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TRANSCRIPT
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I
UNIVERSIDAD TECNOLGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA AUTOMOTRIZ
FABRICACION DE UN BANCO DE PRUEBAS PARA ECU DE
CHEVROLET CORSA 1.3, 1.4, 1.6.
TRABAJO PREVIA LA OBTENCION DEL TITULO DE INGENIERIO
AUTOMOTRIZ
GUIDO ANDRS MERINO SANDOVAL
DIRECTOR DE TESIS: ING. DIEGO WLADIMIR LOPEZ
Quito, Febrero, 2012
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II
Universidad Tecnolgica Equinoccial. 20XX
Reservados todos los derechos de reproduccin
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III
DECLARACIN
Yo GUIDO ANDRES MERINO SANDOVAL, declaro que el trabajo aqu
descrito es de mi autora; que no ha sido previamente presentado para
ningn grado o calificacin profesional; y, que he consultado las referencias
bibliogrficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnolgica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, segn lo establecido por la Ley de
Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional
vigente.
_________________________
Guido Andrs Merino Sandoval
C.I. 1721497855
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IV
CERTIFICACIN
Certifico que el presente trabajo que lleva por ttulo FABRICACION DE UN
BANCO DE PRUEBAS PARA ECU DE CHEVROLET CORSA 1.3, 1.4,
1.6., que, para aspirar al ttulo de Ingeniero Automotriz fue desarrollado
por Guido Andrs Merino Sandoval, bajo mi direccin y supervisin, en la
Facultad de Ciencias de la Ingeniera; y cumple con las condiciones
requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulacin artculos 18 y 25
___________________
Diego Wladimir Lpez
DIRECTOR DEL TRABAJO
C.I.1711362242
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V
DEDICATORIA
Con profundo amor, afecto y gratitud, el presente trabajo y en si todo el
sacrificio y esfuerzo puesto en este proyecto, se lo dedico a mis padres;
quienes han sido el pilar y la fuente que me ha impulsado a iniciar un
proceso educativo lleno de esperanza, metas e ilusiones.
Guido Andrs Merino Sandoval
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VI
AGRADECIMIENTO
A Dios por haber dado la vida y la oportunidad de culminar con mis
metas propuestas, conocimiento, salud y fuerza para adelante en los
momentos ms difciles, por haber sido mi alimento espiritual y el motor que
me ha impulsado a seguir a adelante.
De manera muy especial expreso mi ms profundo agradecimiento al
Ing. Diego Lpez, Director de Tesis quien con su predisposicin y
amabilidad, sin escatimar tiempo y esfuerzo ha proporcionado su
incondicional colaboracin en la elaboracin de este proyecto, aportando con
sus valiosos conocimientos profesionales y acadmicos.
A la Universidad Tecnolgica Equinoccial, por haber dado la
oportunidad de educarme y formarme profesionalmente en sus aulas, las
mismas que han sido el templo del saber a lo largo de mi vida universitaria.
De manera general a todas las personas que contribuyeron en mi
formacin humana, acadmica y profesional; que a su vez colaboraron
desinteresadamente en la elaboracin del presente proyecto.
Guido Andrs Merino Sandoval
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NDICE DE CONTENIDOS
PGINA
RESUMEN VII
CAPTULO I 1
1. INTRODUCCION 1
1.1. ANTECEDENTES 1
1.2. MISIN 8
1.3. VISIN 8
1.4. PROCESOS ACTUALES 8
1.5. JUSTIFICACIN 9
1.6. ALCANCES 10
1.7. OBJETIVOS 11
1.7.1. Objetivo General 11
1.7.2. Objetivos Especficos 11
1.8. IDEA A DEFINIR 12
1.9. METODOLOGA 12
1.9.1. Diseo y Tipo De Investigacin 12
1.9.2. Mtodos de Investigacin 13
1.9.3. Tcnicas De Investigacin 13
1.9.4. Anlisis De Datos 13
CAPTULO II 15
2. MARCO TERICO 15
2.1. PRINCIPIOS BSICOS 15
2.1.1. Corriente Continua, Pulsante y Alterna 15
2.1.1.1. Corriente Continua (DC) 15
2.1.1.2. Corriente Pulsante 15
2.1.1.3. Corriente Alterna (AC) 16
2.1.1.4. Corriente Directa Pulsante 16
2.1.2. Formas De Onda Con Osciloscopio 17
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2.1.2.1. Ondas Senoidales 17
2.1.2.2. Ondas Cuadradas Y Rectangulares 17
2.2. COMPONENTES ELCTRICOS BSICOS 18
2.2.1. Resistencias 18
2.2.1.1. Resistencias Elctricas 18
2.2.1.2. Resistencias Qumicas 19
2.2.2. Condensadores 21
2.2.3. Regulador De Tensin 28
2.2.4. Micro Controlador DS Pic 4013 30
2.2.4.1. Datasheet dsPIC30F4013 32
2.2.4.2. Master Clear 34
2.2.5. Oscilador 35
2.2.5.1. Oscilador electrnico 35
2.2.5.2. Funcionamiento Del Circuito 35
2.2.6. Diodo 36
2.2.6.1. Diodo Rectificador 38
2.2.7. Diodo Zener 40
2.2.7.1. Efecto Zener 40
2.2.7.2. Funcionamiento 41
2.2.8. Transistores 42
2.2.8.1. Funcionamiento Del Transistor 43
2.2.8.2. Polarizacin Del Transistor 44
2.2.8.3. Tipos de transistor y simbologa 44
2.2.8.4. Transistor Tipo Darlington 45
2.3. DESCRIPCIN DE SENSORES 48
2.3.1. Sensor TPS Posicin de Mariposa de Aceleracin 50
2.3.2. Sensor MAF Sensor De Flujo De Aire 52
2.3.3. Sensor MAP Sensor De Presin 54
2.3.4. Sensor O2 Sensor De Oxigeno 55
2.3.5. Sensor ECT Sensor De Temperatura Del Liquido
Refrigerante 58
2.3.6. Sensor IAT, Sensor De Temperatura Del Aire De
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Admisin 60
2.3.6.1. Circuito NTC y PTC 62
2.3.7. Sensor CKP Sensores de Posicin del Cigeal 63
CAPTULO III 6
3. DISEO Y DESARROLLO 67
3.1. DIAGRAMA ELECTRNICO ECU CORSA 67
3.2. SIMULACIN DE SENSORES 71
3.3. SALIDA DE ACTUADORES 75
3.4. DISEO DE FUENTE DE ALIMENTACIN 76
3.5. GENERADOR DE ONDA HALL 78
3.6. GENERADOR DE ONDA INDUCTIVA SENSOR CKP 81
3.7. DISEO EN PROTEUS DEL BANCO DE PRUEBAS 82
3.8. DISEO DE PLACA DE IMPRESIN 86
3.8.1. Proceso 87
3.9. LISTA DE COMPONENTES 92
3.10. PROCESO DE ARMADO DEL BANCO DE PRUEBAS 94
CAPTULO IV 99
4. MANUAL DE USO Y MEDICIONES 99
4.1. ALIMENTACIN 100
4.2. EMULACIN DE SENSORES 100
4.2.1. Emulador De TPS 100
4.2.2. Emulador De Sensor De Temperatura 100
4.2.3. Emulador De Sensor MAP 100
4.2.4. Emulador De Sonda Lambda 101
4.3. SECUENCIA DE PRUEBAS 101
4.3.1. Emulador De TPS 101
4.3.2. Emulador De Sensor De Temperatura 102
4.3.3. Emulador De MAP 103
4.3.4. Emulador de Sensor de Oxgeno (Sonda Lambda) 105
4.3.5. Emulador de Sensores Hall 106
CAPTULO V 107
5. ANALISIS DE MDULOS 107
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5.1. Partes Del Mdulo Electrnico De Control ECU 107
5.1.1. Circuito de alimentacin o fuente 107
5.1.2. Circuitos de Control 109
5.1.3. Procesamiento de Datos 110
CAPTULO VI 112
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 112
6.1. Conclusiones 112
6.2. Recomendaciones 113
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NDICE DE TABLAS
Tabla 1. Cdigo de colores de resistencias 21
Tabla 2. Codificacin de colores condensadores 26
Tabla 3. Datasheet dsPIC30F4013 33
Tabla 5. Valores de Temperatura / Resistencia 58
Tabla 6. Funcionamiento del sensor de temperatura 59
Tabla 8. Valores medidos Resistencia/ Temperatura 103
Tabla 9. Medicin De Sensor MAP Vacio/ Hertz 104
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NDICE DE FIGURAS
Figura 1. Seales Senoidales 17
Figura 2. Ondas cuadradas y rectangulares 18
Figura 3. Cdigo de colores de resistencias 20
Figura 4. Condensadores 22
Figura 5. Tipo de condensadores 23
Figura 6. Identificacin De Los Valores De Los Condensadores 25
Figura 7. Codificacin mediante letras condensadores 27
Figura 8. Ejemplo Condensador 27
Figura 9. Condensador cermico 28
Figura 10. Circuito regulador 5V. 29
Figura 11. Circuito regulador 5V con filtrado. 29
Figura 12. Circuito regulador 5V. con conexin a 220V 30
Figura 13. Datasheet dsPIC30F4013 31
Figura 14. Pines de programacin 30F4013 31
Figura 15. Pin de RESET 34
Figura 16. Oscilador 35
Figura 17. Smbolo y curva caracterstica tensin-corriente del diodo 36
Figura 18. Ejemplo prctico del funcionamiento del Diodo 37
Figura 19. Ejemplo del funcionamiento del diodo 38
Figura 20. Diodo rectificador 39
Figura 21. Smbolo de diodo zener 41
Figura 22. Curva caracterstica de un diodo zener 41
Figura 23. Transistor 43
Figura 24. Tipos de transistor y simbologa 44
Figura 25. Transistor Tipo Darlington 46
Figura 26. Transistor TIP 120 47
Figura 27. Sensores y actuadores 49
Figura 28. Cuerpo de mariposa de aceleracin 50
Figura 29. Esquema del funcionamiento del TPS 51
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Figura 30. Esquema del funcionamiento del TPD de 4 cables 51
Figura 31. TPS de 4 cables con interruptor de 4 cables 52
Figura 32. Sensor MAF sensor de flujo de aire 52
Figura 33. Sensor MAF de 4 cables con IAT 53
Figura 34. Sensor MAP 54
Figura 35. Sensor de oxigeno 55
Figura 36. Reaccin qumica sensor de oxigeno 56
Figura 37. Sensor de temperatura del lquido refrigerante 58
Figura 38. Variacin de la resistencia / temperatura 59
Figura 39. Circuito del sensor IAT 60
Figura 40. Sensor de temperatura 61
Figura 41. Medicin de resistencia 63
Figura 42. Medicin de voltaje 63
Figura 43. Sensor CKP 64
Figura 44. Grafica del osciloscopio del funcionamiento del CKP 64
Figura 45. Seal sensor CKP tipo inductivo 65
Figura 46. Seal sensor CKP tipo inductivo 65
Figura 47. Sensor CKP inductivo con recubrimiento aislante 66
Figura 48. Sensor tipo hall 66
Figura 49. Diagrama de la ECU Corsa Multec IEFI 1/4 68
Figura 50. Diagrama de la ECU Corsa Multec IEFI 2/4 69
Figura 51. Diagrama de la ECU Corsa Multec IEFI 3/4 70
Figura 52. Diagrama de la ECU Corsa Multec IEFI 4/4 71
Figura 53. Simulacin de sensores mediante potencimetros 73
Figura 54. Simulador TPD con potencimetro de 5K 74
Figura 55. Seal del TPS en el osciloscopio 74
Figura 56. Simulacin del funcionamiento del inyector/ bobina 75
Figura 57. Circuito diseado en PROTEUS del la
simulacin de actuadores 76
Figura 58. Circuito diseado en PROTEUS de la fuente
de alimentacin 78
Figura 59. Diseo en PROTEUS del banco de pruebas 82
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Figura 60. Librera de componentes 83
Figura 61. Desarrollo en proteus del banco de pruebas 85
Figura 62. Diseo para la impresin de la placa 86
Figura 63. Proceso de impresin 87
Figura 64. Impresin del diseo de la placa en papel 88
Figura 65. Proceso de impresin en la baquelita 89
Figura 66. Proceso de calentamiento de la baquelita 90
Figura 67. Limpieza de la placa 91
Figura 68. Proceso qumico de cloruro frrico 91
Figura 69. Perforacin de los orificios para los componentes 95
Figura 70. Perforacin y soldadura de componentes 96
Figura 71. Potencimetros con soldadura 97
Figura 72. Soldadura de resistencias y condensadores 97
Figura 73. Suelda de potencimetros 98
Figura 74. Sensor De Oxigeno 106
Figura 75. Fotografa de un circuito fuente 108
Figura 76. Circuito de control de bobinas 109
Figura 77. Elementos del circuito procesador 111
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VII
RESUMEN
El siguiente proyecto de tesis con el tema: Fabricacin de un banco de
pruebas para ECU de Chevrolet Corsa 1.3, 1.4, 1.6 para la formacin
acadmica automotriz.
