191093901 manual fallas automovil

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El Multímetro y el Osciloscopio en el Automóvil 1

SS UMARIOUMARIO

CAPÍTULO 1 - USO DEL MULTÍMETRO

EN EL AUTOMÓVIL . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Sobre el Multímetro Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

Selección de las Magnitudes y Escalas o Rangos . .5

Continuidad, Prueba de Diodos y Resistencias . .5

Cómo Medir Tensión en DC . . . . . . . . . . . . . . . . .7

Cómo Medir Corriente en DC . . . . . . . . . . . . . . . .7

Medición de Capacidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

Medición de Otras Magnitudes . . . . . . . . . . . . . . .9

Empleo del Multímetro en el Automóvil . . . . . . . . .9

Cómo Medir Tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

Comprobación de la Resistencia y Continuidad . . .10

Comprobación de Diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

Pruebas con el multímetro Sobre el

Circuito Eléctrico del Automóvil . . . . . . . . . . . . .12

Comprobación de señal con Punta de

Prueba Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

CAPÍTULO 2 - USO DEL OSCILOSCOPIO

EN EL AUTOMÓVIL . . . . . . . . . . . . . . . . . .15Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

Tipos de Osciloscopios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

Osciloscopio de Laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . .16

Osciloscopio Digital Portátil de Automoción . . . .16

Osciloscopio integrado en PC . . . . . . . . . . . . . . .16

Resumen de Controles y Ajuste del Osciloscopio . .17

Aplicaciones de los Osciloscopios

en Automoción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

Tipos de Señales Más Comunes en el Automóvil18

Forma de Onda de los Códigos de Avería . . . . .25

Interpretación de las formas de onda . . . . . . . . .26

Interpretación de la Tensión en un Oscilograma . . .27

Interpretación de la Frecuencia

en un Oscilograma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

Comprobación de Componentes del Automóvil

con el Osciloscopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

CAPÍTULO 3 - MONTAJE DE UN

OSCILOSCOPIO DE USO AUTOMOTRIZ . . . .33Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

SoundCard Scope V 1.30 . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

Cómo Usar Nuestro Osciloscopio . . . . . . . . . . . .40

Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

CAPÍTULO 4 - PROYECTOS DE ALARMA Y

SEGURIDAD PARA EL AUTO . . . . . . . . . . . .45Dispositivo Antirrobo Tritemporizado . . . . . . . . . .46

Alarma para Auto con 555 . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

Alarma CMOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

Alarma Transistorizada NC . . . . . . . . . . . . . . . . .53

Alarma con Tiristor NC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54

Alarma Temporizada NA . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55

Central de Alarma y Alarma para Automóvil . . . .56

Detector de Proximidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59

Detector de Rotura de Vidrios . . . . . . . . . . . . . . .62

CAPÍTULO 5 - INVERSOR DE 12VCC

A 110V/220V, 50HZ/60HZ . . . . . . . . . . .65Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65

Principio de Funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . .66

Esquema Eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68

Montaje del Inversor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74

Montaje del Transformador T1 . . . . . . . . . . . . . .76

Montaje de las Aletas Disipadoras,

MOSFet, NTC e Impedancias . . . . . . . . . . . . . . .77

Montaje en el Gabinete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78

Costo del Proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80

USO DEL MULTÍMETRO Y

DEL OSCILOSCOPIO EN EL AUTOMÓVIL:

SUMARIO

sumario editorial club 84 2/8/12 12:48 PM Página 1

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Colección “Club Saber Electrónica”

Editorial

DirectorIng. Horacio D. Vallejo

ProducciónJosé María Nieves (Grupo Quark SRL)

Selección y Coordinación:Ing. Horacio Daniel Vallejo

EDITORIAL QUARK S.R.L.

Propietaria de los derechos en castellano de la publicación men-sual SABER ELECTRÓNICA - San Ricardo 2072 (1273) - Capi-tal Federal - Buenos Aires - Argentina - T.E. 4301-8804

Administración y NegociosTeresa C. Jara (Grupo Quark SRL)

Patricia Rivero Rivero (SISA SA de CV)Margarita Rivero Rivero (SISA SA de CV)

StaffLiliana Teresa Vallejo

Mariela VallejoDiego Vallejo

Luis Alberto Castro Regalado (SISA SA de CV)José Luis Paredes Flores (SISA SA de CV)

Sistemas: Paula Mariana VidalRed y Computadoras: Raúl Romero

Video y Animaciones: Fernando FernándezLegales: Fernando Flores

Contaduría: Fernando DucachTécnica y Desarrollo de Prototipos:

Alfredo Armando Flores

Atención al ClienteAlejandro Vallejo

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Internet: www.webelectronica.com.mx

Publicidad:Rafael Morales

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Club SE:Grupo Quark SRL

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Editorial Quark SRLSan Ricardo 2072 (1273) - Capital Federal

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La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notasfirmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan sona los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan res-ponsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproduccióntotal o parcial del material contenido en esta revista, así comola industrialización y/o comercialización de los aparatos oideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena desanciones legales, salvo mediante autorización por escrito dela Editorial.

Impresión: Talleres Babieca - México

Este es el quinto tomo de la colección Club SaberElectrónica dedicado a la Electrónica del Automóvil. Ya hemosexplicado el funcionamiento, medición y reparación del alter-nador, motor de arranque, sistema eléctrico y principios de lainyección electrónica, (tomo 1), qué es OBD II y que son loscódigos de error (tomo 2), cómo se usa un escáner OBD II,cómo construir su propia interfaz multimarca y multiprotocoloy qué programas tienen disponibles los socios del Club SaberElectrónica para su descarga gratuita (tomo 3). El tomo 4 estádedicado a describir los distintos sensores y actuadores y aexplicar el funcionamiento y diagnóstico de la computadora dea bordo (ECU).

Este libro pretende explicar a los técnicos automotrices elmanejo del multímetro y del osciloscopio, así como la medi-ción de los distintos componentes que integran el sistema eléc-trico y electrónico de un vehículo. Incluye la descripción ymontaje de un osciloscopio de uso automotriz, diferentes siste-mas de alarma y seguridad y de un inversor para que tenga ten-sión de línea a partir de la batería del coche. El texto se com-plementa con 2 CDs multimedia con excelente información ycompleta bibliografía. Sólo resta comentar que el próximotomo que dedicaremos a la electrónica del auto será sobreinyección electrónica y estará disponible luego de 3 meses dela publicación de esta obra.

¡Hasta el mes próximo!

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EditorialDel Editor al Lector

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CC APÍTULAPÍTUL OO 11

USO DEL MULTÍMETROEN EL AUTOMÓVIL

El multímetro es una herramienta de prueba y de diagnóstico invalorable para los técnicos elec-tricistas, técnicos en mantenimiento automotriz, aire acondicionado y refrigeración así como otrosprofesionales que desean usar este instrumento en sus respectivas áreas (como es el caso de laelectricidad del automóvil) y expertos en múltiples disciplinas. Es una necesidad de este trabajo de investigación en dar a conocer ciertos aspectos importantesque deben de tenerse en cuenta al hacer mediciones con el multímetro, daremos al final las apli-caciones en el automóvil así como las pruebas respectivas tanto en el alternador, en el motor dearranque , pruebas de otros elementos en el automóvil.El mecánico dedicado a tareas de electricidad y electrónica en el auto debe conocer bien lasleyes eléctricas que gobiernan a los aparatos eléctricos del automóvil, como en anteriores tra-bajos de investigación se darán estos conceptos a modo de recuerdo.

Cap 1 - Multi en auto 2/8/12 8:25 AM Página 3

INTRODUCCIÓN

En un automóvil se efectúan muchos procesos detrabajo mediante maquinas eléctricas, estos puedenser generadores o alternadores. Es por ello que seránecesario conocer a fondo tanto en la estructuracomo de su funcionamiento para hacer reparaciones.

Para comenzar, y teniendo en cuenta que estelibro puede ser leído por personas que no son “afi-nes” a la electrónica, daremos algunos conceptosbásicos:

CORRIENTE ALTERNA.- Es aquella que cambiade polaridad en función del tiempo. Una caracterís-tica de esta en motores y alternadores es que es deforma sinusoidal (adquiere la forma de la funciónseno).

CORRIENTE CONTINUA.- Es la que nos entrega,por ejemplo, una batería y es la que tiene polaridadpositiva en un cable y negativa en el otro. La rectifi-cación de la corriente alterna da como resultado unacorriente continua pulsante pero siempre un cable espositivo respecto del otro, por eso se denomina con-tinua pulsante o continua variable.

LEY DE OHM.- Estable la relación entre lacorriente, la resistencia y la tensión. Esta ley esta-blece que: “La intensidad es directamente proporcio-nal a la tensión aplicada e inversamente proporcio-nal a la resistencia que se opone a ésta”.

CORRIENTE ELECTRICA.- Es el flujo de electro-nes a través de un conductor que es generalmentede cobre.

SEMICONDUCTOR.- Son materiales cuya con-ductividad depende del modo en que se los polariza,a veces son conductores y otras veces son aislantes,es el caso de los diodos o los transistores.

Para medir la tensión y la resistencia de los com-ponentes del automóvil, se recomienda un multímetrode alta impedancia (10kΩ -Ohm/V) que incluya unaescala de tensión de 0-20V y una escala de resisten-cias con rango bajo (0-200Ω) y alto (0-20kΩ). Losmedidores analógicos (con barrido de aguja a travésde una escala numérica), debido a la lectura conti-nua, son útiles para ciertas aplicaciones, como elrecuento de las deflexiones de aguja para identificarlos códigos de avería de determinados modelos y la

identificación de fallos intermitentes; pero para eltaller es recomendable utilizar un medidor digital, yaque es más fácil de utilizar, más resistente y más difí-cil de dañar si se utiliza incorrectamente. Los multí-metros digitales (con pantalla LED o LCD) están dis-ponibles en una gran variedad. Además de los medi-dores básicos, y para fines generales con escalas detensión (CC/CA), resistencia y corriente, también seincorporan características adicionales como tempera-tura, coeficiente de utilización, régimen de motor, etc.en medidores de prueba específicos para aplicacio-nes automovilísticas.

En la figura 1 podemos apreciar el aspecto queposee un multímetro o téster digital sencillo queposee las siguientes referencias:

1- Display de cristal líquido.2- Escala o rango para medir resistencia.3- Llave selectora de medición.4- Escala o rango para medir tensión en continua

(puede indicarse DC en vez de una linea continua yotra punteada).

5- Escala o rango para medir tensión en alterna(puede indicarse AC en vez de la linea ondeada).

6- Borne o “jack” de conexión para la punta roja,cuando se quiere medir tensión, resistencia y fre-cuencia (si tuviera),

tanto en corriente alterna como en continua.7- Borne de conexión o “jack” negativo para la

punta negra.8- Borne de conexión o “jack” para poner la punta

roja si se va a medir mA (miliamperes), tanto enalterna como en continua.

9- Borne de conexión o “jack” para la punta rojacuando se elija el rango de 20A máximo, tanto enalterna como en continua.

10- Escala o rango para medir corriente en alterna(puede venir indicado AC en lugar de la linea onde-ada).

11- Escala o rango para medir corriente en conti-nua (puede venir DC en lugar de una linea continua yotra punteada).

12- Zócalo de conexión para medir capacitores ocondensadores.

13- Botón de encendido y apagado.

Como mencionamos, la corriente alterna o AC(por Alternal Corrent) es aquella que se producemediante generadores electromagnéticos, de talforma que en el caso de México, fluye cambiando elpolo positivo (polo vivo) a negativo (polo neutro), 60

4


Capítulo 1


veces por segundo. Por esto la corriente domiciliariase dice que tiene un voltaje de 110 V a una frecuen-cia de 60 HZ (Hertz), en otros países como Argentina,por ejemplo, la corriente eléctrica domiciliaria es de220V y 50Hz. La razón para que la tensión en el usodomiciliario sea alterna, es que resulta menos cos-tosa que la continua, ya que se la puede suministrarmás directamente desde la usina, sin rectificarla acorriente continua, además es menos peligrosa yaque al tener sucesivos pasos por 0V es menos perju-dicial frente a un choque eléctrico.

Las baterías y pilas proveen una corriente conti-nua o DC (por Direct Current), es decir que en todoinstante la corriente fluye de positivo a negativo. Parael caso del automóviles es más simple proveerse deun alternador o generador que rectifica la corrientealterna en continua mediante los diodos rectificado-res que posee en su interior.

SOBRE EL MULTÍMETRO DIGITAL

Es muy importante leer el manual de operación decada multímetro en particular, pues en él, el fabri-cante fija los valores máximos de corriente y tensiónque puede soportar y el modo más seguro demanejo, tanto para evitar el deterioro del instrumentocomo para evitar accidentes al operario.

El multímetro que se da como ejemplo en estaexplicación, es genérico, es decir que no se trata deuna marca en particular, por lo tanto existe la posibi-

lidad que existan otros con posibilidad de medir másmagnitudes.

Con un téster o multímetro digital podemos teneruna lectura directa de la magnitud que se quieremedir (salvo error por la precisión que el fabricanteexpresa en su manual de uso).

En cambio con el téster analógico (o de aguja),tenemos que comparar la posición de la aguja conrespecto a la escala, lo cual trae aparejado dos erro-res, como el de apreciación (que depende del ojo obuena vista del operario) y el error de paralaje (por ladesviación de la vista) que muchas veces no respetala dirección perpendicular a la escala. A todo estodebemos sumarle el error de precisión del propio ins-trumento, lo cual hace evidente que resulta muchomás ventajoso la lectura de un téster digital.

SELECCIÓN DE LAS MAGNITUDES Y

ESCALAS O RANGOS

Continuidad, Prueba de Diodos y Resistencias: Tenga en cuenta que para utilizar el multímetro en

esta escala, el componente a medir no debe recibircorriente del circuito al cual pertenece y debe encon-trarse desconectado. En la figura 2 podemos ver unejemplo de uso del multímetro para la medición deresistencia, donde se obtiene una indicación de 0,5Ωaproximadamente. En la figura 3 se puede observarla medición de una resistencia de 680Ω y en el dis-play se puede leer 0,672kΩ (debido a la tolerancia


Uso del Multímetro en el Automóvil

Figura 1 - Partes principales de un multímetro digital. Si bien existen instrumentos para uso automotor, para la mayoría de laspruebas basta con tener un instrumento sencillo para electrónica.


del componente no se miden 680Ω exactos). Tal cualcomo está posicionada la llave selectora en el multí-metro de la figura 4, nos indica que podemos medircontinuidad mediante el sonar de un timbre o “buz-zer”, por ejemplo cuando en un conjunto de cables sebusca con las puntas de prueba un extremo y elcorrespondiente desde el otro lado. Se activa unzumbido si la resistencia es menor de 30Ω (aproxi-madamente). Si la resistencia es despreciable (comodebería ocurrir en un conductor), no solo sonará elbuzzer sino que además el displey indicará 000.

Por esto, cuando se prueban diodos, en un sen-tido (el inverso a su polaridad), indicael número “1” a la izquierda del displayu “OL” (fuera de escala). Esto significaque está bloqueando la corriente (conuna resistencia muy elevada) y por lotanto se debe a que el diodo está eninversa. En cambio en la polaridadcorrecta, cambiando la posición de laspuntas de prueba en el diodo, el dis-play indica algunos milivolt que depen-den del tipo de diodo que se está pro-bando, ya que si bien el diodo conduceconectando las puntas en la polaridad

correcta, lo hace con resistencia apreciable. El ins-trumento fija una corriente de prueba de 1mA.

Cuando buscamos un valor de la resistencia alrealiziar una medición, tenemos para elegir escalas orangos que determinan el valor máximo que se puedemedir en dicho rango. En la figura 5, por ejemplo,podemos elegir entre : 200 Ohm, 2kΩ (2 kiloOhm o2000 Ohm), 20kΩ (20000 Ohm), 200kΩ (200000Ohm) y 2M (2 MegaOhm o 2 millones de Ohm) y enalgunos téster, hasta 20MΩ.

Si el valor a medir supera el máximo de la escalaelegida, el display indicará “1” u “OL” a su izquierda.

6


Capítulo 1

Figura 2 - El téster o multímetro se emplea en el auto para probar la continui-dad de los cables, detectar cortocircuitos, etc.

Figura 3 - Para medir resistencias hay que colocar la llave selectora en laposición correcta. En la parte derecha se observa la medida de una resis-

tencia de 0,672Ω.

Figura 4 - En la posición “buzzer”,cuando se mide un corto, el instru-

mento emite un sonido.


Por lo tanto habrá que ir subiendo de rango hastaencontrar el rango correcto.

Muchas veces se sabe de antemano cuántodebería medir la resistencia, por ejemplo, si es unabobina primaria de encendido, elegimos buzzer paracomprobar su continuidad y luego para el valor de laresistencia pasamos a la escala de 200Ω. En cambio,para el bobinado secundario, usaremos la escala de20kΩ.

Cómo Medir Tensión en DC:Sabemos que como voltímetro, el multímetro se

conecta en paralelo con el componente a medir, detal manera que el instrumento indique la diferencia depotencial entre las puntas.

En la figura 6 se destacan los rangos de la llaveselectora para medir tensión de corriente continua yen qué lugar se deben conectar las puntas deprueba. Donde indica 200m el máximo valor que se

puede medir es 200 milivolt (0,2V), el resto de lasescalas se comprende tal cual están expresados porsus cifras. Por lo tanto para medir la tensión de labatería del automóvil debemos elegir la escala orango de 20V (indicado simplemente con 20). Si seestán midiendo caídas de tensión en terminales oconductores, podemos elegir una escala con unmáximo más pequeño y así tener una lectura aproxi-mada a la real. Si no se sabe cuál es la tensión quese va a medir, siempre hay que empezar por unrango alto, para ir bajando y así obtener mayor preci-sión. Cuando el valor a medir supere el máximo ele-gido, el display también indicará “1” u “OL” en el ladoizquierdo.

Cómo Medir Corriente en DC: Para medir esta magnitud, hay que tener mucha

precaución porque como amperímetro, el multímetrose conecta en serie, por lo tanto toda la corriente a



Figura 5 - Un multímetro digital tiene varias esca-las o rangos para la medición de resistencias,con ésto se persigue tener mejor definición en

una medición.

Figura 6 - Rangos de la llave selectorapara medir tensión de corriente continua,note dónde se deben conectar las puntas

de prueba.


medir se conducirá por su interior, con el riesgo dequemarlo si la misma excede el máximo soportadopor el aparato. En el manual de uso, el fabricanteaconseja no solo el máximo de corriente que puedesoportar sino además el tiempo en segundos (porejemplo 15 segundos).

En la figura 7 podemos observar el lugar de laescala en que se debe colocar la llave selectora delmultímetro para medir corriente de corriente continuay dónde se conectan las puntas de prueba.

Los rangos en el multímetro de ejemplo para estamedición son: 200µA (0,0002A ó 0,2mA), 2000µA(2mA ó 0,002A), 20mA (0,02A) y 200mA (0,2A).

Note también el rango para la medición de 10A,debe tener en cuenta que hay una conexión especialpara la punta de prueba color rojo cuando se quiereutilizar este rango.

Nota: Cuando deba hacer las conexiones del mul-tímetro para encendido convencional, electrónico e

inyección electrónica, se utiliza el instrumento comovoltímetro u óhmetro y la mayoría de las vecesresulta suficiente para resolver el problema. Cuandosea necesario conocer la corriente, es mejor utilizaruna pinza amperométrica, figura 8.

Medición de Capacidad : El multímetro que estuvimos usando hasta ahora

como ejemplo no permite medir capacidad y en algu-nas ocasiones esta medida es necesaria para ciertosdispositivos presentes en el automóvil. En la figura 9podemos ver un multímetro relativamente económicoque puede medir capacidad y en la figura 1º un ins-trumento auto-rango de mejor calidad, cuya llaveselectora está en la posición para medición de capa-cidad (capacitancia).

CX quiere decir “capacidad por”. Para los automóviles con encendido por platinos

los valores de capacidad pueden ir de 0,20µF a

8


Capítulo 1

Figura 7 - Observe el lugar de la escala en que sedebe colocar la llave selectora del multímetro paramedir corriente de corriente continua y dónde se

conectan las puntas de prueba. Figura 8 - Pinza amperométrica.


0,28µF, por lo tanto es mejor medir en el rango de2µF en el caso de usar un téster como el de la figura9 (si emplea un multímetro como el de la figura 10, laselección del rango es automática). En un rango altode capacidad puede demorar unos segundos enalcanzar la lectura final. Siempre los capacitoresdeben estar descargados, antes de conectar las pun-tas de prueba del instrumento. Cuando se trata decapacitores de papel de estaño (como el de los siste-mas de platinos) no hace falta respetar polaridad delas puntas de prueba. Pero existen capacitores utili-zados en electrónica, que tiene marcada la polaridady en estos casos se debe tener en cuenta la polari-dad.

