electronica automotriz

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Generadores de Señales V Una resistencia insertada en serie en el circuito mayor que la normal (por ejemplo resistencia de contacto en conectores), producirá una caída en el nivel de tensión de la señal que llega al módulo de control electrónico. Un nivel inferior al normal en la señal puede producirse también por una posición incorrecta del sensor con respecto al reluctor, esta circunstancia puede ser causada por una distancia de separación entre los mismos (gap) mayor a la máxima especificada (generalmente la máxima distancia es de 1 mm.). Si el nivel de la señal que recibe el módulo de control electrónico llega a un nivel suficientemente bajo, el circuito electrónico no

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Page 1: ELECTRONICA AUTOMOTRIZ

Generadores de Señales V

Una resistencia insertada en serie en el circuito mayor que la normal (por ejemplo resistencia de contacto en conectores), producirá una caída en el nivel de tensión de la señal que llega al módulo de control electrónico.

Un nivel inferior al normal en la señal puede producirse también por una posición incorrecta del sensor con respecto al reluctor, esta circunstancia puede ser causada por una distancia de separación entre los mismos (gap) mayor a la máxima especificada (generalmente la máxima distancia es de 1 mm.).

Si el nivel de la señal que recibe el módulo de control electrónico llega a un nivel suficientemente bajo, el circuito electrónico no podrá interpretar la información recibida, dando origen así a un fallo en el sistema.

Un corto circuito a masa o una apertura en la continuidad del circuito darán también como resultado, falta de información al módulo de control electrónico.

Generadores de Señales IV

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Debido al giro continuo del reluctor, cuando un diente se está alejando del captor otro se está acercando, lo que dará una sucesión de ondas de corriente alterna sinusoidal inducidas en la bobina del sensor (Fig). La frecuencia de esta corriente alternada depende de la velocidad a la que está girando el reluctor, que a su vez depende de las RPM del motor en ese instante.

La señal generada por este tipo de circuito puede ser visualizada por medio de un osciloscopio. Una forma de onda normal generada por un sensor de reluctancia variable, señal mostrada por la pantalla de un osciloscopio, será muy similar a la presentada en la Figura.

Generadores de Señales III

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El sensor produce una señal de corriente alterna de conformación senoidal, esta señal es enviada al módulo de control electrónico. La señal se produce cuando un diente del reluctor pasa frente al sensor.

Cuando un diente del reluctor comienza a aproximarse al sensor ("A" en Fig.), las líneas de fuerza del campo magnético se desviarán cortando en su movimiento las espiras de la bobina del sensor. Este cambio en el campo magnético inducirá una tensión positiva en dicha bobina, cuanto mayor sea el cambio producido en el campo magnético, mayor será el nivel de la tensión inducida en la bobina.

Cuando el diente del reluctor llega a enfrentarse con el captor no se produce ninguna desviación del campo magnético, por lo tanto la tensión inducida es igual a cero ("B" en Fig). El reluctor seguirá girando, el diente comenzará a alejarse del captor.

Ahora las líneas de fuerza del campo magnético comenzarán a desviarse en sentido opuesto al que se produjo inicialmente, cuando el diente se estaba acercando al captor. Nuevamente comenzará a inducirse una tensión en la bobina del captor pero de sentido opuesto, o sea negativo ("C" en Fig).

Cuando el reluctor alcance la posición "D" en Fig, el nivel de la tensión inducida en la bobina del sensor será nuevamente cero, completándose así un ciclo de la corriente alternada inducida en él.

Generadores de Señales II

Un captor de reluctancia variable es un componente que por contar en su núcleo con un imán permanente, está generando continuamente un campo magnético uniforme y de intensidad constante.

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La uniformidad de el campo magnético y su intensidad en ciertos puntos puede ser modificada, estas variaciones son logradas mediante el pasaje de un componente formado por material ferromagnético (reluctor) a través del campo magnético del captor.

Generadores de Señales

Sensores Magnéticos de Reluctancia Variable (Generadores de corriente alterna casi sinusoidal)

Los Sensores Magnéticos son comúnmente utilizados en cualquier sistema electrónico donde la velocidad de rotación de un elemento deba ser conocida, por ser un factor de operación del sistema.

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En Sistemas de Encendido Electrónico Sin Distribuidor y en Sistemas de Freno con Antibloqueo (ABS) son utilizados este tipo de sensores.

El circuito consta de un Módulo de Control Electrónico, un Sensor Magnético, un Reluctor, conductores de conexión y conectores. El Módulo de Control Electrónico contiene una Resistencia Limitadora de Corriente y un Circuito Procesador de Señal (información), este circuito actúa en forma similar a la de un Voltímetro de Corriente Alterna.

El captor magnético es un Captor de Reluctancia Variable.

INTERRUPTORES UTILIZADOS COMO SENSORES DE POSICION V

Cuando el interruptor se encuentre cerrado, la tensión de batería quedará aplicada directamente entre los extremos de la resistencia limitadora de corriente (2,2 K), por lo tanto el nivel de la tensión de información en el Punto M será de + 12 Volt..

Si se produce la apertura de la conexión que une el interruptor con el módulo de control electrónico, el nivel de la tensión de información en el Punto M será de 0 Volt constantes.

Si la conexión que une al interruptor con el módulo de control electrónico se corto circuita a masa, el nivel de la tensión de información en el Punto M será de 0 Volts constantes.

Si la línea de conexión entre el interruptor y el módulo se corto circuita a masa, evidentemente se producirá un corto circuito entre Positivo y Negativo de batería a través de dicha conexión,

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circunstancia que provocará la apertura del fusible de protección del circuito.

INTERRUPTORES UTILIZADOS COMO SENSORES DE POSICION IV

Sensor de posición con el interruptor a positivo

Este circuito utiliza los mismos componentes que el circuito presentado anteriormente, con la excepción que el módulo de control electrónico no cuenta con un regulador de tensión, es decir no provee la tensión de referencia.

El circuito es alimentado eléctricamente desde una fuente externa al módulo de control, tal como la batería del vehículo.

Observe que ahora la resistencia limitadora de corriente se encuentra conectada entre el interruptor (sensor) y masa.

Durante la operación normal del sistema, cuando el interruptor se encuentra abierto, no habrá tensión aplicada al circuito, por lo tanto no existirá circulación de corriente a través de la resistencia limitadora de corriente y el nivel de tensión en el Punto M será de 0 Volt.

INTERRUPTORES UTILIZADOS COMO SENSORES DE POSICION III

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Cuando el interruptor esté cerrado, él completará el cierre del circuito a masa y por lo tanto el nivel de la tensión de información en el Punto M será 0 Volt, puesto que toda la tensión de referencia se encontrará aplicada sobre la resistencia limitadora de corriente.

Si se abre el circuito entre el módulo electrónico de control y el interruptor (sensor) dará como resultado un nivel de tensión constante de 5 Volt en el Punto M.

Si el circuito entre el módulo electrónico de control y el interruptor (sensor) se corto circuita a masa, dará como resultado un nivel de tensión constante de 0 Volt en el Punto M.

Es evidente que cualquiera de estas dos situaciones darán una falsa información al módulo electrónico de control.

INTERRUPTORES UTILIZADOS COMO SENSORES DE POSICION II

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Sensor de posición a masa

El circuito eléctrico de un sensor de posición por medio de interruptor, es similar al circuito de un sensor de temperatura.

Obviamente, la mayor diferencia radica que en serie con la resistencia limitadora de corriente se ha conectado un interruptor en lugar de lsensor de resistencia variable con la temperatura. Durante la operación normal del circuito, cuando el interruptor se encuentra abierto, el circuito se completa desde el regulador de tensión (+ 5 Volt), la resistencia limitadora de corriente (2,2 KW), cerrándose a masa a través del circuito procesador de información.

El valor de la resistencia de entrada del circuito procesador de información debe ser por lo menos 10 veces mayor que el valor de la resistencia limitadora de corriente, para que el nivel de la tensión de información en el Punto M esté prácticamente en 5 Volt.

INTERRUPTORES UTILIZADOS COMO SENSORES DE POSICION

En ciertas aplicaciones solamente es necesario conocer dos posiciones definidas que puede adoptar un componente, por ejemplo si un pedal de freno está presionado o liberado.

En estos casos la utilización de un interruptor es suficiente para cumplir la función de sensor, ver figura. Casi todos los sistemas controlados electrónicamente contienen como mínimo un interruptor actuando como sensor.

El tipo de señal (información) que provee un sensor de posición conformado por un interruptor es "digital", los niveles que puede

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adoptar esta señal son solamente dos tensiones bien definidas, "On/OFF"; "HI/LOW"; o en definitiva "5 Volt y 0 Volt". En los circuitos que utilizan un interruptor como sensor de posición, el interruptor puede estar "a masa (negativo) o a la tensión de referencia (positivo)".

SENSOR DE OXIGENO IV

La tensión generada por el sensor, variará a cada instante, en concordancia con el nivel de oxígeno que contengan los gases de escape. El contenido de oxígeno en el aire puede, prácticamente, considerarse constante.

El nivel de la tensión generada por el sensor aumentará en la medida que el contenido de oxígeno en los gases de escape disminuya.

El nivel de la tensión generada por el sensor disminuirá en la medida que el contenido de oxígeno en los gases de escape aumente. Cualquier anormalidad que se produzca en el circuito, dará como resultado una información incorrecta sobre la condición de la mezcla aire/combustible suministrada al motor, produciendo ajustes erróneos de la inyección de combustible por parte del módulo de control electrónico.

El módulo de control leerá un nivel de tensión proveniente del sensor de 0 Volt constante si se produce la apertura o la puesta

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a masa del circuito de conexión existente entre el sensor y el módulo.

Una conexión deficiente entre el sensor y el módulo de control, generalmente provocada por resistencia de contacto entre pines macho y hembra de conectores, provocará una caída de tensión sobre esa resistencia. Dicha tensión es parte de la tensión generada por el sensor, por lo tanto la tensión de información que recibirá el módulo de control será menor a la realmente generada, dando como consecuencia error en el ajuste de combustible que gobierna el módulo de control electrónico.

Adicionalmente a estos problemas, se debe tener en cuenta que debido a la alta impedancia que presenta el circuito, este es muy sensible a ser inducido por impulsos eléctricos generados por pérdidas de alta tensión en los cables de bujías o en los circuitos de carga. Debido a estas posibilidades de interferencias, el conductor que conecta el sensor con el módulo de control electrónico es protegido por una malla de blindaje conectada a masa.

