriente por                 nos metales, fenómeno que se
                                          una sustancia cuando se halla some-              conoce con el nombre de super-
                                          tida a determinadas condiciones                  conductividad.
                                          físicas.
                                          La conductividad de un material                  Aplicaciones
                                 B6-11
                                          puede originarse por un cambio en                · Sonda lambda
                                          su estructura atómica, en la cual                 La sonda lambda (también denomina-
                                          se permite que los electrones pue-                da sonda de oxígeno) mide la propor-
  Símbolo de la SONDA LAMBDA              dan circular libremente o bien                    ción de oxígeno en el tubo de escape.
                                          facilitar el paso de iones de otras               La sonda está compuesta por un
                                          sustancias (los iones son átomos                  cuerpo cerámico recubierto de un
                                          cargados eléctricamente).                         electrodo permeable a los gases (pla-
                                          La conductividad depende del                      tino). La parte exterior de la sonda se
                                          número de electrones libres, y en                 halla en contacto con el flujo de gases
                                          los metales es función inversa de                 de escape, mientras que la parte inte-
                                          la temperatura. A temperaturas                    rior está en contacto con el aire
                                          próximas al cero absoluto la con-                 ambiente.




                                                                                     O2
                                                                                                       O2

                                                                 O2
                                                                                            O2

                                                     Tubo de escape                                     Sonda lambda




                                                                                                  O2
                                                           O2
                                                                       O2
                                                                               O2                 O2

                                                                O2



 La sonda lambda mide la proporción de                       Interior del tubo de escape                                     B6-12
        oxígeno de los gases de escape.
A partir de una elevada tempera-               cia) por accionamiento mecánico.
                                                                                                          POTENCIÓMETRO
 tura (300 ºC) la cerámica se vuel-             El potenciómetro de la mariposa
 ve conductora para los iones de                (G69) está en el cuerpo de la uni-
 oxígeno. Si la proporción de oxíge-            dad central de inyección. Posee
 no es diferente en ambos lados de              una pista por la que se desliza el
 la sonda, exterior e interior (por             cursor y proporciona una señal
 ejemplo con mezcla pobre hay                   lineal en función de la posición
 mucha cantidad de oxígeno), se                 de la mariposa; de este modo la
 produce una tensión eléctrica del              Unidad de Control reconoce cuál
                                                                                                                                     B6-14
 orden de 100 mV, por el contrario              es la posición de la mariposa en
 si la diferencia de oxígeno es gran-           cada momento así como la velo-
 de (con mezcla rica hay escasez de             cidad en que varía la posición.
                                                                                                     Símbolo del POTENCIÓMETRO
 oxígeno) la tensión generada por
 la cerámica es de 900 mV.                     Otras aplicaciones
 Gracias a la señal proporcionada              Hay también algunas otras aplica-
 por la sonda lambda la Unidad de              ciones que se basan en la varia-
 Control corrige el tiempo de                  ción de la conductividad eléctrica,
 inyección para mantener la com-               como por ejemplo las siguientes:
 posición de la mezcla en valores              · Transmisor   de nivel del líquido
 cercanos a lambda = 1.                         refrigerante.
· Potenciómetro de la mariposa                 · Transmisor de nivel del limpiapa-
 El potenciómetro es un tipo de                 rabrisas.
 sensor que varía su conductivi-               · Potenciómetro del acelerador TDi.
 dad (variación de la resisten-                · Aforador de combustible.



                                     Testigo
                                                                Transmisor de nivel
                       Electrónica
                       de control

                                                                                              El transmisor de nivel del líquido
                                                                                              refrigerante utiliza el principio de
                                                                                              conductividad eléctrica.

                                                                   Líquido refrigerante


                                                                                                                                       11
                                                                                      B6-13
“Los sensores termoeléctricos proporcionan una variación eléctrica cuando
                                                   existe una alteración en la temperatura.
                            Constituyen el principio de funcionamiento del transmisor de temperatura,
                                                  pero también del medidor de masa de aire.”




SENSORES TERMOELÉCTRICOS
 TRANSMISOR DE TEMPERATURA
                                                      Fundamentos                              Un caso particular de termorresis-
  DEL LÍQUIDO REFRIGERANTE                            Los metales, así como algunos            tencia, muy precisa y de respuesta
                                                      otros compuestos, presentan una          lineal, es la que utiliza como elemen-
                                                      clara sensibilidad a los cambios de      to sensor el platino puro que posee
                                                      temperatura.                             una resistencia de 100 Ω a 0 ºC.
                                                      El aumento de temperatura dilata
                                                      los cuerpos y, en el caso de los         Aplicaciones
                                                      metales, modifica su resistencia         · Transmisor de temperatura
                                        B6-15         eléctrica. Esta característica es el      del líquido refrigerante
                                                      fundamento de las termorresisten-         Se   construye     en   un   cuerpo
                                                      cias: sensores cuya variación de          hueco, en cuyo interior se halla

Símbolo del TRANSMISOR DE TEMPERATURA                 resistencia guarda proporción con         colocada la resistencia tipo NTC;
                                                      la temperatura a la que están             cuando aumenta la temperatura a
                                                      sometidas.                                la que es sometida, su resistencia
                                                      Algunos compuestos se fabrican            experimenta una disminución en
                                                      especialmente para conseguir              su valor y esta alteración conver-
                                                      un coeficiente de temperatura             tida en una variación de tensión
                                                      negativo o positivo, dando origen         es lo que se transmite al elemen-
                                                      a las resistencias tipo PTC o             to asociado para que pueda
                                                      NTC.                                      conocerse la temperatura.




                                                                 Resistencia NTC




                                                           Flujo de
                                                          electrones
Funcionamiento de una resistencia NTC
   Al aumentar la temperatura disminuye la
 resistencia al paso de los electrones, facili-
                                                                                                                               B6-16
    tando así un mayor flujo de los mismos.
· Medidor de masa de aire                           nitud que llevada a la Unidad de
                                                                                                 MEDIDOR DE MASA DE AIRE
El medidor de masa de aire se uti-                  Control, servirá para determinar
liza en los sistemas de gestión                     los valores de masa de aire aspira-
electrónica del motor. Se intercala                 do por el motor.
en el conducto de aspiración para                   Una resistencia NTC, colocada antes
medir el caudal másico de aire que                  del elemento sensor, sirve para
entra al motor y poder así deter-                   registrar la temperatura del aire
minar los parámetros de funciona-                   aspirado y establecer así la regula-
miento que correspondan. El sen-                    ción de la corriente del filamento                                              B6-18

sor lo compone un hilo de platino                   según la temperatura ambiente, de
(resistencia tipo PTC) o película                   modo que la medida de masa de aire
caliente que modifica su resisten-                  aspirado se inicie siempre tomando       Símbolo del MEDIDOR DE MASA DE AIRE
cia al paso del aire.                               como referencia la temperatura
Un circuito electrónico regula la                   ambiente.
corriente del elemento sensor pro-
vocando una sobretemperatura                        Otras aplicaciones
superior a los 100 ºC con respec-                   Otros sensores de temperatura
to a la temperatura ambiente; la                    también utilizados en el automóvil
corriente necesaria para mantenerlo                 y que cabe resaltar son:
caliente es proporcional al enfria-                 · Transmisor   de temperatura del
miento que experimenta el filamen-                    aceite del motor.
to por el flujo de aire de entrada                  · Transmisor   de temperatura del
al motor. La corriente que atravie-                   aire de admisión en sistemas de
sa el elemento sensor es propor-                      gestión del motor SPI.
cional a la masa de aire aspirada                   · Transmisor de temperatura exte-
por el motor y constituye la mag-                     rior en sistemas de climatización.



                        Resistencia NTC
                                                                                           Funcionamiento de un medidor
                                                                                           de masa de aire
                                                                                           El sensor lo compone generalmente un hilo
                                                                                           de platino caldeado que modifica su
                                                                                           resistencia al enfriarse por el paso del aire,
                                                                                           lo que se traduce en una
   Entrada de aire                        Hilo de platino
                                              caliente                                     variación de tensión.



                                                                                  B6-17
                                                                                                                                      13
“Los sensores fotoeléctricos se utilizan en aplicaciones donde se aprovecha la energía
                                solar o bien se pretende transmitir información a través de infrarrojos.”




  S E N S O R E S F OTO E L É C T R I C O S
     FOTOSENSOR PARA RADIACIÓN
                                                  Fundamentos                               eléctrica, como es el caso de las
              SOLAR                               Los sensores fotoeléctricos abar-         fotorresistencias.
                                                  can a varios tipos de elementos           Otro elemento sensible a la luz
                                                  que son sensibles a diferentes for-       solar lo constituye el fotodiodo;
                                                  mas de radiación luminosa: visible,       se trata de un semiconductor que
                                                  infrarroja, ultravioleta, etc.            en ausencia de luz deja pasar una
                                                  Hay sensores que transforman la           reducida corriente. A medida que
                                                  energía luminosa que reciben en           aumenta la radiación solar, crece
                                        B6-19
                                                  energía eléctrica, como las células       el flujo de corriente y cuanto más
                                                  solares, cuyo funcionamiento se           intensa es la radiación mayor el
                                                  basa en el hecho de que cuando            flujo de corriente.
           Símbolo del FOTOSENSOR                 incide luz sobre un material semi-        Hay fotodiodos sensibles a otro
                                                  conductor, algunos electrones reci-       espectro de la luz como son los
                                                  ben la energía suficiente para esca-      infrarrojos o ultravioleta.
                                                  par de la órbita que ocupaban en el
                                                  átomo, transformándose en elec-           Aplicaciones
                                                  trones libres capaces de crear una        · Células solares
                                                  corriente eléctrica.                        Las células solares se emplean
                                                  Hay otros sensores que reaccio-             como generadores de corriente
                                                  nan de modo diferente a la exposi-          en los sistemas de climatización
                                                  ción luminosa, ya que se produce            que disponen techo corredizo
                                                  una disminución de su resistencia           con colector solar.




                                                                                                                  Electrones


Funcionamiento de la célula fotoeléctrica
Los rayos luminosos desprenden electrones y se
                                                                                                                               B6-20
               produce una corriente eléctrica.
Se montan varias células forman-         espectro de la radiación infrarroja.
                                                                                                   FOTODIODO
 do una placa en el techo corredi-        Durante su funcionamiento el sen-
 zo, y sirven para aprovechar la          sor captará la señal luminosa (invi-
 radiación solar que incide sobre         sible para el ojo humano) emitida
 el vehículo y transformarla en           por el emisor que contiene el
 energía eléctrica. Con la energía        código de activación-desactivación
 así obtenida se acciona una turbi-       del cierre.
 na que renueve el aire en el inte-
 rior del habitáculo, rebajando de
                                         Otras aplicaciones
 este modo la temperatura varios
                                         También se utiliza el fotodiodo como
 grados.
                                         fotosensor destinado a medir la
 Una Unidad de Control se encar-
                                         radiación solar.
 ga de accionar y regular el fun-
                                         En sistemas de climatización, el
 cionamiento del sistema.
                                         fotodiodo va montado en el salpi-                                        Fotosensor
                                                                                                               de radiación solar
                                         cadero, la intensidad de corriente
· Sensor de infrarrojos (IR)             que fluye por él dependerá del
                                                                                                                             B6-22

 El sensor de infrarrojos es utiliza-
 do en determinados sistemas de          nivel de luminosidad que recibe,
                                         de modo que la Unidad de Control               Aplicación de un fotodiodo para medir la
 cierre centralizado con mando a
                                                                                                    radiación solar en un sistema
 distancia.                              puede regular así el funcionamien-
                                                                                                                  de climatización.
 El elemento sensor lo forma un          to del aire acondicionado.
 grupo de fotodiodos sensible al




                                                        Diodos receptores




                          Diodo emisor




                                                                                    En el interior del sensor de infrarrojos (IR)
                                                                                    se encuentran dispuestos varios diodos
                                                                                    sensibles al espectro de luz infrarroja.