Medición de Otras Magnitudes:Hay multímetros genéricos que además miden

frecuencia en kilohertz (kHz) y mediante un zócaloadicional (parecido al de capacitores) y una termocu-pla o conector especial, pueden medir temperaturaen ºC. La frecuencia en kHz generalmente tiene unrango único de 20kHz (20000Hz), que para encen-dido e inyección electrónica es poco sensible oresulta una escala demasiado grande, pues necesi-tamos medir frecuencias que van desde 10Hz a 15Hzhasta 50Hz a 80Hz y 100Hz a 160Hz. Por lo tantopara mediciones precisas de frecuencia hay queadquirir multímetros especialmente diseñados para laelectrónica del automóvil.

La temperatura en ºC puede ser captada tocandocon la termocupla el objeto a controlar y la rapidezcon la cual registre el valor, a igual que su precisión,dependerá de la calidad de cada multímetro y de latermocupla en cuestión. La temperatura ambiente seobtiene sin conectar la termocupla ya que vienen conun sensor incorporado (dentro del instrumento) paratal fin.

EMPLEO DEL MULTÍMETRO EN EL AUTOMÓVIL

Cómo Medir TensiónPonga el multímetro en la posición TENSIÓN (V).

Si es necesario, ajuste la escala del multímetro alvalor correcto (20V de corriente continua, por ejem-plo). Conecte el cable de pruebas negro a un buenpunto de masa del auto, o directamente al bornenegativo de la batería.

Observe las condiciones de la prueba, por ejem-plo, contacto dado, contacto quitado etc.



Figura 9 - Multímetro de uso automotor que permitela medición de frecuencia y capacidad.

Figura 10 - Multímetro autorrango ajustado paramedición de capacidad.


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Conecte el cable de pruebas rojo alterminal positivo del elemento bajoprueba.

Lea y grabe el valor mostrado. La medición de la bajada de tensión

mediante cables y componentes puedeser una herramienta de diagnosis útil, yaque cualquier anomalía afectará al fun-cionamiento de el o los circuitos y com-ponentes pertinentes. Los cables deconexión en el automóvil, por su largo,suelen tener una caída de tensión o dife-rencia de potencial que producen una“bajada de tensión” respecto al valor dela batería. La bajada máxima de tensiónno debe superar los siguientes valorespara cada caso:

- Cable del conector del módulo decontrol del motor: 200mV

- Interruptor o llave de arranque: -300mV

- Conexión a masa: -100mV - Conexión a un sensor: -50 mV

La figura 11 muestra cómo se mide la tensión deuna batería de un auto mientras que en la figura 12tenemos la forma de hacer la comprobación de latensión de señal entre cables en el conector delmazo, con el conector “conectado y desconectado”.

Comprobación de la Resistencia y Continuidad Una alta resistencia en las conexiones a masa

puede causar síntomas inusuales (y aparentementeilógicos) que no parecen estar relacionados con los

componentes involucrados. La limpieza de las cone-xiones a masa debe ser exhaustiva y realizarse conun producto limpiador de contactos de marca regis-trada antes de proceder a la instalación.

Las conexiones próximas a la batería son espe-cialmente vulnerables a la corrosión.

Es necesario comprobar los cables a masa entoda su extensión para asegurarse de que no pre-sentan rozamiento, corrosión ni daños mecánicos.Un cable a masa normalmente tiene de 0 a 30 hilos yaunque siga existiendo conexión con sólo unos

Capítulo 1

Figura 11 - Medición de la tensión de una batería con elmultímetro.

Figura 12 - Medición de tensiones en conectores y masos de cables.


pocos intactos, la alta resistencia resultante causaráproblemas.

Los conectores posiblemente defectuosos debendesmontarse (si es posible) y los terminales limpiarsee inspeccionarse exhaustivamente. Ponga el multí-metro en la posición RESISTENCIA (ohm).

Si es necesario, ajuste la escala del multímetro alvalor correcto (si es auto-rango sólo coloque la llaveselectora en posición para medición de resistencia).

Conecte el cable de pruebas negro al cable depruebas rojo del instrumento y compruebe que elmultímetro indique CERO. Si no es así, existe unaanomalía en el multímetro o en las punta de prueba.

Desconecte el componente a medir de todo elcableado.

Conecte el cable de pruebas negro del instru-mento a un terminal del elemento bajo prueba.

Conecte el cable de pruebas rojo al otro termi-nal del componente bajo prueba. Lea y grabe el valor mostrado por el display delmultímetro. Si el multímetro indica CERO (0), significa quehay continuidad. Si indica INFINITO, significaque hay circuito abierto en el componente. En lafigura 13 se tiene una síntesis de la forma enque se debe conectar el multímetro para cadacaso.

Comprobación de Diodos Ponga el multímetro en la posición RESISTENCIA

o DIODO. Conecte el cable de pruebas rojo al terminal del

ánodo del diodo. Conecte el cable de pruebas negativo al terminal

del cátodo del diodo. El multímetro debe indicar continuidad o algunos

milivolt (figura 14). Invierta los cables de prueba, elmultímetro deberá indicar que NO hay continuidad oque la tensión es 0V (figura 15).

Nota: si el multímetro indica continuidad enambas pruebas, el diodo está en corto y si en ambasmediciones indica infinito, el componente estáabierto..



Figura 13 - Medición de resistencia en conectores con elmultímetro.

Figura 14 - Un diodo en directa debe indicar algu-nos milivolt (depende del tipo de diodo).

Figura 15 - Un diodo en inversa se comporta comoun circuito abierto.


PRUEBAS CON EL MULTÍMETRO

SOBRE EL CIRCUITO ELÉCTRICO DEL AUTOMÓVIL

1) Medición de Tensión en el Circuito Eléctrico Para realizar esta medida tenemos que tener el

circuito conectado bien con la llave de contacto osimplemente con la conexión a batería, según laparte del circuito que se quiera comprobar.

Debe poner el multímetro para la medición de ten-sión (V). Conecte el borne negativo (-) a masa ytoque con la punta positiva roja del instrumento (+) enel punto del circuito donde se quiere saber el valor detensión, hay que tener siempre las escala del multí-metro en 20V (figura 16).

2) Medición de Continuidad Primero desconecte la batería, después prepare

el multímetro para medir resistencia; junte entre si laspuntas de pruebas del instrumento para comprobarque nos mide cero ohm, luego ponga las puntas deprueba entre los extremos de la parte del circuito quese desee comprobar y lea el valor de la resistencia.

Un valor de cero ohm expresa continuidad del cir-cuito y un valor infinito le dice que el circuito estaabierto (cable cortado), figura 17.

3) Comprobación de Caídas de Tensión Para esta comprobación el circuito debe de estar

conectado a la fuente de tensión. Con el multímetro

preparado para la medición de tensión (V) toque conlas puntas de prueba entre los dos puntos donde sedesea conocer la caída de tensión, la punta deprueba del cable positivo (rojo) será la mas cercanaa la fuente de alimentación. Esta medición se hacepara comprobar los defectuosos contactos de lasconexiones, figura 18.

4) Comprobación de un Cortocircuito Desconecte la carga del circuito y quite el fusible

asociado al bloque circuital donde quiere comprobarla existencia de un cortocircuito. Prepare el multíme-tro para medir tensión (V) y conecte las puntas deprueba a los terminales del fusible, el terminal posi-tivo (rojo) lo mas próximo a la fuente de alimentación.Si el multímetro indica medida de tensión, existe uncortocircuito a masa, cable pelado, desgastado opellizcado. Se puede realizar la misma operación conel óhmetro, desconectando la batería del circuito,figura 19.

5) Comprobación de la CorrientePara medir la intensidad de corriente que pasa

por un circuito, debe emplear una pinza amperomé-trica que le permitirá hacer una medición rápida ysegura, además es de uso obligado cuando estemoscomprobando intensidades grandes, como por ejem-plo las que tenemos en el circuito de carga de la bate-ría y arranque del motor, figura 20.

12


Capítulo 1

Figura 16 - Medición de tensión en el circuito eléc-trico del automóvil.

Figura 17 - Búsqueda de cortos y/o continuidaden el circuito eléctrico.


6) Pruebas del Conector del Módulo de Controldel Motor

Si no se dispone de una caja de pruebas ni decables de adaptador adecuados, lleve a cabo laspruebas en el lado del cableado del conector delmódulo de control del motor.

Para acceder a los terminales, retire la tapa deprotección del conector. Se pueden utilizar distintostipos de conectores para el mazo de cables de ges-

tión del motor; se muestran en los ejemplos de lafigura 21.

Utilice el diagrama del lado del cableado delconector del módulo de control del motor correspon-diente e identifique los terminales que se van a pro-bar.

Utilice sólo sondas de prueba de gran Pruebas enel lado del cableado del conector del mazo de cables

COMPROBACIÓN DE SEÑAL CON

PUNTA DE PRUEBA DIGITAL

Las Puntas de Prueba Digitales o “puntas lógicas”son comprobadores con LED que implican unmétodo seguro de uso en los circuitos electrónicos yaque el consumo de corriente del instrumento nopuede dañar los componentes electrónicos del auto-móvil.

Son especialmente útiles a la hora de comprobarun impulso o una señal intermitente.

La mayoría de estas puntas de prueba tienenforma de sonda que está unida al cuerpo del com-probador, con un cable de pruebas y una pinza parael otro terminal. Los comprobadores más sofisticadostienen varios LED de colores diferentes para indicarla polaridad. La figura 22 muestra la forma de probarla presencia de tensión en un conector con una puntalógica.



Figura 18 - Verificación de la caída de tensión endistintas partes del tendido eléctrico.

Figura 19 - En forma análoga a lo mostrado en lafigura 17, se pueden encontrar cortocircuitos.

Figura 20 - La corriente en el motor de arranquedebe ser medida con una pinza amperométrica.


ATENCIÓN: los comprobadores de circuito conbombilla incorporada no deben utilizarse en circuitoselectrónicos ya que la altacorriente podría dañar los com-ponentes sensibles.

La figura 23 muestra el cir-cuito de una punta lógica que sealimenta de la misma batería delautomóvil, conectándose el ter-minal (-) a la masa y el terminal(+) al punto que se quiere medir.El funcionamiento es muy rudi-mentario y gira entorno a un tran-sistor NPN que actúa como con-mutador y tres compuertas inver-soras. Hay solo tres posiblesestados que puedan hacersepresentes en la punta (marcadacomo Pta.).

Estado Bajo: En ese casosobre la base del transistor nohabrá tensión por lo que no con-ducirá y hará que en la entradade la compuerta inferior (terminal5) haya un estado lógico bajo,presentando esta compuerta elvalor opuesto en su salida(estado alto). Esto impedirá queel LED brille de color rojo.Volviendo a la punta (cuyo estadoestaba en bajo), la entrada de lacompuerta superior izquierda(terminal 1) presentara tambiénun estado lógico bajo, haciendopresente en su salida (terminal 2)un estado alto. Este estado haceque, a la salida de la segundacompuerta superior (terminal 4)

haya un estado bajo, lo cual provocará que el LEDbicolor brille de color verde, indicando un estado

BAJO.Estado Alto: Si en la punta sepresenta un estado TTL alto labase del transistor se polarizaráy este componente entrará enconducción por lo que en laentrada de la compuerta inferiorhabrá un estado lógico alto, loque provocará un estado bajo asu salida y hará que el LEDahora brille de Colorado. Comoen la punta hay un estado alto, ala salida de la primera com-puerta superior habrá un estadobajo, haciendo que la salida dela segunda compuerta sea alta.Esto impedirá que el LED verdeilumine.Estado de alta impedancia(sin conexión): Si, en cambio,dejamos la punta sin conectar aningún lado la base del transis-tor no se polarizará, por lo que(siguiendo el caso de estadobajo) el LED rojo no brillará.Pero, como para las compuer-tas de lógica TTL un estado dealta impedancia o desconexiónes visto como un estado ALTO,la salida de la compuerta supe-rior izquierda será BAJA, por loque la salida de la segundacompuerta será alta y tampocobrillará el LED verde. Esto haceque, cuando la punta esta sinconexión el LED no brille de nin-gún color.

14


Capítulo 1

Figura 21 - El módulo de control del motor también puede ser medido con un multímetro. En generaldebe checarse la presencia de tensión en los conectores del módulo.

Figura 22 - Las puntas lógicas suelentener un LED que indica la presenciade tensión en un punto del circuito

eléctrico del automóvil.

Figura 23 - Punta lógica sencilla para uso automotor.




USO DEL OSCILOSCOPIOEN EL AUTOMÓVIL

En este capítulo se expondrá la importancia del buen conocimiento que debe tener el TécnicoElectromecánico, así como el Técnico Superior de Automoción y el Técnico en el uso del oscilos-copio como aparato de medición en el taller, de modo que con el mismo sea capaz de controlaruna serie de señales eléctricas, incluso electrónicas, imposibles de controlar por medio del testero multímetro. Se realizará una descripción general de un osciloscopio para uso automotor, asícomo una muestra de varios ejemplos reales de mediciones con el mismo, sobre un sistema deinyección diesel moderno. El objetivo que pretende el autor, sobre cuyo trabajo basamos estaentrega (Jesús Díaz Fonseca), es demostrar que el técnico debe saber manejar este tipo de apa-ratos de medida, cuando las señales a medir no pueden ser captadas con un multímetro. A suvez, le proponemos métodos sencillos para la verificación del estado de funcionamiento de algu-nos dispositivos del sistema electrónico del auto.

Cap 2 - Oscilo en auto 2/8/12 8:29 AM Página 15

INTRODUCCIÓN

El osciloscopio es un equipo de medida capaz devisualizar en gráficas todas las mediciones eléctricasque se realizan con polímetro, además de otras quepor la velocidad con la que cambian de valor no sepueden medir con el tester o multímetro.

Existen osciloscopios de laboratorio que incluyenmuchos controles y ajustes, algunos de los cuales nose utilizan en automoción, por lo que los más adecua-dos para el automóvil son los osciloscopios digitalesportátiles, específicos de automoción, o también aque-llos que se utilizan con el ordenador por medio de unsoftware que se instala y de un interfaz o elementoque se coloca entre la computadora y el circuito amedir.

TIPOS DE OSCILOSCOPIOS

En general existen tres tipos de osciloscopios:

Osciloscopio analógico de laboratorio.Osciloscopio digital portátil de automoción.Osciloscopio digital integrado en PC, pudiendo ser

de 2 o 4 canales.

Algunos muestran al menos 2 canales simultánea-mente, lo cual es una ventaja a la hora de compararseñales que están relacionadas entre sí.

Osciloscopio de LaboratorioEste tipo de osciloscopio (analógico), muy utilizado

por técnicos de TV, radio y electrónicos en general,figura 1, no se utiliza en automoción, debido a la faltade respuesta en velocidad ante diferentes señales

electrónicas del automóvil, aunque en ocasionespuede ser de utilidad.

Osciloscopio Digital Portátil de Automoción Existen varias marcas de aparatos de diagnosis de

automoción (diagnóstico en el automóvil) que ofreceneste tipo de osciloscopios, figura 2, los cuales son muyeficaces, ya que pueden trasladarse fácilmente y fun-cionan conectados a la batería del automóvil, por loque se convierte en una herramienta de disposiciónrápida y muy útil para diagnosticar averías fuera deltaller en vehículos inmovilizados en la carretera o bienrealizar pruebas en el vehículo rodando en carretera.

Osciloscopio integrado en PC Esta solución es de las más comunes en los talle-

res y consiste en un aparato que se conecta a modode interfaz entre la computadora y el vehículo. Esnecesario instalar el programa adecuado en la PC, y alutilizarlo, las gráficas se muestran en la pantalla de la

16


Capítulo 2

Figura 2 - Osciloscopios usados en el diagnóstico del automóvil.

Figura 1 - Osciloscopio usado en el laboratoriode electrónica.


computadora. En la figura 3 podemos observar unosciloscopio marca TEXA, muy empleado en talleresautomotrices, cuyo costo puede superar los 400 dóla-res americanos. Sin embargo, en esta misma edición,le propondremos el armado de un osciloscopio de bajocosto.

RESUMEN DE CONTROLES Y AJUSTE DEL OSCILOSCOPIO

Un osciloscopio de uso automotor está diseñadopara que sea capaz de analizar y comprobar los cir-cuitos de carga, arranque, sistemas de encendido, yespecialmente todos los sistemas electrónicos queactualmente incorporan los automóviles,estando muy indicado para la comprobaciónde señales digitales y alternas que generanlos diversos y variados sensores del auto-móvil, así como las señales aplicadas por laECU (computadora de abordo ó UCE) a losactuadores de los sistemas electrónicos.

La visualización de una señal en un osci-loscopio puede diferir bastante en funcióndel ajuste que se efectúe en éste, de modoque dichos ajustes dependerán de la fre-cuencia y valor de tensión de una señal,para que ésta se vea en la proporción ade-cuada en la pantalla.

Para explicar el funcionamiento y utiliza-ción del osciloscopio, se mostrará un osci-loscopio digital diseñado especialmentepara su utilización en el automóvil. En lafigura 4 podemos apreciar la imagen de un

osciloscopio TEXA con el detalle de sus principalescontroles mientras que la figura 5 representa la ima-gen en la PC del software Scope que usaremos parael osciloscopio que propondremos arma. Los principa-les ajustes son:

* Ajuste vertical: Tendrá que ajustar el nivel detensión de la señal para que no se vea muy pequeñani que se salga de la pantalla; en concreto se escogeel valor de Volt / división, siendo la división cada cua-drícula en la que se divide la pantalla.

* Ajuste horizontal: Tendrá que ajustar el valor deltiempo que dura un ciclo (periodo), de modo que cadaciclo ocupe, aproximadamente, una división, con lo


Uso del Osciloscopio en el Automóvil

Figura 3 - Osciloscopio TEXA utilizado en el diagnóstico automotor.

Figura 4 - Los controles en la PC del osciloscopio TEXA.


que en el ancho de pantalla veremosvarios ciclos y tendremos una visión clarade la señal. Es lo que se llama Tiempo /división.

* Ajuste de tensión alterna o conti-nua: Aquí debe situar el selector corres-pondiente en alterna o continua depen-diendo del tipo de señal a visualizar. Siquiere ver una señal continua pero varia-ble, en el entorno de la señal variable,deberá “quitar” la componente continua(para que la señal no se salga de la pan-talla y la porción variable se pueda visua-lizar) acoplando el osciloscopio en AC.

* Ajuste del disparo o trigger: Esuna función que permite sincronizar elcomienzo de visualización de una señalen un punto concreto de la pantalla, coin-cidiendo con un nivel de tensión y otro detiempo ajustado previamente por el usua-rio; de este modo parecerá que la señal está conge-lada, ésta no se moverá mucho y será fácil analizarla.

* Ajuste de la línea de cero: Es la línea quesepara la parte positiva y negativa de la señal, cuandoésta sea alterna. Cuando le interese ver una señalcontinua con su nivel de tensión muy ampliado, tendráque bajar la línea de cero; al visualizar una señalalterna, normalmente situará la línea de cero a mitadde pantalla, para que se vean bien las componentespositivas y negativas de la señal.

APLICACIONES DE LOS OSCILOSCOPIOS

EN AUTOMOCIÓN

Las aplicaciones más comunes quehan tenido los osciloscopios en auto-moción hasta hace algunos años eranlas visualizaciones obtenidas de lastensiones del primario y secundario enel sistema de encendido de los motoresde gasolina.

Modernamente, los vehículos incor-poran multitud de dispositivos electróni-cos que, o bien generan señales digita-les o alternas (sensores), o bien funcio-nan con las mismas (actuadores), yasean con motores diesel como congasolina, ya que existen una serie desistemas no relacionados con el motor

que funcionan electrónicamente. En este artículo seexplicarán algunas de estas señales y los dispositivosque las generan o las utilizan, así como los ajustesrealizados en el osciloscopio para su correcta visuali-zación e interpretación.

TIPOS DE SEÑALES MÁS COMUNES EN EL AUTOMÓVIL

Señales de Tensión Alterna Las señales alternas más comunes a controlar en

el automóvil son las siguientes:

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Capítulo 2

Figura 5 - Los controles en la PC del osciloscopio que vamos aarmar en esta edición.

Figura 6 - Señal presente en los sensores inductivos.


* Señal de sensores inductivos:En este gráfico de la figura 6 se ve eltipo de señal alterna que generan estossensores. En estos tipos de señalescada ciclo completo se realiza en undeterminado tiempo o frecuencia.

En general, los sensores inductivosno necesitan alimentación para generaresta señal. Las encontramos en ele-mentos como sensores de revolucionesde motor, de ruedas (en el ABS), etc.

Para visualizar en el osciloscopioeste tipo de señales, tendremos queseleccionar la opción AC, además de losajustes necesarios para la correctavisualización tanto en la escala vertical(Volt/Div) como en la horizontal(Tiempo/Div).

* Señal de la componente alternarectificada en el alternador: Aunquees una señal continua “rectificada”, seobserva que mantiene una componentealterna, la cual se ve diferente según eldistinto ajuste del osciloscopio. En lafigura 7 podemos ver esta señal“ampliada” (sin la componente continua)gracias a los ajustes del osciloscopio.