SENSOR DE OXIGENO III

Cuando el tubo es llenado con el aire exterior, rico en oxígeno (21% del volumen total) y la superficie exterior del mismo es expuesta a los gases remanentes de la combustión, con reducido contenido de oxígeno, se produce una reacción química en el sensor que genera una tensión entre sus superficies, interna y externa.

Esta es una reacción química similar a la producida entre dos diferentes metales en una batería. La reacción química se

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produce en estas condiciones de exposición, ante los diferentes niveles del oxígeno contenido en el aire y en los gases provenientes de la combustión, siempre que la temperatura del sensor sea de 350º C o más.

SENSOR DE OXIGENO II

El sensor de oxígeno es un generador de corriente continua variable que informa al módulo de control mediante una señal de tensión análoga cuyo rango de variación se encuentra comprendido entre 0 (cero) Volt y 1 (uno) Volt.

La resistencia dispuesta en serie con el generador de corriente continua protege a este de intensidades de corriente de sobrecarga, que podrían producirse si ocurriera un cortocircuito en la línea de conexión sensor de oxígeno a módulo de control electrónico.

El sensor de oxígeno consiste en un pequeño tubo cerrado en un extremo, construido con Cerámica de Dióxido de Zirconio, estando ambas caras del mismo, tanto la interna como la externa, recubiertas por una delgada capa de Platino.

SENSOR DE OXIGENO

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Otro sensor especial utilizado solamente en los Sistemas de Control de Motores es el Sensor de Oxígeno. Este componente se monta en el tubo de escape de gases residuales de la combustión o directamente en el múltiple de escape.

La finalidad de este componente consiste en proveer al Módulo de Control Electrónico información del contenido de oxígeno en los gases residuales de escape, de modo que este pueda determinar si la mezcla aire/combustible aportada al motor se encuentra en la condición Normal, Rica o Pobre, permitiéndole de este modo ajustar los tiempos de inyección de combustible.

El circuito eléctrico del sensor de oxígeno está formado por un Módulo de Control Electrónico, el Sensor de Oxígeno, conectores y el cableado necesario para interconectar eléctricamente estos componentes.

SENSORES DE PRESION ABSOLUTA IV

Para una superficie de placas constante, a mayor distancia de separación entre ellas "menor valor de capacidad en el condensador", por el contrario, a menor distancia de separación "mayor valor de capacidad en el condensador".

Para cada nivel de presión corresponderá un nivel de capacidad adoptada por el condensador variable, debido a que la frecuencia de oscilación del circuito generador de frecuencia es dependiente de la capacidad del condensador, para cada nivel de presión corresponderá una frecuencia determinada de la señal generada.

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De esta forma el sensor informa informa en todo momento al módulo de control electrónico sobre la presión existente en el circuito de admisión de aire del motor. Cualquier anormalidad que se produzca en el circuito dará como resultado una falsa información recibida por el módulo de control. Esta falsa información puede ocasionar por ejemplo, error en los cálculos realizados por el módulo de control para determinar los tiempos de inyección de combustible.

El módulo de control recibirá como información una señal de cero ciclo/segundo (Hertz), si la línea de alimentación que va desde el módulo al sensor se interrumpe o se cortocircuita a masa.

El módulo de control recibirá como información una señal de cero ciclo/segundo (Hertz), si la línea de señal que va desde el sensor al módulo de control se interrumpe o se corto circuita a masa.

Si se produce una resistencia de contacto importante entre pines de los conectores, que unen el cableado existente entre el sensor y el módulo de control, también pueden ocurrir falsas informaciones. Dichas resistencias de contacto aparecerán en serie con cualquiera de las líneas de conexión eléctrica que comunican al sensor con el módulo de control. Estas resistencias si son lo suficientemente elevadas ocasionaran pérdida de amplitud de la señal, pudiendo llegar a un punto tal que el circuito conversor de frecuencia a tensión no llegue a leerlas, perdiéndose así la información.

SENSORES DE PRESION ABSOLUTA III

El sensor MAP consta de un oscilador (generador de frecuencias) cuya frecuencia de oscilación depende en cada

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instante del valor de Capacidad que adopta el Condensador Variable.

El Condensador Variable está formado por dos Placas que son las tapas de cierre de una Cámara de Vacío. De acuerdo al vacío producido en el motor en cada momento y que es transmitido a la cámara de vacío del condensador variable a través de un tubo de conexión, las placas del condensador se acercaran entre sí en mayor o menor grado.

Recuerde que el valor de capacidad de un condensador es directamente proporcional a la superficie de las placas enfrentadas, e inversamente proporcional a la distancia que las separa.

SENSORES DE PRESION ABSOLUTA II

Recuerde que la Frecuencia de una Señal es la cantidad de ciclos que se suceden en un segundo. El circuito está conformado por un Módulo de Control Electrónico, un Sensor MAP, conectores y conductores de conexionado entre los componentes.

El Módulo de Control Electrónico contiene un regulador de tensión, una resistencia limitadora de intensidad de corriente, un conversor de frecuencia a tensión y un procesador de señal que actúa en forma similar a un voltímetro.

El regulador de tensión suministra al circuito una tensión de alimentación de nivel constante (regulada). La resistencia limitadora de intensidad de corriente, protege al circuito de una corriente de sobrecarga que se podría producir ante un cortocircuito a masa en la línea de alimentación del sensor.

El sensor reacciona ante los cambios de presión, enviando hacia el módulo de control señales de frecuencia cambiante en función de los cambios en la presión a que está expuesto. El conversor de frecuencia a tensión, acondiciona la señal enviada al módulo

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de control por el sensor, convirtiendo las distintas frecuencias en distintos niveles de tensión de corriente continua.

SENSORES DE PRESION ABSOLUTA SENSORES DE PRESION BAROMETRICA

SENSORES GENERADORES DE FRECUENCIA

En muchos casos los Sistemas Electrónicos de Control de Motor utilizan un tipo especial de sensor para medir la presión del aire de admisión y la presión atmosférica. Estos componentes son normalmente denominados, Sensor de Presión Absoluta en el Múltiple de Admisión (MAP) y Sensor de Presión Barométrica (BP).

La señal suministrada por este tipo de sensores difiere totalmente de las señales suministradas por los sensores vistos hasta ahora. En lugar de suministrar una señal al módulo de control consistente en una tensión analógica de Corriente Continua, estos sensores entregan una señal cuyo nivel de tensión varía constantemente de 0Volt a 5 Volt, muy similar a la señal creada por la apertura y cierre repetitivo de un interruptor.

La mayor diferencia radica en que este tipo de sensor informa al módulo de control electrónico con una señal variable en frecuencia.

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Sensores de posición IV

Durante la operación normal del sistema, cuando la posición del componente comienza a ser controlada en su movimiento hacia un extremo de su recorrido, la resistencia del sensor de posición aumentará o disminuirá, dependiendo de cómo se haya diseñado el circuito. El módulo de control electrónico utiliza el nivel de tensión monitoreada para determinar que tipos de cambios están ocurriendo en el sistema.

Si la resistencia del censor de posición aumenta, el nivel de tensión monitoreado aumentará. Si la resistencia del sensor de posición disminuye, el nivel de tensión monitoreado disminuirá. El circuito del sensor de posición, produce una señal de información que consiste en una tensión analógica (nivel de tensión monitoreado por el módulo), normalmente el rango de variación de dicha tensión se encuentra aproximadamente entre 0,5 Volt y 4,5 Volt.

Esta condición se cumple siempre que la resistencia del sensor sea la que corresponda al diseño del circuito, cualquier valor de resistencia que se encuentre fuera de los límites del diseño, podrá dar informaciones erróneas de la posición real en la que se encuentra el sensor.

Si se produce una apertura del circuito entre el módulo de control y el Punto A del sensor de posición o entre el Punto M del sensor y el módulo de control, dará como resultado una lectura de 0 Volt en la línea de información. El mismo nivel de información se producirá si se abre el sensor propiamente dicho, en el extremo donde recibe la tensión de referencia, o si se abre el cursor.

Si la apertura del circuito se produce en el sensor propiamente dicho en su extremo que va conectado a masa, o en la línea que conecta este extremo con masa, en la línea de información se tendrá presente un nivel de tensión de información de 5 Volt.

Un corto circuito a masa en la línea que alimenta con la tensión de referencia al sensor o en la que conecta la salida de información con el módulo, dará como resultado un nivel de tensión de información de 0 Volt.

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Si la línea que conecta el retorno del sensor con la masa del módulo es cortocircuitada a masa, el nivel de la señal de entrada no se verá afectado.

Una resistencia mayor que lo normal insertada en cualquiera de las conexiones del sensor con el módulo (por ejemplo resistencia de contacto en los conectores), producirá un nivel de información erróneo. Si dicha resistencia está insertada en la línea por la que el sensor recibe la tensión de referencia, el nivel de tensión de información será menor al real de acuerdo a la posición que el componente tiene en ese momento. Si dicha resistencia se encuentra presente en la línea de conexión del sensor con el módulo, el nivel de la tensión de información será mayor al real, de acuerdo a la posición que el componente tiene en ese momento.

Sensores de posición III Por ejemplo si nos remitimos a la siguiente figura:

VR = 5VR1 = 100 RMB = 2.5 K (por estar el cursor al 50% del recorrido entre A y B).R2 = 5000

Por lo que el nivel de tensión medida será: VM=(2500 / 5100)·5V=2.45V

Supongamos ahora que el cursor debido al mivimiento del eje del componente se mueve hacia el Punto A hasta alcanzar el 85% del recorrido total, el valor de la resistencia entre los Puntos M y B será ahora de:

RMB = 4250

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Los demás parámetros no varían debido a que son constantes. El nivel de la tensión de información leída en el Punto M será ahora:

VM=(4250 / 5100)·5V=4.16V Consideremos que ahora el eje del componente gira en el

sentido opuesto al anterior. Ahora el cursor se deslizará hacia el Punto B y asumimos que alcance un valor igual al 10% del recorrido total, el valor de la resistencia entre los puntos M y B será ahora de:

RMB = 500 Los demás parámetros como ya se vio anteriormente no varían.

El nivel de tensión de información será en este caso: VM=(500 / 5100) · 5= 0.49V

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El patín o cursor es mecánicamente solidario con el componente que debe ser controlado, por ejemplo el eje de la mariposa de la garganta de admisión, movida por el sistema del acelerador. Cuando la posición del componente mecánico cambia , la resistencia del sensor de posición cambia. El módulo de control, determina en cada instante la posición adoptada por el componente mecánico controlado, leyendo por medio de su circuito procesador de información el nivel de tensión presente en el Punto M.