                                                                            B6-21
                                                                                                                               15
“Los dispositivos piezoeléctricos producen una variación
                                                  de su resistencia eléctrica o generan
                                     una tensión como respuesta a las fuerzas mecánicas a las que
                                                   es sometido en forma de presión.”




SENSORES PIEZOELÉCTRICOS
      TRANSMISOR DE PRESIÓN
                                                   Fundamentos                                   de medir fuerzas de compresión,
                                                   El efecto piezoeléctrico consiste             vibración y aceleración.
                                                   en la aparición de una polarización           Otro tipo de sensor, éste de tipo
                                                   eléctrica en un material al defor-            pasivo, es el piezorresistivo, el
                                                   marse bajo la acción de una fuer-             cual se basa en la variación de la
                                                   za. Según el material empleado, el            resistencia de un compuesto de sili-
                                                   fenómeno      puede      generar       una    cio (material semiconductor) dis-
                                        B6-23      pequeña tensión o variar su resis-            puesto sobre una superficie de
                                                   tencia eléctrica.                             óxido,     formando      una   película.
                                                   Determinados cristales naturales              Cuando el sensor es sometido a una
                                                   (cuarzo) o sintéticos tienen una              deformación de su geometría, sus
  Símbolo del TRANSMISOR DE PRESIÓN
                                                   disposición atómica tal que cuando            átomos también varían su disposi-
                                                   son sometidos a una fuerza de                 ción modificando el camino de los
                                                   compresión, su estructura se                  electrones libres, lo que modifica su
                                                   deforma de tal modo que las cargas            resistencia eléctrica.
                                                   eléctricas (electrones y protones)            Se utiliza como elemento sensor de
                                                   se desplazan en sentido opuesto,              presión y el método de medida lo
                                                   perdiendo su equilibrio natural, lo           constituye una delgada capa de sili-
                                                   que hace surgir una diferencia de             cio (resistencia) impresa sobre un
                                                   tensión entre una cara y otra. El             diafragma, la cual es sensible a la
                                                   sensor piezoeléctrico así obtenido            deformación que experimenta el
                                                   es de tipo activo y permite el                diafragma cuando es sometido a una
                                                   desarrollo de dispositivos capaces            presión.




                                                                        Cristal piezoeléctrico




         Estructura interna de un cristal
                              piezoeléctrico
Al deformarse el cristal, las cargas eléctricas            Cargas en equilibrio                     Desplazamiento
        se desplazan y aparece una tensión                                                           de las cargas
                                                                                                    a los extremos                 B6-24
               eléctrica entre sus extremos.
Aplicaciones                                  Otras aplicaciones                                 SENSOR DE PICADO
·   Transmisor de presión                     Hay muchos otros sensores basa-
    del colector                              dos en los fenómenos piezoeléctri-
    El transmisor de presión es de            cos, como por ejemplo los siguien-
    tipo pasivo, convierte la variación de    tes de tipo activo:
    presión en el colector en una varia-      · Sensor de picado, utilizado en los
    ción de tensión, gracias a un divisor      sistemas de encendido electrónico
    de tensión formado por resistencias.       con avance programado.                                                          B6-26

    Se compone de un recinto donde            · Transmisor de revoluciones y de
    hay dispuesto un diafragma sensible        carga para motores diesel.
    a la presión absoluta del colector;       · Sensor de la magnitud de viraje              Símbolo del SENSOR DE PICADO
    sobre el diafragma se hallan las resis-    en el sistema electrónico de
    tencias de material piezorresistivo,       estabilidad programada (EPS).
    formando parte de un circuito de          · Sensor de aceleración Airbag para
    medida. Cuando el diafragma se             medir la aceleración y decelera-
    deforma por acción de la presión en        ción del vehículo.
    el colector, el transmisor proporcio-     En cuanto a los de tipo pasivo,
    na una valor de tensión en propor-        pueden citarse:
    ción directa con el grado de presión      · Sensor   altimétrico que mide la
    (la carga del motor) que hay en ese        presión atmosférica, destina-
    momento.                                   do en sistemas de gestión del
    Con esta información, la Unidad de         motor.
    Control Electrónico podrá determi-        · Transmisor de presión de frenada.
    nar los parámetros de funcionamien-
    to del motor.




                              Presión baja                      Presión alta




                                                                                       Funcionamiento del transmisor de
                                                                                       presión del colector
                                                                                       La presión altera la forma del material
                                                                                       piezorresistivo modificando su resistencia
                                                                                       eléctrica.


                                                                               B6-25
                                                                                                                                 17
“Los ultrasonidos y la radiofrecuencia son procedimientos muy eficaces
                                      para el control a distancia y la exploración de volúmenes.”




S E N S O R E S P O R U LT R A S O N I D O S
Y RADIOFRECUENCIA

        SENSOR VOLUMÉTRICO
                                                 Fundamentos sobre                           El transmisor y receptor se hallan
                                                 ultrasonidos                                dispuestos en el interior del habi-
                                                 Los ultrasonidos se definen como            táculo. El emisor genera un sonido
                                                 los sonidos cuya frecuencia de              de elevada frecuencia, y el recep-

                                                 vibración es superior al límite per-        tor recibe el eco y lo transforma

                                                 ceptible por el oído humano. Se             en una señal eléctrica (de modo
                                                                                             análogo a un micrófono). Si se
                                                 propagan por el aire y su frecuen-
                                                                                             produce cualquier movimiento en
                                       B6-27
                                                 cia puede modificarse al encontrar
                                                                                             el interior del vehículo se modifi-
                                                 o rebotar en un objeto.
                                                                                             ca el valor del eco registrado.
                                                 Para generar ultrasonidos se utili-
                                                                                             La Unidad de Control se sirve de
   Símbolo del SENSOR VOLUMÉTRICO                za un transmisor, similar a un
                                                                                             esta señal para identificar la posi-
                                                 pequeño altavoz cerámico, que
                                                                                             ble entrada de personas no auto-
                                                 resuena a una elevada frecuencia
                                                                                             rizadas al interior del vehículo.
                                                 (por encima de los 40 kHz) y
                                                 cuando el receptor, que es pareci-
                                                                                           Otras aplicaciones
                                                 do a un micrófono, capta la vibra-
                                                                                           Otra aplicación de los ultrasoni-
                                                 ción, emite señales eléctricas que        dos es como transmisor ultra-
                                                 pueden ser detectadas electróni-          sónico, en el sistema de asistencia
                                                 camente.                                  acústica de aparcamiento (APS).

                                                 Aplicaciones                              Fundamentos sobre
                                                 · Sensor volumétrico                      radiofrecuencia
                                                   El sensor volumétrico por ultraso-      La transmisión y recepción vía
                                                   nidos se utiliza como detector de       radio de información se denomina
                                                   presencia en sistemas antirrobo.        radiofrecuencia, englobando esta




                         Sensor volumétrico
           El volumen a vigilar es barrido por
          ultrasonidos que son “oídos” por un
micrófono. La alteración o interrupción de los
      ultrasonidos detectados por el receptor                                                                              B6-28
                            dispara la alarma.
definición la comunicación me-         La unidad de lectura de la llave del
                                                                              EMISOR DE RADIOFRECUENCIA
diante ondas radioeléctricas emi-      inmovilizador electrónico es una
tidas al espacio y recibidas por un    antena receptora.
receptor.                              Otros tipos de antenas son las de
Las ondas que se emiten al espa-       audio, las cuales pueden ser de
cio y que contienen la informa-        tipo activo, que incorporan su
ción, son generadas por una corrien-   propia electrónica para amplificar
te alterna de alta frecuencia que      la señal, destacando por su reduci-                                       B6-30

recorre una antena.                    do tamaño; y las antenas pasivas,
El receptor recibe estas ondas y       que por el contrario no necesitan
les extrae la información convir-      alimentación, pero sus cualidades
tiéndola en una orden: activación,     vienen condicionadas por su longi-
apagado, etc.                          tud, ya que de ella depende la
                                       mejor recepción de una banda de        Mando a distancia de cierre centralizado y
Aplicaciones                           frecuencias determinada.               activación de alarmas por radiofrecuencia.

· Mando a distancia
 Los sistemas de mando a distan-
 cia mediante radiofrecuencia los
 componen un pequeño emisor
 transportable y el receptor, que
 se encuentra en el interior del
 vehículo.
 Al accionar el emisor, genera e
 irradia al aire una onda portado-
 ra que contiene el código con la
 información. El receptor recibe el
 código y lo compara con el con-
 tenido en su programa y si ambos
 coinciden, activa la función orde-
 nada: activación o desactivación
 del cierre, o activación y desacti-
 vación de la alarma antirrobo.


Otras aplicaciones
                                                                                                                 B6-29
Otros elementos sensores de
radiofrecuencia son las antenas
receptoras.                                                                                                        19
“Hay una amplia gama de sensores cuyo funcionamiento se limita únicamente a
                       interrumpir un circuito eléctrico o conmutar a otro cuando es activado,
                               bien mecánicamente o por la acción de otro fenómeno físico
                                (presión de aceite, temperatura, rotura de cristales, etc.).”




S E N S O R E S : I N T E R R U P TO R E S                                     Y   C O N M U TA D O R E S
    CONMUTADOR TÉRMICO
                                           Fundamentos                                   nado por la presión del aceite
      DEL VENTILADOR                       Existe un buen número de sensores             en el cárter, abriendo o cerran-
                                           cuya señal es proporcionada por               do el circuito cuando se alcanza
                                           accionamiento de origen mecánico,             una presión determinada de

                                           térmico o de cualquier otra natura-           tarado, lo que provoca el apaga-
                                                                                         do de la lámpara testigo en el
                                           leza física; y generalmente su
                                                                                         cuadro de instrumentos.
                                B6-31      acción se limita a cerrar o abrir un
                                           circuito eléctrico, siendo este pro-
                                           cedimiento la consigna de mando.            · Conmutador térmico
                                                                                         del ventilador
 Símbolo del CONMUTADOR TÉRMICO            Aunque son muchos los sensores
           DEL VENTILADOR                                                                El conmutador térmico del ventila-
                                           de este tipo, se cita a continuación
                                                                                         dor pone en marcha el ventilador
                                           alguna muestra de ellos.
                                                                                         del radiador del líquido refrigeran-
                                                                                         te del motor, a dos velocidades,
                                           Aplicaciones                                  gracias al sistema de conmutación
                                           · Interruptor de presión                      que activa dos contactos a diferen-
                                             de aceite                                   te temperatura.
                                             También llamado manocontacto,               El elemento sensor es una cápsula de
                                             se compone de un interruptor                cera que se dilata por efecto térmico
                                             de presión en comunicación con              y en cuyo desplazamiento empuja
                                             el circuito de engrase, que se              dos contactos tarados a diferente
                                             halla tarado a una determinada              fuerza. En consecuencia cada contac-
                                             fuerza. El interruptor es accio-            to cierra el circuito a una fuerza de




             Funcionamiento del sensor
                                                                 Sin presión                Con presión                 B6-32
                  de presión de aceite.
empuje que corresponde a una tem-     · Sensor de rotura de cristales           SENSOR DE ROTURA DE CRISTALES
 peratura específica.                   Se trata de un pequeño filamento
                                        que forma parte de un circuito
· Sensor de impacto                     eléctrico y que se halla insertado
 Este sensor se utiliza para detec-     en los cristales. En caso de rotu-
 tar posibles impactos.                 ra, se interrumpe el circuito, lo
 El conjunto sensor lo componen         que hace que se active la alarma
 cuatro placas, dos bolas metáli-       antirrobo.
 cas y dos separadores de goma.
 Las placas centrales están iman-      Otras aplicaciones
 tadas y forman parte de los con-      Hay muchas aplicaciones que fun-
 tactos de un interruptor. La          cionan en base a un accionamien-
 señal se produce de este modo:        to mecánico, por citar algunos
 las bolas se hallan sometidas a la    otros ejemplos:
 acción del campo magnético de         · Conmutador        de cerradura de
 un imán y se encuentran pegadas        puerta en sistemas de cierre
 a las placas; al producirse un         centralizado.                                                                  B6-34

 choque las fuerzas de inercia de      · Interruptor     de puertas para el
 las bolas vencen el campo mag-         encendido de luces.
 nético y se desprenden de su          · Conmutador de elevalunas.
 alojamiento estableciendo con-        · Conmutador multifunción           en
 tacto entre las placas, lo que cie-    cambio automático.
 rra el circuito eléctrico.            · Interruptor de luz de freno.