Fallas en el puente de diodos (rectifi-cador) se podrían ver claramente ya queel resultado sería una señal alterna norectificada. En la figura 8, en azul, semuestra el oscilograma de la intensidadde carga del alternador, por medio deuna pinza amperimétrica.



Figura 7 - Señal presente en el alternador.

Figura 9

Figura 8 - En azul se muestra la intensidad de carga del alternador.


Señales de Tensión Continua ConstanteComo si utilizásemos un multímetro, con el oscilos-

copio se pueden medir tensiones continuas. Si setrata de un equipo que emplea la placa de sonido de laPC (como el que mostramos en esta edición), se debetener en cuenta que no se podrán medir tensionescontinuas, a menos que se emplee algún arreglo cir-cuital que permita “obviar” el capacitor de entrada dela placa de captura (de sonido). En la figura 9 pode-mos ver 2 señales continuas en un osciloscopio.

Señales de Tensión Continua Variables Son señales que generan algunos sensores de los

diferentes sistemas electrónicos y que informan a laUCE de ciertas situaciones y condiciones físicas,como pueden ser el caudalímetro de aire, el potenció-metro del acelerador o la sonda lambda en los siste-mas de gestión de motor (figura 10), que informan dela cantidad de aire aspirado, la posición del pedal deacelerador o de la cantidad de oxígeno en los gasesde escape, respectivamente.

Estas señales son de corriente continua, pero suvalor es variable, en función de la variación de losparámetros físicos o variables de las que informan. A

los efectos prácticos, vea en la figura 11 las señalespresentes en un caudalímetro en diferentes momentosdel funcionamiento del motor.

Vea en la figura 12 la señal presente en el poten-ciómetro de un acelerador.

Un potenciómetro de acelerador no es más queuna resistencia variable, con tres conexiones, a la quese le aplica una tensión (+ y -) entre dos de sus bornesy, en función de la posición que tome el aceleradorofrece un valor de tensión diferente a través de la ter-cera conexión o salida. Normalmente dan un valor cer-cano a 0,5V en ralentí para ir subiendo el valor hasta4,75V aproximadamente, con el pedal totalmentepisado.

Para medir el estado o comportamiento de un sen-sor de oxígeno o sensor lambda, debe colocar un mul-tímetro digital en una escala que puede ser tanto enmV o V.

En ella verá una variación de ciclos en valores de0 a 1V (de 0mV a 1000mV), y debe cambiar 10 vecesen 10 segundos, lo cual indicará que la proporción demezcla está cambiando continuamente de pobre arica, tratando de mantenerse alrededor de 500mV, oproporción estequiométrica.

20


Capítulo 2

Figura 10 - Caudalímetro, acelerador y sonda lambda.

Figura 11 - Señales presentes en el caudalímetro en diferentes condiciones del motor.


Si quiere medir en la escala mV deberá colocar elpolímetro en mV. Esta variación es igual que la ante-rior, pero irá de 0 a 1000 mV.

En el caso de querer visualizar la señal con unosciloscopio, se observará una señal continua cuyovalor irá oscilando entre los valores ya comentados ycon una frecuencia aproximada de 1Hz., tal como seobserva en la imagen de la figura 13.

Señales de onda cuadrada Este tipo de señal es continua, ya que no cambia

de polaridad, pero variable en su nivel de tensión,pudiendo ser positiva o negativa, figura 14.

Tienen un valor mínimo, que no tiene por qué ser0V y uno máximo, que puede ser 5V, 12V, etc.

Son generadas por diversos dispositivos para ofre-cer informaciones de estados físicos del motor o del


Figura 12


vehículo, como las revoluciones del motor, la velo-cidad del vehículo, la posición del árbol de levas oel distribuidor de encendido, etc.

Otras veces son señales suministradas por uni-dades electrónicas de control aplicadas a diferen-tes actuadores para que estos realicen sus funcio-nes, como son válvulas EGR, válvulas de pilotajedel turbo, presión de combustible, motores deralentí, etc. Su frecuencia de trabajo viene dadapor la duración de un ciclo. A veces se utilizanseñales con frecuencia fija donde la mitad deltiempo la señal está al nivel alto y la otra mitad alnivel bajo. Otras veces, para identificar un puntoconcreto de un elemento se utilizan frecuenciasvariables, determinadas por una parte caracterís-tica del sensor, como en la figura 15.

Señales con modulación de impulsos En ocasiones se utiliza lo que se conoce como

“relación cíclica de apertura (RCO)” o porcentajeDwell, en la que la frecuencia es fija pero la duracióndel estado de nivel de tensión máximo y mínimo esvariable. Hasta ahora se han estudiado dos tipos decorriente, la continua y la alterna, pero existe un tercertipo que posee características de ambas: “los impul-sos”. Las Unidades de Control Electrónico (ECU óUCE) diseñadas para gobernar algunos actuadores,tales como electroválvulas, donde es necesario unperfecto control de la apertura y el cierre, funcionangenerando impulsos de mando sobre el actuador. Elcontrol puede hacerse de dos modos:

1 Enviando impulsos de corriente continua yhaciendo variar la frecuencia a la que se producen.

2 Manteniendo la frecuencia constante, hacervariar la anchura del impulso; en ambos casos se con-sigue regular la corriente de mando sobre el actuador.

En los impulsos se aprecian las siguientes caracte-rísticas:

1 . Son de corriente continua, puesto que circulansiempre en el mismo sentido.

2 . Son intermitentes (igual que las ondas). 3 . Poseen cierta longitud (o duración) que es el

ciclo (o periodo). 4 . Sólo una parte del impulso es “activo”. 5 . La relación en porcentaje entre la duración de la

parte activa y la duración del periodo del impulso pro-porciona una exacta referencia de la energía que

22


Capítulo 2

Figura 13 - Tensión continua variable observada en el acelerador conun osciloscopio.

Figura 14 - Señal de onda cuadradapresente en diversos elementos aso-

ciados con la ECU.

Figura 15


aplica el impulso. A esta relación se denomina factorde trabajo o DWELL de la señal.

Este último procedimiento de regulación, “impulsosa frecuencia fija y con variación de su anchura”, es elmás habitual y se conoce como variación en la rela-ción de ciclo de la señal o también variación del

DWELL. Es el método que se emplea para el controlde las electroválvulas de inyección o para el mandoregulado de algunas válvulas de ralentí.

Los actuadores reciben impulsos de mando conuna tensión y frecuencia fija, y se hace variar la rela-ción entre la anchura del impulso a nivel bajo (0V ómasa) y alto (12V), es decir se modifica la relaciónentre la señal cuando “trabaja” y “no trabaja”.

El resultado final es que los dispositivos a controlarreciben una corriente perfectamente regulada y la uni-dad de control no se somete a los peligros de la exce-siva disipación de energía, figura 16.

Otros modos de llamar a esta particular forma deactivar ciertos elementos eléctricos es:

Modulación de impulsos Porcentaje Dwell Modulación de ancho de pulso (PWM)

Su utilización se explica con el siguiente ejemplo,en el que se describe el funcionamiento de un regula-dor de presión de alta de combustible de un sistemade inyección Diesel de alta presión (Common Rail).

* El regulador de presión de alta es una electrovál-vula que retiene el combustible que iría al retorno deldepósito de combustible de modo que mientras máscantidad de combustible retorne menos presión habráen la rampa de alta presión, y lo contrario, mientras

menos cantidad decombustible retornehabrá mayor presiónen rampa. * Si la válvula la activa-mos eléctricamente, laabrimos, de modo queretorna el combustibley baja la presión, peroinmediatamente tendrí-amos que volver acerrarla porque si no lapresión caería mucho,y así sucesivamentetendríamos que estaractivando y desacti-vando eléctricamentela válvula para conse-guir estabilizar la pre-sión y poder aumen-tarla o disminuirla conprecisión, figura 17.



Figura 16 - impulsos eléctricos con ancho variable paracontrol de procesos.

Figura 17 - Funcionamiento de un regulador de presión “de alta” de combustible.


Hasta aquí lo que se ha conseguido esabrir o cerrar la electroválvula completa-mente, pero la forma adecuada de conseguirla regulación precisa de la presión es poderabrirla MÁS o MENOS, de modo que si abri-mos más, baja más la presión y si abrimosmenos, cae menos la presión.

Este objetivo se consigue eléctricamentepor medio de la relación cíclica de apertura(RCO), aplicando sobre los elementos a acti-var impulsos eléctricos en forma de ondacuadrada, con una frecuencia fija, pero conun tiempo de puesta a masa (activación eléc-trica del elemento) variable.

La relación que existe entre el tiempo quedura la activación o puesta a masa y eltiempo que dura un ciclo completo de la ondacuadrada nos da el valor (en porcentaje) de larelación cíclica de apertura o porcentajeDwell, de modo que un porcentaje cercano al100 % significa mucho tiempo de activación opuesta a masa, y por lo tanto electroválvulamuy abierta; al contrario un porcentaje cer-cano al 0 % significa muy poco tiempo depuesta a masa y una apertura pequeña de laelectroválvula.

Este método de regulación, denominadocomo relación de ciclo, también se conoce deotros modos diferentes, tales como:

Regulación por ciclo de trabajo variable.Variación del factor de trabajo. PWM (Pulse Width Module) o modulación

del ancho de pulso.

Estas señales que hemos visto se visuali-zan con un osciloscopio (vea otra vez lafigura 16), pero se puede determinar su valorpor medio de un multímetro, midiendo su fre-cuencia (en el caso de una señal de ondacuadrada con frecuencia variable) o en posición demedición Dwell (en el caso de una señal de frecuenciafija con variación del impulso de activación.

La figuras 18 muestran la activación del reguladorde presión de combustible anteriormente explicado,con 17% de modulación de impulsos. Lo que indica el17% es la porción de señal que está a un nivel bajo, esdecir, el porcentaje de tiempo respecto al total de unciclo que la electroválvula está puesta a masa.

Igualmente la figuras 19 grafica el oscilograma dela variación en la activación por parte de la UCE de la

electroválvula EGR. La válvula está al 80% de su aper-tura. A los fines prácticos, en las figuras 20 y 21 pode-mos observar algunos oscilogramas correspondientesa diferentes dispositivos presentes en el sistema elec-trónico del automóvil.

Por último, hay que señalar que todas estas seña-les, tanto de frecuencia variable como con frecuenciafija con variación del ancho de impulso, son medibles(numéricamente) con multímetros que dispongan delas funciones de medición de frecuencia (Hz) y de por-centaje Dwell (%).

24


Capítulo 2

Figura 18

Figura 19


FORMA DE ONDA DE LOS CÓDIGOS DE AVERÍA

El técnico sabe que las señales de datos en seriese generan en el módulo de control del motor, si estedispone de la función de autodiagnosis y al verlas conun osciloscopio presentan una señal como la mos-trada en la figura 22.

La observación del ancho del impulso, el patrón yla frecuencia permite contar los impulsos cortos engrupos e interpretarlos como un código de averías, eneste caso el 1223.

En general, la amplitud y la forma son constantes,el patrón se repite hasta que se haya borrado el códigode avería.



Figura 20


INTERPRETACIÓN DE LAS FORMAS DE ONDA

Formas de onda típicas Los modelos de las formas de onda del oscilosco-

pio pueden variar enormemente y dependen demuchos factores.

Por lo tanto, antes de realizar una diagnosis o de

cambiar un componente, se deben tener en cuenta lossiguientes puntos cuando la forma de onda obtenidano parezca ser correcta en comparación con la formade onda "típica".

En la figura 23 se dibuja una forma de onda digitalmientras que en la figura 24 podemos apreciar unaforma de onda analógica.

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Capítulo 2

Figura 21


INTERPRETACIÓN DE LA TENSIÓN EN UN OSCILOGRAMA

Las formas de onda típicas de las figuras 23 y 24indican la posición aproximada de la forma de onda en

relación al valor de "rejilla nula", pero puede variardependiendo del sistema bajo prueba (vea la figura 23"forma de onda digital" [1]) y puede colocarse en cual-quier posición dentro del "rango nulo" aproximado (veala figura 23 "forma de onda digital" [2]).

La amplitud o alto total de una señal (vea la figura23 "forma de onda digital" [3] y la figura 24 "forma deonda analógica” [1] [2]) dependerá de la tensión defuncionamiento del circuito.

Para circuitos de corriente continua (CC) depen-derá de la tensión conmutada, por ejemplo la tensióndel dispositivo de control de ralentí será constante y novariará al cambiar el régimen del motor.

Para circuitos de corriente alterna (CA) dependeráde la velocidad del generador de la señal, por ejemplo,la tensión de salida del sensor de posición del cigüe-ñal de tipo inductivo aumentará al incrementar el régi-men del motor.

Por lo tanto, si el oscilograma es demasiado alto (osi falta la parte superior), aumente la escala de tensiónpara obtener la imagen gráfica requerida. Si quedademasiado bajo, disminuya la escala de tensión.Algunos componentes de circuitos de accionamientopor solenoide, por ejemplo, los dispositivos de controlde ralentí pueden mostrar picos transitorios de tensión(vea la figura 23 "forma de onda digital" [4]) al apagarel circuito. Esta tensión es generada por el compo-nente y normalmente puede ignorarse.

Algunos circuitos que tienen un tipo de onda cua-drada como forma de onda típica pueden mostrar undebilitamiento gradual de la tensión al final del periodode conmutación (vea la figura 23 "forma de onda digi-tal" [5]). Se trata de una característica de algunos sis-temas y puede ignorarse normalmente, ya que noindica ningún fallo en sí.

INTERPRETACIÓN DE LA FRECUENCIA EN UN OSCILOGRAMA

El ancho total del patrón (frecuencia) dependerá dela velocidad de funcionamiento del circuito.

Las formas de onda típicas que se ilustran mues-tran la forma de onda vista con la escala de tiempo delosciloscopio, ajustada de forma que permita unaobservación detallada.

En los circuitos de corriente continua (CC), laescala temporal dependerá de la velocidad a la que seconmuta el circuito (vea la figura 23 "forma de ondadigital" [6]), por ejemplo, la frecuencia de un dispositivode control de ralentí variará de acuerdo con la cargadel motor.



Figura 22

Figura 23

Figura 24


En circuitos de corriente alterna (CA) la escala tem-poral dependerá de la velocidad del generador de laseñal (vea la figura 24 "forma de onda analógica" [3]),por ejemplo, la frecuencia de un sensor de posición delcigüeñal de tipo inductivo aumentará paralelamente alrégimen del motor.

Si el oscilograma aparece demasiado comprimido,disminuya la escala de tiempo para obtener la imagenrequerida. Si es demasiado ancho, aumente la escalade tiempo.

Si el oscilograma está invertido (vea la figura 24"forma de onda analógica" [4]), indica que el sistemabajo prueba tiene el componente conectado en la pola-ridad opuesta a la forma de onda típica que se mues-tra, por lo que puede ignorarse, ya que no indica unfallo en sí.

COMPROBACIÓN DE COMPONENTES

DEL AUTOMÓVIL CON EL OSCILOSCOPIO

Con un osciloscopio se pueden mostrar formas deonda para una gran variedad de componentes. A con-tinuación, se describen algunos de los más comunes.

La mayoría de los osciloscopios modernos sólo lle-van dos cables de prueba, que se pueden utilizar conuna gran variedad de sondas intercambiables. El cablerojo es el positivo y normalmente es el que se conectaal terminal del módulo de control del motor. El cablenegro es el negativo y normalmente está conectado auna buena masa (chasis del auto).

Si los cables se conectan por error con la polaridaderrónea, normalmente la única consecuencia es que laforma de onda aparecerá invertida.

PRUEBA DE INYECTORES

Todos los sistemas de inyección intermitente decontrol electrónico funcionan adaptando el tiempo deapertura de los inyectores a la cantidad de combusti-ble suministrada en las distintas condiciones de fun-cionamiento del motor.

La duración de los impulsos eléctricos del módulode control del motor se mide en milisegundos (ms) ynormalmente oscila entre 1 y 14. El osciloscopio de lamayoría de los comprobadores del motor se puede uti-lizar para mostrar el impulso del inyector, lo que per-mite medir la duración.

Se muestra un oscilograma típico en la figura 25("forma de onda del inyector").

Pueden aparecer una serie de impulsos menores,que mantienen el inyector abierto tras el impulso nega-

tivo inicial, y un pico transitorio de tensión positiva alcerrarse el inyector.

Por lo tanto, es posible comprobar si la unidad decontrol funciona correctamente mediante la observa-ción de los cambios producidos en los tiempos deapertura del inyector durante distintas condiciones defuncionamiento del motor.

La duración del impulso durante el arranque y elralentí frío será mayor que al ralentí caliente del motor,pero irá aumentando a medida que se incremente lacarga del motor.

Este efecto será especialmente evidente si pisa yse suelta el acelerador rápidamente varias vecesseguidas.

CÓMO MEDIR UN IMPULSO DEL INYECTOR

Con una sonda fina, conecte la sonda de pruebasdel osciloscopio al terminal del inyector del módulo decontrol del motor y una segunda sonda de pruebas amasa.

Arranque el motor y compruebe la forma de onda. Ponga el motor en marcha y observe la forma de

onda al ralentí. Abra la mariposa rápidamente para aumentar el

régimen del motor a unas 3000 r.p.m. La medida de duración del impulso deberá aumen-

tar durante la aceleración y después estabilizarse a unvalor igual o ligeramente inferior al de ralentí.

Cierre la mariposa rápidamente; el oscilogramadeberá transformarse en una línea recta sin impulso,

lo que indica que se ha cortado la inyección (parasistemas con corte de inyección al sobrepasar unavelocidad límite).

Al arrancar el motor en frío, aumenta la cantidadrequerida de combustible por lo que la duración del

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Capítulo 2

Figura 25


impulso o tiempo de parada será mayor. Durante elcalentamiento, el periodo de inyección debe disminuirprogresivamente hasta que el motor alcance la tempe-ratura normal de funcionamiento.

Los sistemas que no incorporan un inyector dearranque en frío, normalmente producen impulsos deinyector adicionales durante el arranque en frío, que-dando reflejados en el oscilograma en forma de impul-sos largos y cortos.

La tabla 1 muestra la duración típica de los perio-dos del inyector

PRUEBA DE SENSORES INDUCTIVOS

El procedimiento general es el siguiente: Seleccione el terminal del sensor de la tabla de

datos de los terminales con la forma de onda de refe-rencia.

Conecte una sonda del osciloscopio al terminal delmódulo de control del motor y la otra sonda a masa.

Arranque el motor y observe las condiciones de laprueba.

Compare el oscilograma con la forma de onda dereferencia, figura 26.

Aumente el régimen del motor y observe elaumento de la tensión en pantalla (amplitud).

VERIFICACIÓN DE LA VÁLVULA DE

CONTROL DEL AIRE DE RALENTÍ

Existen diferentes tipos de válvulas de control delaire de ralentí, cada uno con una forma de onda dis-tinta.

En cada caso, el coeficiente de utilización (otiempo de funcionamiento) de la válvula deberíaaumentar cuando cualquier carga adicional del motorempiece a reducir el número de revoluciones al ralentí.

Si varía el coeficiente de utilización, pero no semantiene el régimen al ralentí bajo carga, existe una

válvula defectuosa. Si la forma de onda muestra una línea recta alre-

dedor de la marca cero, o si la línea es constante alnivel de 5V ó 12V, indica un fallo en el circuito de laválvula de control del aire de ralentí o en la señal desalida del módulo de control del motor.

A continuación se describe el comúnmente utili-zado motor paso a paso de 4 terminales. Las válvulasde control del aire de ralentí con dos y tres terminalesse pueden probar de forma similar, pero obviamente,generarán formas de onda muy distintas.

El motor paso a paso responde a una señal osci-lante emitida desde el módulo de control del motor, loque permite realizar pequeños ajustes en el númerode revoluciones al ralentí, en respuesta a las variacio-nes de carga y temperatura de funcionamiento.

Para comprobar esta señal de tensión, conecte lasonda de pruebas del osciloscopio a cada uno de loscuatro terminales del módulo de control del motor pasoa paso, sucesivamente.

Compruebe que el motor esté a la temperatura nor-mal de funcionamiento.

Arranque el motor y deje que se estabilice el régi-men al ralentí.

Aumente la carga del motor encendiendo los faros,el aire acondicionado o girando el volante (sólo vehí-culos con dirección asistida).

El número de revoluciones al ralentí deberá des-cender momentáneamente para estabilizarse, poste-riormente, por la actividad de la válvula de control delaire de ralentí.

Compare el oscilograma con la forma de onda dela figura 27.

PRUEBA DEL SENSOR DE OXÍGENO

Conecte las sondas de prueba del osciloscopioentre el terminal del módulo de control del motor delsensor de oxígeno y masa.




Figura 26

Tabla 1



Si el oscilograma no muestra una forma de ondasino una línea recta, normalmente significa que lamezcla es pobre si la tensión es de 0-0,15 V aproxi-madamente, o una mezcla rica si la tensión es de unos0,6V a 1V (consulte los manuales de InyecciónGasolina/Gestión del Motor de Autodata o el CD2 paramás información sobre las posibles causas de estacondición).