El circuito de este sensor está también conformado como un divisor de tensión, pero a diferencia del sensor de temperatura, el circuito procesador de información controla el nivel de la tensión de información entregada por el sensor, a través de una línea de retorno. Conexión entre el Punto M y el Circuito Procesador de Información. A pesar que los circuitos del sensor de temperatura y del sensor de posición están ambos diseñados como circuitos divisores de tensión, la resistencia total del sensor de posición no varía (mientras en el censor de temperatura si), por lo tanto el método de cálculo para determinar el nivel de tensión de información difiere ligeramente del estudiado anteriormente.

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La fórmula utilizada para determinar el nivel de tensión en el Punto M es ahora:

VM=(RMB/RT)·VR VM = Nivel de tensión de información medida en el punto M por

el Circuito Procesador de Información RMB = Valor de la resistencia existente entre los Puntos M y B.RT = Resistencia Total del Circuito (R1 + R2) siendo R2 la resistencia fija del sensor existente entre los puntos A y B. VR = Nivel de Tensión de Referencia (Tensión entregada por el regulador de tensión de alimentación del circuito).

Sensor de Posición

Muchos sistemas controlados electrónicamente requieren de un componente que pueda controlar el desplazamiento y recorrido de un elemento mecánico, de modo que el circuito de control pueda estar informado permanentemente de la posición en que se encuentra dicho elemento. El circuito eléctrico de un Sensor de Posición es muy similar al de un sensor de temperatura. El circuito eléctrico está formado por un Módulo de Control, un

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Sensor de Posición (potenciómetro), conductores eléctricos y conectores. El Módulo de Control contiene un Regulador de Tensión, una Resistencia Limitadora de Corriente y un Circuito Procesador de Información. Aunque el Sensor de Posición es una resistencia variable, su operación es diferente a la de un Sensor de Temperatura. En este último la resistencia del Sensor, como ya se explico, varía con la temperatura, en el Sensor de Posición la resistencia es variada mecánicamente.

El Sensor de posición (potenciómetro) consiste en una resistencia fija (comprendido entre A y B) sobre el que se desliza un patín (cursor) estableciendo contacto sobre él.

Sensores de temperatura II

El circuito del sensor de temperatura está formado como un "Circuito Divisor de Tensión". En este circuito la "resistencia limitadora de corriente" (R1) se encuentra dispuesta en serie con una "resistencia variable" (R2). Con esta configuración de circuito, se genera una caída de tensión a través de los extremos del termistor que es directamente proporcional al valor de resistencia que adopte en cada instante el sensor (valor producto de la temperatura que está soportando).

La fórmula utilizada para determinar el nivel de tensión en el "punto M" (caída de tensión a través del sensor) es:

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VM = (R2/RT)·VR VM - Nivel de tensión de información medida en el Punto M por

el Circuito Procesador. R2 - Valor resistivo del Sensor de Temperatura para el momento en que se está efectuando el cálculo.RT - Resistencia Total del Circuito (R1 + R2) Vr - Nivel de Tensión de Referencia (Tensión entregada por el regulador de tensión de alimentación del circuito).

Por ejemplo si: Vr = 5 V; R1 = 1,5 K; R2 = 1,5 K (aplicamos estos valores en la fórmula dada):

VM=(1500 / 3000 ) · 5 V = 2,5 V Si la temperatura desciende el valor resistivo del censor (R2) se

incrementará, supongamos que su valor alcanza los 3 KW. Ahora en el punto M el nivel de tensión será:

VM=(3000 / 4500 ) · 5 V = 3,3 V Si el nivel de temperatura aumenta, el valor resistivo de R2

disminuirá, supongamos que alcanza un valor de 270 W. Ahora en el punto M el nivel de tensión será:

VM=(270 / 1770) · 5 V = 0,7 V Durante la operación normal del sistema, cuando la temperatura

a comienza a aumentar, la resistencia del sensor comienza a decrecer y por lo tanto el nivel de tensión en el punto M también decrecerá. Por el contrario, si la temperatura decrece, la resistencia del censor aumentará y por lo tanto el nivel de tensión en el punto M aumentará también.

El módulo de control utiliza los niveles de tensión presentes en el punto M como una entrada de información para determinar que tipo de cambios se están sucediendo en el sistema. Este circuito produce una señal de tensión análoga que puede variar aproximadamente en un rango comprendido entre algo más que 0 Volt y algo menos que 5 Volt.

Durante condiciones anormales del circuito, tales como circuito abierto o cortocircuito, este no puede proveer una medición representativa de la temperatura para la cual está diseñado. Asimismo, cualquier valor de resistencia del sensor que exceda los parámetros del diseño afectará el nivel de la tensión presente en el punto M, dando así al módulo de control una información incorrecta de la temperatura real tomada.

La apertura del circuito entre el módulo de control y el sensor de temperatura, o el sensor de temperatura y masa, dará como

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resultado una lectura de 5 Volt en el punto M. Un corto circuito a masa en el circuito entre el módulo de control y el sensor de temperatura resultará en una lectura cercana a 0 Volt en el punto M. Un nivel de tensión en el punto M más elevado que el máximo que el circuito puede producir (este máximo se daría con temperaturas inferiores a 0º C), puede suceder si se generan resistencias de contacto elevadas entre el módulo de control y el sensor de temperatura o entre este y masa.

Sensores de temperatura Uno de los sensores más comunmente utilizado en aplicaciones

del motor es el Sensor de Temperatura. Circuitos de Sensores de temperatura son utilizados en distintos sistemas electrónicos para controlar la temperatura de varios componentes, fluidos e incluso la del aire. El Control Electrónico de Motor, Control Electrónico de la Transmisión y la Instrumentación Electrónica, son ejemplos de sistemas que contienen circuitos con sensores de temperatura. El circuito electrónico empleado para obtener la temperatura, es básicamente el mismo para cualquiera de los tres sistemas citados.

El circuito está compuesto por un Módulo de Control Electrónico, un Sensor de Temperatura, conductores y conectores. El Módulo de Control Electrónico contiene un Regulador de Tensión (+ 5 Volt), una Resistencia Limitadora de Corriente, y un Circuito electrónico de Procesamiento de la Información, que actúa en forma similar a un voltímetro. El Regulador de Tensión alimenta al circuito con un nivel de tensión constante.

El Módulo de Control Electrónico interpreta cualquier variación de tensión que se produzca en el Punto M como un cambio en la resistencia del sensor, cambio que debería producirse por un cambio en la temperatura. Debido a esta condición de medición del sistema, el nivel de tensión con que se alimenta al circuito debe ser preciso y constante (regulado).

La Resistencia Limitadora de Corriente es un Resistencia Fija que protege al circuito evitando una sobrecarga por intensidad de corriente. Esta resistencia limita a un máximo la intensidad de corriente entregada por el regulador si por algún accidente se produce un cortocircuito a masa en el conexionado que une el módulo de control y el sensor de temperatura.

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El Circuito Procesador de la Información, ubicado en el Módulo de Control, mide el nivel de tensión presente en cada momento en el Punto M. Este nivel de tensión depende de la resistencia que tenga en cada instante el Sensor de Temperatura y ese valor resistivo depende del nivel de temperatura a que está expuesto dicho Sensor.

El Sensor de Temperatura es una Resistencia Variable en Función de la Temperatura del medio al que está expuesto. En este tipo de sensor, su resistencia "aumenta" a medida que la temperatura del medio "decrece" y por el contrario, su resistencia "decrece" a medida que la temperatura del medio "aumenta". Estos sensores, en los que su resistencia varía en función de la temperatura a que están expuestos, son denominados "Termistores".

En este caso en particular, se está haciendo referencia a un termistor del "Tipo NTC" (Coeficiente de Temperatura Negativo). Existen termistores del "Tipo PTC" (Coeficiente de Temperatura Positivo). Estos tipos de termistores trabajan exactamente al revés que los descritos anteriormente, cuando la temperatura "aumenta", su valor resistivo "aumenta". Cuando la temperatura "decrece" su valor resistivo "decrece".

Transmisión Controlada Electrónicamente

En los sistemas de transmisión controlados electrónicamente, el flujo del fluido a través del cuerpo de la válvula ya no es controlado totalmente por válvulas mecánicas y resortes. En lugar de ello, el flujo del fluido y su dirección son controlados por solenoides localizados sobre el cuerpo de la válvula o dentro de él. Estos solenoides proporcionan un control muy preciso de los cambios de marcha. Los solenoides son controlados por un módulo electrónico que monitorea

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la velocidad del vehículo, la carga de motor y el ángulo de apertura de la mariposa. En base a estas informaciones determina la relación de marcha apropiada para lograr la mejor condición de manejo.

Sistema Electrónico Control de Climatización

Este sistema utiliza los siguientes componentes periféricos:

Sensor de Temperatura Bajo Sol Sensor de Temperatura Interior Sensor de Temperatura Ambiente Sensor de Temperatura de Motor

El control electrónico mantendrá el interior del vehículo a la temperatura seleccionada por el conductor y regulará el flujo de aire a través de los paneles del tablero, conductos de piso y las boquillas de los desempañadores del parabrisas y ventanillas. Cuando el sistema es situado en el modo AUTOMATICO (AUTO) y la temperatura deseada es seleccionada y prefijada, el control de climatización proporcionará aire caliente o frío automáticamente, de acuerdo a las condiciones de temperatura del habitáculo con respecto a la temperatura seleccionada.

Dirección de Potencia de Asistencia Variable y Suspensión Activa

Algunos modelos de vehículos actuales están equipados con un Sistema de Dirección de Potencia de Asistencia Variable, sensible a la velocidad. El sistema tiene un sensor de velocidad de las ruedas delanteras (sobre las que acciona la dirección), un sensor de velocidad de vehículo, un módulo de control electrónico y una válvula actuadora.

El sistema de dirección variable controla al sensor de velocidad del vehículo (sensor montado en la transmisión) y al sensor de velocidad de ruedas delanteras (localizado en el eje de dirección) para por un lado, determinar la velocidad del vehículo y por otro lado conocer la relación de velocidad entre ambas ruedas y así determinar el ángulo que adoptan. Basándose en la información proveniente de estos sensores, el sistema ajusta el flujo del fluido hidráulico hacia la caja de dirección de potencia por medio de la válvula actuadora localizada en la caja de dirección o en la bomba.