                                                                                Sensor de impacto
                                                                                Al producirse un impacto, la bola se
                                                                                desprende y produce el contacto eléctrico.



              Estado normal            Al producirse un impacto         B6-33
                                                                                                                         21
“Se define como actuador a todo aquel dispositivo que transforma la energía
                         eléctrica que recibe en otro tipo de energía, normalmente mecánica o térmica que
                        ejecuta finalmente las condiciones de funcionamiento del sistema, que previamente
                                            ha establecido la Unidad de Control Electrónico.
                                                                                           ”




    AC T UA D O R E S
                                                   Definición                             directos como un relé que recibe
                                                   En un sistema de gestión electró-      una corriente y acciona un contac-
                                                   nica los sensores son los elemen-      to, a otros que incorporan su pro-
                                                   tos encargados de obtener la           pia electrónica de conversión,
                                                   información, es decir, proporcio-      como es el caso por ejemplo de
                                                   nan las señales de entrada a la        las pantallas, las cuales disponen
                                                   Unidad de Control para que ésta        de sus propios circuitos electróni-
                                                   pueda determinar la orden de sali-     cos para transformar la señal de
                                                   da. Esta orden de salida es conver-    entrada en una cifra o cualquier
                                                   tida en una señal eléctrica que se     otra indicación visual.
                                                   envía a un accionador o actuador
                                                   que convertirá la energía eléctrica    Clasificación
                                                   en otra forma de energía.              de los actuadores
                                                   Los tipos de actuadores presentes      Al igual que sucede con los senso-
                                                   en un automóvil son muy variados;      res, los actuadores son dispositi-
                                                   van desde los muy sencillos y          vos que proliferan cada vez más en




                                                           SENSORES            UNIDAD DE CONTROL          ACTUADORES




Cuadro sinóptico de la gestión de un motor
                   Un número determinado de
               actuadores ejecutan las órdenes
                                                                                                                        B6-35
                      de la Unidad de Control.
el automóvil como consecuencia                 · Electromotores:              son acciona-
de la mayor implementación de                      mientos donde intervienen moto-
nuevos sistemas electrónicos.                      res eléctricos.
Para su estudio y presentación los             · Electromotores: motores paso
actuadores pueden clasificarse de                  a paso.
diverso modo, porque los hay de                ·   Acústicos: son los sensores rela-
diversa naturaleza. No obstante es                 cionados con el sonido.
preferible clasificarlos según el              · Pantallas        de cristal líquido:
principio básico de funcionamiento.                son los actuadores que presen-
· Electromagnéticos: son los basa-                 tan un mensaje visual o introdu-
 dos en el magnetismo o el electro-                cen una información gráfica.
 magnetismo.
· Calefactores: son aquellos que
 generan calor.




                                                                     Motor paso a paso




                  Relé


                            Pantalla de cristal líquido




                                                             Electroválvula



                           Altavoz



                                                                                                 Los actuadores pueden ser
                                                                                                 de diversa naturaleza.



                                                                                         B6-36
                                                                                                                             23
“Mediante los actuadores electromagnéticos, aprovechando el efecto electroimán
                      creado por la corriente al circular por una bobina, es posible controlar elevadas
                               corrientes de potencia, así como la circulación de fluidos en circuitos
                                        hidráulicos o neumáticos (relés, electroválvulas, etc.).
                             También es posible la transformación de la tensión para el encendido.
                                                                                                 ”




AC T UA D O R E S E L E C T RO M AG N É T I C O S
                  RELÉ
                                                 Fundamentos                                     que corrientes de elevado valor
                                                 Los actuadores electromagnéticos                puedan circular de modo contro-
                                                 se basan en el magnetismo, que                  lado, con una pequeña corriente
                                                 puede ser de origen natural,                    de mando. Dispone de dos circui-
                                                 mediante un imán, o creado por la               tos, uno de potencia por donde
                                                 electricidad (efecto electroimán).              circulará la corriente de la bate-
                                                 También se incluyen aquí otros                  ría hacia el elemento consumidor
                                     B6-37       fenómenos relacionados con la                   y otro circuito de mando, de bajo
                                                 electricidad   y   el   magnetismo:             consumo que puede ser goberna-
                                                 como la inducción electromagnéti-               do con corrientes débiles desde
                                                 ca que consigue generar alta ten-               cualquier Unidad de Control.
            Símbolo del RELÉ
                                                 sión, principio de los transforma-
                                                 dores de encendido.                           · Válvulas de inyección
                                                                                                 Las válvulas de inyección, tam-
                                                 Aplicaciones                                    bién llamadas inyectores o
                                                 · Relés                                         electroválvulas, son dispositi-
                                                   El funcionamiento del relé se                 vos electromagnéticos que fun-
                                                   basa en el efecto electroimán                 cionan abriendo y cerrando el
                                                   que tiene lugar cuando circula                circuito de presión de combus-
                                                   corriente por una bobina arrolla-             tible en respuesta a los impul-
                                                   da a un núcleo de hierro dulce.               sos que le aplica la Unidad de
                                                   El relé se construye para facilitar           Control.




                                                                                   Circuito de potencia




                                                                                   Circuito de mando

    El relé dispone de dos circuitos, uno de
                                                                                                                              B6-38
potencia y otro circuito de mando o control.
Estas válvulas van montadas en         minado por la Unidad de Control
                                                                                       VÁLVULA DE INYECCIÓN
los equipos de inyección donde         Electrónico según las condi-
normalmente se destina una vál-        ciones de funcionamiento del
vula para cada cilindro como en        motor.
los sistemas de gestión del motor      El caudal establecido se con-
Simos.                                 vierte así en impulsos eléctricos
Constan de un cuerpo de válvula        que recibe la válvula y la modi-
                                                                                                                       B6-40
donde se encuentra la bobina y         ficación del caudal se consigue
una aguja inyectora mantenida en       haciendo variar el tiempo de
posición de reposo (cerrando el        inyección (entre uno y varios
                                                                                   Símbolo de VÁLVULA DE INYECCIÓN
paso de combustible) mediante la       milisegundos).
acción de un muelle. Cuando la
bobina recibe corriente, la aguja     Otras aplicaciones
es levantada debido al efecto elec-   Hay muchas aplicaciones donde se
troimán de su asiento y el com-       utilizan actuadores electromagné-
bustible puede salir a presión por    ticos, como:
la ranura calibrada.                  · Electroválvula de ventilación del
La cantidad exacta de combus-          depósito de carbón activo.
tible que suministra la válvula       ·Acoplamiento      magnético del
depende del tiempo de inyección,       compresor de aire acondicio-
es decir, del tiempo que permane-      nado.
ce abierta; y este valor es deter-    · Transformador de encendido.




                                                               Bobina

                                                                                Funcionamiento de una válvula
                                                               Aguja            de inyección
                                                                                Cuando la bobina recibe corriente, la aguja
                                                                                es levantada de su asiento y el combustible
                                                                                puede salir a presión por la ranura calibrada.
                            Cerrado                  Abierto

                                                                        B6-39
                                                                                                                         25
“Cuando es preciso elevar la temperatura en un punto determinado,
                             se requiere utilizar elementos calefactores que al paso de corriente sean
                                                     capaces de generar calor.
                                                                             ”




A C T U A D O R E S C A L E FA C TO R E S
 BUJÍAS DE PRECALENTAMIENTO
                                                 Fundamentos                             ciente de resistividad (alto valor
     PARA MOTORES DIESEL                         Los actuadores calefactores son         óhmico) y además posee una gran
                                                 los que producen calor gracias al       resistencia al calor.
                                                 efecto Joule. Este efecto relaciona     También se fabrican a base de
                                                 la corriente que circula por una        compuestos semiconductores dis-
                                                 resistencia y la energía liberada en    puestos sobre una superficie.
                                                 forma de calor. El calor se produ-
                                                 ce cuando una elevada corriente         Aplicaciones
                                       B6-41     (muchos electrones) al atravesar        · Bujías de precalentamiento
                                                 un conductor con poca resisten-           diesel
                                                 cia, provocan entre ellos numero-         Los motores diesel están equipa-
              Símbolo de                         sas colisiones y fricciones, lo cual      dos con bujías de precalentamiento
    BUJÍAS DE PRECALENTAMIENTO
                                                 hace incrementar la temperatura.          para facilitar el arranque en frío. Son
                                                 Se utilizan como resistencias cale-       autorreguladas, de calentamiento
                                                 factoras hilo metálico con una alea-      rápido y están diseñadas como resis-
                                                 ción determinada (cromo-níquel)           tencias PTC: su resistencia aumenta
                                                 que le confiere un elevado coefi-         con la temperatura.




                                                                                                       Calor producido
       Funcionamiento de una bujía de                                                               por la elevada corriente
                         precalentamiento
La elevada corriente que circula por la bujía
 y su baja resistencia, producen un aumento
                                                                                                                               B6-42
                             rápido del calor.
En frío presentan muy baja           sistema de calefacción adicional
 resistencia, por lo que fluye        que consiste en incorporar bujías
 mucha corriente y se alcanza         de calentamiento al circuito del
 rápidamente la temperatura           líquido refrigerante, facilitando
 normal de servicio, pero una vez     de este modo una rápida dispo-
 caliente, su resistencia aumenta     nibilidad de calefacción en el
 limitando y regulando así el paso    habitáculo.
 de la corriente. El tiempo de
 funcionamiento se halla gene-       Otras aplicaciones
 ralmente limitado mediante un       También se utilizan otros actua-
 temporizador.                       d o res calefactores, entre los que
                                     cabe citar:
· Bujías de calefacción              · Luneta térmica.
 Algunos vehículos diesel de últi-   · Resistencia calefactora del colec-
 ma generación con sistema de         tor de admisión (erizo).
 inyección directa (TDi) destina-    · Radiador eléctrico, para calefac-
 dos a países fríos, montan un        ción.




                                                        Bujías de calefacción




                                                                                     Las bujías de calefacción permiten disponer
                                                                                     de calefacción rápida con motores fríos.
                                                   Radiador de calefacción


                                                                             B6-43
                                                                                                                             27
“Dentro de la familia de los electromotores hay una gran variedad de
                                 dispositivos destinados a diversas funciones: válvulas de regulación
                                      de ralentí, bomba de combustible, elevalunas, relojes, etc…”




A C T U A D O R E S : E L E C T R O M OTO R E S
                                                                                           Si el conductor forma una espira
                                  BOMBA DE COMBUSTIBLE
                                                                                           arrollada formando un inducido y se
                                                                                           alimenta a través de unas escobillas
                                                                                           que crean un campo magnético
                                                                                           opuesto al fijo (del estator), el
                                                                                           campo magnético creado en el indu-
                                                                                           cido formará una fuerza de reacción
                                                                                           que le obligará a girar en el interior
                                                                                  B6-44    del campo magnético fijo.
                                                                                           Se construyen motores de diver-
                                                                                           sas características técnicas, como
     Símbolo del MOTOR ELÉCTRICO
                                                  Fundamentos                              los motores rotativos de giro
                                                  Los electromotores o motores             libre, con reductor o bien de giro
                                                  eléctricos basan su funcionamien-        limitado.
                                                  to en el principio de que la ener-
                                                  gía eléctrica se puede transformar       Aplicaciones
                                                  en energía mecánica.
                                                  Cuando circula corriente a través de
                                                                                           · Bomba de combustible
                                                                                             Citemos      como     ejemplo      una
                                                  un conductor se crea a su alrededor        bomba de rodillos del circuito de
                                                  un campo magnético; si este conduc-        combustible     del    sistema       de
                                                  tor se coloca bajo la acción de un         inyección.
                                                  fuerte campo magnético fijo (el esta-      El motor va alojado en una car-
                                                  tor) y de mayor intensidad (por            casa bañado por combustible y
                                                  ejemplo, un imán permanente), este         se facilita la lubricación.
                                                  último trata de empujar y desplazar        El inducido del motor recibe
                                                  al conductor fuera del mismo.              corriente a través de las escobi-