Si la forma de onda es satisfactoria al ralentí, abrala mariposa brevemente varias veces seguidas.

La forma de onda debe mostrar la tensión de laseñal 'oscilando' entre 0-1 V aproximadamente.

El aumento de la tensión corresponde al aumentodel régimen del motor y la disminución de la tensión ala disminución del régimen del motor.

NOTA: las siguientes cifras de tensión se refierenal sensor de oxígeno de tipo circonio utilizado casi deforma universal, sin referencia de control de 0,5V.Algunos modelos recientes llevan un sensor de titanioque tiene una gama de funcionamiento de 0V a 5V ymuestra una señal de alta tensión con una mezclapobre y una señal de baja tensión con una mezcla rica.

MEDICIÓN DEL SENSOR DE DETONACIÓN

Conecte las sondas de prueba del osciloscopioentre el terminal del módulo de control del motor delsensor de detonación y masa.


Abra la mariposa brevemente. La forma de onda debe mostrar una señal de

corriente alterna con un aumento de amplitud conside-rable, de forma similar a lo mostrado en la figura 29.

Si esta señal no aparece de forma clara, golpeeligeramente el bloque motor en la zona del sensor.

Si la señal sigue sin ser satisfactoria, significa queexiste un fallo del sensor o del circuito correspon-diente.

VERIFICACIÓN DEL AMPLIFICADOR DEL ENCENDIDO

Conecte las sondas de prueba del osciloscopioentre el terminal del módulo de control del motor delamplificador del encendido y masa.


Arranque el motor y déjelo al ralentí. La señal debe mostrar un impulso de tensión de

corriente continua digital.


Si la señal es satisfactoria, la tensión, frecuencia yforma de cada impulso deben corresponderse en gran

30


Capítulo 2

Figura 27

Figura 28

Figura 29


medida, aumente entonces el régimen del motor ycompruebe que la frecuencia de la señal aumenta pro-porcionalmente a las r.p.m. del motor.

PRUEBA DE LA BOBINA DE ENCENDIDO PRIMARIA

Conecte las sondas de prueba del osciloscopioentre el terminal del módulo de control de la bobina deencendido y masa.


Arranque el motor y déjelo al ralentí. Compare el oscilograma con la forma de onda de

referencia (figura 31). Los picos de tensión positiva deben ser de la

misma amplitud más o menos. Si hay diferencias de amplitud notables, estas pue-

den indicar una alta resistencia en el circuito secunda-rio o un fallo de la bujía o del cable de alta tensión (siprocede).

Lo dado hasta aquí son los procedimientos a seguirpara la medición de algunos componentes con el osci-loscopio, si desea una guía completa para saber cómose miden casi todos los dispositivos, consulte el CDque acompaña a esta obra y que también puede des-cargar de Internet con los datos dados en este mismolibro.

BIBLIOGRAFÍA

www.csi-csif.es (Jesús Díaz Fonseca). www.encendidoelectronico.comwww.pce-iberica.es,www.miac.eswww.todoautos.com.pewww.electriauto.comwww.carandyou.comwww.dacarsa.netwww.automecanico.com



Figura 30

Figura 31




MONTAJE DE UNOSCILOSCOPIO

PARA USO AUTOMOTRIZEn varias oportunidades hemos descrito una serie de programas “muestreadores” de señal queemplean la placa de sonido de una computadora como elemento digitalizador para poder mos-trar señales de audio en la pantalla de la PC. En Saber Electrónica Nº 241 analizamos una placapara osciloscopio de doble canal, con una frecuencia máxima e 1MHz y una tensión de entradade hasta 1200Vpp muy útil para la mayoría de las aplicaciones de electrónica. Teniendo encuenta que las señales en el automóvil son de baja frecuencia y que la tensión no supera a la dela batería (salvo en el sistema de encendido), realizamos una adaptación en nuestro osciloscopiopara que pueda ser usado en el automóvil.El circuito es sencillo y puede ser montado dentro de un gabinete plástico, con los controles deacceso externo para que el técnico pueda tomar medidas con facilidad. Por su frecuencia de tra-bajo de muestreo, resulta ideal para uso automotor.

Cap 3 - Oscilo auto 2/8/12 8:41 AM Página 33

Para tener un osciloscopio de uso automotriz,la idea es usar la placa de sonido de una compu-tadora. No pretendemos hacer una analogía conun osciloscopio comercial de 10MHz o 20MHz,pero si debemos aclarar que un equipo de 10MHzen realidad permite tomar parámetros ciertos deseñales que no sean de más de 1MHz, ya queluego posee atenuaciones que dificultan la tomade tensiones reales ya que esos 10MHz indican elvalor para el cual la señal mostrada puede sufriruna atenuación de 3dB. Además, quien hayamanejado un osciloscopio, sabe que por más quese visualice una señal de 1MHz (en un oscilosco-pio de 10MHz), por ejemplo, es casi imposibleobservar la forma de onda exacta porque se llegaal límite de la expansión de la escala de tiempo.

Hago esta aclaración porque decir que sin nin-gún artilugio podemos ver señales de 100kHz uti-lizando una placa de sonido parece muy poco,pero créame que es suficiente para la mayoría delas “necesidades” de un aficionado, técnico oestudiante y más aún para uso automotriz.

Las placas de sonido de las computadoras

suelen tener un ancho de banda de 100kHz yestán “seteadas” para muestreos de 44kHz, peroeste parámetro se puede modificar para quepueda reconocer señales de mayor frecuenciadesde la entrada auxiliar o desde el propio micró-fono. Además, si Ud. mira las especificaciones demuchas placas (sobre todo de las computadorasmodernas) la frecuencia máxima puede sermayor. Por lo tanto, el límite de frecuencia de unaplaca de sonido, para visualizar señales en formadirecta no es problema y así podremos ingresarseñales de 100kHz.

El problema se presenta con la amplitud, yaque el valor máximo no puede superar 1Vpp por-que comenzaría a recortar la señal. En general,hasta 1,4Vpp no habría grandes distorsiones peroese límite es muy bajo si se quiere usar la placade sonido como elemento digitalizador para usarla PC como osciloscopio. Es por eso que serequiere utilizar, al menos, un atenuador x 10 sinque se vea perjudicado ningún parámetro de laseñal a medir en el auto y para ello empleamosun atenuador activo.

34


Capítulo 3

Figura 1 - Circuito del osciloscopio de uso automotriz.


En la figura 1 se muestra el circuito sugeridopara utilizar como “interfaz” para un osciloscopiode un solo canal. IC1 es un amplificador opera-cional configurado como separador que garantizala mantención de la forma de onda a mostrar.

SW1 es un interruptor simple de modo que,cuando está cerrado, a placa realizará una ate-nuación x 10 sobre la amplitud de la señal deentrada y con la llave SW1 abierta la atenuaciónserá x 100. De este modo, nuestro osciloscopiopermitirá medir sin problemas señales de entradacon tensiones desde algunos milivolt hasta 100Vaproximadamente. Si desea medir la tensión de

35.000 volt que tienen las bujías será precisoemplear una punta de alta tensión (divisora x1000).

Los amplificadores operacionales pueden serintegrados 741 comunes pero si se quiereemplear para medir señales con mayor precisiónrecomendamos el uso de AO con entrada FETtales como el TL081 o el LF356 (al menos paraIC1).

Con VR1 conseguimos una atenuación conti-nua, funcionando de forma análoga a la de unosciloscopio normal, es por eso que para hacermediciones debe estar siempre girado en posi-ción de máxima resistencia para tener nuestroinstrumento calibrado (igual que lo que ocurre conun instrumento comercial).

Como todo osciloscopio, nuestro equipo poseeun oscilador que genera una señal para calibra-ción formado por IC7 y sus componentes asocia-dos. Con los valores de la figura 1 se genera unaseñal de unos 220Hz, valor que puede variarhasta en un 20% (de 180Hz a 260Hz aproxima-damente) debido a la tolerancia de los compo-nentes. La señal de salida de este generador esrecortada por los diodos D3 y D4, de manera detener una señal de salida de 1,2Vpp a 1,3Vpp(dado que cada diodo posee una tensión debarrera de uno 0,6V).

No nos interesa una señal exacta ya que,como sabemos, el osciloscopio es un instrumentoque se emplea para visualizar señales y no es tan

interesante (para aplicaciones generales)tener lectura exacta de sus parámetros y, engeneral, pueden existir errores mayores por lalectura del observador que por la precisión delequipo.Se trata de un osciloscopio de un solo trazo,ideal para ser empleado en notebooks quetengan placa de sonido con un solo canal paramicrófono o auxiliar. Cabe aclarar que tam-bién podrá emplearlo en tablets e, incluso, enteléfonos celulares con sistema operativoAndroid ya que podrá descargar programasque permiten el uso de nuestro osciloscopiocon este sistema operativo (figura 2).Desde Internet puede descargar una granvariedad de programas que, en general, sonútiles solamente hasta 20kHz. Sin embargo,también puede utilizar otros programas con


Montaje de un Osciloscopio para Uso AutomotrizLista de materiales del circuito de la figura 1

IC1 - LF356 - Operacional (ver texto)IC17 - CA741 - OperacionalD3, D4 - 1N4148R1, R8, R14 - 100ΩR2, R16, R19 - 1kΩR3, R6 - 10kΩR4, R17, R18 - 100kΩR15 - 10MΩVR1 - Potenciómetro lineal de 1kΩCN4, CN5, CN6 - Jack estéreo para miniplugSW1 - Interruptor simple

Varios:Conectores para baterías de 9V, placa de circuitoimpreso, cables para conexión, puntas de prueba,estaño, gabinete, etc.

Figura 2 - El Osciloscopio se pude usar con un teléfono celularque tenga sistema operativo Android.


licencia para poder aumen-tar el límite superior de fre-cuencia de la señal a medir,encontrando utilidades concostos equivalentes a 10dólares y otros (para10MHz) que cuestan el equi-valente a 75 dólares.

Nosotros describiremosel uso de esta placa con elprograma Soundcard Scope,versión V 1.30 que es de usopermitido para estudiantes ycualquier aplicación que notenga fines comerciales.

SOUNDCARD SCOPE V 1.30

Se trata de un programaque permite obtener un osci-loscopio digital con un generador de señales inte-grado, un analizador de espectros (FFT) y un gra-bador de archivos de onda. El autor “reafirma”que no es un software gratuito y que para su usoen aplicaciones comerciales se debe tener lalicencia correspondiente. Los requerimientosmínimos para su funcionamiento son:

Windows 2000, XP, Vista ó 7Una PC con una tarjeta de sonido instalada.50MB de espacio en disco.

Para la instalación descargue el archivo ZIPdesde el link brindado en nuestra página y hagaclic en “setup.exe”. El programa se puede iniciara partir de ahí a través del menú de programasdel sistema operativo Windows.

Este software se puede usar para la presenta-ción y el análisis de ondas sonoras. Los datos sepueden grabar tanto directamente de la tarjeta desonido (con un micrófono o desde la entradaLINE) como de una fuente tal como un CD oMediaplayer.

La entrada del osciloscopio se define con elmezclador de sonido de Windows, tal como vere-mos más adelante. El software obtiene sus datosdesde la entrada de la tarjeta de sonido mediantela interfaz de Windows. No se comunica directa-

mente con la tarjeta de sonido. Por lo tanto, losproblemas que pudiera tener la tarjeta de sonidose deben solucionar a nivel del sistema operativo.La interfaz del usuario está dispuesta como unosciloscopio convencional. Sin embargo, en laventana del programa, se suministran posicionesadicionales para la presentación XY y el análisisde frecuencia.

Cuando instalemos el programa y lo ejecute-mos, aparecerá la imagen de la figura 3. El soft-ware muestra la señal presente en el canalizquierdo y el derecho de la tarjeta de sonido. El

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Capítulo 3

Figura 3 - El osciloscopio lo usamos con el software SoundCard Scope.

Figura 4 - Como se trata de un osciloscopio de un solotrazo, deberá seleccionr esta opción.


canal izquierdo se representa como una líneaverde y el canal derecho como una línea roja. Enla ventana de la interfaz del usuario hay perillas yventanas de entrada para las tres funcionessiguientes: Amplitud, Tiempo y Disparo.

Posiciones de la amplitud:La escala de amplitud de los dos canales se

puede establecer independientemente así comoen forma conjunta o sincronizada. Este últimocaso se habilita al comienzo del programa y sepuede deshabilitar mediante “Sync CH 1&2” en elpanel frontal. En el caso del control de canalesindependiente, el canal activo tiene que seleccio-narse mediante el botón “Select CH” (ver figura4).

Los valores de amplitud se dan en unidadespor división de la pantalla del osciloscopio y semuestran para ambos canales arriba de esta pan-talla. El valor de amplitud corresponde al nivel desonido digitalizado dividido por 32768. Esto repre-senta la resolución en 16 bits de los datos que setoman de la tarjeta de sonido. Debido a las dife-rentes posiciones del volumen en el panel de con-trol de sonido en Windows el nivel de sonidoabsoluto no se puede determinar directamente.Por lo tanto, los valores presentados se deben

interpretar en unidades arbi-trarias. La posición de ampli-tud se refiere tanto a la ven-tana del osciloscopio comoal gráfico XY. Se puede asig-nar un corrimiento a cadacanal individualmente; deesa manera los dos trazos sepueden separar entre sí,para ello debe hacer un clicen uno de los campos decorrimiento y de inmediatoaparecerán dos cursoreshorizontales de modo que almover uno de ellos se produ-cirá el cambio de posición dela señal mostrada en la pan-talla del osciloscopio, tam-bién se puede asignar unvalor numérico en uno de loscampos (figura 5).Si la señal del canal está

fuera de la ventana visible de la pantalla, el cursorse mostrará en el borde superior o inferior de lapantalla (dependiendo de dónde está ubicada laseñal real). Los cursores desaparecerán automá-ticamente de la pantalla después de unos pocossegundos de no modificar el corrimiento.

Base de tiempoLa posición de “Tiempo” se refiere a todo el

rango representado y NO al valor por unidadcomo en un osciloscopio normal. El rango vadesde un milisegundo hasta 10000 milisegundos.Cuanto más grande sea el rango, más pequeñaes la velocidad de exploración que se utiliza. Estoes inevitable a causa de la extensión del uso dela CPU de la computadora. En la posición de dis-paro “single” la velocidad de exploración seaumenta de nuevo, dado que la utilización de lacomputadora aquí es menos importante.

DisparoLos modos de disparo son “off”, “auto”, “nor-

mal” y “single”. Estos corresponden a los modosnormales de los osciloscopios. El umbral de dis-paro se puede ajustar ya sea en la ventana deentrada de selección de disparo o desplazando lacruz amarilla de la ventana del osciloscopio


Montaje de un Osciloscopio para Uso Automotriz

Figura 5 - Su tuviera una placa de dos canales, con el software SoundCard Scope podríaver dos señales al mismo tiempo.


usando el mouse. El tiempo de disparo sólose puede ajustar desplazando la cruz con elmouse.

En el modo de disparo single SHOT la llaveRUN/stop se desactiva automáticamente y serequiere una nueva entrada o toma de datos,se debe oprimir nuevamente.

El botón “Auto set” dispara el programapara estimar la base de tiempo y el nivel dedisparo óptimos. La frecuencia principal quese encuentra en el canal de disparo se usapara obtener la base de tiempo. El umbral setoma de la amplitud de la señal. Si la amplitudes demasiada pequeña, el botón no tiene nin-gún efecto. Por debajo de 20Hz el resultadono es confiable debido a la limitada ventanade tiempo que se usa para el análisis.

Modo de canalPor defecto, se muestran dos canales en la

ventana del osciloscopio. Con la llave deselección de modo en la parte inferior de laventana del programa, se puede elegir lasuma, la diferencia o el producto de los cana-les.

Análisis de los datosEn la interfaz del usuario también hay una

llave de corrida/detención, la cual se puedeusar para interrumpir la toma de datos y dartiempo para analizar el contenido presente dela ventana. El selector “real time” permite con-mutar mediciones en tiempo real de la fre-cuencia principal, la amplitud pico a pico y elvalor eficaz de la señal. El resultado se mues-tra en el borde superior de la pantalla, talcomo puede observarse en la figura 6. Estamedición requiere cierta potencia de la CPU ydebe apagarse si se observa cualquier pro-blema. La amplitud o Tiempo/Frecuencia sepuede medir con la ayuda de cursores en laventana del osciloscopio. Los cursores corres-pondientes se pueden activar mediante la cajaselectora debajo de la ventana. Los cursoresse pueden desplazar con el mouse.

En el modo de amplitud se muestran los valo-res de los dos cursores así como la diferencia deamplitud, de la forma mostrada en la figura 7.

Para el modo de tiempo, la diferencia de

tiempo y la frecuencia apropiada se muestrandirectamente. Los datos también se pueden exa-minar con mayor detalle usando el zoom. El deta-lle alrededor de la posición de la línea de disparoperpendicular se aumenta. Desplazando la líneade disparo, se puede cambiar el rango.

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Capítulo 3

Figura 6 - Los valores de tensión y de frecuencia de la señalvisualizada se pueden ver en forma numérica en el borde

supeior de la pantalla.

Figura 7 - El osciloscopio también permite medir diferenciasentre dos señales.


ExtrasEn esta ventana hay algunas posiciones para

los dispositivos de audio de Windows. Del ladoderecho están los dispositivos de audio paraentrada y salida de sonido. Si están presentesvarios sistemas de sonido, se puede seleccionaraquí el equipo usado (figura 8).

Del lado izquierdo están los botones para ini-ciar la operación de los mezcladores de audio deWindows. Note que cada opresión de un botónabre una pequeña ventana mezcladora. En losmezcladores se pueden configurar las entradas y

las salidas. En la parte inferior de la ventanade posiciones hay un botón para reinicializarlas posiciones del programa. Esto incluyetodas las posiciones; cualquier cambio hechopor el usuario hasta ese momento se perderá.El lenguaje del programa se puede cambiarcon el botón correspondiente, en el ánguloinferior derecho de la pantalla.Al pulsar el botón se desplegará una imagen

como la de la figura 9 en la que puede selec-cionar el lenguaje, al momento de escribir esteartículo aún no se encontraba disponible laopción ESPAÑOL. El cambio del lenguaje seaplicará en el próximo inicio del programa.

Fuentes de señal para el osciloscopioUsualmente se disponen las siguientes entra-das:

Line-In: Puerto en la PCMicrophone: Puerto en la PC, o interno (lap-top) - a menudo sólo mono.Wave Out: Sonido interno, por ejemplo repro-

ductor de MP3, Media-Player; generador deseñales.

CD Player: Música directamente de un CD.

El equipo que aparezca en el osciloscopiodebe seleccionarse a partir de las entradas men-cionadas anteriormente. Con algunas tarjetas desonido se pueden seleccionar varias fuentes almismo tiempo, en una pantalla como la que apa-rece en la figura 10. El volumen del equipo tam-bién se puede ajustar aquí. Esto tiene un efectodirecto en la amplitud del osciloscopio.



Figura 8 - El ajuste del osciloscopio se realiza pulsando lapestaña EXTRA.

Figura 9 - También puede elegir el idioma enque se presentarán los datos.

Figura 10 - Panel de control de la placa de sonido para reali-zar el ajuste del osciloscopio.


Salida de señal mediante la tarjeta desonido

Para definir qué sonido se envía a la salida dela tarjeta de sonido, se debe seleccionar el equipoapropiado en el mezclador de audio de Windows,ajustando los controles de la figura 11.Frecuentemente, en este panel, se mezclanvarias fuentes al mismo.

IMPORTANTE: A veces puede ocurrir que no selista una entrada o una salida en la ventana. Eneste caso se debe activar así: Options->Properties (figura 12).

Grabador de SeñalesEl grabador de señales (audio) permite guar-

dar datos en un archivo de onda. El nombre delarchivo de salida tiene que seleccionarse antesde que se oprima el botón de pausa o de graba-ción.

Hay tres modos diferentes para almacenardatos:

1 Trigger (auto): Guardar automáticamente losdatos disparados actualmente.

2 Trigger (manual): Guardar manualmente losúltimos datos disparados en el archivo.

3 Rec. Button: Iniciar la escritura del archivocon el botón de grabación (independiente del dis-paro).

Independientemente del modo, se puedeescribir en el archivo de salida un tamaño limi-tado. La longitud se define mediante los selecto-res correspondientes en la ventana de grabado-res.

La longitud se define por defecto mediante laventana de los osciloscopios, pero se puede esta-blecer en un valor diferente por parte del usuario.En todos los casos la escritura se detendrácuando se oprime Pausa o Detención.

Tenga presente que el archivo seleccionadose sobreescribirá SIN cualquier advertencia.Dado que el archivo presente se cerrará despuésque el botón stop haya sido presionado, defina unnuevo archivo de salida ANTES de oprimir Pausao Detención.

El archivo de onda resultante contendrá 100muestras de silencio entre los datos grabados.

Puntos determinados al comienzo del archivo deonda marcan el inicio de cada porción escrita.