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A velocidades elevadas, una pequeña asistencia hidráulica es necesaria. Por el contrario, durante el manejo a bajas velocidades o cuando se realizan maniobras de estacionamiento, mayor asistencia hidráulica es necesaria.

El Sistema de Suspensión Activa utiliza un Módulo de Control Electrónico, Sensores de Variación de Altura del Vehículo y Amortiguadores de Dureza Variable para controlar la amortiguación de la suspensión. El módulo de control controla la información enviada por los sensores del vehículo. Cuando la condición cambia, el módulo de control electrónico activa los solenoides de paso de aire comprimido, de modo de ajustar la altura del vehículo para pasajeros y/o equipaje o para vehículo cargado (pasajeros, equipaje, etc.).

Sistema de Bolsas de Seguridad de Inflado Automático (Air Bag)

Este sistema electrónico puede dar aviso de mal funcionamiento y generar códigos de autodiagnóstico (DTCs). Utiliza sensores de impacto y de seguridad o prevención.

El sistema está dividido en dos subsistemas:

1. Este subsistema posee bolsa de seguridad de inflado automático y su correspondiente componente de inflado, tanto para el conductor solamente o para el conductor y acompañante (asiento/s delantero/s).

2. Este subsistema eléctrico incluye los sensores de impacto y monitoreo de diagnóstico. El circuito electrónico de monitoreo chequea continuamente la condición del sistema. El controla a los sensores de impacto y su conexionado, al indicador montado en el panel de instrumentos, la alimentación eléctrica del sistema y a las bolsas en si mismas. Los sensores de impacto y los sensores de seguridad están montados distribuidos en el frente del vehículo.

El propósito de ambos es que de acuerdo a la información recibida el sistema pueda diferenciar si el vehículo ha sufrido un impacto moderado que no requiera el desplegado de las bolsas de seguridad, o si el impacto ha sido lo suficientemente intenso como para que estas deban ser activadas. El sistema está diseñado de modo que se cierre el circuito de masa, cuando el vehículo sufra una fuerza de impacto

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igual a la generada por un vehículo que desplazándose a 40 km/h impacte contra otro vehículo que se encuentre detenido. El sistema no activará el inflado de las bolsas de aire si solamente recibe confirmación de impacto de alguno de los dos sensores de seguridad.

Los contactos del sensor de seguridad se cerrarán solamente cuando exista una desaceleración del vehículo suficientemente rápida como para hacer necesario el despliegue de las bolsas de aire. Cuando los contactos de un sensor de seguridad se cierran, el circuito de alimentación desde la batería al sistema quedará cerrado. Las bolsas de seguridad de inflado automático solamente se desplegaran cuando al menos un sensor de impacto y uno de seguridad se cierren al mismo tiempo

Instrumentación Electrónica

La mayoría de los sistemas de control electrónico que se han visto anteriormente son sistemas que realizan sus funciones sin dar indicaciones visibles de sus resultados. En los vehículos actuales, en el Panel de Instrumentos, pueden verse claramente los efectos de un sistema electrónico. El Panel de Instrumentos Electrónico consta de un módulo basado en un computador que procesa la información que proviene de sensores y que controla la información presentada en los displays. En estos displays de presentación de información para el conductor pueden estar incluidos el Velocímetro, el Cuentarevoluciones, el Nivel y Presión de Aceite, la Temperatura de Motor, el Nivel de Combustible, la Condición de la Batería e incluir también un Centro de Mensajes.

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Sistemas controlados electrónicamente

INTRODUCCIÓN

Actualmente la mayoría de los vehículos, o prácticamente todos, contienen todos los sistemas de control electrónico disponibles:

Sistema antibloqueo de ruedas en el momento de frenado del vehículo. (ABS) Antilock Brake System.

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Control electrónico de velocidad. (Control de Velocidad de Crucero). Electronic Speed Control.

Control electrónico del motor. Electronic Engine Control. Control de climatización. Climate Control. Sistemas de dirección y suspensión. Steering and Suspensión

System. Sistema de bolsas de seguridad de inflado automático

suplementarias. Supplemental Air Bag System. Instrumentación electrónica. Electronic Instrumentation.

Cada uno de estos sistemas tienen un punto en común, son todos sistemas controlados electrónicamente. Estos sistemas contienen componentes eléctricos que proveen constantemente información a varias unidades procesadoras de señal. Estas unidades procesadoras interpretan la información recibida y realizan ajustes a medida que es necesario, de modo de mantener las condiciones óptimas de operación del sistema.

Sistema Antibloqueo de Ruedas

Este sistema previene, durante un frenado de emergencia, el bloqueo de alguna o de todas las ruedas del vehículo de forma automática. Esto es logrado por medio de la modulación hidráulica de la presión en el circuito de frenos. Un sistema típico de ABS incluye un módulo de control (electronic controller), sensores de velocidad de giro de ruedas (wheel speed sensors), una unidad de control hidráulico (HCU) y el cableado correspondiente al conexionado del conjunto.

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La inteligencia del sistema antibloqueo está contenida en el módulo de control electrónico. El módulo de control monitorea la operación del sistema en todo momento. El módulo de control procesa la información proveniente de los censores de velocidad colocados en cada rueda. Cuando se actua sobre los frenos, si el módulo de control electrónico detecta que alguna rueda está en la condición de bloqueo, enviará las órdenes correspondientes al HCU (Unidad de Control Hidráulico) de modo que la presión de frenado sea reducida en esa rueda.

Control Electrónico de Velocidad

El Sistema de Control Electrónico de Velocidad es utilizado para mantener una velocidad de marcha constante del vehículo, velocidad que previamente ha sido seleccionada por el conductor. El sistema está formado por un conjunto de servo control, sensor de velocidad del vehículo, módulo de control electrónico, componentes eléctricos y de vacío.

En determinadas aplicaciones, el sistema de control de velocidad está integrado en el PCM (Control Electrónico de Motor) y en otras aplicaciones este control está contenido como módulo aparte. Cuando el conductor activa el sistema de control de velocidad, el módulo de control electrónico controla la frecuencia de la señal procedente del sensor de velocidad, esta información es almacenada como dato. Cuando la frecuencia de la señal cambia, el módulo de control activa el conjunto de servo control con el fin de mantener constante la velocidad de marcha.

Sistema Control Electrónico del Motor

En el Módulo de Control Electrónico de Motor (Electronic Engine Control - EEC) se encuentra contenido el centro inteligente del sistema de operación del motor. Este sistema está formado por un Conjunto Electrónico de Control (Electronic Control Assembly - ECA), distintos sensores que envían señales eléctricas conteniendo información hacia las entradas del ECA, señales eléctricas de salida del ECA que constituyen los mandos que este envía hacia los distintos actuadores que maneja y conductores que conectan las entradas, salidas y la alimentación eléctrica del ECA.

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El ECA es un Microcomputador que continuamente evalúa o procesa las señales de entrada provenientes del sistema de operación del motor y determina la mejor secuencia de operación para sus órdenes de salida. El ECA continuamente monitorea las condiciones de operación del motor a través de las informaciones recibidas desde varios sensores localizados en el motor y en el compartimento de motor. Entre otros y solamente citando algunos estos son,

Sensor de Temperatura del Refrigerante del Motor (Engine Coolant Temperature Sensor - ECT)

Sensor de Presión Absoluta (Manifold Absolute Pressure Sensor - MAP)

Sensor de Temperatura del Aire Admitido (Air Charge Temperature - ACT)

Sensor de Velocidad del Vehículo (Vehicle Speed Sensor - VSS) Sensor de Detonación (Knock Sensor - KS) Sonda de Oxígeno (Exhaust Gas Oxygen Sensor - EGO).

El ECA maneja cosas tales como la Mezcla de Aire/Combustible, Tiempos de Avance del Encendido y la Velocidad de Rotación del Motor en ralentí, nombrando algunas de las tantas funciones que realiza. Incluidas en estas está el manejo de los Inyectores de Combustible, el Módulo de Encendido, la Válvula de Recirculación de Gases de Escape (EGR) y la Válvula Bypass de Aire Controladora de RPM en Ralenti (ISC - BPA solenoid). Todos estos componentes trabajan en conjunto para lograr el mejor rendimiento del motor y mantener una baja emisión de gases contaminantes.

Estructura del Silicio y del Germanio

El átomo de Silicio (Si) contiene 14 electrones dispuestos de la siguiente forma:

2 electrones en la primer capa (capa completa)8 electrones en la segunda capa (capa completa) 4 electrones en la tercer capa o externa (capa incompleta).

El átomo de Germanio (Ge) contiene 32 electrones dispuestos de la siguiente forma:

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2 electrones en la primer capa (capa completa)8 electrones en la segunda capa (capa completa)18 electrones en la tercer capa (capa completa)4 electrones en la cuarta capa o externa (capa incompleta).

El Germanio y el Silicio tienen cuatro electrones en su capa exterior, por lo tanto un átomo de estos elementos puede combinarse con otros cuatro átomos iguales compartiendo un par de electrones con cada uno de ellos, completando así los 8 electrones de la capa exterior y adquiriendo así una configuración estable. Los átomos de Silicio o de Germanio, ligados entre sí de esta forma, conforman una red de cubos denominados "cristales elementales" que comparten los cuatro electrones de los vértices comunes, dando lugar a la formación del cristal de Silicio o de Germanio.

La estructura tal como se observa en la figura no tiene electrones débilmente unidos al núcleo, por lo tanto el elemento conforma un mal

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conductor.Para poder separar las ligaduras covalentes y proveer así electrones libres para la conducción de corriente eléctrica, seria necesario aplicar altas temperaturas o campos eléctricos intensos al material. Otra manera de alterar la estructura cristalina y obtener así electrones libres, consiste en agregar pequeñas cantidades de otros elementos que tengan una estructura atómica diferente.

Mediante el agregado de cantidades muy pequeñas de otros elementos, llamados "Impurezas", es posible modificar y controlar las propiedades eléctricas básicas de los materiales semiconductores. La relación entre "Impurezas" y material semiconductor es del orden de una parte en diez millones. Cuando se agrega al material semiconductor el elemento de "impureza", lo átomos de este elemento se incorporan a la estructura reticular del semiconductor pasando a formar parte de la misma.