    Funcionamiento del motor eléctrico
         La corriente que circula por el cable
          (la bobina del inducido), forma a su
alrededor un campo magnético que se opone
       al campo fijo de los polos magnéticos.
              La fuerza magnética “empuja” a
                                                                                                                              B6-45
                     la bobina y la hace girar.
llas, y hace girar el rotor donde         cerrada. La corriente que recibe
                                                                                           VÁLVULA ESTABILIZADORA
 se encuentran los rodillos, éstos         el motor crea una par de giro                         DE RALENTÍ
 por la fuerza centrífuga se des-          que se opone a la fuerza del
 plazan al exterior y actúan como          muelle produciendo una posición
 junta rotativa. Los rodillos crean        angular determinada, lo cual sig-
 en la entrada del combustible             nifica una determinada sección
 una   cámara      cuyo         volumen    de paso de aire. El control de la
 aumenta, se llena de combustible          corriente sobre el motor se hace
 y es desplazado hacia la salida           mandando la tensión nominal a                                              B6-47

 donde el volumen disminuye, por           impulsos, con una frecuencia fija
 lo que el combustible sale de             y haciendo variar la relación de
 este modo bombeado hacia el               ciclo.
                                                                                      Símbolo de la VÁLVULA ESTABILIZADORA
 exterior.
                                          Otras aplicaciones
· Válvula estabilizadora                  Existen muy variadas aplicacio-
 de ralentí                               nes donde se utilizan electromo-
 El tipo de válvula estabilizadora        tores. Citemos como ejemplo las
 de ralentí consiste en un motor          siguientes.
 de inducido único con el giro            · Elevalunas eléctricos.
 limitado. El inducido (rotor) está       · Reloj del cuadro de instrumentos.
 colocado de tal modo que hace            · Actuador de mariposa en siste-
 girar la válvula abriendo el paso         mas Monojetronic y Monomo-
 de aire; al mismo tiempo se le            tronic.
 opone la acción de un muelle             · Dosificador    de combustible en
 que obliga a la válvula a estar           sistemas TDi.




              Válvula abierta                 Válvula parcialmente cerrada




                                                                                     Funcionamiento de la válvula
                                                                                     estabilizadora de ralentí.



                                                                             B6-46
                                                                                                                        29
“Un tipo especial de electromotor lo constituye el motor denominado paso a paso,
                            cuyas características lo hacen muy adecuado para la regulación
                                                y el giro controlado.”




E L E C T R O M OTO R E S : M OTO R P A S O                                            A     PA S O
     MOTOR PASO A PASO
                                          Fundamentos                             cos con polaridad opuesta a la
                                          EL motor paso a paso está consti-       armadura del imán, de tal modo
                                          tuido por un rotor de imanes per-       que se produce desplazamiento
                                          manentes y varias bobinas que           del rotor hasta la posición siguien-
                                          configuran el estator. El rotor se      te, es decir una fracción (por esta
                                          encuentra en el interior de una         razón se le denomina motor paso
                                          armadura o jaula y se encuentra         a paso).
                                B6-48     magnetizada con el mismo número         La fracción de giro o paso depen-
                                          de polos que los que puede crear        de del número de polos del imán y
                                          una de las bobinas.                     de las bobinas de alimentación

  Símbolo del MOTOR PASO A PASO
                                          La correspondencia entre el rotor       (fases).
                                          (polos fijos) y el estator (polos       La   Unidad         de   Control       Elec-
                                          variables) es la causa que provoca      trónico se encarga de la excita-
                                          el giro escalonado del rotor, ya        ción de las bobinas, cambiando
                                          que las bobinas, arrolladas a unas      alternativamente la polaridad de
                                          masas polares, pueden ser alimen-       cada grupo de bobinas para pro-
                                          tadas alternativamente, creando         ducir el giro o para cambiar el
                                          sobre las masas campos magnéti-         sentido de giro.



                                                                                                 Estator


                                                    Rotor


                                                                                             B




                                                                                             Impulsos de alimentación
                                                                                             simultánea de las bobinas


                                                                                   A


                                                                A


                                                       Bobina
                                                                                   B


                                                                                                                         B6-49
  Funcionamiento del motor paso a paso.
Aplicaciones                              el paso de aire adicional de
                                                                                                  MOTOR PASO A PASO PARA
·   Válvula estabilizadora                modo que según el sentido de                           REGULACIÓN DE TRAMPILLAS

    de ralentí                            giro del motor el cono cerrará o
    La estabilizadora de ralentí del      abrirá el paso de aire.
    motor dotado con gestión SPI,
    emplea un motor paso a paso          Otras aplicaciones
    para controlar el régimen de         Además de esta aplicación, los
    ralentí mediante la modificación     motores paso a paso también se
    de un paso de aire adicional al de   utilizan para servicios, como por                                                         B6-51


    la mariposa de los gases.            ejemplo:
    Está compuesto por un estator        · Regulación de las trampillas de
    que posee dos bobinas y el rotor      ve n t i l a c i ó n d e l s i s t e m a C l i -
    con los imanes permanentes, que       matronic.
    tiene el eje roscado.                · Indicadores del cuadro de instru-
    Un cono de ajuste se halla rosca-     mentos del Arosa (cuentarrevo-
    do al eje del rotor, de tal modo      luciones, cuentakilómetros, nivel
    que cuando el eje gira el cono se     de combustible y temperatura
    desplaza. El cono se intercala en     del motor).




                                                                      Válvula cerrada




      Motor paso paso




                                                                       Válvula abierta
                                                                                             Funcionamiento de la válvula estabilizadora
                                                                                             de ralentí mediante motor paso a paso.



                                                                                   B6-50
                                                                                                                                     31
“En los actuadores acústicos se agrupa a los altavoces y avisadores acústicos;
                    dispositivos ambos que sirven para proporcionar mayor confort durante
                                la conducción y un método de advertencia sonora.”




AC T UA D O R E S AC Ú S T I C O S
                                       Fundamentos de los                          elemento rígido producen ondas
                                       altavoces                                   sonoras que se transmiten al espacio.
                                       Según el principio físico de funciona-      El elemento “rígido” que produce el
                                       miento los altavoces pueden ser de          sonido pude ser una membrana cons-
                                       diversos tipos, los más usuales son         truida con diferentes materiales:
                                       los electrodinámicos, electrostáticos       papel, aluminio, plástico, lámina de
                                       y piezoeléctricos.                          cerámica (cuarzo), etc. Cada una de
                                       Ya que es muy difícil conseguir que         las cuales proporciona unas caracte-
                                       un solo altavoz pueda reproducir el         rísticas sonoras peculiares.
                                       margen de frecuencias audible (20           Una bobina por la que circula
                                       Hz-20 000 Hz), en los sistemas de           corriente es la encargada de “exci-
                                       alta fidelidad se utilizan varios altavo-   tar” y hacer vibrar la membrana del
                                       ces, que reparten la señal: graves, agu-    altavoz.
                                       dos o medios.                               Hay avisadores acústicos de tipo pie-
                                       El más corriente para equipos de            zoeléctrico donde la membrana es
                                       música es el de tipo electrodinámico,       sustituida por una fina lámina de
                                       el cual se basa en el efecto electro-       cerámica. La vibración se produce al
                                       magnético que transforma las oscila-        entrar en resonancia la lámina tras
                                       ciones eléctricas de amplitud y fre-        ser excitada con una corriente alter-
                                       cuencia en vibraciones mecánicas,           na; variando la frecuencia de excita-
                                       vibraciones que a su vez mediante un        ción es posible modificar el tono.




                                                                                              Membrana del altavoz
                                                    Corriente de alimentación




                                             Imán permanente                                     Ondas sonoras
                                                                     Bobina



                                                                                                                     B6-52
      Funcionamiento de un altavoz.
Aplicaciones                                responden a las solicitudes de una
                                                                                                 ALTAVOZ ACTIVO
·   Avisador acústico                       unidad electrónica que puede ser
    El avisador acústico que monta el       el autorradio o un amplificador
    cuadro de instrumentos del Arosa        ecualizador. Además por ellos tam-
    lleva en su interior un pequeño         bién puede transmitirse informa-
    altavoz de tipo piezoeléctrico,         ción de ayuda al conductor.
    que genera un “zumbido” o “gong”        Hay dos tipos de altavoces: pasivos y
                                                                                      Amplificador
    como señal de advertencia cuan-         activos
    do el sistema electrónico detecta       Los altavoces pasivos son excitados                                             B6-54

    una cierta anomalía; como por           directamente por el equipo de
    ejemplo falta de presión de acei-       audio: tienen la ventaja de su reduci-
    te, exceso de velocidad, cinturón       do tamaño y buenas prestaciones, y               Símbolo de ALTAVOZ PASIVO
    desabrochado, etc.                      tienen el inconveniente de que no
    El dispositivo acústico consiste en     pueden estar muy alejados de la
    una membrana cerámica, excitada         fuente de sonido, porque se produ-
    mediante un circuito electrónico        cen pérdidas de energía, siendo
    que genera una frecuencia variable      necesario utilizar cables de alimenta-
    y modulada. El diminuto altavoz la      ción de gruesa sección.
    transforma en el sonido caracterís-     Los altavoces activos, por el contra-
    tico de un “zumbido” o un “gong”        rio, incorporan internamente un
                                                                                             Símbolo de ALTAVOZ ACTIVO
    según el tipo de advertencia.           amplificador, por lo que pueden estar
                                            situados lejos de la fuente de sonido
· Altavoces                                 y utilizar cables de pequeña sección.
    Los altavoces utilizados en el siste-   No obstante, tienen el inconveniente
    ma de autorradio también son con-       de que necesitan ser alimentados
    siderados como actuadores ya que        independientemente con corriente.


       AVISADOR ACÚSTICO




                                                            Velocímetro



                                                                                     Avisador acústico en el interior del cuadro de
                                                                                     instrumentos del Arosa.