CÓMO USAR NUESTRO OSCILOSCOPIO

Arme el osciloscopio de uso automotriz en elcircuito impreso de la figura 13.

Realice el montaje con cuidado familiarizán-dose con cada uno de los componentes. Una vezque conozca bien la placa del osciloscopio, debeconectarla a la computadora utilizando cables

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Capítulo 3

Figura 11 - El ajuste se realiza desde el control devolumen.

Figura 12 - Si no aparece el panel de control devolumen, deberá activarlo en su PC.


apropiados. Para señales de hasta 100kHz puedeusar un cable estéreo mallado, de los usados enaplicaciones de audio.

Si quiere algo de mayor calidad, emplee cabledel empleado en las puntas de osciloscopio.Además de la placa necesitará 2 baterías de 9Vpara su alimentación, una punta de prueba cons-truía con clips (pinzas) cocodrilo en un extremo yun mini plug monoaural del tipo de auricularesque se conectará a la placa de osciloscopio en laentrada IC4 (use cable mallado del tipo comúnpara micrófonos con 1 metro de largo). Tambiénnecesitará un cable con un mini plug monoauraldel tipo empleado en auriculares conectado enambos extremos para conectar la placa a laentrada de micrófono de la placa de sonido de laPC (use cable mallado del tipo común para micró-fonos con 1 metro de largo). La salida de la placadel osciloscopio corresponde al conector IC5.

La placa se alimenta con 2 baterías de 9V quepueden ser reemplazadas por una fuente partidade 8V a 12V x 100mA de corriente.

Conecte el cable estéreo de salida (IC5) de laplaca a la entrada de micrófono de la computa-dora.

Ahora, conecte las puntas de prueba que pre-viamente debe haber armado al conector IC4 dela placa del osciloscopio. Antes de ejecutar el pro-grama para realizar las primeras pruebas, esnecesario que se familiarice con los controles delcanal vertical de la placa del osciloscopio, ya seala llave atenuadora SW1 y el potenciómetro queefectúa una atenuación continua VR1.

Para empezar, deberemos calibrar la placacon el software a emplear y, para ello, nos ase-guramos que el potenciómetro de atenuacióncontinua esté todo girado en sentido horario, en laposición de máxima resistencia.

Luego, ajustamos la llave selectora de atenua-ción SW1 para que se encuentre en la posición“x10” (interuptor cerrado).

Ahora debemos ejecutar el programaSoundcard Scope que previamente deberemoshaber descargado e instalado en la PC de modoque al hacerlo aparecerá una imagen como lamostrada en la figura 14.

En la parte inferior, en el botón “measure”,seleccionamos la opción “Hz and volts” y selec-cionamos en las casillas del costado para que nosmuestre la indicación de frecuencia, tensión picoa pico y tensión eficaz (figura 15).

Ahora conectamos la punta de prueba del



Figura 13 - Circuito impreso del osciloscopiode uso automotriz.


osciloscopio en el termi-nal de ajuste de la placa(figura 16) que, comosabemos, genera unaseñal de unos 200Hz, deforma de onda cuadraday 1,25Vpp aproximada-mente. Al hacerlo, en lapantalla deberá apareceresta señal con las indica-ciones de frecuencia ytensión, tanto eficazcomo pico a pico (figura17).

Note en la figura 17que la frecuencia si es delvalor esperado(219,27Hz) pero la ten-sión está lejos de lo quedebe ser (754,2Vpp).Esto se debe a que debe-mos calibrar la placa desonido para que muestreel mismo valor que posee la señal.

Para ello, sin quitar la señal de ajuste, hace-mos clic en la pestaña “Extras” del programa demodo que aparecerá la imagen de la figura 18.

Luego hacemos clic en “Output” de la sección

“Open Audio Mixer” y se desplegará el panel decontrol de la placa de sonido (figura 19).

En el programa volvemos a seleccionar laopción Oscilloscope, para ver la señal de ajuste,y volvemos a traer al frente el control de la placade audio (figura 20).

En el control de la placa seleccionamosOpciones -> Propiedades (figura 21) y luego laopción Reproducción (figura 22).

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Capítulo 3

Figura 14 - Una vez armado el osciloscopio y conectado a la PC deberá ejecutarel programa SoundCard Scope y aparecerá la primera pantalla.

Figura 15 - Debe seleccionar la opción para ver losvalores númericos de tensión y frecuencia de la

señal medida.Figura 16 - Para calibrar el oscilocopio debe conectar la

punta de prueba al conector de juste de la placa.


Aceptamos y ahora, moviendo el cursor delmicrófono podremos variar la indicación en pan-talla. Ajustamos hasta obtener una tensión deaproximadamente 120mV (como seleccionamosla opción de atenuación x 10, estaremosmidiendo en realidad una tensión de 1,2Vpp).Tenga en cuenta que es improbable que tengaeste valor exacto y, aunque lo tuviera puede queno sea el valor real, dado la tolerancia de los dio-dos D3 y D4 en el circuito de la figura 1. En lafigura 23 vemos que nosotros realizamos elajuste hasta obtener 1,265Vpp.

Cierre el panel de audio y ya está en condicio-nes de usar su osciloscopio. Los controles, que ya hemosexplicado anteriormente, son losmismos que posee un oscilosco-pio por lo que no tendrá proble-



Figura 17 - La señal de ajuste debe medir 1,25Vpp

Figura 18 - Para hacer el ajuste se hace clic en la pes-taña EXTRAS.

Figura 19 - Luego hacemos clic en OUPUT.

Figura 20 - Una vez abierto el panel de control de volumen, volvemos amostrar la señal de ajuste.

Figura 21 - Si no aparece el panel,seleccione PROPIEDADES.


mas en su uso. Si nosabe manejar el oscilos-copio, en nuestra web,con la clave que lehemos dado, encontraráun manual de manejo deeste instrumento.

CONCLUSIÓN

El autor libera el usode este programa parafines educativos. Si algofunciona mal y descubrióuna falla, por favor envíeun correo [email protected]. Siusa el programa para unproyecto en una univer-sidad o escuela, porfavor, escríbale al autorinformando dicha situa-ción.

Este programa sepuede usar y transmitirpara uso en escuelas.

Invitamos a todosnuestros lectores a queexperimenten con losprogramas de uso libreque aquí se exponen yque armen la interfazque se propone comomontaje en esta mismaedición con el objeto deampliar las característi-cas del osciloscopio.Para descargar todos losprogramas que mencio-namos en este artículo,le recordamos que debedirigirse a nuestro portal:

www.webelectronica.com.mx

Debe seleccionar la opción password e ingre-sar la clave (como lector) “pañol”. Si ingresacomo socio del Club SE, podrá descargar archi-

vos adicionales. Le recordamos que para sersocio de nuestra comunidad de electrónicos deberegistrarse en línea sin cargo alguno.

En dicho sitio encontrará todo el material yexplicación para poder sacarle el máximo prove-cho a este equipo.

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Capítulo 3

Figura 22 - Debe asegurarse que esté seleccionada la opción reproducción.

Figura 23 - Debe mover el control de volumen hasta medir 1,2Vpp en laseñal de ajuste.




PROYECTOS DE ALARMA YSEGURIDAD PARA EL AUTO

La mayoría de los vehículos actuales incluyen diferentes sistemas de seguridad como ser la aper-tura con llave codificada, inmovilizadores, etc. Sin embargo, suelen carecer de sistemas antia-salto, es decir, dispositivos que permitan que el auto funcione sólo cuando está a cierta distanciade un transmisor que suele tener el conductor, de esta manera, cuando el auto “no está alalcance del transmisor” se pone en marcha un sistema que al poco tiempo para el motor impi-diendo la marcha del vehículo.Tampoco salen de fábrica los vehículos de media gama con detectores de presencia o detecto-res de rotura de vidrio, siendo sistemas adicionales que el usuario adquiere a través de un insta-lador. En este capítulo brindamos diferentes circuitos tanto de alarma como de presencia y rotura devidrio para que el lector conozca cómo son estos equipos y pueda experimentar armando el desu preferencia para colocarlo en un vehículo.

Cap 4 - Alarmas Auto 2/8/12 12:47 PM Página 45

DISPOSITIVO ANTIRROBO TRITEMPORIZADO

Existen muchísimos sistemas antirrobo yantiasalto para el automóvil que van desde lossencillos circuitos que cortan la corriente hastalos sofisticados sistemas microprocesados (alar-mas inteligentes) que brindan una relativa seguri-dad al conductor cuando éste es asaltado mien-tras conduce su unidad. Estos últimos dispositi-vos incluyen un sistema de control remoto quehace que el vehículo se mantenga en marchamientras se encuentre un transmisor (que llevaoculto el conductor) a menos de 200 metros delreceptor alojado en el chasis del coche. Como losladrones están alertados por la presencia de estesistema, muchas veces desnudan al conductor yotras, lo llevan a realizar un atraco para evitar queel auto se pare automáticamente como conse-cuencia de la activación del sistema de seguri-dad. En varias oportunidades publicamos siste-mas antiasalto por control remoto. Sin embargo,nuestro proyecto evita poner en riesgo nuestravida ya que se trata de un sistema antiasalto tri-temporizado, es decir, deberemos activar el sis-tema antes de salir del auto para que quede pro-tegido de los cacos mientras estemos fuera de él.

Se trata de un circuito eficiente, de bajo costo,que podrá utilizar tanto para proteger su unidad

como para armarlo en serie y ganarse unospesos, ya que la instalación es sumamente senci-lla.

Las tres temporizaciones de esta alarma lohacen muy eficiente y con desempeño compara-ble al de muchas del tipo comercial. Su instala-ción es sencilla, siendo accionada por los inte-rruptores de las lámparas de las puertas o, tam-bién, por sensores e interruptores en el capot,baúl y cualquier otro lugar posible de violación.

A continuación, analizaremos su modo de ope-ración:

a) Presionando S1 tenemos aproximadamente20 segundos para salir del auto.

b) Una vez activada de modo automático, si elvehículo fuera invadido, habrá un tiempo de 10segundos, aproximadamente, antes del disparode la bocina y la inhibición del sistema de igni-ción. Estos 10 segundos sirven para que el pro-pietario, entrando en el auto, desconecte la ali-mentación del circuito a través del interruptor S1.

c) Una vez disparada la alarma, el encendidoqueda bloqueado y la bocina se acciona en formaintermitente durante un período que va entre 3 y6 minutos, a elección del montador.

d) Luego del tiempo indicado la alarma sedetiene y, si la llave violada fuera nuevamentecerrada y abierta, se produce un nuevo disparo.

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Capítulo 4

Figura 1 - Circuito de la alarma tritemporizada.


La figura 1 muestra el diagrama completo delsistema, en él se puede apreciar que a simplevista es un sistema sencillo que incorpora inte-grados CMOS para evitar disparos erráticos delsistema.

Se utilizaron 4 circuitos integrados 555 del tipoCMOS en las configuraciones de monoestable yastable, además de 3 relés activados en el nivelalto de las salidas de los integrados 555 corres-pondientes, vía transistores.

El primer 555 (IC1) opera como monoestable,desconectando la alimentación de la alarma porun tiempo determinado por R2 y C1 cuando S1lleva su entrada momentáneamente al nivel bajo.

Al final de la temporización, la alimentación dela alarma se establece y el usuario, por el dimen-sionamiento de C1 y R2, tiene aproximadamente20 segundos para salir y cerrar el auto.

He aquí otra modificación que podemos reali-zarle a nuestro circuito. Muchas personas prefie-ren un tiempo mayor para poder alejarse de launidad mientras que otros quieren que el sistemase active en un tiempo menor.

Para conformar a todos los usuarios, convienereemplazar R2 por un resistor de 100kΩ en seriecon pre-set de 500kΩ. Con esto podremos variarel tiempo de activación desde unos 8 segundoshasta 2 minutos aproximadamente. En este casoC1 debe ser un capacitor de tantalio.

Cuando la alimentación se establece, laalarma queda lista para operar.

El circuito formado por R5 y C3 impide la apli-cación brusca de tensión en los 555 siguientes, loque podría producir su disparo inmediato. Laalarma se activa cuando cualquiera de las llavesconectadas al punto B lleva al pin 2 del integradoIC2, vía C4, al nivel bajo.

La salida de este integrado, entonces, irá alnivel alto durante un tiempo que depende de R8 yC5.

Este período es el predisparo, o espera, ytiene una duración aproximada de 10 segundos.Alterando R8 pueden tenerse tiempos mayores.Aquí puede realizar una nueva modificación;cambie R8 por un resistor de 47kΩ en serie conun pre-set de 500kΩ, luego, variando este pre-set, puede ajustar el tiempo de preactivacióndesde unos 4 segundos hasta unos 40 segundos.

Cuando la salida de CI2 va al nivel alto, nada


Proyectos de Alarma y Seguridad para el Auto

Lista de materiales del circuito de la figura 1

SEMICONDUCTORES:IC1 a IC4 - 555 - circuitos integrados (intente con-seguir cualquier versión CMOS de estos componen-tes.Q1, Q2, Q3 - BC548 o equivalente - transistoresNPN de uso generalD1 a D5 - 1N4148 o equivalentes - diodos de silicio

RESISTORES (1/8W, 5%):R1, R7, R9, R13, R14 - 47kΩR2 - 220kΩR3, R15 - 2,2kΩR4, R5 - 4,7ΩR6 - 12kΩR8 - 100kΩR10 - 1MΩR11 - 10kΩR12 - 4,7kΩ

NOTA: VEA EL TEXTO para realizar modificacionesque le permitan ajustar los tiempos de “armado” dela alarma, preactivación y duración del tiempo dealerta.

CAPACITORES:C1 - 47 µF a 100 µF - electrolítico de 16VC2, C3, C9 - 1000µF - electrolíticos de 16VC4, C6 - 100nF - poliéster o cerámicosC5 - 4,7µF a 100µF - electrolítico de 16VC7 - 100µF a 220µF - electrolítico de 16VC8 - 10µF - electrolítico de 16VVEA EL TEXTO: En caso de emplear pre-set paravariar los tiempos de temporización del sistema,conviene que C1, C5, C7 y C8 sean capacitores detantalio

VARIOS:K1 - MCH2RC2 - Relé de 12V x 2A - Metaltex oequivalenteK2, K3 - G1RC2 - Relé de 12V x 10A - Metaltex oequivalenteF1 - Fusible de 500mAS1 - Interruptor de presión NAS2 - Interruptor simplePlaca de circuito impreso, caja para montaje, zócalopara los circuitos integrados y relés, puente de ter-minales con tornillos, cables, soldadura, etc.


sucede en el siguiente monoestable (CI3), ya queen este tipo de circuito el disparo se producecuando la entrada (pin 2) va al nivel bajo. Así, alfinal de la temporización de CI2, cuando la salidavuelve al nivel bajo, es que tenemos el disparo de

CI3. Con el disparo, su salida (pin 3) va al nivelalto por un tiempo determinado por R10 y C7 dealrededor de 3 a 6 minutos. Durante este intervaloel relé K2 cierra sus contactos, desconectando laignición del vehículo.

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Capítulo 4

Figura 2 - Circuito impreso para la alarma tritemporizada.


Al mismo tiempo, queda habilitado CI4, queestá en la configuración de astable, con frecuen-cia determinada por R13, R14 y C8.

El relé conectado vía Q3 a la salida de CI4pasará, entonces, a abrir y cerrar sus contactos,accionando la bocina de modo intermitente por eltiempo determinado por R10 y C7.

Colocando un resistor de 10kΩ en serie con unpre-set de 100kΩ en lugar de R10, puede variar eltiempo de activación del sistema. a voluntad. Eneste caso, C7 debe ser un capacitor de tantalio.

En el final de este intervalo, de 3 a 6 minutos,el sistema se desconecta y queda en alerta paraun nuevo accionamiento.

Esta desconexión evita el desgaste de la bate-ría en caso de un accionamiento errático cuandoel dueño del vehículo no puede intervenir deinmediato.

En la figura 2 tenemos la disposición de loscomponentes en una placa de circuito impreso.

Todo el conjunto debe ser ubicado en una cajablindada a fin de evitar que la humedad o el polvopuedan causar problemas de funcionamiento.

Los circuitos integrados, así como los relés,pueden ser instalados en zócalos. Los relés admi-

ten equivalentes, pero les recor-damos que tanto K2 como K3deben tener contactos de por lomenos 8A.Los transistores también admitenequivalentes, lo mismo que losdiodos.Para conexión a los diferentespuntos del automóvil se utilizanterminales con tornillos, indicadoscon las letras A hasta G.Sería interesante ubicar el cir-cuito de modo que los puntos C yD quedaran lo más próximo posi-ble al cable que alimenta labobina de ignición, ya que éstadeberá ser interrumpida. Este punto es importante y debeprotegerse, pues en caso de fallade la alarma, provocando el cierrede K2, sin retorno, bastará corto-circuitar C con D para que el vehí-culo vuelva a funcionar nueva-mente.

Desconectando E, la bocina se desactivará encaso de emergencia.

En la figura 3 puede observarse el modo dehacer la instalación de la alarma en el auto.

Nótese que algunos cables, que conducencorrientes más intensas, deben ser más gruesos.

El número de interruptores conectados alpunto B no tiene límite, dependiendo sólo decuántos puntos deben ser protegidos.

Pueden utilizarse sensores del tipo NA (nor-malmente abiertos), como reed-switches, senso-res de vibración, etc.

Una vez instalado, verifique su funciona-miento.

Para usarlo recuerde que:

o Al salir del vehículo apriete la perilla S1.Cierre el auto antes de los 10 segundos.

o Al volver, entre y cierre las puertas rápida-mente, oprimiendo S1 antes del disparo (laalarma continuará activada en estas condicio-nes). Si lo prefiere, desconéctela totalmente enS2.

o En caso de disparo, apriete S1 o desconecteS2.



Figura 3 - Conexión de la alarma tritemporizada en el auto.


ALARMA PARA AUTO CON 555

Este circuito de alarma para auto funciona conel muy conocido circuito integrado LM555. Se uti-lizan 2 circuitos integrados (C.I.) 555 o un C.I. 556(tiene dos 555 en un solo circuito integrado), talcomo se muestra en la figura 4. Los dos 555están conectados en configuración monostable.

El primer 555 provee el tiempo necesario deretardo para poder salir del auto, y se activa porel conductor antes de salir del mismo presio-nando el interruptor (switch) de salida. El tiempode retardo sólo funciona a través del sensor ubi-cado en la puerta del conductor. Al presionar esteinterruptor se dispara el primer temporizador 555,poniendo a su salida (pin 3) un nivel alto por eltiempo establecido por Ra y Ca.

Simultáneamente se activa el SCR que con-duce y lleva el extremo izquierdo del resistor de1kΩ a 0 volt. Note que con esta acción no se hadisparado en ningún momento el segundo 555,pues su pin 2 (TRI) de activación no ha pasado a

nivel bajo (cerca a los 0 volt). Este pin (pin 2) estáa 12 volt a través de la resistor de 24kΩ.Obsérvese que el capacitor de 0.001µF está car-gado todo el tiempo a 12 Volt.

Pasado el tiempo de retardo, la salida del pri-mer circuito integrado 555 (pin 3) pasa a nivelbajo y la alarma quedará lista para detectar intru-sos.

En este momento el SCR ya no conducirápues se le habrá quitado la tensión que hacía quepor él circulara corriente. El capacitor de 0.001µFse mantiene con aproximadamente 12 volt entresus terminales.

Cuando el conductor regresa a su auto, abresu puerta y activa el primer temporizador (pondráel pin 3 (OUT) en nivel alto), así el voltaje entrelos terminales del capacitor de 0.001µF es deaproximadamente 0 volt.

Si esta persona es el dueño, desconectará laalarma y esta no sonará (ver interruptor On - Off).

Si la persona que entra en el auto es unintruso, no sabrá como desconectar la alarma o

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Capítulo 4

Figura 4 - Sencilla alarma para auto con circuitos integrados 555.


no sabrá que esta existe y después del tiempo deretardo del primer 555 el pin 3 (OUT) pasará denivel alto a nivel bajo. En este momento el pin 2del segundo 555 pasará a nivel bajo disparán-dose el segundo circuito integrado 555 que harásonar la sirena por el tiempo establecido por lacombinación de Rb y Cb.

Esto sucede debido a que el capacitor de0.001µF que estaba descargado (0 volt) pasaesta tensión momentáneamente al pin 2 de dis-paro del segundo 555, suficiente para que active

el temporizador y este active la sirena. Las otraspuertas, baúl (maletero), tapa del motor, etc.(todas menos la del conductor) activan directa-mente el segundo 555 lo que pone en marcha lasirena inmediatamente.

En el circuito, el componente marcado con (*)es un interruptor normalmente abierto doble decontacto momentáneo.

Notas:* Los valores de Ra, Ca, Rb, Cb se escogen

de acuerdo a las necesidades de los tiempos queconsideres conveniente.

* La combinación del resistor de 24kΩ y elcapacitor de 1µF conectados al pin 4 de los tem-porizadores, habilitan a los mismos un tiempomuy pequeño después de encendida la alarmapara evitar falsos disparos.