Si el átomo de impureza contiene un electrón más de valencia en su capa exterior (5 electrones) que el átomo del semiconductor (4 electrones), este electrón adicional no podrá formar una ligadura covalente debido a que no encontrará un electrón de valencia libre adyacente (Figura siguiente). El electrón excedente es atraído débilmente por el núcleo del átomo y solo requiere una ligera excitación para separarse, en consecuencia la presencia de tales electrones excedentes hacen al material mejor conductor, es decir su resistencia a la circulación de corriente eléctrica disminuye.

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Los elementos de impureza más utilizados que se agregan a los cristales de silicio para proveer los electrones excedentes incluyen al Fósforo (P), el Arsénico (As) y el Antimonio (Sb).

Cuando se agregan al silicio estos elementos, el material resultante es denominado "Tipo N" debido a que los electrones libres excedentes tienen carga negativa. Debe hacerse notar, sin embargo, que la carga negativa de estos electrones se equilibra con una carga positiva equivalente situada en el núcleo de los átomos de impureza, por lo tanto el material sigue siendo neutro eléctricamente.

Se produce un efecto diferente cuando en la estructura cristalina del silicio se introduce impurezas cuyos átomos tienen un electrón de valencia menos en su capa exterior (3 electrones) que el átomo de silicio (4 electrones). Aunque todos los electrones de valencia del átomo de impureza forman ligaduras covalentes con los electrones de los átomos vecinos del semiconductor, una de las ligaduras de la estructura cristalina no puede completarse debido a que al átomo de impureza le falta un electrón de valencia en su capa externa con respecto a los que poseen los átomos del semiconductor. Como consecuencia de ello aparece en la estructura reticular del cristal un vacío denominado "Laguna" (figura siguiente).

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Al quedar conformada así la estructura reticular del cristal, cualquier electrón de las ligaduras covalentes adyacentes puede entonces absorber suficiente energía como para romper su ligadura y moverse a través de la red para llenar la laguna. Al igual que en el caso de los electrones excedentes, la presencia de lagunas dentro de la estructura, favorece la circulación de electrones en el material del semiconductor, en consecuencia la conductividad aumenta y la resistividad disminuye.

Se considera que el lugar vacío o laguna en la estructura cristalina tiene una carga eléctrica positiva, porque representa la falta de un electrón. Sin embargo en este caso también la carga neta del cristal permanece invariable o sea neutra. El material semiconductor que contiene lagunas o cargas positivas es denominado material "Tipo P". Los materiales tipo P se forman agregando al silicio elementos como el Boro (B), Galio (Ga), Indio (In), Aluminio (Al). "Aunque existe poca diferencia en la composición química de los materiales Tipo N y Tipo P, las diferencias en las características eléctricas de los dos tipos de elementos son sustanciales y resultan muy importantes en el funcionamiento de los dispositivos semiconductores".

Uniones P - N

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Cuando se unen dos pastillas de materiales semiconductores, una Tipo N y otra Tipo P, tal como se muestra en la Figura Siguiente, se produce un fenómeno singular pero muy importante en la zona en la que se ponen en contacto los dos materiales, denominada "Unión P-N".

Cuando se forma una unión P-N, algunos de los electrones libres del material Tipo N se difunden a través de la unión hacia el material Tipo P, combinándose con las lagunas de este material. Estos electrones al abandonar el material N dejan huecos o lagunas en él, de modo que si observamos en la figura: "B", se podría interpretar que los electrones se mueven del material N al P y las lagunas del P al N. La energía térmica es la que produce esta llamada "Corriente de Difusión". Como resultado del proceso de difusión, se produce una Diferencia de Potencial a través de la Región de Carga Espacial. Esta diferencia de potencial puede representarse, tal como se muestra en la Fig. 10, como una batería imaginaria conectada a través de la juntura P-N.

El símbolo de batería se utiliza simplemente para ilustrar los efectos eléctricos internos de la juntura. Esta diferencia de potencial forma una barrera denominada "Barrera de Energía" la cual impide que se sigan difundiendo electrones a través de juntura. En efecto, los electrones del material Tipo N que tienden a seguir difundiéndose a través de la

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juntura son repelidos por la carga negativa inducida en el material Tipo P, mientras que las lagunas del material Tipo P son repelidas por la carga positiva inducida en el material Tipo N. Esta diferencia de potencial o barrera de energía impide por lo tanto una interacción total entre los dos tipos de materiales, preservando así las diferencias en sus características.

Circulación de corriente a través de una unión P-N

Cuando se conecta una batería a una juntura P-N, la intensidad de corriente que circulará por la juntura será dependiente del nivel de tensión aplicada y de la polaridad con que se conecte la batería a la unión.

En el circuito eléctrico representado en la figura "A" el Terminal Positivo de la batería externa ha sido conectado al Semiconductor N y el Terminal Negativo al Semiconductor P. Con esta disposición de polarización de la unión P-N, los electrones libres del material semiconductor Tipo N son atraídos por el Electrodo Positivo de la batería, alejándose de la unión. Al mismo tiempo, las lagunas del material semiconductor Tipo P son atraídas por el Electrodo Negativo de la batería, alejándose también de la juntura. Como resultado de las condiciones descriptas en el párrafo anterior, la región de carga espacial en la juntura se ensancha y la diferencia de potencial que representa llega casi al nivel de la tensión de la batería externa. La circulación de corriente a través de la unión es extremadamente pequeña, si se produce. "Una unión P-N, alimentada por una fuente de Corriente Continua de esta manera, se dice que está Polarizada Inversamente".

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En el circuito eléctrico representado en la figura "B", se han invertido las conexiones de la batería externa, estando ahora su Electrodo Positivo conectado al semiconductor Tipo P y su Electrodo Negativo al semiconductor Tipo N. Con esta disposición de polarización de la unión P-N, los electrones del material Tipo P cercanos al Electrodo Positivo de la batería rompen sus ligaduras covalentes y entran a la batería, creando en el material nuevas lagunas.

Al mismo tiempo los electrones libres del material Tipo N son repelidos por el Electrodo Negativo de la batería moviéndose hacia la juntura, al desplazarse van creando nuevos espacios o lagunas que son ocupados por nuevos electrones que ingresan al material desde el Electrodo Negativo de la batería. Toda esta acción da como resultado un estrechamiento de la carga espacial de modo que los electrones comienzan a difundirse rápidamente a través de la juntura dirigiéndose hacia el electrodo positivo de la batería, al combinarse con las lagunas del material P. Esta circulación electrónica continuará mientras se mantenga conectada la fuente de alimentación externa. "Una unión P-N alimentada por una batería externa tal como se muestra en la figura "B", se dice que está Polarizada Directamente".

En esta figura se ha representado una curva generalizada para una Juntura P-N de la tensión de polarización de la juntura Vs. la

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intensidad de corriente circulante por la misma, observe que se han contemplado los casos de polarización directa e inversa.

En la región de polarización directa (cuadrante superior derecho), se puede ver que la intensidad de corriente circulante por la juntura, aumenta inicialmente lentamente a medida que aumenta la tensión aplicada a la juntura, es decir, partiendo desde tensión cero y prácticamente hasta llegar a los 500 mV a 600 mV, cada variación de 100 mV producen un aumento en la intensidad de corriente de unos pocos mA, cruzando el umbral de la Barrera de Energía o de Potencial que impone la juntura (alrededor de 600mV), la intensidad de corriente aumenta rápidamente de modo que para variaciones de la tensión de polarización de unos pocos mV la intensidad de corriente aumenta en forma importante.

En la región de polarización inversa (cuadrante inferior izquierdo), observe que para variaciones de varios volts de la tensión aplicada la intensidad de corriente sufre escasas variaciones y está dentro del orden de los microAmpar (mA). El nivel de dicha tensión podrá ser siendo aumentada (dependiendo del diodo utilizado) hasta un cierto nivel, después del cual se producirá un efecto de avalancha en la unión que producirá un brusco aumento de la intensidad de corriente inversa que si no es limitada producirá la destrucción instantánea de la unión. Dicho nivel de tensión es denominado Tensión de Zener.

Diodos

El dispositivo de estado sólido más simple es el Diodo, el cual se representa por el símbolo mostrado en la siguiente figura.

La estructura básica del Diodo es una juntura P-N, similar a la descrita anteriormente.

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El material tipo N es denominado Cátodo del Diodo y es simbolizado por la letra K. El material tipo P es denominado Anodo del Diodo y es simbolizado por la letra P. El sentido de la flecha utilizada para simbolizar el ánodo del diodo, representa el sentido de circulación de Corriente Convencional a través del diodo. El sentido de circulación de corriente electrónica a través del diodo (sentido de circulación real de la corriente eléctrica) es contrario a la flecha, es decir, de "Cátodo" a "Anodo" (negativo a positivo).

SEMICONDUCTORES

Los dispositivos de estado sólido son elementos pequeños pero versátiles que pueden ejecutar una gran variedad de funciones de control en los equipos electrónicos. Al igual que otros dispositivos electrónicos, son capaces de controlar casi instantáneamente el movimiento de cargas eléctricas. Se los utiliza como rectificadores, detectores, amplificadores, osciladores, conmutadores, mezcladores, moduladores, etc. Su peso y tamaño son reducidos, son de construcción sólida y muy resistentes mecánicamente lo que los hace libres de microfonismos y se los puede fabricar de manera que sean inmunes a severas condiciones ambientales.

Materiales semiconductores

Los dispositivos de estado sólido hacen uso de la circulación de corriente en un cuerpo sólido. En general todos los materiales pueden clasificarse en tres categorías principales: conductores, semiconductores y aisladores.Como su nombre lo indica, un material "semiconductor" tiene menor conductividad que un "conductor" pero mayor conductividad que un "aislador". Hasta hace algunos años el material más utilizado en la fabricación de semiconductores era el Germanio, luego fué reemplazado por el Silicio, material que sigue siendo utilizado actualmente. De cualquier manera en muchos circuitos todavía son utilizados diodos de germanio.

Resistividad

La aptitud de un material para conducir corriente (conductividad), es directamente proporcional al número de electrones libres del material.

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Se denomina electrones libres a aquellos que se encuentran en la órbita más externa del átomo y que están unidos débilmente al núcleo del mismo, por no estar completa la cantidad de electrones correspondientes a dicha órbita. Los buenos conductores tales como la plata, el cobre y el aluminio, tienen gran cantidad de electrones libres. Su resistividad es del orden de unas pocas millonésimas de ohm-cm3.