La finalidad es permitir desarrollar prcticas reales que ayuden a los
estudiantes y docentes conocer el funcionamiento del sistema de inyeccin
electrnica y diagnosticar fallas del mismo.
Facilitar a los docentes ensear la parte electrnica del sistema de inyeccin.
El desarrollo del banco de pruebas funcional se lo realiz, en primera
instancia, analizando las necesidades actuales de los estudiantes que no
tienen un banco de pruebas donde desarrollar las enseanzas profesionales d
dadas por los docentes ya que es una herramienta de aprendizaje escasa en
nuestro medio educativo.
Para la construccin del banco de pruebas se analiz y se estableci un
esquema electrnico de los sensores que permiten el funcionamiento del
sistema de inyeccin MULTEC MPFI perteneciente al Chevrolet Corsa 1.3, 1.4,
1.6, que se utiliz para programar y disear las seales de algunos de los
sensores con lo que podrn los estudiantes visualizar tanto las variaciones de
voltaje como las variaciones de las magnitudes como la temperatura del
refrigerante , la presin dentro del mltiple de admisin.
Para adquirir los datos de algunos de los sensores se realiz mediante el
scanner y el osciloscopio, obteniendo mediciones en tiempo real.
La aplicacin del banco de pruebas permitir visualizar grficamente y
digitalmente las variaciones de las magnitudes, generar fallas ,visualizar,
arrancar al mdulo de control fuera del vehculo y ver las diferentes cartas de
diagnsticos de cada falla generada con sus respectivos diagramas elctricos y
pasos a seguir, adicionalmente tiene un conector OBDI donde podrn conectar
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VIII
un escner de diagnostico para facilitar la manipulacin de las lneas de los
diferentes cables como tambin conectar un osciloscopio.
Se instalaron cables en paralelo con terminales para una pronta conexin,
El banco est diseado especficamente para la aplicacin didctica.
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IX
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1
CAPTULO I
1. INTRODUCCIN
1.1. ANTECEDENTES
La historia de la inyeccin de combustible se remonta al siglo XIX.
N.A. Otto y J.J.E. Lenoir presentaron motores de combustin interna en la
Feria Mundial de Pars de 1867. En 1875, Wilhelm Maybach de Deutz fue el
primero en convertir un motor de gas para funcionar con gasolina.
Hacia finales del siglo, Maybach, Carl Benz y otros, haban desarrollado un
alto nivel de desarrollo en la tecnologa del carburador. Se haba
desarrollado el carburador de chorro de roco controlado por un flotador.
En fecha tan lejana como 1883, junto con los que trabajaban en los
carburadores, otros estaban experimentando con la inyeccin de
combustible rudimentaria. Edward Butler, Deutz y otros desarrollaron
sistemas precursores de inyeccin de combustible. La inyeccin del
combustible a gasolina realmente tom vuelo por medio de la aviacin. La
inyeccin de combustible jug un papel importante desde el principio en el
desarrollo de la aviacin prctica.
En 1.903, el avin de Wright utiliz un motor de 28HP con inyeccin de
combustible. En la Europa, anterior a la primera guerra mundial, la industria
de la aviacin comprob las ventajas obvias de la inyeccin de combustible.
Los carburadores de los aviones son propensos a congelarse durante los
cambios de altitud, limitando la potencia disponible, cosa que no sucede con
la inyeccin de combustible. Las cubas del flotador del carburador son
propensas a derramarse y a incendiarse durante todo lo que no sea vuelo
normal controlado y nivelado; eso no sucede con la inyeccin de
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combustible. La primera guerra mundial trajo consigo, sin embargo, un
nfasis en el incremento en los costos por rapidez y desarrollo. El desarrollo
de los carburadores se impuso y la inyeccin de combustible qued
relegada.
La prosperidad de la posguerra en los veintes trajo consigo la renovacin de
cierto inters acerca del desarrollo da la inyeccin de combustible. A
mediados de los aos veinte, Stromberg present un carburador sin flotador
para aplicaciones en aeronaves, que es el predecesor de los sistemas
actuales.
Bosch se proyect hacia la evolucin de la inyeccin de combustible en la
rama de la aviacin. En esos primeros sistemas Bosch usaba inyeccin
directa, que rociaban el combustible a gran presin dentro de la cmara de
combustin, tal como lo hace el sistema de inyeccin diesel. De hecho la
bomba de inyeccin que us Bosch para esos sistemas, fue una bomba que
se modific en la inyeccin de diesel.
Durante la segunda guerra mundial la inyeccin de combustible domin los
cielos. Ya avanzada la guerra, Continental emple un sistema de inyeccin
de combustible que dise la compaa de carburadores SU de Inglaterra.
Tal sistema lo construy en los EUA la Simmonds Aerocessories en el motor
enfriado por aire Simmonds, desarrollado para usarse en el tanque Patton.
Ottavio Fuscaldo fue el primero en incorporar en 1940 un solenoide elctrico
para controlar el flujo del combustible hacia el motor.Esto llev a la industria
automotriz hacia la moderna inyeccin electrnica de combustible.
Despus de la segunda guerra mundial la inyeccin de combustible toc
tierra. Con la investigacin y el desarrollo de la industria area cambiados de
la inyeccin de combustible a los motores de chorro, los adelantos que se
originaron en la guerra parecan destinados al olvido. Entonces, en 1949, un
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3
auto equipado con inyeccin de combustible, Offenhauser particip en la
carrera de Indianpolis 500.
El sistema de inyeccin lo dise Stuart Hilborn y utilizaz inyeccin directa,
en la cual el combustible inyectaba en el mltiple de admisin justamente
delante de la vlvula de admisin,era como tener un sistema de inyeccin
regulado para cada cilindro. Podra tambin compararse con el sistema K-
Jetronic de Bosch usado en los VW; Rabbit, Audi 5000, Volvo y otros, en que
el combustible no era expulsado en la lumbrera de admisin sino rociado
continuamente, a lo que se nombr inyeccin de flujo constante.
Chevrolet present en 1957 el primer motor con inyeccin de combustible de
produccin en masa en el Corvette. Basndose bsicamente en el diseo de
Hilborn, el sistema de inyeccin de combustible Rochester Ramjet la
Chevrolet lo us en 1957 y 58, y Pontiac en el Bonneville en 1957. El
sistema Ramjet utilizaba una bomba de alta presin para llevar el
combustible desde el tanque hasta los inyectores, que lo rociaban
continuamente adelante de la vlvula de admisin. Un diafragma de control
monitoreaba la presin del mltiple de admisin y la carga del motor. El
diagrama, a su vez, se conectaba a una palanca que controlaba la posicin
de un mbolo para operar una vlvula. Un cambio en la posicin de la
vlvula operada por el mbolo cambiaba la cantidad de combustible
desviado de regreso hacia el depsito de la bomba y alejado de los
inyectores. Esto alteraba la relacin aire / combustible para satisfacer la
necesidades del motor.
Este sistema tena el problema de la falta de compresin por parte de los
responsables de su mantenimiento diario. Como resultado, Chevrolet y
Pontiac lo suprimieron en su lista de opciones en 1959.
Al mismo tiempo que el sistema Ramjet se desarrollaba, evolucion el
sistema de inyeccin electrnico de combustible (EFI) el cual tena como fin
la produccin en masa. El trabajo de diseo para esos sistemas comenz en
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4
1952 en la Eclipse Machine, divisin de la corporacin Bendix, y en 1961 se
patent como el sistema Bendix Electrojector. Casi simultneamente, al EFI
se le declar como un proyecto muerto por la gerencia de la Bendix y se
archiv.