* Los valores de los resistores Ra y Rb y de loscapacitores Ca y Cb dependerán de los retardosque se deseen. Estos retardos se pueden obtenercon ayuda de la fórmula:

T = 0.695 x R x C

* Para hacer funcionar adecuadamente laalarma, se recomienda armar cada temporizadorpor aparte. Una vez armado el primero y este fun-cione correctamente, conectarle el conjunto deelementos: SCR, resistor de 1kΩ, capacitor de0.001µF y el interruptor de salida y volverlo a pro-bar. Después conectar el otro temporizador (quedebe funcionar correctamente) y volver probartodo el conjunto.

ALARMA CMOS

Este es un circuito de una alarma sen-cilla echa con un 4001. Lo podremosusar para proteger nuestro hogar, moto,auto o alguna otra aplicación que senos ocurra. A este circuito le efectuare-mos una simulación electrónica conLivewire y luego diseñaremos el circuitoimpreso con Kicad, figura 5.El circuito de esta alarma se muestra enla figura 6. Sw1 es un pulsador normal-mente cerrado que al ser pulsado dis-


Proyectos de Alarma y Seguridad para el AutoLista de materiales del circuito de la figura 4

Circuitos integrados: 2 C.I. 555 o 1 556 (temporizadores)

Resistores: 2 de 24kΩ1 de 1kΩ

Capacitores: 1 de 0.001µF cerámico1 de 1µF de tantalio

Otros: 1 SCR NTE 54561 interruptor (switch) normalmente abierto de 2 con-tactos.1 interruptor corredizo de dos posiciones para acti-var la alarma.Interruptores normalmente abiertos dependiendo delas puertas y otros elementos que se deseen prote-ger.

Figura 5 - Alarma CMOS simulada en KiCAD.


para el flip-flop formado por las dos puertas NORdel CD4001 y se mantiene en ese estado por un

tiempo determinado por la constante de tiempode R5-C2. Este tiempo es el que mantiene accio-nado al relé RL1 y que mediante sus dos contac-tos inversores nos permitirán controlar dos car-gas; por ejemplo una sirena y una luz o cualquierotra que nosotros conectemos a P3 y P4.

Luego de transcurrido ese tiempo el relé se

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Capítulo 4

Figura 6 - Alarma con circuitos integrados CMOS.

Figura 8 - Circuito impreso para la alarmacon CMOS. Figura 7 - Lista de materiales para el circuito de la figura 6.


desconecta quedando pronto el circuito de laalarma para ser disparada de nuevo.

Podemos sustituir el pulsador Sw1 por un sen-sor de movimiento PIR, una barrera de infrarrojos,

un detector de humo, un detec-tor de gas, un sensor magné-tico, un pulsador de pánico ocualquier dispositivo que actúecomo un switch cerrado y queal abrirse dispare la alarma.Para que el circuito nos quedemas práctico sustituiremos R5por un preset (RV1) y así poderajustar cómodamente el tiempoque controlará las cargas.En la figura 7 tenemos la listade componentes necesariospara esta alarma mientras queen la figura 8 se da una suge-rencia para la placa de circuitoimpreso. Para conectar la alarma (cable-arla) puede basarse en las indi-caciones dadas en la figura 9.Si la va a conectar en el auto,obviamente se alimentarádesde la batería del vehículopero si quiere usar esta alarmaen una casa, deberá emplearuna batería de gel y un carga-dor de baterías como el de lafigura 10.

ALARMA TRANSISTORIZADA NC

Este circuito, figura 11, el mássencillo de los que veremos,consiste en un transistor BC547que trabaja entre el corte y lasaturación. El transistor puedeser cualquiera de uso general.El relé es común, para circuitosimpresos, con una corriente debobina de activación inferior alos 150mA.La puesta en marcha de laalarma se realiza con el inte-rruptor SW2. El circuito se man-

tiene en alerta y cuando se presiona SW1 (es unpulsador Normalmente Cerrado - NC o cualquierotro arreglo similar, tal como describiremos) sedispara el transistor, zonando el buzzer y acti-



Figura 9 - Referencias para la instalación de la alarma con CMOS.

Figura 10 - Sugerencia para un cargador automático de batería.


vando al relé, también seenciende el led D1. SW1 pue-den ser varios alambrecitos osensores magnéticos conecta-dos en serie de modo que essuficiente que uno de ellos secorte o active para que laalarma se active.

Para desactivar la alarmahay que abrir el interruptorSW2.

El circuito se simuló en elprograma Livewire y el archivopuede bajarlo para fines didác-ticos de nuestra web:www.webelectronica.com.mx ,haciendo clic en el ícono pass-word e ingresando la clave:“montdiscre”. El diagrama decircuito impreso que se mues-tra en la figura 12 se obtuvocon el programa PCB Wizard yel archivo también se puedebajar desde el mismo lugar.Cabe aclarar que tambiénpuede descargar un DEMO delos programas Livewire y PCBWizard para poder realizar suspropias prácticas (si no poseedichos programas en su ver-sión completa).

ALARMA CON TIRISTOR NC

El circuito de la figura 13 esuna variante de la alarma tran-sistorizada y su funcionamientoes similar. La alarma se poneen marcha al cerrar SW2 y seactiva siempre que se abra elinterruptor SW1, que puede seruna serie de cablecitos en serieo sensores magnéticos o cual-quier otro arreglo que “alabrirse” produzca el disparo deltiristor. La alarma permaneceráencendida hasta que no sedesactive el interruptor SW2.

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Capítulo 4

Figura 11 - Sencilla alarma con transistor.

Figura 12 - Impreso sugerido para la alarma con transistor.

Figura 13 - Alarma sencilla con tiristor.


El tiristor puede ser cualquiera que soporte lacorriente de activación del relé (cualquiera sirve)aunque la placa de circuito impreso de la figura14 fue diseñada para un tiristor del tipo C106. Elrelé es para 12 con una corriente de bobina deactivación inferior a 150mA.

El circuito se simuló en el programa Livewire yel archivo puede bajarlo para fines didácticos denuestra web: www.webelectronica.com.mx,haciendo clic en el ícono password e ingresandola clave: “montdiscre”. El diagrama de circuitoimpreso que se muestra en la figura 14 se obtuvocon el programa PCB Wizard y el archivo tambiénse puede bajar desde el mismo lugar. Cabe acla-

rar que también puede descargar unDEMO de los programas Livewire yPCB Wizard para poder realizar suspropias prácticas (si no poseedichos programas en su versióncompleta).

ALARMA TEMPORIZADA NA

El circuito de la figura 15 representauna variante de los dos primeros cir-cuitos. Debe conseguir un circuitointegrado 555T o 555M, caso con-

trario, cada vez que conecte la alarma con SW2,la misma comenzará “disparada” sonando el buz-zer, encendiéndose D1 y activándose RL1 (quees un relé común para circuitos impresos y 12Vde tensión de bobina). En este caso, a diferenciade los dos primeros circuitos el sensor de disparoes un circuito NC (normalmente cerrado) y estárepresentado por SW1. Este interruptor estáNormalmente Abierto - NA- y es preciso apretarlo(cerrarlo) para que se dispare la alarma. Lamisma permanecerá activa durante un tiempoestablecido por R1, Vr1 y C1. Variando el poten-ciómetro VR1 de 100kΩ cambia el tiempo en quela alarma permanece activa. Una vez que el cir-

cuito vuelvea su condi-ción normal,es precisovolver aa c c i o n a rSW1 paraque se pro-duzca unnuevo dis-paro. Tantopara el relécomo para elt r a n s i s t o rrigen las mis-mas conside-r a c i o n e shechas en elcircuito (1).Tanto losa r c h i v o s



Figura 14 - Impreso sugerido para la alarma con tiristor

Figura 15 - Alarma temporizada sencilla.


como los programas puede “bajarlos de Internet”tal como describimos en los dos casos anteriores.La placa de circuito impreso se reproduce en lafigura 16.

CENTRAL DE ALARMA Y ALARMA PARA AUTOMÓVIL

Los sistemas de seguridad tienen una centralque reconoce la activación de los sensores ubi-cados en posiciones estratégicas y que, luego deun proceso, acciona un sistema de alarma, un sis-tema de puerta en funcionamiento de la central,una fuente de alimentación que permite el sumi-nistro de corriente a través de la red eléctrica yque conmuta a baterías cuando ésta es interrum-pida, los sensores y el sistema de alerta. La cen-tral de la figura 17 da un tiempo de unos 30segundos (regulable) para abandonar la viviendapor la zona de entrada/salida, luego de accionadala central, y de 20 segundos para desconectarlaal regresar a la vivienda, antes de que se accioneel sistema de alerta. Superados estos tiempos, alconectarse el sensor, se disparará el sistema dealerta.

Debido al empleo de circuitos integradosCMOS, este dispositivo no se dispara en formaerrática y por ello se puede emplear en automóvi-les sin dificultad.

La central de alarma posee una zona de dis-paro demorado (SW1), que activa el sistema dealerta luego de 30 segundos de colocar un poten-cial de 12V en dicho terminal y una zona de dis-paro instantáneo (SW3) que hace funcionar alsistema de alerta inmediatamente cuando en esecontacto se detecta un potencial de masa.

Las compuertas IC4d, IC1a e IC1b componenun sistema monoestable que inhabilita las zonasde disparo demorado durante 30 segundos luegode darle alimentación a la central.

Al aplicar tensión al circuito, el capacitador C4se carga a través de R6 dando un “0” inicial en lasentradas de la compuerta IC4d, que dará un “1”lógico en la entrada de la compuerta IC1a pre-sentando un “0” lógico a su salida con la cual C3se cargará a través de R7. Durante el período decarga de C3 en la entrada de la compuerta IC1bhabrá también un “0” lógico que fijará un “1” a susalida, el que se aplica a una de las entradas de

la compuerta IC4a estableciendo un “0” a susalida sin importar el estado de la otra entrada (deIC4), que es la que trae la información del estadode los sensores (SW1). En este estado no se acti-vará el sistema de alerta pase lo que pase conSW1.

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Capítulo 4

Figura 16 - Circuito impreso para la alarma tempori-zada simple.




Figura 17 - Alarma para automóvil con compuertasdigitales y varias zonas de disparo.


En la medida en que se carga C3a través de R7, la tensión en laentrada de la compuerta IC1b crecehasta llegar un momento en que lainterpreta como “1” lógico, cam-biando el estado en su salida yendoa “0” y permaneciendo en esteestado en forma permanente dadala realimentación hacia la com-puerta IC1a. De esta manera, cadavez que se aplica alimentación, que-dan inhabilitadas las zonas de dis-paro demoradas por el espacio de20 segundos, ajustables a través deR7 y/o C3.

Pasado el período inicial, en unaentrada de IC4a habrá un “0” lógicoy, en la otra, la tensión será fijadapor los sensores. Mientras los sen-sores SW1 estén abiertos, en la otraentrada de IC4a habrá un “1” lógicofijado por R4 y R11pero, al cerrarseel sensor SW1, esta tensión caeabruptamente a “0”, con lo cual lasalida en IC4a va al estado lógico“1” que se transmite a la entrada deIC4b a través del filtro que formanR1 y C1; precisamente, este filtroevita señales espúrias que podríanprovocar disparos erráticos.

Volviendo al estado que estamosanalizando, con un “1” en la entradade la compuerta IC4b se dispara elmonoestable que forma esta com-puerta con la IC4c y cuyo funciona-miento es similar al analizado conlas compuertas IC1a e IC1b.Mientras se carga C2 a través deR5, la salida de la central no cambia(el transistor Q1 no cambia deestado, D4 permanece apagado yBZ1 no suena). Este tiempo se fijóen 20 segundos y está para permitirla desconexión de la central antesde que se active el sistema sonoro.Pasado este tiempo, se activa elmonoestable formado por las com-puertas IC1c e IC1d que hará satu-rar al transistor Q1 que activará el

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Capítulo 4

Figura 18 - Impreso sugerido para la central de alarma para auto.


sistema de alerta (suena BZ1 que es un buzzerde 12V y se enciende D4). Note que para casosprácticos, cuando se desee activar una sirena o labocina del auto, se puede colocar un relé, talcomo se muestra en la figura 17.

Este último monoestable permanecerá enestado alto durante un tiempo de 3 minutos apro-ximadamente, fijados por R3 y C5. O sea que ladetección de un intruso hará funcionar el sistemade alerta durante 3 minutos; pasado este tiempo,el sistema vuelve a su estado normal en esperade una nueva interrupción en los sensores. La ali-mentación se efectúa con 12 volt, por lo que tam-bién puede emplearse en la protección de auto-móviles.

Una vez conectados todos los componentessobre la plaqueta e instalados los cables, revisecuidadosamente el armado tantas veces comosea necesario hasta estar seguro de no habercometido equivocaciones; luego proceda a laprueba del equipo. Para ello aplíquele alimenta-ción, deje pasar unos 30 segundos y conecteSW3 unos instantes: el LED se deberá encendery permanecerá así durante unos tres minutos.Apague el equipo, espere unos instantes y vuelvaa encenderlo; antes de que transcurran 30 segun-dos conecte a masa el cable gris unos instantes yespere un minuto, no deberá suceder nada yaque la alarma temporiza su conexión para darletiempo a retirarse del área protegida.Transcurrido el minuto, cierre unos instantesSW1y al cabo de 20 segundos se encenderá elLED indicando el disparo de la alarma. Tenga encuenta que esos 20 segundos es el tiempo queUd. tiene para desconectar el equipo al retornar alárea protegida. Si como sistema de aviso deseacolocar una sirena, bocina u otro aparato, conecte

la bocina de un relé de 12 volt y 220 ohm de impe-dancia (RL1), luego los contactos del relé úselospara activar dicho sistema de aviso.

Si utiliza un relé del tipo MONICO 612, elmismo puede conectarse directamente en la pla-queta de circuito impreso.

Tal como en los casos anteriores, primero elcircuito se simuló en el programa Livewire y elarchivo puede bajarlo para fines didácticos denuestra web: www.webelectronica.com.mx,haciendo clic en el ícono password e ingresandola clave: “montdiscre”. El diagrama de circuitoimpreso que se muestra en la figura 18 se obtuvocon el programa PCB Wizard y el archivo tambiénse puede bajar desde el mismo lugar. Cabe acla-rar que también puede descargar un DEMO delos programas Livewire y PCB Wizard para poderrealizar sus propias prácticas (si no posee dichosprogramas en su versión completa).

DETECTOR DE PROXIMIDAD

Utilizando un par Tx y Rx por infrarrojos, untransistor MOSFET y un circuito integrado del tipoPLL, proponemos el armado de este circuito que,por su reducido tamaño y fácil montaje, puede serutilizado en sistemas de robótica. El circuito escapaz de detectar un objeto debido a la captaciónde una señal infrarroja que emite el propio dispo-sitivo y que rebota en dicho objeto.

Es importante decir que todos los transistoresson sensibles a la luz, pero los fototransitoresestán diseñados para aprovechar esta caracterís-tica. Existen transistores FET (de efecto decampo), que son muy sensibles a la luz, peroencontramos que la mayoría de los fototransisto-res consisten en una unión npn con una región debase amplia y expuesta, como se muestra en lafigura 19.

Un fototransistor es una combinación inte-grada de fotodiodo y transistor bipolar NPN (sen-sible a la luz) donde la base recibe la radiaciónóptica.

El funcionamiento de un fototransistor es elsiguiente: al exponer el fototransistor a la luz, losfotones entran en contacto con la base delmismo, generando huecos y con ello una



Figura 19 - Esquema de un fototransistor.


corriente de base que hace que el transistor entreen la región activa, y se presente una corriente decolector a emisor. Es decir, los fotones en estecaso, reemplazan la corriente de base que nor-malmente se aplica eléctricamente. Es por estemotivo que a menudo el terminal correspondientea la base está ausente del transistor. La caracte-rística más sobresaliente de un fototransistor esque permite detectar luz y amplificar mediante eluso de un sólo dispositivo.

Los fototransistores se construyen con silicio ogermanio, similarmente a cualquier tipo de tran-sistor bipolar. Existen fototransistores NPN comoPNP. Debido a que la radiación es la que disparala base del transistor, y no una corriente aplicadaeléctricamente, usualmente el terminal corres-pondiente a la base no se incluye en el fototran-sistor. El método de construcción es el denomi-nado “de difusión” que básicamente consiste enque se utiliza silicio o germanio, así como gasesque actúan como impurezas o dopantes.

Por medio de la difusión, los gases dopantespenetran la superficie sólida del silicio. Encima deuna superficie sobre la cual ya ha ocurrido la difu-sión, se pueden realizar difusiones posteriores,creando capas de dopantes en el material. Laparte exterior del fototransistor está hecha de un

material llamado epoxy, que es una resina quepermite el ingreso de radiación hacia la base deltransistor.

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Capítulo 4

Figura 20 - Circuito eléctrico del detector de presencia.


IC1 - LM567 - Circuito integrado.D1 - CQX46 - Diodo infrarrojo.D2 - Diodo led de salida indicador de proximidad.Q1 - BPW42 - Fototransistor.Q2 - BC558 - Transistor PNP de uso general.Q3 - 2N2222A - Transistor NPN de uso general.R1 - 1kΩR2 - 10kΩR3 - 1kΩR4 - 10kΩR5 - 10kΩR6 - 10kΩC1 - 100nF - Cerámico.C2 - 100nF - Cerámico.C3 - 2,2µF - Electrólítico de baja tensión.C4 - 1µF - Electrolítico de baja tensión.

Varios: Placa de circuito impreso, gabinete para montaje,conector para batería, lentes (ver texto), cables,estaño, etc.


Los usos del circuito que proponemos son delo más variados, desde colocarlo en la puerta decasa para evitar que gente se pare frente a ellasin necesidad, hasta colocarlo en la parte traseray delantera de un auto para prevenir a otros con-ductores cuando se acercan demasiado al esta-cionar.

El circuito se muestra en la figura 20 y su fun-cionamiento se basa en emitir una ráfaga deseñales luminosas infrarrojas las cuales al rebotarcontra un objeto cercano se reciben por otro com-ponente. Al ser recibidas, el sistema detecta laproximidad de un objeto, con lo cual se acciona lasalida.

El circuito integrado LM567 es un detector de

tonos limitador de tensión que posee interna-mente un PLL (Phase Locked Loop) y un detectorde fase en cuadratura el cual responde con unnivel lógico bajo cuando la señal de entrada alintegrado coincide con la frecuencia central deenganche del PLL. En la figura 21 podemosobservar una apliación típica del LM567 comodecodificador de tono.

Volviendo a nuestro detector, tanto el foto-diodo como el fototransistor deberán estar situa-dos con unidades de enfoque adecuadas paramejorar el alcance. Estos componentes debenestar apareados, es decir, tienen que trabajar a lamisma frecuencia y pueden ser de cualquier tipoque Ud. consiga. Con simples reflectores deLED's se pueden obtener alcances del orden de 2metros. Con lentes convexas se pueden cubrir



Figura 21 - Decodificador de tono con LM567.

Figura 22 - Circuito impreso del detector deproximidad.


distancias de cinco metros. Es conveniente sacri-ficar algo de rango pero colocar filtros UV y SUN-LIGHT los cuales no dejan entrar al fototransistor(elemento receptor) los rayos del sol, de manerade tener buena sensibilidad en el sistema. La ali-mentación de este circuito debe ser de 9 volt.Para accionar circuitos externos bastará conreemplazar el LED y la resistencia de 470Ω porun relé del tipo para circuitos impresos (con eldiodo de protección). Vea en la figura 22 unasugerencia para la placa de circuito impreso.

DETECTOR DE ROTURA DE VIDRIOS

Proponemos el armado de un simple peroefectivo detector de intrusión por ruptura depaños vidriados en puertas, ventanas, claraboyasy otros elementos similares. El circuito es muysimple de montar y, básicamente, funciona enbase al sonido que produce el estallido del cristal.

Detector de rotura de vidrios es el nombregenérico de un dispositivo sensor de fractura,quiebre y caída de un paño vidriado, con compo-nente sónico de impacto, que puede estar for-mado por varias unidades o bloques con diferen-tes principios de funcionamiento. Hay varios tiposde detectores de rotura de vidrios:

a) "Detector de rotura de vidrios con con-tacto de mercurio": en este caso, dentro del dis-

positivo detector existe un bulbo sellado al vacíoque contiene dos delgadas varillas metálicas con-ductivas, cortocircuitadas por una pequeña gotade mercurio.

Esta gota de mercurio salta de su asiento

62


Capítulo 4

Figura 23 - Detector de rotura de vidrios.


IQ1, Q2, - BC548 - Transistores de uso general.Q3 - MPSA13 - Transistor NPN darlington.D1 - Diodo zener de 10V x 1W.CN1 - Conector para micrófono Piezoeléctrico consu micrófono.CN2 - Salida del detector (se puede reemplazarR11 por un relé para impresos de 9V o 12V debobina con su diodo de protección).R1 - 6,8kΩR2, R3, R4, R6, R9 - 10kΩR5 - 1MΩR7, R10 - 1kΩR8 - 2,2MΩR12 - 100ΩR11 - 390kΩC1, C2, C3 - 1nF - Cerámicos.C4, C10 - 47nF - Cerámicos.C5, C7 - 100nF - Cerámicos.C6, C8, C9 - 100µF - Electrolíticos de baja tensión.