Los aisladores tales como el vidrio, el caucho y la mica, que tienen muy pocos electrones unidos débilmente al núcleo, tienen resistividades que alcanzan millones de ohm-cm3. El germanio puro tiene una resistividad de 60 ohms-cm3, mientras la resistividad del silicio puro es considerablemente mayor, del orden de los 60.000 ohm-cm3.

A estos materiales, cuando son utilizados para fabricar semiconductores, se le agregan impurezas para reducir su resistividad hasta un orden de aproximadamente 2 ohm-cm3 a temperatura ambiente. Esta resistividad disminuye rápidamente a medida que aumenta la temperatura en el cuerpo del semiconductor.

Estructura atómica

Fig.1 - Atomo de Aluminio

- Electrones (Cargas negativas):

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Cantidad Total = 13 (Cantidad en 1ª Capa = 2, Cantidad en 2ª Capa = 8, Cantidad en 3ª

Capa = 3 )Número Atómico = 13

- Núcleo formado por:

Protones (Cargas positivas): Cantidad = 13 Neutrones (Carga eléctrica neutra): Cantidad =14

Peso atómico = 27

La teoría electrónica explica que los átomos de todos los elementos están constituidos de forma similar a la del aluminio: un núcleo formado por protones y neutrones y girando alrededor de él, distribuidos en capas y cada uno en su órbita, (esta de forma elíptica), un número de electrones igual al número de protones. Por ser la carga eléctrica de los ELECTRONES NEGATIVA y la de los PROTONES POSITIVA y además contar el átomo con la misma cantidad de cada uno de ellos, estas cargas se compensan entre sí dando como resultado un estado de carga eléctrica neutra en el átomo. Por estar la materia formada por átomos, también es neutra en su estado normal, es decir está equilibrada eléctricamente.

Electrones Libres

Si fuera posible observar un grupo de átomos que conforman una molécula de aluminio, se vería que los electrones situados en la capa más externa (cantidad = 3) y que están débilmente ligados al núcleo, no permanecen constantemente en el mismo átomo, sino que erráticamente algunos de ellos saltan de átomo a átomo, por esta razón se los denomina Electrones Libres. La razón de la débil ligazón de estos electrones con el núcleo se debe a que la tercer capa a la que pertenecen no se encuentra completa, es decir tiene un déficit de electrones. Esta es una característica propia de los materiales coductores.

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Se ha representado un átomo de carbono, en el tenemos la primer capa (órbita) completa, 2 electrones. La segunda capa (órbita) cuenta con 4 electrones solamente, para que el átomo fuera estable y no contara con electrones libres (débil ligazón con el núcleo), esta capa debería tener 8 electrones.

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En la figura en la que se ha representado un átomo de cobre, en el tenemos la primer capa (órbita) completa, 2 electrones. La segunda capa (órbita) también está completa, 8 electrones. La tercer capa (órbita) se encuentra completa, 18 electrones. La cuarta capa (órbita) es la incompleta, esta capa podría tener un máximo de 32 electrones, pero para que el átomo fuera estable solo se necesitarían 8 electrones.

Anteriormente en el documento se vio que los átomos de todos los elementos están constituidos por un núcleo (formado por protones y neutrones) y una cantidad de electrones igual a la de los protones, dispuestos en capas u órbitas. Cada capa puede contener una máxima cantidad de electrones, este máximo número de electrones puede determinarse utilizando el siguiente cálculo:

Máxima cantidad de electrones por capa = 2n2

Siendo n el número de capa, contando a partir del núcleo, para la que se desea conocer la máxima cantidad de electrones que puede contener.

CAPA DESIGNACIONCANTIDAD MAX. ELECTRONES

1ª K 2X12=22ª L 2X22=83ª M 2X32=184ª N 2X42=325ª O 2X52=506ª P Desconocida7ª Q Desconocida

Como se ha descrito, los electrones en un átomo se sitúan en sucesivas capas a partir del núcleo: No puede formarse una nueva capa hasta que la anterior no haya completado la cantidad de electrones que le corresponde. Un átomo es estable, o sea que no se combina química ni eléctricamente con otros átomos cuando su capa exterior se encuentra completa. Los electrones de la capa exterior son los que pueden combinarse química o eléctricamente con los electrones de otros átomos, estos electrones son denominados

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ELECTRONES de VALENCIA. Cuando la capa exterior de un átomo contiene 8 electrones, el átomo se mantiene muy estable y no presenta tendencia a perder ni ganar ningún electrón. Por esta razón ningún átomo contiene más de 8 electrones en su capa exterior. Por ejemplo, la capa N (cuarta capa) puede contener un máximo de 32 electrones, pero si esta capa constituye la capa exterior del átomo en cuestión no contendrá más que 8 electrones. Ejemplos típicos son algunos gases denominados nobles:

Argón - Nº Atómico: 10

Kriptón - Nº Atómico: 36

Neón - Nº Atómico: 36

1ª Capa - 2 electrones

1ª Capa - 2 electrones

1ª Capa - 2 electrones

2ª Capa - 8 electrones

2ª Capa - 8 electrones

2ª Capa - 8 electrones

 3ª Capa - 8 electrones

3ª Capa - 18 electrones

   4ª Capa - 8 electrones

En los gases descritos, así como también lo son el Radón y el Xenón, sus átomos por su estabilidad no tienden a combinarse con ningún otro elemento y ni siquiera entre sí para formar moléculas.

Formación de una molécula de un mismo elemento

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Al compartir un electrón de su capa exterior dos átomos de Fluor forman una molécula de Fluor (F2).

Como se puede apreciar en la figura, el átomo de Fluor contiene 7 electrones en su capa más externa. Al no contener 8 electrones el átomo no es estable, sino que es químicamente Activo, por lo tanto pretenderá permanentemente ganar un electrón para completar su capa más externa. Si puede combinarse con algún otro elemento que este dispuesto a perder un electrón de su capa externa lo hará, de lo contrario puede combinarse con otro átomo de su propia especie para formar la molécula de Fluor. En el caso citado anteriormente los dos

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átomos de Fluor simplemente están compartiendo sus electrones. Esta condición se mantendrá mientras no se presente la oportunidad de que ambos átomos puedan adquirir el electrón que les falta, en este caso la molécula de Fluor se dividirá en dos átomos y cada uno tomará del otro elemento un electrón que ya no tendrá que compartir con sus pares.

Formación de la molécula de un compuesto

En la figura anterior se muestra como se combinan los átomos de dos elementos diferentes para formar una molécula de un compuesto, permitiendo comprender la mayor parte de las reacciones químicas. El Nº 1 es un átomo de Sodio, en el centro se muestra el núcleo con 11 cargas positivas (11 protones) que equilibran sus 11 cargas negativas (11 electrones). Observemos como están dispuestos estos electrones

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en las 3 capas del átomo: 2 en la primer capa (capa completa), 8 en la segunda capa (capa completa), 1 en la tercer capa (capa incompleta, deberían ser 8 por ser la capa externa). Al estar este undécimo electrón solo en la capa externa, el átomo de Sodio estará muy dispuesto a perderlo.

El Nº 2 es un átomo de Fluor, este muestra 9 cargas positivas en su núcleo (9 protones) que equilibran sus 9 cargas negativas (9 electrones). Observemos como están dispuestos estos electrones en las 2 capas del átomo: 2 en la primer capa (capa completa), 7 en la segunda capa (capa incompleta, deberían ser 8 por ser la capa externa). Al faltarle un electrón para completar esta última capa, el átomo de Fluor está muy dispuesto para ganar un electrón y completarla. Es evidente que si se colocan juntos un átomo de Sodio y uno de Fluor, el electrón libre de la capa externa del átomo de Sodio saltará a ocupar el lugar libre de la última capa del átomo de Fluor, dando como resultado esta combinación un elemento compuesto denominado "Fluoruro de Sodio". Veamos ahora que los átomos de ambos elementos, Nº 3 y Nº 4, han quedado con una conformación muy similar, la gran diferencia es que se han convertido en iones, ion positivo de Sodio (anión) e ion negativo de Fluor (catión).

En ambos ya las cargas positivas del núcleo no compensan las cargas negativas de los electrones, en el átomo de Sodio tenemos 11 cargas positivas en el núcleo y 10 electrones orbitándolo, el átomo ya no es neutro eléctricamente, presenta una "carga positiva". En el átomo de Fluor tenemos 9 cargas positivas en el núcleo y 10 electrones orbitándolo, el átomo ya no es neutro eléctricamente, presenta una "carga negativa". Las partículas de cargas distintas se atraen mutuamente y eso explica por qué se mantienen juntos los dos iones de Sodio y Fluor formando una molécula de Fluoruro de Sodio.

 

Energía almacenada en un condensador

Para cargar un condensador debe realizarse un trabajo para transportar electrones de una placa a la otra. Como dicho trabajo se desarrolla en un tiempo dado, se desarrolla energía cinética que es almacenada en el condensador como energía potencial.La carga de un condensador puede compararse con la energía

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cinética desarrollada al comprimir un resorte, este al ser comprimido almacena esa energía como energía potencial que devolverá como energía cinética cuando sea liberado.

La energía almacenada en un condensador puede calcularse por la siguiente expresión:

W = 0.5·C·V2

expresándose:

W: en JoulesC : en FaradiosV : en Voltios

La energía eléctrica que puede ser almacenada en un condensador es pequeña, por lo que difícilmente puede ser utilizado como fuente de energía. A pesar de este inconveniente, otras propiedades que posee posibilitan múltiples aplicaciones de este componente en circuitos electrónicos.

Cómo se vio en la expresión anterior, la energía almacenada en un condensador es directamente proporcional al cuadrado de la tensión aplicada V. Esta condición parece indicar que para un condensador dado conseguiríamos almacenar mucha enenrgía con el solo hecho de aumentar indefinidamente la tensión aplicada al mismo.Esto es verdad hasta un límite dado, es real que si se va aumentando el nivel de la tensión aplicada a las placas del condensador la energía almacenada en él se incrementará exponencialmente, es obvio sino no tendría sentido la expresión matemática anterior .

Este último concepto puede representarse gráficamente:

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La energía almacenada en el condensador está representada por la zona grisada de la fig. 6, vemos que al incrementarse la tensión aumenta la carga almacenada y como consecuencia aumenta la superficie que representa la energía almacenada.En este punto volvemos a pensar que si siguiéramos aumentando la tensión aplicada indefinidamente conseguiríamos almacenar cada ve más energía, ya vimos que este aumento es verdad pero tiene un límite y ese límite es impuesto por el material utilizado en el dieléctrico.