                                                                            B6-53
                                                                                                                              33
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  • 1. Servicio 6 GESTIONES ELECTRÓNICAS SENSORES Y ACTUADORES CUADERNOS DIDÁCTICOS BÁSICOS
  • 2. No se permite la reproducción total o parcial de este cuaderno, ni el registro en un sistema informático, ni la transmisión bajo cualquier forma o a través de cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, por fotocopia, por grabación o por otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del copyright. TÍTULO: Gestiones Electrónicas. Sensores y Actuadores (C.B. n.º 6) - AUTOR: Organización de Servicio - SEAT, S.A. Sdad. Unipersonal. Zona Franca, Calle 2 Reg. Mer. Barcelona. Tomo 23662, Folio 1, Hoja 56855 1.ª edición - FECHA DE PUBLICACIÓN: Feb. 98 - DEPÓSITO LEGAL:B-3071/98 Preimpresión e impresión: TECFOTO, S.L. - EDIFICI OU GRÀFIC - Ciutat de Granada, 55 - 08005 Barcelona - Diseño y compaginación: WIN&KEN
  • 3. Í N D I C E LOS SENSORES 4-5 SENSORES POR MAGNETISMO 6-7 SENSORES POR EFECTO HALL 8-9 SENSORES POR CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA 10-11 SENSORES TERMOELÉCTRICOS 12-13 SENSORES FOTOELÉCTRICOS 14-15 SENSORES PIEZOELÉCTRICOS 16-17 SENSORES POR ULTRASONIDOS Y RADIOFRECUENCIA 18-19 SENSORES: INTERRUPTORES Y CONMUTADORES 20-21 ACTUADORES 22-23 ACTUADORES ELECTROMAGNÉTICOS 24-25 ACTUADORES CALEFACTORES 26-27 ACTUADORES: ELECTROMOTORES 28-29 ELECTROMOTORES: MOTOR PASO A PASO 30-31 ACTUADORES ACÚSTICOS 32-33 ACTUADORES: PANTALLAS DE CRISTAL LÍQUIDO 34-35 UNIDAD DE CONTROL:TÉCNICAS DIGITALES 36-37 UNIDAD DE CONTROL: PUERTAS LÓGICAS 38-39 UNIDAD DE CONTROL: ESTRUCTURA INTERNA 40-41 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN 42-46 Amigo lector, para una mejor comprensión de este cuaderno, te recomiendo repasar los números 1 y 3 de esta colección con los títulos de: CONCEP- TOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD y COMPO- NENTES BÁSICOS DE ELECTRÓNICA.
  • 4. “Los sensores son los dispositivos que convierten (traducen) una magnitud física en una señal eléctrica. Se utilizan muchos tipos de sensores y su clasificación depende del principio de funcionamiento en que se basan.” LOS SENSORES Transmisión de señales por ejemplo los sensores piezoe- En un sistema electrónico, el sen- léctricos o magnéticos. sor es el elemento dispuesto · Pasivo: cuando la magnitud a expresamente para obtener infor- detectar se limita a modificar mación. La palabra sensor es el algunos de los parámetros eléc- nombre popular con el que se tricos característicos del ele- conocen los “transductores”. Se mento sensor, tales como resis- fabrican gran variedad de transduc- tencia, capacidad, reluctancia, tores, capaces de convertir cual- etc. quier parámetro físico, químico o Casi siempre es necesario algún biológico en una magnitud eléctri- tipo de acondicionamiento de la ca. El fenómeno de la transducción señal eléctrica, aunque no se pre- puede darse de dos modos: cise alimentación. Determinados · Activo: cuando la magnitud físi- sensores suministran la señal de ca a detectar proporciona la salida en modo digital, no obstan- energía necesaria para la genera- te lo más habitual es encontrar ción de la señal eléctrica, como que la magnitud eléctrica que pro- SENSORES UNIDAD DE CONTROL ACTUADORES Cuadro sinóptico de la gestión electrónica del motor Los sensores proporcionan las señales para que la Unidad de Control pueda B6-01 accionar los actuadores.
  • 5. porciona sea de tipo analógica. principio de funcionamiento se Un ejemplo sencillo de sensor han clasificado en los siguien- lo compone el aforador de com- tes tipos: bustible , el cual transforma el · Magnético. nivel del depósito en una señal · Por efecto hall. eléctrica. · Por conductividad eléctrica. · Termoeléctricos. Clasificación · Fotoeléctricos. de los sensores · Piezoeléctricos. La respuesta que proporciona un · Por ultrasonidos. sensor depende de la magnitud físi- · Por radiofrecuencia. ca que puede ser detectada y “tra- · Interruptores y conmutadores. ducida” en una variación eléctrica y Generalmente los sensores van del principio físico en que se base. asociados a alguna Unidad de Existen numerosos sensores que Control Electrónico, donde se miden parámetros muy diversos. produce el acondicionamiento Para su estudio atendiendo al de la señal. Entrada de la señal Acondicionamiento Aplicación de la señal y procesamiento de la señal La señal proporcionada por el sensor generalmente es acondicionada electrónicamente para que la Unidad de Control pueda entender e interpretar los datos. B6-02 5
  • 6. “Los sensores magnéticos se basan en el fenómeno del magnetismo de un imán o una bobina. Su campo de aplicación se extiende desde la medición de revoluciones hasta la detección del campo magnético terrestre en los sistemas de navegación por satélite. ” SENSORES POR M AG N E T I S M O TRANSMISOR DE RÉGIMEN Fundamentos ción. La corriente así generada es El fenómeno electromagnético de tipo alterna. explica la relación que existe entre el magnetismo y la elec- Aplicaciones tricidad. · Transmisor de régimen Cuando gira la rueda dentada se Entre la aplicaciones más comu- produce una distorsión del flujo nes de los sensores magnéticos magnético y se induce en la bobina se encuentra el transmisor de una corriente alterna senoidal. régimen de revoluciones. La Un cable arrollado a un soporte, señal se obtiene por efecto de formando una bobina de espiras, la inducción electromagnética y B6-03 se comporta como un imán cuan- el elemento sensor lo compone do circula corriente eléctrica por una bobina arrollada a un núcleo ella: alrededor de las espiras de la imantado. Símbolo del TRANSMISOR DE RÉGIMEN bobina se forma un campo magné- La señal se obtiene gracias a la tico similar al creado por un imán. variación del campo magnético Este fenómeno es reversible, ya que produce una rueda dentada que si una bobina es sometida a la (de material ferromagnético) que variación de un campo magnético, al girar frente a la bobina imanta- se produce en ella una corriente da hace variar el flujo que la eléctrica por efecto de la induc- atraviesa, lo que induce en su Campo magnético Transmisor de régimen Cuando gira la rueda dentada se produce una distorsión del flujo magnético y se induce en la bobina una B6-04 corriente alterna senoidal.
  • 7. interior una corriente alterna. se desplaza, los contactos cie- TRANSMISOR DE NIVEL Cuando gira la rueda dentada los rran el circuito eléctrico. Un DE LÍQUIDO DE FRENOS dientes pasan cerca del imán y la muelle mantiene el cilindro en “reluctancia”, es decir, el camino una posición que impide el dispa- que sigue el flujo magnético ro involuntario. entre la bobina y el imán varía y esta variación provoca la apari- Otras aplicaciones ción de una tensión inducida en Los sensores de tipo magnético la bobina. encuentran muchas aplicaciones Flotador La frecuencia de la corriente de magnético dentro del automóvil, apareciendo Soporte salida de la bobina es proporcio- con interruptor cada día nuevas funciones, entre “reed” B6-06 nal a la velocidad de la rueda. las que cabe destacar: · Interruptor de seguridad · Transmisor de la posición de la corredera de regulación (TDi, Símbolo del TRANSMISOR DE NIVEL El interruptor de seguridad, DE LÍQUIDO DE FRENOS SDi). también denominado contacto “reed”, se utiliza como interrup- · Transmisor de la carrera de aguja tor electromecánico en los siste- de inyector en los sistemas TDi. mas Airbag. · Sensor de campo magnético Se compone de una ampolla de (brújula) en sistemas de navega- cristal en cuyo interior se hallan ción por satélite (GPS). dos contactos metálicos separa- Los sensores basados en el tipo dos; al someter a la ampolla a un “reed” se utilizan también como: campo magnético, proporciona- · Transmisor de nivel de líquido de do por un cilindro imantado que frenos. Funcionamiento del interruptor de seguridad tipo “reed” Cuando se desplaza el anillo imantado, se cierra el contacto eléctrico. B6-05 7
  • 8. “Gracias a las características eléctricas de los sensores hall, su campo de aplicación se extiende desde los clásicos detectores de posición y velocidad del motor, hasta otras aplicaciones más sofisticadas y menos conocidas como el transmisor de aceleración en sistemas electrónicos de estabilidad programada (ESP).” SENSORES POR E F E C TO H A L L TRANSMISOR HALL Fundamentos la intensidad del flujo magnético. Los sensores hall se basan en el La pastilla hall va montada sobre denominado efecto hall que se pro- un circuito integrado que se duce cuando un cierto tipo de semi- encarga de conformar la señal. conductor al ser recorrido por una Las cualidades del sensor hall posibili- corriente y sometido a un campo tan que pueda utilizarse para un gran magnético, genera en sus extremos número de aplicaciones donde se una diferencia de tensión. requiere una respuesta rápida y per- B6-07 La ilustración representa el funcio- fectamente cuadrada. namiento de un sensor de efecto Pero también se aprovecha el hall. Una pequeña pastilla contiene principio de funcionamiento para Símbolo del SENSOR HALL* el material semiconductor. Cuando medir la intensidad de un campo es sometido a la acción de un magnético, siendo éste el princi- campo magnético, las líneas de fuer- pio en que se basan el transmisor za producen un desplazamiento de aceleración transversal y tam- interno de cargas eléctricas, lo que bién las pinzas amperimétricas, origina que aparezca una diferencia que miden la corriente que circu- de cargas, y por lo tanto de tensión, la por un cable a partir del campo * El símbolo del sensor hall es genérico para todos los entre los extremos del elemento magnético detectado alrededor dispositivos de su naturaleza. sensor, con un valor proporcional a del cable. Campo magnético Pastilla hall - + Flujo de electrones Funcionamiento interno de sensor hall El campo magnético modifica el flujo de electrones y hace aparecer una diferencia de B6-08 tensión en extremos de la pastilla hall.
  • 9. Aplicaciones muchas aplicaciones, entre las que E N P R O F U N D I D A D · Transmisor hall se encuentran: El transmisor hall se utiliza · Transmisor de aceleración trans- El corazón de un emisor hall lo constituye un pequeño circuito integrado que contiene, como detector de revolucio- versal en el sistema electrónico además de la célula o pastilla sensible al nes y de posición angular del de estabilidad programada campo magnético, la electrónica asociada (ESP). para proporcionar una señal cuadrada. cigüeñal. La célula hall, cuando detecta el campo En determinados sistemas el · Detección del nivel del vehículo magnético, genera una pequeña tensión transmisor va alojado en el dis- para proceder a la nivelación de que alimenta la base de un transistor, de modo que el transistor montado con el emi- tribuidor. Un rotor dotado con altura. sor a masa conduce y pone el colector a ventanas gira interrumpiendo el · Regulación de la posición de los masa. Por esta razón al comprobar la señal campo magnético que incide faros de tipo Xenón. de mando de un transmisor hall, cuando la célula está sometida al campo magnético, sobre él, lo cual produce impul- · Sensor de revoluciones para el la onda cuadrada se encuentra a nivel bajo sos eléctricos que serán utiliza- cuentakilómetros. (transistor conduciendo a masa). dos por los sistemas de gestión · Tr a n s m i s o r de posición del electrónica del motor. actuador de mariposa (Mono- motronic). Otras aplicaciones · Transmisor goniómetro para medir Los sensores de efecto hall resul- el ángulo de giro de la dirección en tan muy apropiados para otras sistemas ESP. B6-10 Pastilla hall Funcionamiento interno del transmisor de aceleración transversal El movimiento de la masa sísmica debido a la fuerza transversal del vehículo, produce Masa sísmica sobre la pastilla hall una tensión eléctrica que es proporcional al grado de aceleración del vehículo. B6-09 9