Aunque el sistema Electrojector en s nunca lleg a la produccin en masa,
fue el antecesor de, prcticamente, todos los sistemas modernos de
inyeccin de combustible. Cuando la Bendix descart al EFI en 1961, el
inters renaci hasta 1966 en que la compaa comenz a otorgar permisos
de patentes a Bosch.
La VW present en 1968 el sistema D-Jetronic de Bosch en el mercado de
los Estados Unidos en sus modelos tipo 3.
Al principio de los setentas el sistema D-Jetronic se us en varias
aplicaciones europeas, incluyendo SAAB, Volvo y Mercedes aunque los
encargados de dar servicio al sistema no comprendan totalmente cmo
funcionaba, el D-Jetronic persisti y los procedimientos de servicio y
diagnstico del EFI se expusieron a los mecnicos de los Estados Unidos. A
despecho de su uso extendido en las importaciones Europeas, este sistema
fue considerado por la industria de reparacin de autos como un fiasco.
Cadillac introdujo el primer sistema EFI de produccin en masa en
Septiembre de 1975. Era equipo estndar en el modelo Cadillac Seville de
1976. El sistema se desarroll por medio de un esfuerzo conjunto de Bendix,
Bosch y la General Motors (GM). Tena un gran parecido con el sistema D-
Jetronic de Bosch. Por este tiempo se haban desarrollado mtodos
sistematizados de localizacin de fallas como ayuda en el servicio y
reparacin de la inyeccin de combustible.
El sistema Cadillac-Bendix se us hasta la introduccin de la siguiente
mejora tecnolgica de la inyeccin de combustible, la computadora digital.
Cadillac present un sistema de inyeccin digital de combustible en 1980.
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Por simplicidad, era un sistema de dos inyectores. Para la Bendix, la idea del
control digital de la inyeccin de combustible se remonta a sus patentes de
1970, 71 y 73. Los beneficios de la computadora digital incluyen un control
ms preciso de los inyectores ms la habilidad de la computadora de
controlar una gran variedad de sistemas de apoyo del motor. Con el uso de
una computadora digital, el tiempo de ignicin, la regulacin del ralent, el
avance o retraso de la chispa de encendido, y una gran variedad de
aspectos relacionados con la emisin, podan controlarse con un solo
mdulo de control compacto.
En 1965 la inyeccin de combustible Hilborn se le adapt al Ford con motor
V-8 de cuatro levas, desarrollado para autos Indy. Un motor Lotus de cuatro
cilindros y 16 vlvulas, equipado con inyeccin de combustible Lucas, se us
en pocos Ford Scorts europeos modelos 1970. Fue hasta 1983 que una
divisin Ford decidi usar la inyeccin de combustible de manera formal. Ese
ao la Ford Europea comenz a usar el sistema K-Jetronic de Bosch que
usaron ampliamente los fabricantes del norte de Europa desde los primeros
aos de los setentas. Mientras tanto, comenz en 1978, la Ford de Estados
Unidos pas por tres generaciones de carburadores controlados
electrnicamente. Los sistemas EECI, II y III se proyectaron para cumplir con
las normas cada vez ms estrictas de emisin de fines de los setenta y los
inicios de los ochenta. Desde una perspectiva extranjera, la Ford y sus
competidores de los Estados Unidos tenan el temor de comercializar autos
con inyeccin de combustible o se estaban reservando para perfeccionar sus
sistemas.
La Ford introdujo su inyeccin de combustible centralizada a gran presin
(CFI) en el Versalles de 5 litros equipado con EEC III. El uso se extendi en
1981 hasta el LTD y el Gran Marqus. El modelo 1983 vio la introduccin de
la inyeccin multipuntos (MPI) en las aplicaciones de 1.6 litros. Con la
introduccin del sistema EEC IV en los modelos 1984, la carburacin result
la excepcin en lugar de la regla para la Ford. Al entrar a los noventa, los
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nicos Ford, todava con equipo de carburadores, fueron paquetes de
equipos especiales, como autos policacos y remolques.
La inyeccin de combustible ha recorrido un largo camino durante los ltimos
20 aos, pero su historia se remonta a los primeros das del carburador. As
como las razones ms convincentes para utilizar la inyeccin de combustible
tienen que encontrarse en las desventajas del carburador moderno, la falta
de refinamiento y la versatilidad de los antiguos carburadores prepararon el
camino para hacer los primeros experimentos con la inyeccin de
combustible. Los orgenes de la inyeccin de combustible no pueden
desligarse de la historia del carburador y la evolucin de los combustibles
para motor.
La ciencia de la carburacin comenz en 1.795 cuando Robert Street logr
la evaporacin de la trementina y el aceite de alquitrn de hulla en un motor
tipo atmosfrico (un motor que trabaja sin comprensin). Pero no fue sino
hasta 1.824 cuando el inventor norteamericano Samuel Morey y el abogado
de patentes ingls Erskine Hazard crearon el primer carburador para este
tipo de motor. Su mtodo de funcionamiento inclua un precalentado para
favorecer la evaporacin.
En 1.841 avanz ms el principio de la evaporacin, debido al cientfico
italiano Luigi de Cristoforis, quien construy el motor tipo atmosfrico sin
pistones, equipado con un carburador en la superficie, en el cual una
corriente de aire se diriga sobre el tanque de combustible para recoger los
vapores del mismo.
De 1.848 a 1.850, el estadounidense doctor Alfred Drake experiment con
los motores de combustin, tratando de utilizar gasolina en vez de gas. En el
proceso hizo varios tipos de carburadores.
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En 1.860 el inventor del motor Deutz de gas, de 4 tiempos, Nikolaus August
Otto, comenz a experimentar con un motor de combustin que tena un
dispositivo para evaporar combustibles lquidos de hidrocarburos. Otto
ensay el motor con una bencina mineral, pero como no tuvo xito se
concentr en desarrollar y producir motores a gas, durante cierto tiempo.
En 1.875 Wilhelm Maybach de la Deutz, fabricante de motores a gas, fue el
primero en convertir un motor a gas que funcionara con gasolina.
Fernand Forest, un prolfico mecnico e inventor, ide y construy un
carburador que inclua una cmara de flotador y una boquilla con rociador de
combustible. Esto lo adapt a un nuevo motor que construy en 1.884.
En 1.885, Otto logr finalmente los resultados que buscaba, con una
variedad de combustibles lquidos de hidrocarburos, incluyendo gasolina y
bencina mineral, utilizando un carburador de superficie mejorado.
En otoo de 1.886, Carl Benz mejor el carburador de superficie al agregarle
una vlvula de flotador para asegurar un nivel constante de combustible.
En el mismo ao, Maybash haba inventado y 0robado su propio tipo de
carburador con cmara de flotador. Finalmente en 1.892, plane el
carburador con rociador, que se convirti en la base para todos los
carburadores subsecuentes.
El primer carburador de 2 gargantas apareci en 1.901, y fue un invento de
un estadounidense llamado Krastin, quien declaraba que formaba
consistentemente buenas mezclas, sin importar el flujo masivo de aire.
El primer empleo prctico de la inyeccin de combustible no se llev a cabo
en un automvil, sino en un motor estacionario. El estadounidense Franz
Burger, ingeniero que trabajaba para la Charter Gas Engine Company, de
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Sterling, Illinois, desarroll un sistema de inyeccin de combustible que
empez a producirse en 1.887. En este sistema, se alimentaba el
combustible por gravedad, desde el tanque y entraba al cuerpo inyector a
travs de una vlvula de estrangulacin. La boquilla del inyector sobresala
en forma horizontal, entrando al tubo vertical de admisin.
1.2. MISIN
Desarrollar una herramienta ptima para facilitar el diagnostico y la
reparacin de la ECU de un vehculo Chevrolet Corsa 1.3, 1.4, 1.6, que sea
aplicable en la prctica del estudio de ingeniera automotriz.
1.3. VISIN
Promover la capacitacin para aumentar nuevas plazas de trabajo,
buscando una rama no muy aplicada dentro de la ingeniera automotriz.
1.4. PROCESOS ACTUALES
El Tcnico Mecnico de hoy da, debe cumplir una serie de requisitos que
hasta hace unos aos eran impensables.
Cualquier automvil modelo 2007 tiene incorporado por lo menos un mdulo
que funcione en su interior con electrnica, y para los modelos de alta gama
esto se vuelve un poco ms complicado y aparecen muchos componentes
que comandan cada vez mas y mas cosas dentro de estos mdulos. No se
encuentra otra cosa ms que electrnica, es por eso que en mitad de una
reparacin en algn momento el Tcnico debe analizar un circuito o
diagnosticar si cambiar o no un mdulo. Por esta razn se explica este tema
con un enfoque muy prctico, desde el punto de vista del Tcnico Mecnico
que requiere una solucin a su problema con una reparacin bien realizada
o un reemplazo lgico para un determinado componente averiado.
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9
Para brindar un ejemplo a esta afirmacin se analizar un problema de
calentamiento del motor en un automvil, en el que no arrancan los electros
ventiladores.
La lgica de esta falla llevar a un usual circuito en donde el modulo de
control electrnico, PCM, recibe una seal del sensor de temperatura del
liquido refrigerante, ECT, y en caso de determinar la alta temperatura
definida en la programacin del PCM accionar el relevador y de esta forma
el motor del Electro ventilador girar. En algn automvil se podra encontrar
que existiesen varias velocidades, esto se logra con diferentes relevadores y
dos motores de electro ventiladores, o simplemente un solo motor con dos
circuitos uno con un resistor y otro sin resistor pero el caso ms comn fue el
mencionado inicialmente.
Cuando el Tcnico fue a revisar el circuito, simplemente nunca encontr el
relevador, es mas el motor del ventilador no se encontraba conectado a
ningn interruptor ni contacto, los cables los llevaban a una caja en donde en
el interior encontr una serie de relevadores con toda una electrnica como
si se tratara del PCM, y este mdulo estaba ubicado justo al lado de los
electro ventiladores.