Cuando la tensión (diferencia de potencial) aplicada a las placas de un condensador llega a tomar un nivel suficientemente alto, su dieléctrico se perfora y conduce. En este caso al cortocircuitarse las placas el condensador queda inutilizado."La tensión de perforación del dieléctrico depende del material utilizado en él y de su espesor". "La máxima tensión que puede resistir un dieléctrico sin perforarse es llamada: Rigidez Dieléctrica", está tabulada por materiales y se expresa en voltios o kilo-voltios por mm. o por cm.

MaterialKv/cm de espesor

Caucho 250Ebonita 500Mármol 17Mica 750Parafina 400Prespahn 135

Para que un condensador trabaje dentro de límites seguros, no debe soportar tensiones superiores en forma continua a la denominada "Tensión de trabajo", que normalmente es indicada de alguna forma por el fabricante en las especificaciones impresas en su cuerpo. Si puede soportar picos algo mayores (aproximadamente un 40% de la tensión de trabajo) por breves instantes, siempre que estos picos no sean continuos y repititivos.

Algunos tipos de condensadores comerciales

Condensadores de Poliester

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Gama de capacidades fabricadas: 1 nF a 2.2 FTensiones de trabajo: 100 a 600 V.

Condensadores de Polietireno

Gama de capacidades fabricadas: 10 pF a 10 nFTensiones de trabajo: 30 a 500 V.

Condensadores cerámicos

Gama de capacidades fabricadas: 0.5 pF a 470 nFTensiones de trabajo: 3 a 3.000 V.

Ninguno de los condensadores presentados tienen polaridad, por lo tanto los terminales pueden conectarse a positivo o negativo indistintamente.Existe otro tipo de condensadores los que en su gran mayoría si tienen una polaridad definida para su conexión, esta polaridad es indicada en el cuerpo del capacitor. La inversión de polaridad en un capacitor de este tipo lo lleva a su destrucción.Este tipo de capacitores son denominados 'Condensadores Electrolíticos' por su tecnología de construcción y pueden ser de Aluminio o Tantalio. En algunos tipos par usos especiales en Corriente Alternada, los condensadores electrolíticos se construyen no

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polarizados y se identifican con 'NP'.

Gama de capacidades fabricadas: 0.47 a 220.000 FTensiones de trabajo: 10 a 1000 Voltios

Agrupamiento de condensadores en conexión paralelo y serie

Capacitores en paralelo

Observe el circuito, en el se puede aprecir que todos los condensadores están sometidos a la misma tensión de fuente Vb = 12 V, al cargarse todos adquirirán esta diferencia de potencial entre sus placas, pero la energía almacenada por cada uno dependerá de su capacidad, recuerde que:

W = 0.5 · C · V2

La capacidad equivalente o total de los tres condensadores en paralelo es igual a la suma de las capacidades parciales:

Ct = C1 + C2 + C3

en nuestro caso reemplazando por los valores dados en el circuito se

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tendrá:

Ct = 0.05 F + 0.001 F + 0.1 F = 0.151FCt = 0.151 F

la energía total almacenada en los tres condensadores es:

Wt = W1 + W2 + W3

Wt = 0.5·0.05·10-6·122+0.5·0.001·10-6·122+0.5·0.1·10-6·122

Wt = 0.00001087 Joules

o lo que es igual:

Wt = 0.5·0.151·10-6·122 = 0.00001087 Joules

Vemos por los cálculos realizados que 'la energia total almacenada en un conjunto de condensadores en paralelo, es igual a la energía acumulada por un condensador cuya capacidad sea igual a la capacidad equivalente o total del conjunto'.

Condensadores en serie

'Observe que la resolución de condensadores en serie es igual a la de resistencias en paralelo y la de condensadores en paralelo es igual a la de resistencias en serie'.

Averiguaremos a continuación la capacidad total del circuito planteado en la Fig. 8:

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o bien se puede resolver tal como se resuelve en el caso de resisstencias en paralelo:

luego la capacidad total será:

Observe que ambas formas de calcualr la capacidad equivalente o total arrojan el mismo resultado.Planteamos las siguientes reglas que rigen los circuitos de condensadores en serie:

1. El condensador de menor capacidad queda sometido a la mayor tensión.2. La capacidad equivalente es menor que la capacidad del menor condensador.3. Todos los condensadores se cargan y descargan al mismo tiempo.

La energía acumulada en el circuito serie planteado en la Fig. 8 es:

W = 0.5 · Ct · Vb2

W = 0.5 · 0.00097 · 10-6 · 122 = 0.0000000698 Joules

Circuitos con condensadores de igual capacidad en conexión paralelo o serie

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Cuando todos los condensadores involucrados en el circuito son de igual capacidad, la capacidad equivalente o total es igual a:

Condensadores en serie:

Condensadores en paralelo:

Ct = Capacidad de uno de los condensadores · n

Siendo n la cantidad de condensadores iguales dispuestos en conexión en paralelo.

Un dispositivo que sea capaz de almacenar cargas eléctricas es llamado condensador". Cuando se aplica una tensión de corriente continua a un condensador, la corriente empieza a circular instantáneamente con la intensidad máxima que le permite la resistencia del circuito. Esta corriente decrece a medida que transcurre el tiempo hasta alcanzar el nivel cero.Por el contrario la tensión entre los terminales del condensador será cero en el instante que se aplica tensión al circuito e irá creciendo al mismo ritmo con que la intensidad de corriente va decreciendo.Un condensador insertado en un circuito se opondrá a los cambios de tensión en el mismo.

Como se puede deducir, en un circuito eléctrico el condensador se comporta eléctricamente en forma opuesta a la de una bobina.

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Físicamente un condensador está formado por dos placas de material conductor separadas por un material aislante.

La capacidad de un condensador es una función directamente proporcional a la superficie de las placas enfrentadas, e inversamente proporcional a la distancia de separación de las mismas, todo afectado por una constante que es dependiente del material utilizado como dieléctrico llamada "Constante Dieléctrica" (epsilon).Esto quiere decir que para un espesor dado del aislador o dieléctrico, la capacidad será cada vez mayor cuanto mayor sea la superficie de las placas, o viceversa.Para una superficie dada de placas, la capacidad será cada vez mayor cuanto menor sea la distancia que las separa (espesor del dieléctrico), o viceversa.

Cálculo de la capacidad de un condensador formado por dos placas paralelas:

donde:

C=Capacidad en microfaradios (F)S=Superficie de una de las placas en centímetros cuadrados=Constante dieléctrica (obtenida en tablas)e=Espesor del dieléctrico en cm.

La "Constante Dieléctrica" es independiente de la superficie de la superficie y espesor del dieléctrico , porque en cada caso es una comparación con un vacío de las mismas dimensiones.

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MaterialConstante Dieléctrica

Vacío 1.0Aire 1.00059

Papel de Abeto

2.7

Resina 2.5Caucho Duro 2.8Papel Seco 3.5

Cristal Común 4.2Cuarzo 4.5Mica 4.5 a 7

Cerámica 5.5Vidrio Fino 7.0

Vidrio Ordinario

7.0 a 9

Ejemplo:

1. Hallar la capacidad de un condensador cuyas placas son paralelas, tienen una superficie de 35 cm2, la separación entre las mismas es de 0.12 cm. y el dieléctrico es aire.

Según la formula,

Reemplazando por los datos suministrados,

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2. Veamos que sucede con la capacidad de este condensador si en lugar del dieléctrico aire se coloca un dieléctrico de mica del mismo espesor.

Observe la importancia del material con que está conformado el dieléctrico del condensador comparando los resultados obtenidos en "A" y "B".Esto nos inidca que para la misma superficie de placas e igual separación entre las mismas la capacidad varia en función del material utilizado como dieléctrico.Entre las placas de un condensador se establece un campo eléctrico puesto que al cargarse el condensador una de las placas entrega electrones al generador quedadndo con carga positiva y la otra adquiere electrones en la misma proporción con que los pierde la otra poaca adquiriendo carga negativa.El fenómeno descrito anteriormente es el resultado de que la permisividad del aire para el pasaje de las líneas de fuerza de un campo eléctrico es uno y la de los materiales utilizados como dieléctrico en la fabricación de condensadores es mucho mayor."Hay que tener cuidado de no confundir permisividad de pasaje de las líneas de campo eléctrico con conductividad de corriente eléctrica"

Condensador formado por dos placas enrrolladas

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En la figura anterior se ha representado un condensador de los utilizados en encendidos con bobina de ignición y ruptor, como puede apreciarse las placas son dos láminas generalmente de aluminio separadas por láminas aislantes que conforman el dieléctrico, estas láminas hasta hace unos años se construían con papel embebido en aceite aislante, actualmente se utiliza para las mismas poliestireno o polipropileno.Para lograr en el condensador la capacidad necesaria para el correcto funcionamiento del circuito, es preciso tener una amplia superficie de placas enfrentadas.Por dimensiones físicas del condensador, es imposible tener esa superfie de placas en un plano, por eso se recurre a formarlas con dos largas láminas de material conductro separadas por láminas aislantes, conjunto que luego es enrrollado y encapsulado.

La unidad de medida de la capacidad es el Faradio, por ser esta una unidad muy grande, en la práctica son utilizados submúltiplos de la misma y que son:

Microfaradio (F) (puede aparecer expresado como "mfd") = 10-6 faradiosNanofaradio (nF) = 10-9 faradiosPicofaracio (pF) (puede aparecer expresado como "F") = 10-12 faradios

Comportamiento de un condensador en corriente continua.

Proceso de carga y descarga.

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El condensador que está representado en la Fig. 1 está descargado, o sea que la diferencia de potencial entre las placas 1y 2 es igual a 0 y ambas placas tienen un potencial diferente al de la batería.Al cerrar el interrruptor Sw, el polo positivo de la batería atraerá electrones de la placa 1 y el polo negativo repelerá electrones hacia la placa 2 (Fig 2).Recordemos que cargas de distinto signo se atraen y cargas de igual signo se repelen.La cantidad de electrones extraídos de la placa 1, atraídos por el polo positivo de la batería, será igual a la canatidad de electrones repelidos por el polo negativo de esta e impulsados hacia la placa 2."Esta condición se cumple por tratarse de un circuito en conformación serie, recordemos que en un circuito serie la corriente tiene la misma intensidad en cualquier punto del mismo."Las placas se van cargando en el tiempo, la 1 positivamente y la 2 negativamente. Esta carga se va produciendo en forma gradual, pero al mismo tiempo que se produce se va generando entre placas una Diferencia de potencial (se abrevia como d.d.p) que se opone a la tensión aplicada, de ahí el retardo que se produce en eel crecimiento del nivel de tensión entre placas del condensador."Cuando la diferencia de Potencial llega a igualar el nivel de la tensión aplicada, cesa la circulación de corriente en el circuito, en ese instante el condensador está completamente cargado (Fig. 3)"

Del análisis de la condición de carga descrito, surge el porque en un circuito serie alimentado por corriente continua y que tiene insertado un condensador, este bloquea el pasaje de corriente por el circuito.