  • 10. “Los sensores por conductividad eléctrica agrupan a los que modifican su resistencia eléctrica o su conductividad; tal es el caso de los potenciómetros que varían su resistencia o la sonda lambda que modifica su conductividad eléctrica.” SENSORES POR C O N D U C T I V I DA D E L É C T R I C A SONDA LAMBDA Fundamentos ductividad alcanza valores casi infi- La conductividad define la facilidad nitos (resistencia nula) para algu- con que circula la corriente por nos metales, fenómeno que se una sustancia cuando se halla some- conoce con el nombre de super- tida a determinadas condiciones conductividad. físicas. La conductividad de un material Aplicaciones B6-11 puede originarse por un cambio en · Sonda lambda su estructura atómica, en la cual La sonda lambda (también denomina- se permite que los electrones pue- da sonda de oxígeno) mide la propor- Símbolo de la SONDA LAMBDA dan circular libremente o bien ción de oxígeno en el tubo de escape. facilitar el paso de iones de otras La sonda está compuesta por un sustancias (los iones son átomos cuerpo cerámico recubierto de un cargados eléctricamente). electrodo permeable a los gases (pla- La conductividad depende del tino). La parte exterior de la sonda se número de electrones libres, y en halla en contacto con el flujo de gases los metales es función inversa de de escape, mientras que la parte inte- la temperatura. A temperaturas rior está en contacto con el aire próximas al cero absoluto la con- ambiente. O2 O2 O2 O2 Tubo de escape Sonda lambda O2 O2 O2 O2 O2 O2 La sonda lambda mide la proporción de Interior del tubo de escape B6-12 oxígeno de los gases de escape.
  • 11. A partir de una elevada tempera- cia) por accionamiento mecánico. POTENCIÓMETRO tura (300 ºC) la cerámica se vuel- El potenciómetro de la mariposa ve conductora para los iones de (G69) está en el cuerpo de la uni- oxígeno. Si la proporción de oxíge- dad central de inyección. Posee no es diferente en ambos lados de una pista por la que se desliza el la sonda, exterior e interior (por cursor y proporciona una señal ejemplo con mezcla pobre hay lineal en función de la posición mucha cantidad de oxígeno), se de la mariposa; de este modo la produce una tensión eléctrica del Unidad de Control reconoce cuál B6-14 orden de 100 mV, por el contrario es la posición de la mariposa en si la diferencia de oxígeno es gran- cada momento así como la velo- de (con mezcla rica hay escasez de cidad en que varía la posición. Símbolo del POTENCIÓMETRO oxígeno) la tensión generada por la cerámica es de 900 mV. Otras aplicaciones Gracias a la señal proporcionada Hay también algunas otras aplica- por la sonda lambda la Unidad de ciones que se basan en la varia- Control corrige el tiempo de ción de la conductividad eléctrica, inyección para mantener la com- como por ejemplo las siguientes: posición de la mezcla en valores · Transmisor de nivel del líquido cercanos a lambda = 1. refrigerante. · Potenciómetro de la mariposa · Transmisor de nivel del limpiapa- El potenciómetro es un tipo de rabrisas. sensor que varía su conductivi- · Potenciómetro del acelerador TDi. dad (variación de la resisten- · Aforador de combustible. Testigo Transmisor de nivel Electrónica de control El transmisor de nivel del líquido refrigerante utiliza el principio de conductividad eléctrica. Líquido refrigerante 11 B6-13
  • 12. “Los sensores termoeléctricos proporcionan una variación eléctrica cuando existe una alteración en la temperatura. Constituyen el principio de funcionamiento del transmisor de temperatura, pero también del medidor de masa de aire.” SENSORES TERMOELÉCTRICOS TRANSMISOR DE TEMPERATURA Fundamentos Un caso particular de termorresis- DEL LÍQUIDO REFRIGERANTE Los metales, así como algunos tencia, muy precisa y de respuesta otros compuestos, presentan una lineal, es la que utiliza como elemen- clara sensibilidad a los cambios de to sensor el platino puro que posee temperatura. una resistencia de 100 Ω a 0 ºC. El aumento de temperatura dilata los cuerpos y, en el caso de los Aplicaciones metales, modifica su resistencia · Transmisor de temperatura B6-15 eléctrica. Esta característica es el del líquido refrigerante fundamento de las termorresisten- Se construye en un cuerpo cias: sensores cuya variación de hueco, en cuyo interior se halla Símbolo del TRANSMISOR DE TEMPERATURA resistencia guarda proporción con colocada la resistencia tipo NTC; la temperatura a la que están cuando aumenta la temperatura a sometidas. la que es sometida, su resistencia Algunos compuestos se fabrican experimenta una disminución en especialmente para conseguir su valor y esta alteración conver- un coeficiente de temperatura tida en una variación de tensión negativo o positivo, dando origen es lo que se transmite al elemen- a las resistencias tipo PTC o to asociado para que pueda NTC. conocerse la temperatura. Resistencia NTC Flujo de electrones Funcionamiento de una resistencia NTC Al aumentar la temperatura disminuye la resistencia al paso de los electrones, facili- B6-16 tando así un mayor flujo de los mismos.
  • 13. · Medidor de masa de aire nitud que llevada a la Unidad de MEDIDOR DE MASA DE AIRE El medidor de masa de aire se uti- Control, servirá para determinar liza en los sistemas de gestión los valores de masa de aire aspira- electrónica del motor. Se intercala do por el motor. en el conducto de aspiración para Una resistencia NTC, colocada antes medir el caudal másico de aire que del elemento sensor, sirve para entra al motor y poder así deter- registrar la temperatura del aire minar los parámetros de funciona- aspirado y establecer así la regula- miento que correspondan. El sen- ción de la corriente del filamento B6-18 sor lo compone un hilo de platino según la temperatura ambiente, de (resistencia tipo PTC) o película modo que la medida de masa de aire caliente que modifica su resisten- aspirado se inicie siempre tomando Símbolo del MEDIDOR DE MASA DE AIRE cia al paso del aire. como referencia la temperatura Un circuito electrónico regula la ambiente. corriente del elemento sensor pro- vocando una sobretemperatura Otras aplicaciones superior a los 100 ºC con respec- Otros sensores de temperatura to a la temperatura ambiente; la también utilizados en el automóvil corriente necesaria para mantenerlo y que cabe resaltar son: caliente es proporcional al enfria- · Transmisor de temperatura del miento que experimenta el filamen- aceite del motor. to por el flujo de aire de entrada · Transmisor de temperatura del al motor. La corriente que atravie- aire de admisión en sistemas de sa el elemento sensor es propor- gestión del motor SPI. cional a la masa de aire aspirada · Transmisor de temperatura exte- por el motor y constituye la mag- rior en sistemas de climatización. Resistencia NTC Funcionamiento de un medidor de masa de aire El sensor lo compone generalmente un hilo de platino caldeado que modifica su resistencia al enfriarse por el paso del aire, lo que se traduce en una Entrada de aire Hilo de platino caliente variación de tensión. B6-17 13
  • 14. “Los sensores fotoeléctricos se utilizan en aplicaciones donde se aprovecha la energía solar o bien se pretende transmitir información a través de infrarrojos.” S E N S O R E S F OTO E L É C T R I C O S FOTOSENSOR PARA RADIACIÓN Fundamentos eléctrica, como es el caso de las SOLAR Los sensores fotoeléctricos abar- fotorresistencias. can a varios tipos de elementos Otro elemento sensible a la luz que son sensibles a diferentes for- solar lo constituye el fotodiodo; mas de radiación luminosa: visible, se trata de un semiconductor que infrarroja, ultravioleta, etc. en ausencia de luz deja pasar una Hay sensores que transforman la reducida corriente. A medida que energía luminosa que reciben en aumenta la radiación solar, crece B6-19 energía eléctrica, como las células el flujo de corriente y cuanto más solares, cuyo funcionamiento se intensa es la radiación mayor el basa en el hecho de que cuando flujo de corriente. Símbolo del FOTOSENSOR incide luz sobre un material semi- Hay fotodiodos sensibles a otro conductor, algunos electrones reci- espectro de la luz como son los ben la energía suficiente para esca- infrarrojos o ultravioleta. par de la órbita que ocupaban en el átomo, transformándose en elec- Aplicaciones trones libres capaces de crear una · Células solares corriente eléctrica. Las células solares se emplean Hay otros sensores que reaccio- como generadores de corriente nan de modo diferente a la exposi- en los sistemas de climatización ción luminosa, ya que se produce que disponen techo corredizo una disminución de su resistencia con colector solar. Electrones Funcionamiento de la célula fotoeléctrica Los rayos luminosos desprenden electrones y se B6-20 produce una corriente eléctrica.
  • 15. Se montan varias células forman- espectro de la radiación infrarroja. FOTODIODO do una placa en el techo corredi- Durante su funcionamiento el sen- zo, y sirven para aprovechar la sor captará la señal luminosa (invi- radiación solar que incide sobre sible para el ojo humano) emitida el vehículo y transformarla en por el emisor que contiene el energía eléctrica. Con la energía código de activación-desactivación así obtenida se acciona una turbi- del cierre. na que renueve el aire en el inte- rior del habitáculo, rebajando de Otras aplicaciones este modo la temperatura varios También se utiliza el fotodiodo como grados. fotosensor destinado a medir la Una Unidad de Control se encar- radiación solar. ga de accionar y regular el fun- En sistemas de climatización, el cionamiento del sistema. fotodiodo va montado en el salpi- Fotosensor de radiación solar cadero, la intensidad de corriente · Sensor de infrarrojos (IR) que fluye por él dependerá del B6-22 El sensor de infrarrojos es utiliza- do en determinados sistemas de nivel de luminosidad que recibe, de modo que la Unidad de Control Aplicación de un fotodiodo para medir la cierre centralizado con mando a radiación solar en un sistema distancia. puede regular así el funcionamien- de climatización. El elemento sensor lo forma un to del aire acondicionado. grupo de fotodiodos sensible al Diodos receptores Diodo emisor En el interior del sensor de infrarrojos (IR) se encuentran dispuestos varios diodos sensibles al espectro de luz infrarroja. B6-21 15
  • 16. “Los dispositivos piezoeléctricos producen una variación de su resistencia eléctrica o generan una tensión como respuesta a las fuerzas mecánicas a las que es sometido en forma de presión.” SENSORES PIEZOELÉCTRICOS TRANSMISOR DE PRESIÓN Fundamentos de medir fuerzas de compresión, El efecto piezoeléctrico consiste vibración y aceleración. en la aparición de una polarización Otro tipo de sensor, éste de tipo eléctrica en un material al defor- pasivo, es el piezorresistivo, el marse bajo la acción de una fuer- cual se basa en la variación de la za. Según el material empleado, el resistencia de un compuesto de sili- fenómeno puede generar una cio (material semiconductor) dis- B6-23 pequeña tensión o variar su resis- puesto sobre una superficie de tencia eléctrica. óxido, formando una película. Determinados cristales naturales Cuando el sensor es sometido a una (cuarzo) o sintéticos tienen una deformación de su geometría, sus Símbolo del TRANSMISOR DE PRESIÓN disposición atómica tal que cuando átomos también varían su disposi- son sometidos a una fuerza de ción modificando el camino de los compresión, su estructura se electrones libres, lo que modifica su deforma de tal modo que las cargas resistencia eléctrica. eléctricas (electrones y protones) Se utiliza como elemento sensor de se desplazan en sentido opuesto, presión y el método de medida lo perdiendo su equilibrio natural, lo constituye una delgada capa de sili- que hace surgir una diferencia de cio (resistencia) impresa sobre un tensión entre una cara y otra. El diafragma, la cual es sensible a la sensor piezoeléctrico así obtenido deformación que experimenta el es de tipo activo y permite el diafragma cuando es sometido a una desarrollo de dispositivos capaces presión. Cristal piezoeléctrico Estructura interna de un cristal piezoeléctrico Al deformarse el cristal, las cargas eléctricas Cargas en equilibrio Desplazamiento se desplazan y aparece una tensión de las cargas a los extremos B6-24 eléctrica entre sus extremos.
  • 17. Aplicaciones Otras aplicaciones SENSOR DE PICADO · Transmisor de presión Hay muchos otros sensores basa- del colector dos en los fenómenos piezoeléctri- El transmisor de presión es de cos, como por ejemplo los siguien- tipo pasivo, convierte la variación de tes de tipo activo: presión en el colector en una varia- · Sensor de picado, utilizado en los ción de tensión, gracias a un divisor sistemas de encendido electrónico de tensión formado por resistencias. con avance programado. B6-26 Se compone de un recinto donde · Transmisor de revoluciones y de hay dispuesto un diafragma sensible carga para motores diesel. a la presión absoluta del colector; · Sensor de la magnitud de viraje Símbolo del SENSOR DE PICADO sobre el diafragma se hallan las resis- en el sistema electrónico de tencias de material piezorresistivo, estabilidad programada (EPS). formando parte de un circuito de · Sensor de aceleración Airbag para medida. Cuando el diafragma se medir la aceleración y decelera- deforma por acción de la presión en ción del vehículo. el colector, el transmisor proporcio- En cuanto a los de tipo pasivo, na una valor de tensión en propor- pueden citarse: ción directa con el grado de presión · Sensor altimétrico que mide la (la carga del motor) que hay en ese presión atmosférica, destina- momento. do en sistemas de gestión del Con esta información, la Unidad de motor. Control Electrónico podrá determi- · Transmisor de presión de frenada. nar los parámetros de funcionamien- to del motor. Presión baja Presión alta Funcionamiento del transmisor de presión del colector La presión altera la forma del material piezorresistivo modificando su resistencia eléctrica. B6-25 17