Este mdulo ,en el caso de los Opel Astra por ejemplo, controla las
funciones del A/C incluyendo la activacin de los electro ventiladores, recibe
los requerimientos de informacin de temperatura del motor por un Bus de
datos CAN y perfectamente se puede verificar con el scanner. Con un TEST
DE ACTUADORES se podran accionar cada una de las funciones que
controla y en caso de una falla generar un cdigo de fallas del motor, DTC,
del tipo BXXX referente a los sistemas relacionados con el chasis. Ahora
como conclusin se tiene que cada vez se encontrar mas electrnica en
sitios donde hasta hace un tiempo era impensable.
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Por eso una buena prctica es conocer todos estos componentes y si no es
el caso de reparar los mdulos por lo menos poder brindar un diagnostico
seguro.
1.5. JUSTIFICACIN
Los cambios que se han dado en los ltimos tiempos, en lo que se refiere a
la fabricacin automotriz, permiten pensar en la necesidad de disponer de
un banco de pruebas para los diferentes mdulos de control electrnico de
los vehculos y de esta manera determinar las fallas que pueden producirse
en el funcionamiento del motores a componentes comandados por los
mdulos de control por diferentes razones. El costo de adquirir un modulo de
control nuevo y en el peor de los casos un nuevo vehculo es alto. Si
podemos determinar las fallas presentadas en los motores provocados por
fallas del modulo de control, se puede restablecer el buen funcionamiento
de esos motores con costos muy bajos, utilizando circuitos electrnicos que
nos ayudan a simular seales referentes a cada uno de los sensores
principales para el funcionamiento optimo del motor de combustin interna.
Es importante recalcar que la fabricacin de un banco de pruebas se lo
puede realizar con un bajo contos y con componentes electrnicos comunes,
y fciles de encontrar en cualquier laboratorio electrnico.
1.6. ALCANCES
El presente trabajo est orientado a disear y fabricar un Banco de pruebas
para diagnostico y reparacin de ECU de Chevrolet Corsa 1.3, 1.4, 1.6.
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1.7. OBJETIVOS
1.7.1. Objetivo General
Fabricar un banco de pruebas para diagnosticar y reparar el mdulo de
control del Chevrolet Corsa 1.3, 1.4, 1.6 el cual pueda ser funcional en el
laboratorio para prcticas en el estudio de la carrera de ingeniera
automotriz.
1.7.2. Objetivos Especficos
Disponer de un Banco de pruebas que pueda ser utilizado en el laboratorio
de una Universidad.
Disear un banco de pruebas para control de la ECU de los autos Chevrolet
Corsa 1.3, 1.4 ,1.6.
Diagnosticar las fallas que pueden producirse en la ECU de los autos
Chevrolet Corsa 1.3, 1.4 y 1.6.
Reparar la ECU de los autos Chevrolet Corsa 1.3, 1.4 y 1,6 cuando
presenten deficiencias.
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1.8. IDEA A DEFINIR
Cmo realizar un banco de pruebas, para el laboratorio, con el objeto de
diagnosticar las fallas que pueden producirse en un auto Chevrolet Corsa
1.3, 1.4, 1.6
1.9. METODOLOGA
1.9.1. Diseo y Tipo De Investigacin
Si hablamos de investigacin, no podemos decir que se sigui un solo tipo
de metodologa sino se utilizaron diferentes como la cientfica para
determinar que cumple con las condiciones necesarias de una investigacin
cientfica es decir poder determinar leyes que se cumplen.
La metodologa utilizada en este trabajo es tambin experimental y
aplicada puesto que, de los conocimientos adquiridos, se pudo emplear cada
una de ellas para plasmar en una repuesta til y aplicable para el caso del
banco de pruebas que se busca establecer.
Para llegar a este resultado se plante el objetivo que se pensaba
determinar y en base al objetivo planteado se encasill el proceso a seguir.
Se dispone de un mdulo de control de corsa en el cual se podr comprobar
con el banco de pruebas los problemas que pueden presentarse, el mayor
problema de todo el desarrollo fue disear el Banco de Pruebas.
Para fabricar el banco de pruebas, se dise un circuito lgico que nos
indique las variaciones que se presentan en el funcionamiento del motor a
inyeccin electrnica.
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13
1.9.2. Mtodos de Investigacin
Prximamente expondr el proceso seguido en el trabajo, pero podemos
decir que se encasill la investigacin en un tipo experimental y aplicada
Se dice Investigacin experimental por obtener la informacin de la
actividad intencional realizada por el investigador y que se encuentra dirigida
a modificar la realidad con el propsito de crear el fenmeno mismo que se
indaga, y as poder observarlo.
A la investigacin aplicada se le denomina tambin activa o dinmica y se
encuentra ntimamente ligada a la anterior ya que depende de sus
descubrimientos y aportes tericos que busca confrontar la teora con la
realidad.
1.9.3. Tcnicas De Investigacin
La tcnica empleada para este trabajo es la siguiente
Se recogieron los datos, personalmente, necesarios para desarrollar el
trabajo, siendo esta una observacin participativa.
Se utilizaron elementos tcnicos como son los cuadros, tablas, figuras de
una forma sistemtica, convirtindose en una observacin no estructurada
Observacin de campo y de laboratorio que es el recurso principal de la
observacin descriptiva
El trabajo fue realizado por una sola persona, en nuestro caso el autor del
trabajo. Es por esto una observacin individual.
1.9.4. Anlisis De Datos
A medida que se desarroll el trabajo se analizaron los datos obtenidos y
sobre todo las funciones matemticas que se requirieron para entender las
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variables de los diferentes campos que se establecen al proponer los
circuitos lgicos que se definieron al hacer la simulacin de la tarjeta de
control
Podemos ver que el anlisis de la senoidal, por ejemplo, es muy frecuente
en la presentacin del osciloscopio, determinando los mximos y los
mnimos que pueden darse en los circuitos, en lo que respecta al voltaje y
amperaje de cada uno de los enlaces que se quisieron revisar.
De lo experimentado se pudo ver que los circuitos satisfacan lo esperado y
daban las alarmas correspondientes al encontrar variaciones no vlidas en
las alteraciones que podran presentarse en cada uno de los elementos
analizados.
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CAPTULO II
2. MARCO TERICO
2.1. PRINCIPIOS BSICOS
2.1.1. Corriente Continua, Pulsante y Alterna
En el estudio de las seales elctricas, aplicadas a la automotriz,
encontramos las siguientes: corriente continua (DC), pulsante y corriente
alterna.
2.1.1.1. Corriente Continua (DC)
La corriente continua es producida por medio de procesos electroqumicos
como pilas y bateras, pero tambin puede ser rectificada a partir de la
tensin alterna que generan los alternadores. Se puede medir con un
multmetro y con osciloscopio. La corriente continua a diferencia de la alterna
presenta un comportamiento fsico caracterizado por la circulacin de
electrones en un slo sentido, lo que le da la polaridad.
La corriente continua o directa no genera un tipo de onda en particular, solo
se muestra en el osciloscopio como una lnea continua.
La caracterstica principal en este tipo de corriente es que,
independientemente de su voltaje, no cambia su sentido de circulacin.
2.1.1.2. Corriente Pulsante
La corriente pulsante parte de modular la amplitud a la corriente continua.
Est compuesta por pulsos que pueden llegar como mnimo al valor cero,
por lo que fsicamente se podra representar como electrones que se dirigen
en un solo sentido pero a pulsaciones.
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La tensin pulsante se debe medir con el osciloscopio ya que con un
multmetro nos marcar valores que nada nos dicen acerca del
comportamiento real de la seal.
2.1.1.3. Corriente Alterna (AC)
La corriente alterna es aquella que cambia su sentido de circulacin, por
este motivo al ser graficada tendr partes por encima y por debajo de cero.
En otras palabras la corriente cambia permanentemente.
La corriente alterna se puede medir con un multimetro eligiendo la escala
AC. El instrumento slo medir el valor eficaz de la tensin alterna,
denominada RMS.
Esta medicin poco nos dice acerca de los cambios que se producen en la
tensin alterna, lo que nos resultar evidente si medimos esa corriente con
osciloscopio.
2.1.1.4. Corriente Directa Pulsante
Las ondas cuadradas son bsicamente ondas que pasan de un estado a otro
de tensin a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. La televisin,
la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de seal,
fundamentalmente como relojes y temporizadores.
Las ondas rectangulares se diferencian de la cuadradas en no tener iguales
los intervalos en los que la tensin permanece a nivel alto y bajo. Son
particularmente importantes para analizar circuitos digitales.
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2.1.2. Formas De Onda Con Osciloscopio
2.1.2.1. Ondas Senoidales
Son las ondas fundamentales y eso por varias razones: poseen propiedades
matemticas muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de seales
senoidales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier
forma de onda).
La seal senoidal amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y
se producen en fenmenos de oscilacin, pero que no se mantienen en el
tiempo. Se representan en la figura 1.
Figura 1. Seales Senoidales
2.1.2.2. Ondas Cuadradas Y Rectangulares
Las ondas cuadradas son bsicamente ondas que pasan de un estado a otro
de tensin, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. La televisin,
la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de seales,
fundamentalmente como relojes y temporizadores.
Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales
los intervalos en los que la tensin permanece a nivel alto y bajo. Son
particularmente importantes para analizar circuitos digitales.
En la figura 2 se presentan ejemplos de las ondas cuadradas y las
rectangulares.
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Figura 2. Ondas cuadradas y rectangulares
2.2. COMPONENTES ELCTRICOS BSICOS
2.2.1. Resistencias
2.2.1.1. Resistencias Elctricas
Las resistencias son elementos elctricos cuya misin es dificultar el paso de
la corriente elctrica a travs de ellas. Su caracterstica principal es su
resistencia hmica, aunque tienen otra no menos importante que es la
potencia mxima que pueden disipar. sta ltima depende principalmente de
la construccin fsica del elemento.
La resistencia hmica de una resistencia se mide en ohmios, valga la
redundancia. Se suele utilizar esa misma unidad, as como dos de sus
mltiplos: el Kilo-Ohmio (1KW) y el Mega-Ohmio (1MW=106W).
El valor resistivo puede ser fijo o variable. En el primer caso hablamos de
resistencias comunes o fijas y en el segundo de resistencias variables,
ajustables, potencimetros y restatos como es el caso de un sensor de
temperatura del motor. Nos centraremos en el primer tipo, las fijas.