Varios: Placa de circuito impreso, gabinete para montaje,micrófono Piezoeléctrico, conectores, cables,estaño, etc.


natural, en presencia de un impacto fuerte sobrela superficie vidriada, interrumpiendo el circuito yseñalizando una alarma; lo mismo ocurrirá si el

vidrio se rompe y cae el pedazo decristal arrastrando al detector con-sigo.

b) "'Detector de rotura de vidriospiezoeléctrico"; este detector con-tiene un elemento resonante, sinto-nizado a una frecuencia de aproxi-madamente 2kHz que es la frecuen-cia generada por la rotura o elrayado del cristal en general. Estedetector puede ser montado encualquier posición sobre el vidrio yes por ello que lo elegimos paranuestro proyecto.El circuito es ideal para quienes handiseñado su propia alarma con µC ocon lógica convencional y deseanagregarle una prestación adicional.Consta de un micrófono, un filtropasa altos y dos etapas amplificado-ras, de las cuales la última trabajaen corte y saturación.El circuito del detector de rotura devidrios se muestra en la figura 23.La señal captada por el micrófonode electret es fitrada por los cuatrocapacitores en serie y sus resistoresde bajada a masa, luego es amplifi-cada por el primer transistor el cualentrega la señal a un potenciómetroque hace las veces de regulador desensibilidad. Seguidamente un transistor elevaaún más el nivel de la señal que, porúltimo ataca la base de un darling-ton (MPSA13) el cual corta o saturasegún la señal presente en su base.El diodo en la entrada impide que elcircuito se destruya al invertir lapolaridad de alimentación, mientrasque el resistor de 100 ohm y elzener se encargan de bajar y regu-lar la tensión a 10V.Los capacitores periféricos a esos

componente filtran la alimentaciónobtenida. Para el micrófono deberá emplear cablemallado de audio, y su largo no debe superar losdos metros.



Figura 24 - Circuito impreso sugerido para el detector derotura de vidrios.




INTRODUCCIÓN

La mayor parte de los dispositivos eléctricos queutilizamos en nuestra vida cotidiana están prepara-dos, salvo alguna rara excepción, para ser alimenta-dos con los 110V/110/220 volt en alterna proporcio-nados por la red.

Esta consideración, tan obvia que casi puedeparecer superflua, demuestra toda su consistenciacuando, por diferentes motivos, la tensión de red noestá disponible.

Quienes han sufrido las interrupciones en elsuministro de energía eléctrica que se han produ-cido en los pasados veranos, debido a la gran utili-zación de aparatos de aire acondicionado y a lamayor demanda de energía eléctrica, recordaráncomo la repentina falta de electricidad no ha sido

precisamente un suceso muy agradable. En efecto,en esos momentos dejaron de funcionar numerosasinstalaciones de aire acondicionado y la mayoría delos electrodomésticos presentes dentro de lasviviendas.

INVERSOR DE 12VCC A110V/220V . 50HZ/60HZ

Los inversores, es decir los dispositivos que permiten obtener una tensión alterna de 110V ó110/220V / 50Hz ó 60Hz, partiendo de la tensión continua de una batería, son muy requeridos hoyen día ya que permiten alimentar todos los aparatos eléctricos que trabajan con tensión de la redeléctrica en caso de que sucedan fallos de suministro. Además, complementándolo con un car-gador de baterías estaremos en posesión de un completo “grupo de continuidad”. También puedeser muy útil en una casa rodante o, por qué no, en el coche.

Este artículo se edita en el marco de colaboraciónentre Nueva Electrónica y Saber Electrónica.Mediante este acuerdo, los lectores de Saber

Electrónica de América Latina tienen soporte téc-nico y comercial de los kits y demás productos

ofrecidos por Nueva Electrónica (visite www.nuevaelectronica.com)

Cap 5 - Montajes Auto 2/8/12 12:44 PM Página 65

Con los televisores y las computadoras fuera deuso las noticias solo se pueden recibir en radios ytelevisores portátiles, que, gracias a que “si se ali-mentan” con pilas o baterías, siguen funcionando.

Los afortunados que tuvieron a disposición unInversor (Sistema de Alimentación Ininterrumpida oSAI), es decir un dispositivo capaz de convertir latensión continua procedente de una batería en unatensión alterna de 110 volt ó 220 volt, apreciaronciertamente las ventajas de un dispositivo que per-mite seguir desarrollando tranquilamente las activi-dades cotidianas.

En caso de falla en el suministro eléctrico un apa-rato como este puede proporcionar interesantesprestaciones:

- Garantiza la iluminación de los entornos princi-pales de una vivienda, a través del uso de lámparasde neón o de lámparas de bajo consumo.

- Permite el funcionamiento de una radio o de unapequeña televisión.

- Permite trabajar con una computadora personal.

Utilizando una batería común de plomo de 12volt, como la instalada en los coches (ver figura 1), ycomplementando nuestro inversor con un Cargadorde baterías, estaremos en posesión de un Grupo decontinuidad (no breack) de bajo costo, que permite,entre otras aplicaciones, utilizar el ordenador perso-nal aunque se produzcan interrupciones de suminis-tro eléctrico.

El inversor también puede ser muy útil para llevarla tensión alterna de 110/220 volt allí donde este no

esté disponible, por ejemplo dentro de una viviendaen construcción, de una autocaravana, de unaembarcación y, por qué no, del automóvil.

Así, si os desplazáis mucho en coche por razo-nes de trabajo, podréis utilizar cualquier dispositivoque funcione a 110V/220 volt conectando el inversora la toma de 12 volt del mechero. Igualmente al salirde vacaciones en el coche con la familia podréis dis-frutar del Inversor para cargar las baterías de losteléfonos móviles, videocámaras, cámaras fotográfi-cas digitales, etc. En efecto, estos dispositivos sue-len incluir un cargador de baterías que trabaja con latensión de red.

Una última aplicación que os sugerimos es la rea-lización de una pequeña estación autónoma de ali-mentación a 110/220 volt para utilizar en todos aque-llos lugares en los que esta tensión no llega fácil-mente, utilizando una batería de coche. Por ejemplo,para quien disponga de una casa en plena montañao desee utilizar sus electrodomésticos en unaembarcación que no disponga de suministro eléc-trico.

Instalando un pequeño panel de células fotovol-taicas para recargar la batería durante los períodosde inactividad, dispondréis de un generador decorriente completamente autónomo (ver figura 2).

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

No todo el mundo conoce que gran parte de losinversores disponibles en el mercado, normalmentedistribuidos como Sistemas de Alimentación

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Capítulo 5

Figura 1. Conectando el Inversor a una batería de coche y a un Cargador de baterías se obtiene un Grupo de continuidad(no breack) con el que se puede proteger vuestro ordenador personal de los problemas de suministro en la red eléctrica.


Ininterrumpida (SAI), no proporcionan en sus salidasondas sinusoidales, como la proporcionada por lared eléctrica, sino ondas cuadradas modificadas (verfigura 3).

De esta forma es mucho más sencilla, y barata, larealización del inversor, pero puede provocar en losinstrumentos más sofisticados, como los ordenado-res personales, algunos inconvenientes por la pre-sencia de armónicas, pudiendo incluso llegar adañar algún componente.

El inversor que aquí presentamos ofrece en susalida una onda perfectamente sinusoidal y libre dearmónicas.

Este resultado se consigue explotando la función

PWM (Pulse Width Modulation) del microprocesadorST7 LITE, función que permite de generar unimpulso de onda cuadrada de 5 volt de amplitud conun duty-cycle seleccionable.

Para conseguir una perfecta onda sinusoidal ensalida se parte tomando una sinusoide de 50 ó 60Hzy se subdivide en 256 puntos (ver figura 4).

El valor de amplitud correspondiente a cada unode los puntos de la sinusoide es almacenado dentrodel microprocesador de forma que para cada puntogenera un valor concreto de duty-cycle.

De esta forma para cada uno de los 256 puntosel microprocesador genera un impulso de onda cua-drada cuyo duty-cycle tendrá una duración propor-cional a la amplitud de la sinusoide en cada punto.

Este muestreo de la sinusoide se realiza a unafrecuencia de 12,8kHz. En efecto, si la frecuencia dela sinusoide es de 50Hz (por ejemplo) y queremostomar 256 puntos, obtenemos que el valor de la fre-cuencia de muestreo tiene que ser igual a:

Frecuencia = 50 Hz x 256 = 12.800Hz = 12,8kHz

Para 60Hz también se puede hacer un cálculosimilar, obteniendo una frecuencia de trabajo de15360Hz.

Los impulsos en forma de onda cuadrada gene-rados por el microprocesador se envían a un circuitoformado por 8 MOSFET de potencia (MOSPOWER)conectados en la clásica configuración de puente.


Inversor de 12Vcc a 110V/220V - 50Hz/60Hz

Figura 2. Conectando un panel solar de células fotovoltaicas a un Control automático para cargadores de baterías se obtiene unGenerador de corriente completamente autónomo que permite llevar la tensión de red allí donde no esté disponible.

Para realizar la aplicación mostrada en la figura 2 hayque preparar el Controlador para ser alimentado con la

misma batería de 12V conectada al Inversor modificandoel circuito como se indica aquí. La salida del relé se

conecta en serie al panel fotovoltaico.


Tienen la función de controlar el transformador paraformar una perfecta sinusoide en la salida.

Nuestro inversor está dotado de una completaserie de controles sobre la amplitud de la tensión ensalida, sobre el valor de la corriente proporcionada ala carga, sobre la temperatura de funcionamiento dela etapa de potencia y sobre el estado de carga de labatería.

El control de la tensión suministrada se realizaobteniendo una fracción del valor de pico de la sinu-soide de salida y enviándola al Conversor A/D delmicro.

Si el valor de la tensión está por debajo o porencima del nivel establecido el microprocesadormodifica los impulsos generados aumentando oreduciendo el dutycycle de forma que el valor de latensión en salida vuelve al valor establecido (+/-8%). Este control permite mantener el valor de la ten-sión de salida dentro de un +/- 8% aunque varíe laabsorción de corriente de la carga o el estado decarga de la batería.

El control de la corriente suministrada en salidase efectúa conectando en serie a la carga la espirade un pequeño transformador (T2) en cuyo secun-dario se obtiene una tensión proporcional a lacorriente que le atraviesa.

Esta tensión es mandada al terminal CurrentLoop del micro, que interviene desconectando elinversor en cuanto la corriente supera el valormáximo permitido.

El control de la temperatura es realizado por unaNTC conectada a las aletas de disipación de losMOSFET de potencia, mientras que el control delestado de la batería se realiza monitorizando la ten-sión presente en sus contactos. Cualquier anomalíaque se produzca es señalada mediante la activaciónde un zumbador acústico y por el encendido de losdiodos LED correspondientes.

ESQUEMA ELÉCTRICO

En la figura 5 se muestra el esquema eléctrico delinversor. El corazón del sistema está constituido porel microprocesador ST7 LITE (IC2), que, partiendode los 256 valores contenidos en su memoria, pro-cede a generar impulsos PWM, cada uno caracteri-zado por un preciso valor de duty-cycle para cons-truir una perfecta sinusoide en la salida.

Estos impulsos, obtenidos del terminal 10 de IC2,son mandados a los integrados IC5 e IC6, dos

IR.2111 (Drivers lineales de alta tensión), despuésde atravesar por un lado los dos inversores IC1/E eIC1/D y por otro el inversor IC1/F. De esta forma elcontrol se realiza en contrafase, es decir mediantedos señales de onda cuadrada desfasadas 180°entre sí.

Los dos integrados IC5 e IC6 controlan los ochoMOSFET de potencia MFT1-2-3-4-5-6-7-8, conecta-dos en la clásica configuración de puente. Además,para soportar mejor el elevado valor de corriente queprecisa el inversor a máxima potencia, los 8 MOS-FET están conectados en paralelo dos a dos, de talmodo que forman realmente 4 pares. La señal deonda cuadrada aplicada a los terminales 2 de IC5 eIC6 produce en sus terminales de salida 7 y 4 nive-les lógicos 1 y 0. Cuando la señal en el terminal 2 es0, el terminal 7 tiene un nivel lógico 1 y el terminal 4tiene un nivel lógico 0, mientras que cuando la señalen el terminal 2 es 1 en el terminal 7 hay un nivellógico 0 y en el terminal 4 hay un nivel lógico 1.

68


Capítulo 5

Figura 3. La mayoría de los inversores disponibles en elmercado no proporcionan una onda sinusoidal sino unaonda cuadrada modificada como la que se muestra aquí.

Figura 4. Para obtener en la salida una perfecta onda sinu-soidal se comienza dividiendo la sinusoide en 256 puntos. A

cada punto le corresponde un impulso con un valor con-creto de duty-cycle. Como ejemplo en esta figura se repre-sentan los valores de duty-cycle correspondientes al nivel

máximo, al cero y al nivel mínimo de tensión.




Figura 5. Esquema eléctrico del Inversor LX.1640. La lista de los componentes está reproducida en la página 12.


Para comprender mejor el funcionamiento delpuente se pueden consultar las figuras 7 y 8 en lasque se muestran los dos ciclos fundamentales de sufuncionamiento.

En el primer ciclo, cuando en el terminal 10 deIC2 hay un nivel lógico 0, las parejas de MOSFETMFT1/MFT2 y MFT7/MFT8 se ponen en conducción.La corriente circula por el primario del transformadoren el sentido indicado en la figura 7.

En el segundo ciclo, cuando en el terminal 10 deIC2 hay un nivel lógico 1, las parejas de MOSFETMFT3/MFT4 y MFT5/MFT6 se ponen en conducción.La corriente circula por el primario del transformadoren el sentido opuesto al anterior (ver figura 8). Deesta forma, a cada señal PWM procedente del micro,incluida entre 0 y 5 volt, se produce en los dos pun-tos centrales del puente (entre el terminal 6 de IC5 yel terminal 6 de IC6) un impulso de onda cuadradacuya amplitud está comprendida entre +12 y -12 volt,como se puede observar en la figura 9.

El valor de tensión de cada uno de estos impul-sos únicamente depende del valor del duty-cycle delos impulsos PWM. Como se puede observar en lafigura 9, comienza desde un mínimo de unos -12 voltpara un dutycycle de 1%, tiene un valor de 0 voltpara un duty-cycle del 50% y llega casi a +12 voltpara un duty-cycle del 99%. Las dos impedancias Z1y Z2 constituyen un filtro pasobajo y tienen la funciónde dejar pasar el valor medio de cada impulso, cons-truyendo de esta forma una perfecta onda sinusoidalcon una amplitud de 6 volt eficaces que es mandadaal primario del transformador toroidal T1 para con-vertirla en una tensión sinusoidal de 110/220 volt.

En el secundario del transformador T1 estáconectado el condensador de poliéster C6 (1 micro-

faradio). Este componente tiene la función de elimi-nar los restos del muestreo de 12,8kHz para que enla salida únicamente se encuentre una perfecta ondasinusoidal.

Como ya hemos adelantado, el inversor disponede las siguientes funciones de control:

- Control de la tensión de salida.- Control de la corriente de carga.- Control de la temperatura de los MOSFET.- Control del estado de carga de la batería.

El control de la estabilidad de la tensión de salidase realiza tomando la tensión alterna presente en loscontactos del secundario del transformador T1 y rec-tificándola mediante el puente RS1. La tensión obte-nida, oportunamente reducida por el divisor formadopor R17 y R15, se aplica a la entrada inversora delamplificador operacional IC3/A, que presenta unaganancia inferior a 1. De esta forma en el terminal 5del microprocesador IC2 se consigue una tensiónrectificada a doble semionda cuyo valor de pico esde 2,5 volt cuando la tensión en la salida del inversores de 110/220 volt.

Nota: Hay que precisar que el valor de 110/220volt de la tensión nominal de salida es aproximado.Este valor puede variar a causa de las inevitablestolerancias de los componentes.

Esta tensión de 2,5 volt de pico es constante-mente monitorizada por el microprocesador. Si, porcualquier razón, la tensión en la salida varía dentrode un intervalo del +/- 8% el micro procede instantá-neamente a modificar su duty-cycle para que el valor

70


Capítulo 5

Figura 6. Conexiones de losintegrados 7406 y LM358, vis-tas desde arriba, y del tran-sistor ZTX753, vistas desdeabajo. Las conexiones delMOSFET IRFZ44 y del inte-

grado L7805 se muestran vis-tas frontalmente. En la parte

inferior se muestra elesquema de bloques y lasconexiones, vistas desde

arriba, del integrado IR2111,así como las conexiones dela CPU programada EP1640.


de la tensión en la salida vuelva a su valor nominal.El control de la corriente máxima que puede atra-

vesar la carga se realiza utilizando un sensor decorriente constituido por un transformador (T2) cuyoprimario está formado por una única espira conec-tada en serie a la carga, y cuyo secundario estáconectado a la entrada no inversora del operacionalIC3-B. La salida de este amplificador está conectadaal comparador formado por los dos operacionalesIC4/A e IC4/B. En condiciones normales de funcio-namiento la salida del comparador está a nivel lógico0. Ahora bien, en cuanto se produce una sobrecargala tensión producida por el transformador T2 y ampli-

ficada por el operacional IC3-B provoca que la salidadel comparador pase a nivel lógico 1.

Dado que el microprocesador IC2 recibe en suterminal 2 la señal procedente del comparador,genera en su terminal 13 un nivel lógico 0 que,mediante el inversor IC1/C, pone en corte al transis-tor TR1. Este transistor, conectado al terminal 1 delos integrados IC5 e IC6, procede a deshabilitar elcircuito de potencia, llevando a 0 la tensión de salidadel inversor. Al mismo tiempo la sobrecarga decorriente se señala mediante el encendido del diodoLED OVERLOAD conectado al terminal 9 de IC2. Elinversor también se apaga en el caso de que se pro-



R1 = 1.000 ohmR2 = 1.000 ohmR3 = 1.000 ohmR4 = 1.000 ohmR5 = 4.700 ohmR6 = 10 ohmR7 = 1.000 ohmR8 = 47.000 ohmR9 = 22.000 ohmR10 = 1.000 ohmR11 = 4.700 ohmR12 = 1.000 ohmR13 = 18.000 ohmR14 = 18.000 ohmR15 = 2,2 megaohmR16 = 2,2 megaohmR17 = 470.000 ohmR18 = 10 ohmR19 = 4.700 ohmR20 = 1.000 ohmR21 = 560 ohmR22 = 1.000 ohmR23 = 1.000 ohmR24 = 33.000 ohmR25 = 2.200 ohmR26 = 1.000 ohmR27 = 1.000 ohmR28 = 4.700 ohmR29 = 4.700 ohmR30 = 1.000 ohm

R31 = 1.000 ohmR32 = 4.700 ohmR33 = 10 ohm (*)R34 = 10 ohm (*)R35 = 10 ohm (*)R36 = 10 ohm (*)R37 = 10 ohm (*)R38 = 10 ohm (*)R39 = 10 ohm (*)R40 = 10 ohm (*)R41 = 4.700 ohm (*)R42 = 10 ohm 1/2 wattNTC1 = 2.200 ohmC1 = 100.000pF poliésterC2 = 100.000pF poliésterC3 = 100.000pF poliésterC4 = 10 microF. electrolíticoC5 = 100.000pF poliésterC6 = 1µF poliéster 630VC7 = 100.000pF poliéster 1.000VC8 = 100.000pF poliéster 1.000VC9 = 100.000pF poliésterC10 = 10µF electrolíticoC11 = 100.000pF poliésterC12 = 100µF electrolíticoC13 = 10µF electrolíticoC14 = 47µF electrolítico (*)C15 = 470.000pF poliéster (*)C16 = 2.200µF electrolítico (*)C17 = 100.000pF poliéster (*)

C18 = 4.700µF electrolíticoC19 = 2.200µF electrolítico (*)C20 = 100.000pF poliéster (*)C21 = 470.000pF poliéster (*)C22 = 47µF electrolítico (*)C23 = 100µF electrolíticoC24 = 100µF electrolíticoZ1 = Impedancia 32,5µH (VK1640)Z2 = Impedancia 32,5µH (VK1640)RS1 = Puente rectificador 100V 1ADS1 = Diodo 1N4148DS2 = Diodo 1N4148DS3 = Diodo 1N4148DS4 = Diodo schottky BYV36DS5 = Diodo schottky BYV36DL1-DL4 = Diodos LEDTR1 = Transistor PNP ZTX753MFT1-MFT8 = MOSFET IRFZ44IC1 = Integrado TTL 7406IC2 = CPU programada EP1640IC3 = Integrado LM358IC4 = Integrado LM358IC5 = Integrado IR2111IC6 = Integrado IR2111IC7 = Integrado L7805F1 = Fusible 30AT1 = Trasformador 110V/220V a 6V 40AT2 = Trasformador modelo TM1640S1 = InterruptorZumbador = 12 volt

LISTA DE COMPONENTES LX.1640 - LX.1640A/B

NOTA: Todos los componentes marcados con un asterisco (*) deben montarseen los circuitos impresos LX.1640/A y LX.1640/B.


duzca una alarma de temperatura o de que no hayauna tensión adecuada en la batería. De forma simul-tánea se enciende el diodo LED correspondiente y elzumbador CP1 suena.