  • 18. “Los ultrasonidos y la radiofrecuencia son procedimientos muy eficaces para el control a distancia y la exploración de volúmenes.” S E N S O R E S P O R U LT R A S O N I D O S Y RADIOFRECUENCIA SENSOR VOLUMÉTRICO Fundamentos sobre El transmisor y receptor se hallan ultrasonidos dispuestos en el interior del habi- Los ultrasonidos se definen como táculo. El emisor genera un sonido los sonidos cuya frecuencia de de elevada frecuencia, y el recep- vibración es superior al límite per- tor recibe el eco y lo transforma ceptible por el oído humano. Se en una señal eléctrica (de modo análogo a un micrófono). Si se propagan por el aire y su frecuen- produce cualquier movimiento en B6-27 cia puede modificarse al encontrar el interior del vehículo se modifi- o rebotar en un objeto. ca el valor del eco registrado. Para generar ultrasonidos se utili- La Unidad de Control se sirve de Símbolo del SENSOR VOLUMÉTRICO za un transmisor, similar a un esta señal para identificar la posi- pequeño altavoz cerámico, que ble entrada de personas no auto- resuena a una elevada frecuencia rizadas al interior del vehículo. (por encima de los 40 kHz) y cuando el receptor, que es pareci- Otras aplicaciones do a un micrófono, capta la vibra- Otra aplicación de los ultrasoni- ción, emite señales eléctricas que dos es como transmisor ultra- pueden ser detectadas electróni- sónico, en el sistema de asistencia camente. acústica de aparcamiento (APS). Aplicaciones Fundamentos sobre · Sensor volumétrico radiofrecuencia El sensor volumétrico por ultraso- La transmisión y recepción vía nidos se utiliza como detector de radio de información se denomina presencia en sistemas antirrobo. radiofrecuencia, englobando esta Sensor volumétrico El volumen a vigilar es barrido por ultrasonidos que son “oídos” por un micrófono. La alteración o interrupción de los ultrasonidos detectados por el receptor B6-28 dispara la alarma.
  • 19. definición la comunicación me- La unidad de lectura de la llave del EMISOR DE RADIOFRECUENCIA diante ondas radioeléctricas emi- inmovilizador electrónico es una tidas al espacio y recibidas por un antena receptora. receptor. Otros tipos de antenas son las de Las ondas que se emiten al espa- audio, las cuales pueden ser de cio y que contienen la informa- tipo activo, que incorporan su ción, son generadas por una corrien- propia electrónica para amplificar te alterna de alta frecuencia que la señal, destacando por su reduci- B6-30 recorre una antena. do tamaño; y las antenas pasivas, El receptor recibe estas ondas y que por el contrario no necesitan les extrae la información convir- alimentación, pero sus cualidades tiéndola en una orden: activación, vienen condicionadas por su longi- apagado, etc. tud, ya que de ella depende la mejor recepción de una banda de Mando a distancia de cierre centralizado y Aplicaciones frecuencias determinada. activación de alarmas por radiofrecuencia. · Mando a distancia Los sistemas de mando a distan- cia mediante radiofrecuencia los componen un pequeño emisor transportable y el receptor, que se encuentra en el interior del vehículo. Al accionar el emisor, genera e irradia al aire una onda portado- ra que contiene el código con la información. El receptor recibe el código y lo compara con el con- tenido en su programa y si ambos coinciden, activa la función orde- nada: activación o desactivación del cierre, o activación y desacti- vación de la alarma antirrobo. Otras aplicaciones B6-29 Otros elementos sensores de radiofrecuencia son las antenas receptoras. 19
  • 20. “Hay una amplia gama de sensores cuyo funcionamiento se limita únicamente a interrumpir un circuito eléctrico o conmutar a otro cuando es activado, bien mecánicamente o por la acción de otro fenómeno físico (presión de aceite, temperatura, rotura de cristales, etc.).” S E N S O R E S : I N T E R R U P TO R E S Y C O N M U TA D O R E S CONMUTADOR TÉRMICO Fundamentos nado por la presión del aceite DEL VENTILADOR Existe un buen número de sensores en el cárter, abriendo o cerran- cuya señal es proporcionada por do el circuito cuando se alcanza accionamiento de origen mecánico, una presión determinada de térmico o de cualquier otra natura- tarado, lo que provoca el apaga- do de la lámpara testigo en el leza física; y generalmente su cuadro de instrumentos. B6-31 acción se limita a cerrar o abrir un circuito eléctrico, siendo este pro- cedimiento la consigna de mando. · Conmutador térmico del ventilador Símbolo del CONMUTADOR TÉRMICO Aunque son muchos los sensores DEL VENTILADOR El conmutador térmico del ventila- de este tipo, se cita a continuación dor pone en marcha el ventilador alguna muestra de ellos. del radiador del líquido refrigeran- te del motor, a dos velocidades, Aplicaciones gracias al sistema de conmutación · Interruptor de presión que activa dos contactos a diferen- de aceite te temperatura. También llamado manocontacto, El elemento sensor es una cápsula de se compone de un interruptor cera que se dilata por efecto térmico de presión en comunicación con y en cuyo desplazamiento empuja el circuito de engrase, que se dos contactos tarados a diferente halla tarado a una determinada fuerza. En consecuencia cada contac- fuerza. El interruptor es accio- to cierra el circuito a una fuerza de Funcionamiento del sensor Sin presión Con presión B6-32 de presión de aceite.
  • 21. empuje que corresponde a una tem- · Sensor de rotura de cristales SENSOR DE ROTURA DE CRISTALES peratura específica. Se trata de un pequeño filamento que forma parte de un circuito · Sensor de impacto eléctrico y que se halla insertado Este sensor se utiliza para detec- en los cristales. En caso de rotu- tar posibles impactos. ra, se interrumpe el circuito, lo El conjunto sensor lo componen que hace que se active la alarma cuatro placas, dos bolas metáli- antirrobo. cas y dos separadores de goma. Las placas centrales están iman- Otras aplicaciones tadas y forman parte de los con- Hay muchas aplicaciones que fun- tactos de un interruptor. La cionan en base a un accionamien- señal se produce de este modo: to mecánico, por citar algunos las bolas se hallan sometidas a la otros ejemplos: acción del campo magnético de · Conmutador de cerradura de un imán y se encuentran pegadas puerta en sistemas de cierre a las placas; al producirse un centralizado. B6-34 choque las fuerzas de inercia de · Interruptor de puertas para el las bolas vencen el campo mag- encendido de luces. nético y se desprenden de su · Conmutador de elevalunas. alojamiento estableciendo con- · Conmutador multifunción en tacto entre las placas, lo que cie- cambio automático. rra el circuito eléctrico. · Interruptor de luz de freno. Sensor de impacto Al producirse un impacto, la bola se desprende y produce el contacto eléctrico. Estado normal Al producirse un impacto B6-33 21
  • 22. “Se define como actuador a todo aquel dispositivo que transforma la energía eléctrica que recibe en otro tipo de energía, normalmente mecánica o térmica que ejecuta finalmente las condiciones de funcionamiento del sistema, que previamente ha establecido la Unidad de Control Electrónico. ” AC T UA D O R E S Definición directos como un relé que recibe En un sistema de gestión electró- una corriente y acciona un contac- nica los sensores son los elemen- to, a otros que incorporan su pro- tos encargados de obtener la pia electrónica de conversión, información, es decir, proporcio- como es el caso por ejemplo de nan las señales de entrada a la las pantallas, las cuales disponen Unidad de Control para que ésta de sus propios circuitos electróni- pueda determinar la orden de sali- cos para transformar la señal de da. Esta orden de salida es conver- entrada en una cifra o cualquier tida en una señal eléctrica que se otra indicación visual. envía a un accionador o actuador que convertirá la energía eléctrica Clasificación en otra forma de energía. de los actuadores Los tipos de actuadores presentes Al igual que sucede con los senso- en un automóvil son muy variados; res, los actuadores son dispositi- van desde los muy sencillos y vos que proliferan cada vez más en SENSORES UNIDAD DE CONTROL ACTUADORES Cuadro sinóptico de la gestión de un motor Un número determinado de actuadores ejecutan las órdenes B6-35 de la Unidad de Control.
  • 23. el automóvil como consecuencia · Electromotores: son acciona- de la mayor implementación de mientos donde intervienen moto- nuevos sistemas electrónicos. res eléctricos. Para su estudio y presentación los · Electromotores: motores paso actuadores pueden clasificarse de a paso. diverso modo, porque los hay de · Acústicos: son los sensores rela- diversa naturaleza. No obstante es cionados con el sonido. preferible clasificarlos según el · Pantallas de cristal líquido: principio básico de funcionamiento. son los actuadores que presen- · Electromagnéticos: son los basa- tan un mensaje visual o introdu- dos en el magnetismo o el electro- cen una información gráfica. magnetismo. · Calefactores: son aquellos que generan calor. Motor paso a paso Relé Pantalla de cristal líquido Electroválvula Altavoz Los actuadores pueden ser de diversa naturaleza. B6-36 23
  • 24. “Mediante los actuadores electromagnéticos, aprovechando el efecto electroimán creado por la corriente al circular por una bobina, es posible controlar elevadas corrientes de potencia, así como la circulación de fluidos en circuitos hidráulicos o neumáticos (relés, electroválvulas, etc.). También es posible la transformación de la tensión para el encendido. ” AC T UA D O R E S E L E C T RO M AG N É T I C O S RELÉ Fundamentos que corrientes de elevado valor Los actuadores electromagnéticos puedan circular de modo contro- se basan en el magnetismo, que lado, con una pequeña corriente puede ser de origen natural, de mando. Dispone de dos circui- mediante un imán, o creado por la tos, uno de potencia por donde electricidad (efecto electroimán). circulará la corriente de la bate- También se incluyen aquí otros ría hacia el elemento consumidor B6-37 fenómenos relacionados con la y otro circuito de mando, de bajo electricidad y el magnetismo: consumo que puede ser goberna- como la inducción electromagnéti- do con corrientes débiles desde ca que consigue generar alta ten- cualquier Unidad de Control. Símbolo del RELÉ sión, principio de los transforma- dores de encendido. · Válvulas de inyección Las válvulas de inyección, tam- Aplicaciones bién llamadas inyectores o · Relés electroválvulas, son dispositi- El funcionamiento del relé se vos electromagnéticos que fun- basa en el efecto electroimán cionan abriendo y cerrando el que tiene lugar cuando circula circuito de presión de combus- corriente por una bobina arrolla- tible en respuesta a los impul- da a un núcleo de hierro dulce. sos que le aplica la Unidad de El relé se construye para facilitar Control. Circuito de potencia Circuito de mando El relé dispone de dos circuitos, uno de B6-38 potencia y otro circuito de mando o control.
  • 25. Estas válvulas van montadas en minado por la Unidad de Control VÁLVULA DE INYECCIÓN los equipos de inyección donde Electrónico según las condi- normalmente se destina una vál- ciones de funcionamiento del vula para cada cilindro como en motor. los sistemas de gestión del motor El caudal establecido se con- Simos. vierte así en impulsos eléctricos Constan de un cuerpo de válvula que recibe la válvula y la modi- B6-40 donde se encuentra la bobina y ficación del caudal se consigue una aguja inyectora mantenida en haciendo variar el tiempo de posición de reposo (cerrando el inyección (entre uno y varios Símbolo de VÁLVULA DE INYECCIÓN paso de combustible) mediante la milisegundos). acción de un muelle. Cuando la bobina recibe corriente, la aguja Otras aplicaciones es levantada debido al efecto elec- Hay muchas aplicaciones donde se troimán de su asiento y el com- utilizan actuadores electromagné- bustible puede salir a presión por ticos, como: la ranura calibrada. · Electroválvula de ventilación del La cantidad exacta de combus- depósito de carbón activo. tible que suministra la válvula ·Acoplamiento magnético del depende del tiempo de inyección, compresor de aire acondicio- es decir, del tiempo que permane- nado. ce abierta; y este valor es deter- · Transformador de encendido. Bobina Funcionamiento de una válvula Aguja de inyección Cuando la bobina recibe corriente, la aguja es levantada de su asiento y el combustible puede salir a presión por la ranura calibrada. Cerrado Abierto B6-39 25