Las resistencias fijas pueden clasificarse en dos grupos, de acuerdo con el
material con el que estn constituidas: "resistencias de hilo", solamente para
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disipaciones superiores a 2 W, y "resistencias qumicas" para, en general,
potencias inferiores a 2 W.
2.2.1.2. Resistencias Qumicas
Las resistencias de hilo de valor hmico elevado necesitaran una cantidad
de hilo tan grande que en la prctica resultaran muy voluminosas. Las
resistencias de este tipo se realizan de forma ms sencilla y econmica
empleando, en lugar de hilo, carbn pulverizado mezclado con sustancias
aglomerantes.
La relacin entre la cantidad de carbn y la sustancia aglomerante determina
la resistividad por centmetro, por lo que es posible fabricar resistencias de
diversos valores. Existen tipos de carbn aglomerado como son las de
pelcula de carbn y de pelcula metlica. Normalmente estn constituidas
por un soporte cilndrico aislante (de porcelana u otro material anlogo)
sobre el cual se deposita una capa de material resistivo.
En las resistencias, adems del valor hmico que se expresa mediante un
cdigo de colores, hay una contrasea que determina la precisin de su
valor (aproximacin), o sea la tolerancia anunciada por el fabricante. Esta
contrasea est constituida por un anillo pintado situado en uno de los
extremos del cuerpo.
Interpretacin Del Cdigo De Colores En Las Resistencias
Las resistencias llevan grabadas sobre su cuerpo bandas de color que nos
permiten identificar el valor hmico que stas poseen. Esto es valedero para
resistencias de potencia pequea (menor de 2W.), ya que las de potencia
mayor generalmente llevan su valor impreso con nmeros sobre su cuerpo,
tal como se indic anteriormente figura 3.
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Figura 3. Cdigo de colores de resistencias
En la resistencia de la izquierda se representa el mtodo de codificacin ms
difundido.
En el cuerpo de la resistencia hay 4 anillos de color que, considerndolos a
partir de un extremo y en direccin al centro, indican el valor hmico de este
componente El nmero que corresponde al primer color indica la primera
cifra, el segundo color la segunda cifra y el tercer color indica el nmero de
ceros que siguen a la cifra obtenida, con lo que se tiene el valor efectivo de
la resistencia. El cuarto anillo, o su ausencia, indican la tolerancia.
Podemos ver que la resistencia de la izquierda tiene los colores amarillo-
violeta naranja- oro (hemos intentado que los colores queden representados
lo mejor posible en el dibujo), de forma que segn la tabla 1 podramos decir
que tiene un valor de: 4-7-3ceros, con una tolerancia del 5%, o sea, 47000
W 47 KW. La tolerancia indica que el valor real estar entre 44650 W y
49350 W (47 KW5%).
La resistencia de la derecha, por su parte, tiene una banda ms de color y es
porque se trata de una resistencia de precisin. Esto adems es corroborado
por el color de la banda de tolerancia, que al ser de color rojo indica que es
una resistencia del 2%. stas tienen tres cifras significativas (al contrario que
las anteriores, que tenan 2) y los colores son marrn-verde-amarillo-naranja,
de forma que segn la tabla1 podramos decir que tiene un valor de: 1-5-4-
4ceros, con una tolerancia del 2%, o sea, 1540000 W 1540 KW 1.54
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21
MW. La tolerancia indica que el valor real estar entre 1509.2 KW y 1570.8
KW (1.54 MW2%).
Tabla 1. Cdigo de colores de resistencias
2.2.2. Condensadores
Los condensadores son encontrados bsicamente dentro de los mdulos de
control en un automvil, la batera se comporta como un gran condensador
que amortigua la tensin cambiante generada por el sistema de carga.
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Figura 4. Condensadores
Bsicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energa
en forma de campo elctrico. Est formado por dos armaduras metlicas
paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dielctrico
(figura 4).
Tiene una serie de caractersticas como capacidad, tensin de trabajo,
tolerancia y polaridad. En la versin ms sencilla del condensador, no se
pone nada entre las armaduras y se las deja con una cierta separacin, en
cuyo caso se dice que el dielctrico es el aire.
Aclaramos sobre las caractersticas indicadas:
Capacidad: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande
que es mejor utilizar varios de los submltiplos, tales como microfaradios
(F=10-6F), nanofaradios (nF=10- 9 F) y pico faradios (pF=10-12 F).
Tensin de trabajo: Es la mxima tensin que puede aguantar un
condensador, que depende del tipo y grosor del dielctrico con que est
fabricado. Si se supera dicha tensin, el condensador puede perforarse
(quedar cortocircuitado) y/o explotar. En este sentido hay que tener cuidado
al elegir un condensador, de forma que nunca trabaje a una tensin superior
a la mxima.
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Tolerancia: Igual que en las resistencias, se refiere al error mximo que
puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad
indicada sobre su cuerpo.
Polaridad: Los condensadores electrolticos y en general los de capacidad
superior a 1 F tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensin
prestando atencin a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los
inferiores a 1F, a los que se puede aplicar tensin en cualquier sentido, los
que tienen polaridad pueden explotar en caso de ser sta la incorrecta.
Tipo De Condensadores
Vamos a mostrar a continuacin una serie de condensadores de los ms
tpicos que se pueden encontrar (Figura 5). Es vlido apuntar que la mayora
de estos componentes los vamos a tener generalmente en mdulos de
control o en sistemas que incorporen una electrnica avanzada.
Figura 5. Tipo de condensadores
En la figura 5 se representan condensadores numerados para identificar
cada uno de ellos.
1. Electrolticos. Tienen el dielctrico formado por papel impregnado en
electrolito. Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 F.
Arriba observamos claramente que el condensador n 1 es de 2200
F, con una tensin mxima de trabajo de 25v. (Inscripcin: 2200 /
25 V).
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2. Electrolticos de tntalo o de gota. Emplean como dielctrico una
finsima pelcula de xido de tantalio amorfo, que con un menor
espesor tiene un poder aislante mucho mayor. Tienen polaridad y una
capacidad superior a 1 F. Su forma de gota les da muchas veces
ese nombre.
3. De polister metalizado MKT. Suelen tener capacidades inferiores a
1 F y tensiones de trabajo a partir de 63v. Su estructura est
compuesta por dos lminas de poli carbonato recubierto por un
depsito metlico que se bobinan juntas.
4. De polister. Son similares a los anteriores, aunque con un proceso
de fabricacin algo diferente. En ocasiones este tipo de
condensadores se presentan en forma plana y llevan sus datos
impresos en forma de bandas de color, recibiendo comnmente el
nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser
como mximo de 470 nF.
5. De polister tubular. Similares a los anteriores, pero enrollados de
forma normal, sin aplastar.
6. Cermico "de lenteja" o "de disco". Son los cermicos ms
corrientes. Sus valores de capacidad estn comprendidos entre
0.5 pF y 47 nF. En ocasiones llevan sus datos impresos en forma de
bandas de color.
7. Cermico "de tubo". Sus valores de capacidad son del orden de los
pico faradios y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva
trmica que tienen (variacin de la capacidad con las variaciones de
temperatura).
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Identificacin De Los Valores De Los Condensadores
Hemos visto que algunos tipos de condensadores llevan sus datos impresos
codificados con unas bandas de color. Esta forma de codificacin es muy
similar a la empleada en las resistencias, en este caso, sabiendo que el valor
queda expresado en pico faradios (pF). Las bandas de color son como se
observa en esta figura 6. :
Figura 6. Identificacin De Los Valores De Los Condensadores
En el condensador de la izquierda vemos los siguientes datos:
Verde-azul-naranja = 56000 pF = 56 nF (recordemos que el "56000" est
expresado en pF). El color negro indica una tolerancia del 20%, tal como
veremos en la tabla de abajo y el color rojo indica una tensin mxima de
trabajo de 250v.
En el de la derecha tenemos:
Amarillo-violeta-rojo = 4700 pF = 4.7 nF. En los de este tipo no suele
aparecer informacin acerca de la tensin ni la tolerancia.
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En la tabla 2 se representa la codificacin de colores de los condensadores
Tabla 2. Codificacin de colores condensadores
Codificacin Mediante Letras
Este es otro sistema de inscripcin del valor de los condensadores sobre su
cuerpo. En lugar de pintar bandas de color se recurre tambin a la escritura
de diferentes cdigos mediante letras impresas , como se visualiza en la
figura 7.
A veces aparece impresa en los condensadores la letra "K" a continuacin
de las letras; en este caso no se traduce por "kilo", o sea, 1000 sino que
significa Cermico, si se halla en un condensador de tubo o disco. Si el
componente es un condensador de dielctrico plstico (en forma de
paraleleppedo), "K" significa tolerancia del 10% sobre el valor de la
capacidad, en tanto que "M" corresponde a tolerancia del 20% y "J",
tolerancia del 5%.
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Figura 7. Codificacin mediante letras condensadores
Detrs de estas letras figura la tensin de trabajo y delante de las mismas el
valor de la capacidad indicado con cifras. Para expresar este valor se puede
recurrir a la colocacin de un punto entre las cifras (con valor cero),
refirindose en este caso a la unidad microfaradio (F) o bien al empleo del
prefijo "n" nanofaradio = 1000 pF).
Ejemplo: un condensador marcado con 0,047 J 630 ( figura 8) tiene un valor
de 47000 pF = 47 nF, tolerancia del 5% sobre dicho valor y tensin mxima
de trabajo de 630v. Tambin se podra haber marcado de las siguientes
maneras: 4,7n J 630, o 4n7 J 630.
Figura 8. Ejemplo Condensador
Cdigo 101 De Los Condensadores.
Por ltimo, vamos a mencionar el cdigo 101 utilizado en los condensadores
Cermicos como alternativa al cdigo de colores. De acuerdo con este
sistema se imprimen 3 cifras, dos de ellas son las significativas y la ltima de
ellas indica el nmero de ceros que se deben aadir a las precedentes
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Figura 9. Condensador cermico
El resultado debe expresarse siempre en picofaradios pF.
As, 561 significa 560 pF, 564 significa 560000 pF = 560 nF, y en el ejemplo
de la figura de la derecha, 403 significa 40000 pF = 40 nF.