Nota: El encendido de los diodos LED y el sonidopermanecen aunque la condición que ha dado ori-gen a la alarma desaparezca. Para resetear las alar-mas no es suficiente con apagar el inversor con elbotón de encendido POWER, es necesario desco-nectarlo de la batería y volver a conectarlo.

El control de la temperatura de trabajo de losMOSFET de potencia se realiza mediante NTC1,componente situado sobre una aleta de refrigeracióny conectado al terminal 3 del microprocesador IC2.Si la temperatura tomada por la NTC tiende a crecera un valor 50-60 °C el diodo LED OVERTEMP sepone a parpadear, señalando de este modo un pri-mer nivel de alarma.

En este momento el circuito de potencia no estádeshabilitado todavía. En caso de que la tempera-tura baje, el diodo LED deja de parpadear y el inver-

72


Capítulo 5

Figura 7. La señal PWM presenteen el terminal 10 de IC2 se aplica,desfasada 180°, a los dos integra-dos IC5-IC6 que proceden a con-

trolar alternativamente dos de lascuatro parejas de MOSPOWER.

En el primero de los dos ciclos laseñal PWM está a nivel lógico 0.En estas condiciones la tensión

de los 12 voltios, pasando por lapareja de MOSFET MFT1/MFT2,alcanza al primario del transfor-

mador T1 descargándose a masaa través de la pareja de MOSFET

MFT7/MFT8.

Figura 8. En el ciclo siguiente laseñal PWM pasa a nivel lógico 1.La tensión de 12 voltios atr viesala pareja de MOSFET MFT5/MFT6y es aplicada, en sentido opuesto

al precedente, al primario deltransformador T1, por lo

tanto se descarga a masa a tra-vés de la pareja de MOSFET

MFT3/MFT4. La inversión de pola-ridad de la tensión en el primario

del transformador T1 permiteobtener una tensión alterna en la

salida utilizando un transforma-dor desprovisto de 0 central.


sor vuelve a su funcionamiento normal. En cambio,si la temperatura sube por encima de los 60 °C sedesactiva el circuito de potencia y se enciende eldiodo LED OVERTEMP.

La monitorización de la tensión de la batería se

realiza obteniendo la tensión en sus contactosmediante el divisor formado por las resistencias R7-R8-R9 y conectándolo al terminal 4 de IC2.

La alarma se activa cuando la tensión de la bate-ría supera los 15 volt o cae por debajo de los 10,5


Inversor de 12Vcc a 110V/220V - 50Hz/60HzFigura 9. En esta figura se represen-tan tres valores de duty-cycle (1%-

50%-99%), la señal PWM correspon-diente generada por el microprocesa-dor y, en la parte inferior, los corres-

pondientes valores de tensión presen-tes entre el terminal 6 de IC5 y el ter-

minal 6 de IC6. Como se puede obser-var, a un valor de duty-cycle de un 1%le corresponde un valor medio de ten-sión (VM) negativo de unos -12 volt. Aun duty-cycle del 50% le correspondeun valor medio de tensión igual a 0,

mientras que a un duty-cycle del 99%le corresponde un valor medio de ten-

sión de unos +12 volt.

Figura 10. Esquema práctico de montaje de la tarjeta base del Inversor LX.1640. Como se puede observar en la parte superior,entre los dos dobles conectores faston macho utilizados para la conexión a la batería de 12 volt se encuentra el zócalo portafusi-

bles en el que se ha de instalar el fusible de 30 ampere incluido en el kit.


volt, señalándose mediante eldiodo LED LOW BATT (DL2).

La alimentación de losMOSFET de potencia y de losintegrados IC3, IC4, IC5 e IC6se realiza utilizando directa-mente los +12 volt de la bate-ría, mientras que los +5 voltnecesarios para la alimenta-ción del micro IC2 y del inte-grado IC1 se obtienen a travésde un regulador de tensiónL7805 (IC7).

MONTAJE DEL INVERSOR

Aunque en un primermomento puede parecer difícil,el montaje de este circuito nopresenta ninguna dificultad sise realiza el montaje con lasindicaciones que exponemos acontinuación.

El inversor utiliza tres circuitos impresos,LX.1640, LX.1640/A y LX.1640/B, todos de doblecara con taladros metalizados.

Comenzamos la descripción con el circuitoimpreso LX.1640 (vea la figura 10), cuyo montajepuede empezar con la instalación de los zócalospara los circuitos integrados IC1-IC2-C3-IC4.

A continuación hay que realizar el montaje de lasresistencias, todas de 1/4 de watt a excepción deR42 (10 ohm 1/2 watt), identificando el valor de cadauna de ellas a través de las fran-jas de colores presentes sobresus cuerpos.

El montaje puede continuarcon la instalación de los diodosDS1, DS2 y DS3, orientando lafranja negra presente sobre suscuerpos tal y como se indica enla figura 10.

Es el momento de realizar elmontaje de los condensadoresde poliéster y de los condensa-dores electrolíticos, respetandoen estos últimos la polaridad desus terminales (el polo positivocorresponde al terminal máslargo).

En cuanto al gran condensador electrolítico C18es recomendable montarlo en horizontal doblandoadecuadamente sus terminales (vea la figura 10).

Ahora hay que instalar el transistor TR1, unZTX753, orientando la parte plana de su cuerpohacia el condensador C13 y, a continuación, el inte-grado IC7, orientando hacia el exterior el lado metá-lico de su cuerpo.

Para el montaje del transformador T2 no hay quetomar ninguna precaución especial, ya que sus cua-tro terminales están dispuestos de tal modo que solo

74


Capítulo 5

Fig.11 Esquema práctico de montaje de las tarjetas LX.1640/A y LX.1640/B que, como sepuede apreciar, son simétricas. Los 8 MOSFET y las 2 impedancias Z1 y Z2 se han de mon-

tar teniendo presentes las indicaciones del artículo.

Figura 12. Representación esquemática del montaje de los MOSFET y de la NTC en laaleta del mueble. Entre cada MOSFET y la aleta hay que instalar micas aislantes, que

como todos los componentes, se encuentran en el kit.


se puede instalar en una única posición. Actoseguido hay que montar el puente rectificador RS1,teniendo cuidado en respetar la polaridad de sus ter-minales +/, y el zumbador, orientando su terminalpositivo hacia el integrado IC4.

Ahora hay que instalar la barra o clema de cone-xión M1 para el secundario del transformador T1 y el

pequeño zócalo o base portafu-sibiles en el que tendrá queinsertar el fusible F1 de 30ampere (vea la figura 10).A continuación hay que realizarel montaje de la clema M2, a laque se han de conectar los 3cables para la toma de salida de110/220 volt, los cuatro conec-tores faston macho en L, nece-sarios para la conexión a losdos circuitos impresosLX.1640/A y LX.1640/B, y losdos dobles conectores fastonmacho, necesarios para laconexión a la batería de 12 volt(vea la figura 10). Llegado estepunto hay que instalar los termi-nales tipo pin utilizados paraefectuar las conexiones a los

componentes exteriores, tal y como se muestra en lafigura 10.

Por último solo hay que introducir, en sus corres-pondientes zócalos, los integrados IC1- IC2-IC3 IC4,teniendo cuidado en orientar sus muescas de refe-rencia tal y como se indica en la figura 10, prestandomucha atención para no deteriorar ningún terminal.



Figura 13. A la izquierda, detalle del montaje del MOSFET en la aleta del mueble. Una vezrealizada esta operación hay que introducir sus terminales en los agujeros presentes en loscircuitos impresos LX.1640/A y LX.1640/B. Para realizar correctamente las siguientes fases

del montaje de estos componentes hay que leer detenidamente el texto del artículo.

Figura 14 En esta fotografía se reproduce el circuito impreso base del Inversor LX.1640 con todos sus componentes montados.En la parte central se encuentra el transformador T2 utilizado para medir la corriente de salida. En la parte superior se puedeobservar el gran condensador electrolítico montado en horizontal después de haber doblado sus terminales en forma de L.


Nota: Es aconsejable posponerel montaje de los 4 diodos LED parala fase de montaje en el mueble (verpárrafo correspondiente).

Después de haber realizado elmontaje del circuito LX.1640 hayque montar los dos circuitosLX.1640/A y LX.1640/B (vea lafigura 11). Al tratarse de dos circui-tos simétricos nos limitaremos a ladescripción del montaje de uno deellos.

Comenzando, por ejemplo, conel circuito impreso LX.1640/A, hayque montar el zócalo para el circuitointegrado IC5. A continuación sepueden instalar las resistencias de1/4 de watt, los condensadores depoliéster y los condensadores elec-trolíticos, respetando en estos últi-mos su polaridad, tal y como semuestra en la figura 11.

Ahora hay que montar el diodoschottky DS4, orientando hacia losMOSFET la franja negra serigra-fiada sobre su cuerpo, y los dosconectores faston. El montaje deeste circuito impreso se completa introduciendo, ensu correspondiente zócalo, el integrado IC5, orien-tando su muesca de referencia enforma U tal y como se indica en lafigura 11.

Nota: La descripción del montajede los 8 MOSFET y de las 2 impe-dancias queda pospuesta hasta elpárrafo correspondiente.

MONTAJE DEL TRANSFORMADOR T1

Una vez completado el montajede los componentes de los tres cir-cuitos impresos hay que proceder afijar el transformador toroidal T1.Para empezar hay que insertar, enel agujero correspondiente, el pernoincluido en el kit. A continuación hayque poner en el fondo del contene-dor una de las dos arandelas de

plástico sobre las que se apoyará el transformador,orientándolo de modo que los cables del primario y

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Capítulo 5

Figura 15. Fotografía de los circuitos impresos LX.1640/A y LX.1640/B con todossus componentes montados. Como se puede apreciar en el centro de ambos

impresos se encuentran los emplazamientos reservados para el montaje de lasimpedancias Z1 y Z2 y para la conexión del primario del transformador T1.

Figura 16. Aspecto del circuito LX.1640/B una vez fijados los MOSFET a la aletade refrigeración y realizado el montaje de todos sus componentes.


del secundario salgan hacia la parte frontal del mue-ble contenedor (vea la figura 17).

Para completar la operación de fijación, despuésde introducir el transformador en el perno hay queinsertar la segunda arandela de plástico encima delcuerpo del transformador y poner la tuerca corres-pondiente.

MONTAJE DE LAS ALETAS DISIPADORAS, MOSFET, NTC E IMPEDANCIAS

En esta fase del montaje subrayamos la impor-tancia de realizar con la máxima atención las solda-duras de los componentes que tienen que soportarcorrientes elevadas, como los MOSFET de potencia,las impedancias y el transformador.

Sobre las dos aletas de refrigeración hay quefijar los 8 MOSFET de potencia, realizando una ais-lación eléctrica utilizando las micas aislantes inclui-

das en el kit. Como se muestra en la figura 12, encada agujero de fijación hay que instalar unapequeña arandela aislante que tiene la función demantener aislado el cuerpo del MOSFET de la aleta.

Llegado este punto es muy importante controlarcon un téster o multímetro, predispuesto en medidade resistencia, que el cuerpo de cada MOSFET estéperfectamente aislado de la aleta de refrigeración yaque, en caso contrario, el circuito no funcionará.

Antes de completar la fijación de los MOSFET enla aleta es aconsejable alinear sus terminales en loscorrespondientes agujeros metalizados de las tarje-tas LX.1640/A y LX.1640/B (mire la figura 13).

Ahora se puede proceder a fijar las aletas, cadauna con su circuito impreso correspondiente, en elfondo del mueble contenedor a través de los tornillosmetálicos y de las dos parejas de separadores de 20mm en los agujeros predispuestos en los circuitosLX.1640/A y LX.1640/B (mire las figuras 13 y 16).

Una vez introducidos los terminales de los 8



Figura 17. Fotografía del interior del mueble. En el centro se encuentra el gran transformador toroidal T1. Los cables delprimario de este transformador se conectan a los agujeros reservados a tal fin en los circuitos impresos LX.1640/A y

LX.1640/B. Los cables del secundario, bastante más finos, se conectan a la clema M1 del circuito base LX.1640, que en estafotografía todavía no está instalado (vea la parte derecha de la Figura 10).


MOSFET en los correspondientes agujeros metaliza-dos de los circuitos LX.1640/A y LX.1640/B hay quecompletar el posicionamiento de los dos circuitosimpresos fijando los separadores de 20 mm en losagujeros predispuestos en el fondo del mueble con-tenedor.

Hay que fijar temporalmente los MOSFET al cir-cuito impreso soldando un único terminal de cadaMOSFET por el lado de los componentes.

Hecho esto hay que quitar de nuevo los tornillosde fijación de cada aleta de refrigeración y los cuatrotornillos de fijación de los separadores de 20 mm, demodo que quede liberado el conjunto formado por laaleta y por el correspondiente circuito impreso.

De esta forma, dando la vuelta a cada uno de loscircuitos impresos LX.1640/A y LX.1640/B, se pue-den realizar las soldaduras por el lado de las pistascon el suficiente estaño y calidad para que el circuitofuncione correctamente.

Ahora hay que coger la NTC y atornillarla a fondoen el agujero presente en el centro de la aletasituada en el lado derecho del mueble.

Por último se han de soldar las impedancias Z1 yZ2, primero por el lado de los componentes y luegopor el lado de las pistas de cobre.

MONTAJE EN EL GABINETE

La primera fase del montaje consiste en la fijacióndefinitiva, en el fondo del mueble, de las aletas derefrigeración con sus circuitos impresos (LX.1640/Ay LX.1640/B) utilizando los tornillos metálicos y losseparadores de 20 mm.

Ahora hay que localizar los 2 cables de secciónmayor del transformador T1 (primario) y, una vezpeladas las puntas, introducirlas en agujeros corres-pondientes de los circuitos impresos LX.1640/A yLX.1640/B (figura 17).

A continuación hay que soldarlos, reforzando lassoldaduras con bastante estaño.

Es el momento de fijar la tarjeta LX.1640. Pararealizar esta operación hay que utilizar 8 separado-res hexagonales de 30 mm que deben unirse dos ados para formar 4 separadores de 60 mm (figura 18).

Seguidamente hay que instalar los separadoresen los agujeros correspondientes de la tarjetaLX.1640, fijándolos con las correspondientes tuercasmetálicas. A continuación ya se pueden fijar los tor-nillos incluidos en el kit.

Ahora hay que proceder con el panel posterior eintroducir, en los agujeros correspondientes, los dos

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Capítulo 5

Figura 18. Vista frontal del interior del mueble en la que se pueden observar los tres circuitos impresos y el transformador T1.El circuito impreso base se fija mediante separadores hexagonales de 30 mm unidos dos a dos para sustentar el impreso a la

altura adecuada, justo por encima del transformador T1.


pasacables de goma. El montaje del mueble se hade realizar teniendo cuidado en hacer salir los cablescon los dos dobles conectores faston para la cone-xión de la batería.

Antes de fijar el panel frontal del mueble hay quemontar, a presión, la toma de salida de 110/220 volt(OUTPUT) y el interruptor de encendido POWER(S1). La conexión de los cables de estos componen-tes al circuito LX.1640 se muestra en la figura 20.

A continuación hay que proceder al montaje, en elcircuito impreso LX.1640, del diodo LED verde deencendido (DL1) y de los tres diodos LED rojos(DL2-DL3-DL4), respetando la polaridad de sus ter-minales. Para realizar esta operación hay que dejarlos terminales con la longitud adecuada para se pue-dan doblar en forma de L e introducirlos en los agu-jeros correspondientes del panel.

Solamente llegado este punto hay que fijar,mediante los tornillos adecuados, el panel a las ale-tas del gabinete o mueble y efectuar, a continuación,todas las conexiones indicadas en las figuras 10 y20.

Los cables procedentes del interruptor de encen-

dido S1 se conectan a los correspondientes termina-les tipo pin, mientras que los 3 cables procedentesde la toma de salida de 110/220 volt se conectan a labarra, bornera o clema de 3 polos presente en ellado izquierdo del circuito (M2), teniendo mucho cui-dado en no intercambiarlos.

La fase siguiente del montaje consiste en cone-xión de las dos parejas de cables marcados con losnúmeros 1 y 2 a los correspondientes terminales tipopin de las tarjetas LX.1640/A y LX.1640/B y de laNTC instalada en la aleta de derecha (ver Fig.10),teniendo presente que este componente no tienepolaridad, por lo que sus terminales pueden conec-tarse en cualquier sentido.

Ahora se han de conectar los dos cables delsecundario del transformador a la clema de 2 polossituada a la derecha del circuito impreso (M1).

El paso siguiente es la realización de las dosparejas de cables dotados de terminales faston hem-bra que se utilizarán para las conexiones entre la tar-jeta LX.1640 y las tarjetas LX.1640/A y LX.1640/B.En el kit se proporcionan cables rojos y negros de2,5 metros de longitud y 3 mm de diámetro para rea-lizar estas conexiones y la de la batería.

Del cable incluido en el kit hay que cortar trozosde 15 cm y montar los conectores faston. En la figura19 hemos representado las diferentes fases de estaoperación.

En primer lugar hay que pelar los cables con cui-dado, de forma que quede cobre desnudo suficientepara alojarlos en los faston. A continuación, despuésde haber insertado el cobre trenzado en las estríasde los faston, hay que crimparlos, doblando los bor-des de los faston sobre los cables y apretándoloscon fuerza (si se quiere también se pueden soldar,no utilizando mucho estaño para poder montar lascapuchas de plástico en los conectores).

Después de montar las capuchas de plástico enla parte anterior de los faston (figura 19) ya se pue-den enchufar los cables en los diferentes conectoresfaston en L situados en los circuitos impresos,teniendo mucho cuidado con respetar el orden deconexionado, tal y como se indica en la figura 10.

Utilizando el mismo procedimiento hay que reali-zar dos parejas de cables más, necesarios paraefectuar la conexión entre el inversor y la batería.Hemos previsto la utilización de dos cables doblesde 3 mm de sección cada uno, ya que la potencia desalida del inversor (200 watt) demanda de la bateríauna corriente que puede llegar a 20 Amperios. Elmontaje del inversor ha concluido.



Figura 19. En esta figura se representan en secuencia lasoperaciones necesarias para realizar las dos parejas decables dotados con conectores faston hembra utilizadospara realizar las conexiones entre la tarjeta LX.1640 y las

tarjetas LX.1640/A - LX.1640/B. Siguiendo las instruccionesdescritas en el texto del artículo esta operación se realiza

sin ninguna dificultad.


¡MUCHA ATENCIÓN! En la red eléctrica el termi-nal de tierra suele estar conectado a un circuito deprotección diferencial ante cortocircuitos. Puesto queel inversor no está conectado a la red eléctrica estaprotección no se utiliza.

Hay que tener mucho cuidado para nunca poneren contacto los terminales de la toma de salida de110/220 volt.

Es recomendable que antes de conectar cual-quier carga en la salida se verifique, con un téster,que la tensión proporcionada en la salida está com-prendida entre 110/220 volt+/- 8%, confirmando tam-bién de esta forma que el montaje ha sido realizadocorrectamente.

COSTO DEL PROYECTO

Nueva Electrónica comercializa el LX.1640: Elcosto de todos los componentes necesarios para la

realización de la etapa base del Inversor (figura 10)y de las dos tarjetas LX.1640/A y LX.1640/B (figura11), incluyendo los circuitos impresos, las 2 impe-dancias VK1640, la NTC, el transformador TM1640 y8 MOSFET IRFZ44 es de aproximadamente $2700M.N. (unos 220 dólares).

TT25.01: El precio del transformador toroidal esde aproximadamente $900 M.N. (80 dólares).

MO.1640: El precio del gabinete con los panelesfrontal y trasero perforados y serigrafiados, inclu-yendo 2 aletas de refrigeración es del orden de los$1000 M.N. (85 dólares).

LX.1640: Circuito impreso: $320 M.N.LX.1640/A: Circuito impreso: $110 M.N.LX.1640/B: Circuito impreso: $110 M.N.

Puede solicitarlos directamente ingresando a lapágina de Nueva Electrónica (www.nuevalectro-nica.com) y ellos lo envían a cualquier ciudad deAmérica Latina, brindando el soporte a todos los lec-tores de nuestra querida revista.

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Capítulo 5

Figura 20. En esta fotografía se muestra el interior del mueble una vez realizadas las conexiones entre todos los componen-tes. En el panel posterior se pueden apreciar las dos gomas pasacables por donde se han de hacer pasar los cables con los

dobles conectores faston utilizados para la conexión a la batería de 12 volt.


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