  • 26. “Cuando es preciso elevar la temperatura en un punto determinado, se requiere utilizar elementos calefactores que al paso de corriente sean capaces de generar calor. ” A C T U A D O R E S C A L E FA C TO R E S BUJÍAS DE PRECALENTAMIENTO Fundamentos ciente de resistividad (alto valor PARA MOTORES DIESEL Los actuadores calefactores son óhmico) y además posee una gran los que producen calor gracias al resistencia al calor. efecto Joule. Este efecto relaciona También se fabrican a base de la corriente que circula por una compuestos semiconductores dis- resistencia y la energía liberada en puestos sobre una superficie. forma de calor. El calor se produ- ce cuando una elevada corriente Aplicaciones B6-41 (muchos electrones) al atravesar · Bujías de precalentamiento un conductor con poca resisten- diesel cia, provocan entre ellos numero- Los motores diesel están equipa- Símbolo de sas colisiones y fricciones, lo cual dos con bujías de precalentamiento BUJÍAS DE PRECALENTAMIENTO hace incrementar la temperatura. para facilitar el arranque en frío. Son Se utilizan como resistencias cale- autorreguladas, de calentamiento factoras hilo metálico con una alea- rápido y están diseñadas como resis- ción determinada (cromo-níquel) tencias PTC: su resistencia aumenta que le confiere un elevado coefi- con la temperatura. Calor producido Funcionamiento de una bujía de por la elevada corriente precalentamiento La elevada corriente que circula por la bujía y su baja resistencia, producen un aumento B6-42 rápido del calor.
  • 27. En frío presentan muy baja sistema de calefacción adicional resistencia, por lo que fluye que consiste en incorporar bujías mucha corriente y se alcanza de calentamiento al circuito del rápidamente la temperatura líquido refrigerante, facilitando normal de servicio, pero una vez de este modo una rápida dispo- caliente, su resistencia aumenta nibilidad de calefacción en el limitando y regulando así el paso habitáculo. de la corriente. El tiempo de funcionamiento se halla gene- Otras aplicaciones ralmente limitado mediante un También se utilizan otros actua- temporizador. d o res calefactores, entre los que cabe citar: · Bujías de calefacción · Luneta térmica. Algunos vehículos diesel de últi- · Resistencia calefactora del colec- ma generación con sistema de tor de admisión (erizo). inyección directa (TDi) destina- · Radiador eléctrico, para calefac- dos a países fríos, montan un ción. Bujías de calefacción Las bujías de calefacción permiten disponer de calefacción rápida con motores fríos. Radiador de calefacción B6-43 27
  • 28. “Dentro de la familia de los electromotores hay una gran variedad de dispositivos destinados a diversas funciones: válvulas de regulación de ralentí, bomba de combustible, elevalunas, relojes, etc…” A C T U A D O R E S : E L E C T R O M OTO R E S Si el conductor forma una espira BOMBA DE COMBUSTIBLE arrollada formando un inducido y se alimenta a través de unas escobillas que crean un campo magnético opuesto al fijo (del estator), el campo magnético creado en el indu- cido formará una fuerza de reacción que le obligará a girar en el interior B6-44 del campo magnético fijo. Se construyen motores de diver- sas características técnicas, como Símbolo del MOTOR ELÉCTRICO Fundamentos los motores rotativos de giro Los electromotores o motores libre, con reductor o bien de giro eléctricos basan su funcionamien- limitado. to en el principio de que la ener- gía eléctrica se puede transformar Aplicaciones en energía mecánica. Cuando circula corriente a través de · Bomba de combustible Citemos como ejemplo una un conductor se crea a su alrededor bomba de rodillos del circuito de un campo magnético; si este conduc- combustible del sistema de tor se coloca bajo la acción de un inyección. fuerte campo magnético fijo (el esta- El motor va alojado en una car- tor) y de mayor intensidad (por casa bañado por combustible y ejemplo, un imán permanente), este se facilita la lubricación. último trata de empujar y desplazar El inducido del motor recibe al conductor fuera del mismo. corriente a través de las escobi- Funcionamiento del motor eléctrico La corriente que circula por el cable (la bobina del inducido), forma a su alrededor un campo magnético que se opone al campo fijo de los polos magnéticos. La fuerza magnética “empuja” a B6-45 la bobina y la hace girar.
  • 29. llas, y hace girar el rotor donde cerrada. La corriente que recibe VÁLVULA ESTABILIZADORA se encuentran los rodillos, éstos el motor crea una par de giro DE RALENTÍ por la fuerza centrífuga se des- que se opone a la fuerza del plazan al exterior y actúan como muelle produciendo una posición junta rotativa. Los rodillos crean angular determinada, lo cual sig- en la entrada del combustible nifica una determinada sección una cámara cuyo volumen de paso de aire. El control de la aumenta, se llena de combustible corriente sobre el motor se hace y es desplazado hacia la salida mandando la tensión nominal a B6-47 donde el volumen disminuye, por impulsos, con una frecuencia fija lo que el combustible sale de y haciendo variar la relación de este modo bombeado hacia el ciclo. Símbolo de la VÁLVULA ESTABILIZADORA exterior. Otras aplicaciones · Válvula estabilizadora Existen muy variadas aplicacio- de ralentí nes donde se utilizan electromo- El tipo de válvula estabilizadora tores. Citemos como ejemplo las de ralentí consiste en un motor siguientes. de inducido único con el giro · Elevalunas eléctricos. limitado. El inducido (rotor) está · Reloj del cuadro de instrumentos. colocado de tal modo que hace · Actuador de mariposa en siste- girar la válvula abriendo el paso mas Monojetronic y Monomo- de aire; al mismo tiempo se le tronic. opone la acción de un muelle · Dosificador de combustible en que obliga a la válvula a estar sistemas TDi. Válvula abierta Válvula parcialmente cerrada Funcionamiento de la válvula estabilizadora de ralentí. B6-46 29
  • 30. “Un tipo especial de electromotor lo constituye el motor denominado paso a paso, cuyas características lo hacen muy adecuado para la regulación y el giro controlado.” E L E C T R O M OTO R E S : M OTO R P A S O A PA S O MOTOR PASO A PASO Fundamentos cos con polaridad opuesta a la EL motor paso a paso está consti- armadura del imán, de tal modo tuido por un rotor de imanes per- que se produce desplazamiento manentes y varias bobinas que del rotor hasta la posición siguien- configuran el estator. El rotor se te, es decir una fracción (por esta encuentra en el interior de una razón se le denomina motor paso armadura o jaula y se encuentra a paso). B6-48 magnetizada con el mismo número La fracción de giro o paso depen- de polos que los que puede crear de del número de polos del imán y una de las bobinas. de las bobinas de alimentación Símbolo del MOTOR PASO A PASO La correspondencia entre el rotor (fases). (polos fijos) y el estator (polos La Unidad de Control Elec- variables) es la causa que provoca trónico se encarga de la excita- el giro escalonado del rotor, ya ción de las bobinas, cambiando que las bobinas, arrolladas a unas alternativamente la polaridad de masas polares, pueden ser alimen- cada grupo de bobinas para pro- tadas alternativamente, creando ducir el giro o para cambiar el sobre las masas campos magnéti- sentido de giro. Estator Rotor B Impulsos de alimentación simultánea de las bobinas A A Bobina B B6-49 Funcionamiento del motor paso a paso.
  • 31. Aplicaciones el paso de aire adicional de MOTOR PASO A PASO PARA · Válvula estabilizadora modo que según el sentido de REGULACIÓN DE TRAMPILLAS de ralentí giro del motor el cono cerrará o La estabilizadora de ralentí del abrirá el paso de aire. motor dotado con gestión SPI, emplea un motor paso a paso Otras aplicaciones para controlar el régimen de Además de esta aplicación, los ralentí mediante la modificación motores paso a paso también se de un paso de aire adicional al de utilizan para servicios, como por B6-51 la mariposa de los gases. ejemplo: Está compuesto por un estator · Regulación de las trampillas de que posee dos bobinas y el rotor ve n t i l a c i ó n d e l s i s t e m a C l i - con los imanes permanentes, que matronic. tiene el eje roscado. · Indicadores del cuadro de instru- Un cono de ajuste se halla rosca- mentos del Arosa (cuentarrevo- do al eje del rotor, de tal modo luciones, cuentakilómetros, nivel que cuando el eje gira el cono se de combustible y temperatura desplaza. El cono se intercala en del motor). Válvula cerrada Motor paso paso Válvula abierta Funcionamiento de la válvula estabilizadora de ralentí mediante motor paso a paso. B6-50 31
  • 32. “En los actuadores acústicos se agrupa a los altavoces y avisadores acústicos; dispositivos ambos que sirven para proporcionar mayor confort durante la conducción y un método de advertencia sonora.” AC T UA D O R E S AC Ú S T I C O S Fundamentos de los elemento rígido producen ondas altavoces sonoras que se transmiten al espacio. Según el principio físico de funciona- El elemento “rígido” que produce el miento los altavoces pueden ser de sonido pude ser una membrana cons- diversos tipos, los más usuales son truida con diferentes materiales: los electrodinámicos, electrostáticos papel, aluminio, plástico, lámina de y piezoeléctricos. cerámica (cuarzo), etc. Cada una de Ya que es muy difícil conseguir que las cuales proporciona unas caracte- un solo altavoz pueda reproducir el rísticas sonoras peculiares. margen de frecuencias audible (20 Una bobina por la que circula Hz-20 000 Hz), en los sistemas de corriente es la encargada de “exci- alta fidelidad se utilizan varios altavo- tar” y hacer vibrar la membrana del ces, que reparten la señal: graves, agu- altavoz. dos o medios. Hay avisadores acústicos de tipo pie- El más corriente para equipos de zoeléctrico donde la membrana es música es el de tipo electrodinámico, sustituida por una fina lámina de el cual se basa en el efecto electro- cerámica. La vibración se produce al magnético que transforma las oscila- entrar en resonancia la lámina tras ciones eléctricas de amplitud y fre- ser excitada con una corriente alter- cuencia en vibraciones mecánicas, na; variando la frecuencia de excita- vibraciones que a su vez mediante un ción es posible modificar el tono. Membrana del altavoz Corriente de alimentación Imán permanente Ondas sonoras Bobina B6-52 Funcionamiento de un altavoz.
  • 33. Aplicaciones responden a las solicitudes de una ALTAVOZ ACTIVO · Avisador acústico unidad electrónica que puede ser El avisador acústico que monta el el autorradio o un amplificador cuadro de instrumentos del Arosa ecualizador. Además por ellos tam- lleva en su interior un pequeño bién puede transmitirse informa- altavoz de tipo piezoeléctrico, ción de ayuda al conductor. que genera un “zumbido” o “gong” Hay dos tipos de altavoces: pasivos y Amplificador como señal de advertencia cuan- activos do el sistema electrónico detecta Los altavoces pasivos son excitados B6-54 una cierta anomalía; como por directamente por el equipo de ejemplo falta de presión de acei- audio: tienen la ventaja de su reduci- te, exceso de velocidad, cinturón do tamaño y buenas prestaciones, y Símbolo de ALTAVOZ PASIVO desabrochado, etc. tienen el inconveniente de que no El dispositivo acústico consiste en pueden estar muy alejados de la una membrana cerámica, excitada fuente de sonido, porque se produ- mediante un circuito electrónico cen pérdidas de energía, siendo que genera una frecuencia variable necesario utilizar cables de alimenta- y modulada. El diminuto altavoz la ción de gruesa sección. transforma en el sonido caracterís- Los altavoces activos, por el contra- tico de un “zumbido” o un “gong” rio, incorporan internamente un Símbolo de ALTAVOZ ACTIVO según el tipo de advertencia. amplificador, por lo que pueden estar situados lejos de la fuente de sonido · Altavoces y utilizar cables de pequeña sección. Los altavoces utilizados en el siste- No obstante, tienen el inconveniente ma de autorradio también son con- de que necesitan ser alimentados siderados como actuadores ya que independientemente con corriente. AVISADOR ACÚSTICO Velocímetro Avisador acústico en el interior del cuadro de instrumentos del Arosa. B6-53 33