2.2.3. Regulador De Tensin
La familia 78xx y 79xx son una gama de integrados dedicados a la
regulacin de voltaje, hay muchas variables: regulables, fijos, de tensin
positiva o negativa.
El ms comn, y el que mayormente usaremos en el mundo de los PICs, es
el famoso 7805, que es un regulador de tensin positiva de 5 Volts a 1A, la
tensin justa y mucho ms corriente de la que necesitan nuestros PICs para
funcionar. Se sabe que el buen funcionamiento del firmware que grabemos
en el PIC est sujeto, no slo a la buena programacin que hayamos hecho
a la hora de disearlo, sino que tambin a una alimentacin fija, constante y
regulada a la hora de ejecutarlo. Entonces, la manera ms segura,
econmica y sencilla de obtener ese voltaje, es la utilizacin de un integrado
regulador de voltaje, y el 7805 es uno de los ms indicados ya que
mantendr fija la tensin en 5V, siempre y cuando en su entrada reciba al
menos 6V. Por lo tanto a la entrada podremos despreocuparnos de la
alimentacin superando por mucho el voltaje de trabajo del PIC.
Para trabajar con bateras slo basta con conectar la entrada del IC (PIN 1)
al terminal positivo de la misma y el comn (PIN 2) al negativo, a la salida
-
29
tenemos 5V que es la tensin de trabajo del micro controlador, podremos
aadir un capacitor entre GND y la salida, como se aprecia en la Figura 10,
para eliminar cualquier fluctuacin de voltaje que pueda ocurrir, pero esto es
siempre recomendable hacerlo con el micro controlador independientemente
del origen que tenga la alimentacin.
Figura 10. Circuito regulador 5V.
Si al IC lo utilizamos para regular la tensin proveniente de una fuente de
alimentacin, el filtrado debe hacerse ms concienzudamente. A parte del
capacitor luego de la regulacin, necesitar dos adicionales antes, en el
diagrama de la Figura 11 se ve el circuito para conectarlo a una fuente de
alimentacin regulada o estabilizada de ms de 5 V.
Figura 11. Circuito regulador 5V con filtrado.
Para hacer una fuente completa que se conecte a 220V se necesita agregar
un transformador de corriente alterna y rectificar la tensin saliente para
convertirla en continua y poder acoplarla al circuito antes visto, todo esto se
aprecia en la Figura 12.
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30
Figura 12. Circuito regulador 5V. con conexin a 220V
Obsrvese que lo nico que se aadi fue el transformador para obtener
12V de corriente alterna y 4 diodos que la convierten en corriente continua.
Para terminar basta con aclarar que los capacitores C1 y C2 deben ser no
polarizados de .1uF y el C3 polarizado de 1000uF y al menos 16V para
soportar los 12V que entrega el transformador, no est de ms aclarar que la
tensin sube un poco al rectificarla y no es conveniente que los capacitores
operen al lmite. Los diodos pueden ser 1N4001 al 1N4007.
Los diagramas de conexin son vlidos para cualquier integrado de la familia
78xx, por ser de tensin positiva.
2.2.4. Micro Controlador DS Pic 4013
Un DSPIC es un procesador de seales digitales muy rpido y poderoso,
capaz de procesar audio y algunos hasta video en tiempo real. Por sus
capacidades son perfectos para aplicaciones en las que no vamos a tolerar
retrasos. Existe una gran variedad de ellos para pequeos y grandes
requerimientos.
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31
Diagrama De Pines Pinout 30F4013
Figura 13. Datasheet dsPIC30F4013
Pines De Programacin 30F4013
Figura 14. Pines de programacin 30F4013
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32
2.2.4.1. Datasheet dsPIC30F4013
Un datasheet es un documento que resume el funcionamiento y otras
caractersticas de un componente (por ejemplo, un componente electrnico)
o subsistema (por ejemplo, una fuente de alimentacin) con el suficiente
detalle para ser utilizado por un ingeniero de diseo y disear el componente
en un sistema.
Comienza tpicamente con una pgina introductoria que describe el resto
del documento, seguido por los listados de componentes especficos, con la
informacin adicional sobre la conectividad de los dispositivos. En caso de
que haya cdigo fuente relevante a incluir se une cerca del extremo del
documento o se separa generalmente en otro archivo.
Informacin Tpica:
Datos del fabricante
Nmero y denominacin
Lista de formatos con imgenes y cdigos
Propiedades
Breve descripcin funcional
Esquema de conexiones. Habitualmente es un anexo con
indicaciones detalladas.
Tensin de alimentacin, consumo.
Condiciones de operacin recomendadas
Tabla de especificaciones, tanto en corriente continua como alterna
Esquema de la onda de entrada-salida
Medidas
Circuito de prueba
Informacin sobre normas de seguridad y uso.
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33
Tabla 3. Datasheet dsPIC30F4013
-
34
2.2.4.2. Master Clear
Este pin es utilizado para resetear al microcontrolador, esto quiere decir que
sin importar lo que se encuentre haciendo, al momento de aterrizar este
puerto (puede hacer con un botn conectado a tierra) el micro vuelve a la
primer tarea para la cual est programado. Este pin tambin es utilizado por
el programador cuando se carga o lee el programa del micro.
Figura 15. Pin de RESET
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35
2.2.5. Oscilador
2.2.5.1. Oscilador electrnico
Un oscilador electrnico es un circuito electrnico que produce una seal
electrnica repetitiva, a menudo una onda senoidal o una onda cuadrada.
Un oscilador de baja frecuencia (o LFO) es un oscilador electrnico que
engendra una forma de onda de C.A. entre 0,1 Hz y 10 Hz. Este trmino se
utiliza tpicamente en el campo de sintetizadores de audiofrecuencia, para
distinguirlo de un oscilador de audiofrecuencia.
Figura 16. Oscilador.
2.2.5.2. Funcionamiento Del Circuito
El condensador, en un tiempo igual a cero, ofrece una impedancia cercana a
cero ohmios, por lo que permite que fluya una gran corriente a travs de l,
la cual va disminuyendo hasta que sus placas sean llenadas de
tantas cargas positivas y negativas como lo permita el tamao de las mismas
y la permisividad elctrica del aislante que hay entre ellas.
En este instante el condensador acta como un aislante, ya que no puede
permitir ms el paso de la corriente, y se crea un campo elctrico entre las
-
36
dos placas, que es el que crea la fuerza necesaria para mantener
almacenadas las cargas elctricas positivas y negativas, en sus respectivas
placas.
2.2.6. Diodo
El diodo ideal es un componente discreto que permite la circulacin de
corriente entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la
bloquea en el sentido contrario.
Se muestran el smbolo y la curva caracterstica tensin-intensidad del
funcionamiento del diodo ideal. El sentido permitido para la corriente es de A
a k (Figura 16).
Figura 17. Smbolo y curva caracterstica tensin-corriente del diodo
El funcionamiento del diodo ideal es el de un componente que presenta
resistencia nula al paso de la corriente en un determinado sentido, y
resistencia infinita en el sentido opuesto. La punta de la flecha del smbolo
circuital, representada en la figura 16, indica el sentido permitido de la
corriente.
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37
Presenta resistencia nula.
Presenta resistencia infinita.
Mediante el siguiente ejemplo (Figura 17) se pretende mostrar el
funcionamiento ideal de un diodo en circuito sencillo.
Como podemos ver el diodo segn su funcionamiento solo permite el paso
de la corriente en un solo sentido, por esa razn solo uno de los focos se
encuentra encendido
Figura 18. Ejemplo prctico del funcionamiento del Diodo
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38
En la figura 18 el circuito de la izquierda, el diodo permite dicha circulacin,
ya que la corriente entra por el nodo, y ste se comporta como un
interruptor cerrado. Debido a esto, se produce una cada de tensin de 10V
en la resistencia, y se obtiene una corriente de 5mA.
En el circuito de la derecha, el diodo impide el paso de corriente,
comportndose como un interruptor abierto, y la cada de tensin en la
resistencia es nula: los 10V se aplican al diodo.
Figura 19. Ejemplo del funcionamiento del diodo.
2.2.6.1. Diodo Rectificador
El diodo es un componente electrnico, del tipo semiconductor, es decir solo
permite que la corriente circule en un solo sentido. Los diodos utilizados en
el automvil pueden ser de dos tipos: de "nodo comn" que son los que
tienen conectado el nodo a la parte metlica que los sujeta (la herradura
que hemos visto antes) y que est conectada a masa y de "ctodo comn"
que son los diodos que tienen el ctodo unido a la parte metlica que los
sujeta (masa).
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39
Figura 20. Diodo rectificador
El diodo rectificador hace que se supriman las semiondas negativas y solo
se dejan pasar las semiondas positivas de forma que se genere una
corriente continua pulsatoria. A fin de aprovechar para la rectificacin todas
las semiondas, incluso las negativas suprimidas, se aplica una rectificacin
doble o de onda completa. Para aprovechar tanto las semiondas positivas
como las negativas de cada fase (rectificacin de onda completa), se
dispone de dos diodos para cada fase, uno en el lado positivo y otro en el
negativo, siendo necesarios en total seis diodos de potencia en un alternador
trifsico.
Las semiondas positivas pasan por los diodos del lado positivo y las
semiondas negativas por los diodos del lado negativo, quedando as
rectificadas. La rectificacin completa con el puente de diodos origina la
suma de las envolventes positivas y negativas de estas semiondas, por lo
que se obtiene del alternador una tensin levemente ondulada.
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40
2.2.7. Diodo Zener
Hemos visto que un diodo semiconductor normal puede estar polarizado
tanto en directa como inversamente.
En directa se comporta como una pequea resistencia.
En inversa se comporta como una gran resistencia.
Veremos ahora un diodo de especiales caractersticas que recibe el nombre
de diodo zener.
El diodo zener trabaja exclusivamente en la zona de caracterstica inversa y,
en particular, en la zona del punto de ruptura de su caracterstica inversa
Esta tensin de ruptura depende de las caractersticas de construccin del
diodo, se fabrican desde 2 a 200 voltios. Polarizado en directa acta como
un diodo normal y por tanto no se utiliza en dicho estado.
2.2.7.1. Efecto Zener
El efecto zener se basa en la aplicacin de tensiones inversas que originan,
debido a la caracterstica constitucin de los mismos, fuertes campos
elctricos que causan la rotura de los enlaces entre los tomos dejando as
electrones libres capaces de establecer la conduccin. Su caracterstica es
tal que una vez alcanzado el valor de su tensin inversa nominal y
superando la corriente a su travs un determinado valor mnimo, la tensin
en bornas del diodo se mantiene constante e independiente de la corriente
que circula por l.
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41
2.2.7.2. Funcionamiento
El smbolo del diodo zener es como se representa en la figura 21:
Figura 21. Smbolo de diodo zener
y su polarizacin es siempre en inversa, es decir
Figura 22. Curva caracterstica de un diodo zener
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42
Tres son las caractersticas que diferencian a los diversos diodos Zener
entre s:
a. Tensiones de polarizacin inversa, conocida como tensin zener:
Es la tensin que el zener va a mantener constante.
b. Corriente mnima de funcionamiento: Si la corriente a travs del
zener es menor, no hay seguridad en que el Zener mantenga
constante la tensin en sus bornes.
c. Potencia mxima de disipacin: Puesto que la tensin es constante,
nos indica el mximo valor de la corriente que puede soportar el
Zener.
Por lo tanto el Zener es un diodo que al polarizarlo inversamente mantiene
constante la tensin en sus bornas a un valor llamado tensin de Zener,
pudiendo variar la corriente que lo atraviesa entre el margen de valores
comprendidos entre el valor mnimo de funcionamiento y el correspondiente
a la potencia de zener mxima que puede disipar. Si superamos el valor de
esta corriente el zener se destruye.
2.2.8. Transistores
El transistor es un dispositivo electrnico semiconductor que cumple
funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El trmino
"transistor" es la contraccin en ingls de transfer resistor ("resistencia de
transferencia"). Actualmente se encuentran ,prcticamente, en todos los
aparatos domsticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras,
reproductores de audio y video, hornos de microondas, lavadoras,
automviles, equipos de refrigeracin, alarmas, relojes de cuarzo,
ordenadores, calculadoras, impresoras, lmparas fluorescentes, equipos de
rayos X, tomgrafos, ecgrafos, reproductores mp3, telfonos celulares, etc.
-
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El transistor se puede considerar como la unin de dos diodos, por lo que
debe de tener dos uniones PN NP.
Un transistor tiene por tanto tres zonas de dopado, en un transistor PNP, por
ejemplo, existen tres zonas de dopado, diferenciadas entre s y con
diferentes cualidades. En un transistor PNP, la base es la zona N y las otras
dos zonas P se denominan colector y emisor y viceversa. El emisor y la base
de un transistor son como si fueran un diodo (una unin PN) y la base y el
colector forman la otra unin PN. A efectos prcticos, un transistor no
funciona como la unin de dos diodos.
Figura 23. Transistor
2.2.8.1. Funcionamiento Del Transistor
En el transistor, el emisor es el encargado de inyectar electrones en la
base, la cual se encarga de gobernar dichos electrones y mandarlos
finalmente al colector.
La fabricacin del transistor se realiza de forma que la base es la zona ms
pequea, despus el emisor, siendo el colector el ms grande en tamao.
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44
2.2.8.2. Polarizacin Del Transistor
Un transistor cuenta con dos uniones PN, por lo que necesita ser polarizado
correctamente. La unin emisor debe estar polarizada directamente y la
unin colector debe de estar polarizada inversamente.
Por ejemplo, en un transistor NPN, dispondremos de dos bateras, una
tendr conectado a su polo positivo el colector N del transistor y la otra
tendr conectado a su polo negativo el emisor N del transistor, quedando as
polarizado el transistor, circulando una corriente del emisor a la base y de
esta al colector, tambin circula una pequea Intensidad de base, la cual es
muy pequea comparada con la intensidad de colector, que se puede tomar
en la prctica casi idntica a la intensidad de emisor, aunque la intensidad
de emisor sea igual a la intensidad de colector ms la intensidad de base.
2.2.8.3. Tipos de transistor y simbologa
Figura 24. Tipos de transistor y simbologa
Existen varios tipos de transistores que dependen de su proceso de
construccin y de las aplicaciones a las que se destinan. Aqu abajo
mostramos la tabla 4 con los tipos de uso ms frecuente y su simbologa:
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Tabla 4. Configuracin de diferentes tipos de transistor
2.2.8.4. Transistor Tipo Darlington
Cuando el circuito necesita ms corriente que la que puede suministrar un
simple transistor, como cuando se quiere controlar un motor o un rel,
necesita emplear un dispositivo que sea capaz de suministrar esta corriente.
Este dispositivo puede ser un circuito Darlington, tambin llamado par
Darlington o transistor Darlington, en honor a Sidney Darlington de los
Laboratorios Bell.
El transistor Darlington es un tipo especial de transistor que tiene una alta
ganancia de corriente.
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Figura 25. Transistor Tipo Darlington
Est compuesto internamente por dos transistores bipolares que se
conectan es cascada. Ver la figura 25 El transistor T1 entrega la corriente
que sale por su emisor a la base del transistor T
La ecuacin de ganancia de un transistor tpico es: IE= x IB (Corriente de
colector es igual a beta por la corriente de base).
Entonces analizando el grfico:
Ecuacin del primer transistor es: IE1 = 1 x IB1 (1),
Ecuacin del segundo transistor es: IE2 = 2 x IB2 (2)
Observando el grfico, la corriente de emisor del transistor (T1) es la misma
que la corriente de base del transistor T2. Entonces IE1 = IB2 (3)
Entonces utilizando la ecuacin (2) y la ecuacin (3) se obtiene: IE2 = 2 x
IB2 = 2 x IE1
Reemplazando en la ecuacin anterior el valor de IE1 (ver ecuacin (1) ) se
obtiene la ecuacin final de ganancia del transistor Darlington.
IE2 = 2 x 1 x IB1
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Como se puede deducir, este amplificador tiene una ganancia mucho mayor
que la de un transistor corriente, pues aprovecha la ganancia de los
dos transistores. (las ganancias se multiplican).
Si se tuvieran dos transistores con ganancia 100 ( = 100) conectados como
un transistor Darlington y se utilizara la frmula anterior, la ganancia sera,
en teora: 2 x 1 = 100 x 100 = 10000. Como se ve es una ganancia muy
grande. En la realidad la ganancia es menor.
Se utilizan ampliamente en circuitos en donde es necesario controlar cargas
grandes con corrientes muy pequeas.
Muy importante: La cada de tensin entre la base y el emisor
del transistor Darlington es 1.4 voltios que resulta de la suma de las cadas
de tensin de base a emisor del primer transistor B1 a E1 (0.7 voltios) y base
a emisor del segundo transistor B2 y E2 (0.7 voltios).
Figura 26. Transistor TIP 120
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2.3. DESCRIPCIN DE SENSORES
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes fsicas o
qumicas, llamadas variables de instrumentacin, y transformarlas en
variables elctricas. Las variables de instrumentacin pueden ser por
ejemplo: temperatura, intensidad lumnica, distancia, aceleracin, inclinacin,
desplazamiento, presin, fuerza, torsin, humedad, etc.
Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor est siempre en
contacto con la variable de instrumentacin con lo que puede decirse
tambin que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el
fin de adaptar la seal que mide para que la pueda interpretar otro
dispositivo. Como por ejemplo el termmetro de mercurio que aprovecha la
propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la accin de
la temperatura. Un sensor tambin puede decirse que es un dispositivo que
convierte una forma de energa en otra. reas de aplicacin de los sensores:
Industria automotriz, Industria aeroespacial, Medicina, Industria de
manufactura, Robtica, etc.
Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener
ventajas como son el acceso a una base de datos, la toma de valores desde
el sensor, etc.
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Figura 27. Sensores y actuadores
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2.3.1. Sensor TPS Posicin de Mariposa de Aceleracin
Esta seal le dice al PCM acerca de la posicin de la mariposa del
acelerador que imprime el conductor de un vehculo, logrando con ello
incrementar la potencia del motor cuando se lo requiere.
Figura 28. Cuerpo de mariposa de aceleracin
El potencimetro localizado en el eje de la Mariposa no es ms que una
resistencia que vara con el movimiento angular del eje. Se alimenta con una
tensin definida de 5 voltios y masa en dos de sus tres pines, y por el tercer
pin sale una seal variable de voltaje, seal que se dirige al PCM.
El PCM puede saber con exactitud la posicin del acelerador en todas las
etapas. Con esta informacin, es posible calcular no solamente la cantidad
de combustible que debe inyectarse, sino que en los ltimos sistemas
combinados de Inyeccin y encendido, se puede calcular mejor el torque que
se puede obtener del motor, adelantando o retardando el punto de
encendido, de acuerdo a las necesidades.
Si no ejercemos ninguna accin sobre la mariposa entonces la seal estara
en 0 volts, con una accin total sobre sta la seal ser del mximo de la
tensin, por ejemplo 4.6 volts, con una aceleracin media la tensin sera
proporcional con respecto a la mxima, es decir 2.3 volts.
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51
Generalmente tiene 3 terminales de conexin, o 4 cables si incluyen un
switch destinado a la marcha lenta
Si tienen 3 cables el cursor recorre la pista pudindose conocer segn la
tensin dicha la posicin del cursor.
Figura 29. Esquema del funcionamiento del TPS
Algunos sensores TPS son de cuatro cables, pues incorporan un interruptor
adicional conocido como contacto de ralenti. Este interruptor se cierra
cuando el papalote del cuerpo de aceleracin est cerrado. En ese
momento, la PCM mide 0 Volts en esa terminal. Cuando el papalote se abre,
el interruptor se abre y la PCM mide voltaje B+ en dicha terminal.
Figura 30. Esquema del funcionamiento del TPD de 4 cables
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52
Figura 31. TPS de 4 cables con interruptor de 4 cables
2.3.2. Sensor MAF Sensor De Flujo De Aire
El sensor MAF est ubicado entre el filtro de aire y la mariposa, la funcin
de este sensor radica en medir la corriente de aire aspirada que ingresa al
motor. Su funcionamiento se basa en una resistencia conocida como hilo
caliente, el cual recibe un voltaje constante siendo calentada por ste
llegando a una temperatura de aproximadamente 200C con el motor en
funcionamiento.
Esta resistencia se sita en la corriente de aire o en un canal de muestreo
del flujo de aire.
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Figura 32. Sensor MAF sensor de flujo de aire
La resistencia del hilo vara al producirse un enfriamiento provocado por la
circulacin del aire aspirado. Actualmente se usan dos tipos de sensores
MAF, los anlogos que producen un voltaje variable y los digitales que
entregan la salida en forma de frecuencia.
Mediante la informacin que este sensor enva la unidad de control, y
tomndose en cuenta otros factores como son de temperatura y humedad
del aire, puede determinar la cantidad de combustible necesaria para las
diferentes regmenes de funcionamiento del motor. As si el aire aspirado es
de un volumen reducido la unidad de control reducir el volumen de
combustible inyectado.
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Figura 33. Sensor MAF de 4 cables con IAT
2.3.3. Sensor MAP Sensor De Presin
El sensor MAP, es utilizado para medir la presin del mltiple de Admisin y
conocer la carga del motor.
Figura 34. Sensor MAP
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El mltiple de admisin genera una condicin de vaco, cuando la mariposa
de aceleracin est cerrada o cuando est abierta en condiciones de RPM
constantes; en momentos de aceleracin esta condicin de vacio se pierde y
la presin pasa a ser cercana a la atmosfrica.
Entonces el PCM compara la seal que emite el sensor y la compara con
valores propios que fueron almacenados en la memoria del mismo, es as
como puede, con la ayuda del TPS y el CKP, calcular la carga exacta del
motor.
El sensor MAP internamente est compuesto por un circuito integrado.
El caso ms comn utilizado es el MAP por variacin de tensin.
2.3.4. Sensor O2 Sensor De Oxigeno
Est basado en el principio de funcionamiento de una clula galvnica de
concentracin de oxigeno con un electrolito slido, indicada en la figura 35.
Figura 35. Sensor de oxigeno
El electrolito slido est formado por un compuesto cermico de Dixido de
Zirconio estabilizado con oxido de Itrio, dicha estructura es impenetrable por
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los gases, la capa cermica est cerrada por un extremo, por el otro extremo
est en contacto con la atmsfera (aire exterior) como referencia, ambos
extremos del cuerpo cermico estn provistos en su parte interna de
electrodos que poseen una fina capa de platino permeable a los gases, un
tubo cerrado por un extremo y ranurado por los laterales que protege al
cuerpo cermico de golpes y cambios bruscos de temperatura.
El cuerpo cermico es permeable a los Iones de O2 a partir de
aproximadamente 350 C, con temperaturas de trabajo de 600 C , sta es
la razn por la cual las sondas lambda estn siendo provistas de sistemas
calentadores (resistencias elctricas) para que la sonda entre en
funcionamiento (enve seal a la E.C.U) cuando el motor aun, no ha
alcanzado su temperatura normal de funcionamiento.
El contenido de O2 en los gases de escape en relacin con el aire de
referencia produce una tensin elctrica entre ambas superficies.
Esta tensin puede ser, con una mezcla rica (lambda 1), la tensin estara en
valores de 100 mV (0.01 Voltios).
El margen de transicin entre mezcla rica y pobre, est entre 450 y 500 mV
(0.45 a 0.50 Voltios).
El Diagnostico de vehculos con analizadores de gases, un registro de altas
concentraciones de O2 en los gases de escape denotan carencia de
combustible, concentraciones muy bajas de O2 acusan mezcla rica, exceso
de combustible, falt oxigeno para encender toda la mezcla, la cantidad
sobrante de O2 en los gases de escape con una mezcla estequiometria
representa un margen muy pequeo que debe ser medido por el sensor de
O2 e interpretado por la ECU
El la figura 36, se representa la reaccin qumica de sensor de oxigeno
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Figura 36. Reaccin qumica sensor de oxigeno
Estos sensores pueden ser divididos genricamente en tres grandes grupos,
esta divisin responde a la cantidad de conductores de conexin que lleva el
componente y no a la tecnologa utilizada en su construccin:
Sondas de 1 conductor.
Sondas de 3 conductores.
Sondas de 4 conductores.
En estos distintos tipos de sonda, siempre el conductor de color negro es el
que lleva la informacin brindada por la sonda, a la computadora.
En la mayora de las sondas de 3 y 4 conductores, que son las que tienen
incorporada resistencia calefactora, los conductores de color blanco son los
que alimentan con + 12 Volts y masa a dicha resistencia.
El cuarto conductor que incorporan las sondas de 4 conductores, color gris
claro, es masa del sensor de oxgeno. Esta masa es tomada en la masa de
sensores en un Pin determinado de la computadora.
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2.3.5. Sensor ECT Sensor De Temperatura Del Liquido
Refrigerante
El Sensor de Temperatura del Refrigerante enva informacin para la
preparacin de la mezcla aire / combustible, registrando las temperaturas del
motor, la computadora adapta el ngulo de inyeccin y el tiempo de
encendido para las diferentes condiciones de trabajo, dependiendo de la
informacin del sensor. El Sensor de Temperatura del refrigerante es un
sensor con un coeficiente negativo, lo que significa que su resistencia interna
aumenta cuando la temperatura disminuye.
Mide la temperatura del refrigerante del motor a travs de una resistencia
que provoca la cada de voltaje a la computadora para que ajuste la mezcla
aire /combustible y la duracin de pulsos de los inyectores. Este sensor
enviar informacin a la computadora que servir tambin para la activacin
del ventilador.
Figura 37. Sensor de temperatura del lquido refrigerante
En la tabla 5 se encuentran las variaciones de la temperatura del refrigerante
con la resistencia presentada y en la figura 38 se presenta la variacin
matemtica que existe entre la resistencia en funcin de la temperatura del
sensor.
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TEMPERATURA DEL
REFRIGERANTE (F)
RESISTENCIA
(Ohms)
14 7000-12,000
50 3000-5000
68 2000-3000
122 700-1000
176 200-400
Elaborado por Guido Merino
Tabla 5. Valores de Temperatura / Resistencia
Figura 38. Variacin de la resistencia / temperatura
En tabla 6 se presentan la descripcin de circuito- componente, terminal del
mdulo de control del motor, seal, estado y valor tpico
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Tabla 6. Funcionamiento del sensor de temperatura
2.3.6. Sensor IAT, Sensor De Temperatura Del Aire De Admisin
Figura 39. Circuito del sensor IAT
El IAT detecta la temperatura del aire entrante. En los vehculos equipados
con un sensor MAP, el IAT se encuentra en un paso de aire de admisin. En
los vehculos con sensor MAF, el IAT es parte del sensor MAF.
El IAT se utiliza para la deteccin de la temperatura ambiente en un
arranque en fro y la temperatura del aire de admisin mientras el motor
calienta el aire entrante.
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Una estrategia usada por la ECM para determinar el arranque del motor en
fro es comparando las seales de la ETC y IAT. Si ambos estn dentro de
8C (15 F) uno del otro, el ECM asume que es un arranque en fro.
Esta estrategia es importante porque algunos monitores de diagnstico, tales
como el monitor EVAP, se basan en un arranque en fro.
A pesar de los diferentes sensores de temperatura miden cosas distintas,
todas operan de la misma manera. De la seal de voltaje del sensor de
temperatura, la PCM sabe la temperatura. A medida que la temperatura del
sensor se calienta, la seal de tensin disminuye. La disminucin de la
tensin es causada por la disminucin de la resistencia. El cambio en la
resistencia hace que la seal de tensin caiga.
Figura 40. Sensor de temperatura
El sensor de temperatura (Figura 40) se conecta en serie a una resistencia
de valor fijo. El ECM suministra 5 voltios para el circuito y mide la variacin
de voltaje entre la resistencia de valor fijo y el sensor de temperatura.
Cuando el sensor est fro, la resistencia del sensor es alta, y la seal de
tensin es alta. A medida que el sensor se calienta, la resistencia disminuye
y disminuye la tensin de la seal. De la seal de tensin, el ECM puede
determinar la temperatura del refrigerante, el aire de admisin, o de los
gases de escape.
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2.3.6.1. Circuito NTC y PTC
Los circuitos de este tipo son utilizados bsicamente en sensores de
temperatura, su principal funcin es medir un cambio en la resistencia de un
componente llamado TERMISTOR, y mediante un circuito elctrico poder
conocer un cambio en la temperatura.
El termistor es una resistencia que vara de acuerdo a la temperatura a la
cual es expuesta, para esto existen dos tipos de termistor.
NTC (Coeficiente Negativo De Temperatura), este tipo de termistores
disminuyen la resistencia interna a medida que aumenta la temperatura a la
cual es expuesto, es decir para cada temperatura tienen un valor de
resistencia. Si se calienta tendrn menor resistencia que si se enfran.
PTC (Coeficiente Positivo De Temperatura), este tipo de termistores
presentan un cambio ascendente de resistencia a medida que se eleva la
temperatura.
Los termistores NTC son los ms utilizados en la parte automotriz, en
modelos FORD, son aplicados en Sensores ECT, CHT, IAT, y componentes
del sistema de acondicionamiento de aire y climatizador electrnico.
Bsicamente las mediciones sobre estos componentes permiten medir un
cambio de resistencia para cada nivel de temperatura.
De esta forma el fabricante suministra una tabla en la cual determina que la
resistencia del componente debe tener un valor especifico para cada
temperatura y esta tabla se puede verificar realizando mediciones.
En la siguiente grafica se muestra la forma sobre la cual se mide el ms
comn de los termistores, el sensor de Temperatura.
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Figura 41. Medicin de resistencia
Figura 42. Medicin de voltaje
2.3.7. Sensor CKP Sensores de Posicin del Cigeal
Proporcionar a la ECU la posicin del cigeal y las r.p.m. Es del tipo
captador magntico. Es un sensor de tipo inductivo en otros casos un sensor
de efecto hall. Se instala cercano a la rueda volante de inercia, los dientes
de la cinta del volante de inercia pasan muy cerca del sensor inductivo y por
cada diente se genera un pulso de corriente alterna; es decir si la cinta
dentada tuviera 300 dientes, por ejemplo en cada vuelta completa del eje
cigeal se induciran 300 pulsos en el sensor.
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Figura 43. Sensor CKP
Figura 44. Grafica del osciloscopio del funcionamiento del CKP
La seal del CKP es