Proceso de carga de un condensador con una lámpara en serie

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Una vez que el condensador ha alcanzado su máxima carga y ya no circula más corriente por el circuito, por más que se abra y se cierre el interruptor el condensador seguirá manteniendo la carga adquirida. Para descargarlo se debe reemplazar la batería por un puente, entonces el condensador devolverá al circuito la energía que tiene almacenada.

Proceso de descarga del condensador

Observar que los sentidos de circulación de corriente en la carga y la descarga son opuestos, por ser la circulación electrónica de negativo a positivo.De lo analizado en el circuito se deduce que en un circuito serie alimentado por corriente continua y en el que este incluido un condensador, solamente se establecerá circulación de corriente por el mismo, en los instantes de carga y descarga del condensador.

Observar que las circulaciones de corriente se establecen entre placas del condensador a través del circuito externo del mismo.

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"La corriente no circula de placa a placa internamente en el condensador, si asi sucediera significaría que el condensador tendría su dieléctrico en cortocircuito o con fugas importantes, lo que lo tornaría inservible como condensador".

Circuito equivalente de un condensador con fugas en el dieléctrico

Como se puede apreciar en elo circuito la "resistencia de pérdida o fuga" aparece como una resistencia en paralelo con la capacidad real del condensador. (Fig. 5)

   Las resistencias comerciales pueden ser divididas en dos grandes grupos: Fijas y Variables.

1. Las fijas denominadas de composición utilizan polvo de carbón como material resistivo aglutinado con un aglomerante formando una barra, la que es encapsulada con una resina fenólica.

2. Las fijas denominadas de carbón depositado utilizan polvo de carbón aglutinado depositado sobre un cilindro cerámico, su resistencia es función del espesor de la capa de carbón depositada y en algunos casos según el valor resistivo buscado, se deposita el carbón formando un espiral, por lo que su valor resistivo es función del espesor de la capa de carbón y del ancho de las espiras de la helicoide formada. Son protegidas por una capa de pintura epoxídica. 

3. En las fijas denominadas de óxido metálico   ciertos óxidos metálicos son depositados a alta temperatura sobre un tubo cerámico. Son protegidas por una capa de pintura epoxídica o por una cubierta

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cerámica.

4. En las fijas denominadas de alambre un alambre de niquelina, níchrom, etc. es arrollado sobre un cilindro cerámico. Son protegidas por un encapsulado cerámico.

Resistencias de composición (Fig. 1)

Se fabrican para disipaciones máximas de: ¼ watt; ½ watt; 1 watt; 2 watt; 3 watt; 4 watt

Resistencias de carbón depositado  (Fig. 2)

Se fabrican para disipaciones máximas de: 1/8 watt; 1/4 watt; 1/3 watt; 1/2 watt; 1 watt; 2 watt

Resistencias de óxido metálico  (Fig. 3)

Se fabrican para disipaciones máximas de: ½ watt a 7 watt

Resistencias de alambre (Fig. 4)

Se fabrican para disipaciones máximas de: 1 watt a 25 wattExisten comercios especializados en electrónica industrial que pueden proveer hasta potencias de 250 watts o más.

Valores de resistencia comerciales más usuales en resistencias de carbón con tolerancia del 5%

De 0,47 ohm a 22 Megaohm, en pasos de:

10 – 12 – 15 – 18 – 22 – 27– 33 – 39 – 47 – 56 – 68 – 82 – 100

Resistencias cuyo valor óhmico es indicado por bandas de colores pintadas en su cuerpo

Código de 4 bandas (ver fig. 5)

     COLO

1ra cifra   2da cifra    Multiplicador

       Tolerancia

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RNegro -----  0                1          

----------Marrón 1 1               10          

----------Rojo 2 2   100          

----------Naranja

3 3             1.000

          ----------

Amarillo

4 4            10.000

          ----------

Verde 5  5           100.000

          ----------

Azul 6 6         1.000.000

          ----------

Violeta 7 7        10.000.000

          ----------

Gris 8 8        -------------

          ----------

Blanco 9 9        -------------

          ----------

Dorado -------------------

-------------------

             0,1          +/-   5%

Plateado

-------------------

-------------------

            0,01          +/- 10%

Sin color

-------------------

-------------------

       -------------

         +/- 20%

Código de 5 bandas (ver fig. 6)

Color   1ra cifra 2da

cifra

3ra cifra     Multiplicador

Tolerancia

NEGRO    ------------

0 0                1 --------------

MARRON   1 1 1               10    +/- 1%ROJO   2 2 2              100    +/- 2%NARANJA  3 3 3            -----------

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1.000AMARILLO   

4 4 4           10.000

--------------

VERDE 5 5 5          100.000

--------------

AZUL  6 6 6        1.000.000

--------------

VIOLETA 7 7 7       10.000.000

--------------

GRIS   8 8 8      100.000.000

--------------

BLANCO 9 9 9    1.000.000.000

--------------

PLATEADO 

-------------

--------------

--------------

            0,01 --------------

DORADO -------------

--------------

--------------

          0,0001

--------------

Resistencias variables (Fig. 7)

Un potenciómetro, tal como se ve en la figura, es un componente de tres terminales, entre dos de ellos se encuentra depositada una resistencia sobre un substrato de material aislante, el tercer terminal está conectado a un patín deslizante que hace contacto con la superficie de dicha resistencia, de esta forma se logra tener una resistencia variable si se lo conecta adecuadamente.

El material base o substrato puede ser de resina fenólica o cerámica. El material que conforma la resistencia puede ser:                                

- Polvo de carbón amalgamado con un aglutinante, (es utilizado en los potenciómetros denominados de carbón )

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- Polvo de óxido metálico amalgamado con un aglutinante, (es utilizado en los potenciómetros denominados de cermet )

- De alambre de nichrom, niquelina, etc. enrrollado sobre una forma cerámica, (es utilizado en los potenciómetros denominados de alambre)

En los potenciómetros de ajuste de la posición del cursor por rotación, el ajuste puede lograrse por medio de un eje al cual tiene acceso el usuario, o por medio de algún tipo de herramienta, por ejemplo destornillador.

En los potenciómetros de ajuste de la posición del cursor por deslizamiento longitudinal, el ajuste normalmente es por medio de un eje al cual tiene acceso directo el usuario.

 Sensores de temperatura motor

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Modelos: Vectra 2.0, Calibra 2.0, Cavalier 2.0. Motor: X20 XEVAño: 1993 a 1995

Estamos acostumbrados que prácticamente en todos los vehículos el Sensor de Temperatura de Motor es un componente resistivo de características NTC, es decir se trata de una resistencia (también llamada termistancia) que varia su magnitud en función de la temperatura a la que se encuentra expuesta. Como este componente se encuentra inmerso en el líquido refrigerante del motor "a medida que aumenta la temperatura de motor disminuye la resistencia del sensor".

Recordemos como el computador de a bordo se entera a que temperatura se encuentra el motor. (Ver figura 1).La tensión presente en el "Punto A" variará de acuerdo a la resistencia que tenga el sensor en cada momento.A una temperatura de 15º C el sensor podrá tener una resistencia de 3,6 KW, lo que dará una tensión en el "Punto A" de 3,21 Volt. Con el motor caliente 95º C, el sensor podrá tener una resistencia de 290 W, lo que dará una tensión en el "Punto A" de 0,633 Volt. Estas tensiones analógicas son procesadas por un conversor analógico/digital y entregadas al microprocesador, el que consultando en la tabla de temperaturas que tiene en memoria sabrá a que temperatura se encuentra el motor. En el caso del computador "Simtec 56", el sensor de temperatura de motor también es del tipo NTC. La variación importante radica en que el PCM maneja una estrategia particular en la resistencia de referencia a los + 5Volt de este sensor.

El sensor de temperatura de motor adopta los siguientes valores según la temperatura de motor a la que está expuesto:

Temperatura

Resistencia

10º C 3,3 K 60º C 870 80º C 300 98º C 250

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Observe en el circuito presentado en la figura 2.La resistencia de referencia del sensor a + 5 Volt está conformada por dos resistencias conectadas en serie, una de 3,6 K y la otra de 350 , esta serie da una resistencia total de Rt = 3,95 K. Con el motor frío, supongamos a 10º C, el sensor tiene una resistencia propia de 3,3 K, en ese caso la tensión en el "Punto A" (información hacia el PCM) es de: Tensión en el "Punto A" a 10º C => 2,39 V. Al arrancar el motor en estas condiciones, el PCM acciona el relé K 12 (ver circuito general). Al cerrar los contactos de este relé quedan alimentados con + 12 Volt el motor M 27 que acciona una bomba de aire adicional y la electroválvula Y 15. Esta válvula al abrirse permite que el aire impulsado por la bomba citada sea insuflado en el múltiple de escape. Esta estrategia inicial es realizada para disminuir la emisión de gases contaminantes en la faz de funcionamiento en frío del motor. A medida que transcurre el tiempo el motor va elevando su temperatura de funcionamiento y como consecuencia la resistencia del sensor de temperatura de motor va decreciendo. Al decrecer esta resistencia la tensión de información hacia el PCM se reduce también.

Cuando la tensión de información de la temperatura de motor alcanza el nivel de 0,9 Volt (la resistencia del sensor se encuentra en ese momento alrededor de los 870 ) el PCM cierra la llave electrónica SW1 (Fig. 2), acción que elimina la resistencia de 3,6 K del circuito serie conformado anteriormente por: 3,6 K + 350 + R del sensor quedando ahora dicho circuito conformado por: 350 + R del sensor.En la tensión de información se produce un drop pasando de 0,9 V a 3,56 . Esta acción se produce cuando el motor ha alcanzado una temperatura de alrededor de los 60º C. En el preciso instante que el computador aplica esta estrategia tambien desconecta el relé K12, desactivando así la bomba de aire adicional y la electroválvula Y15. La temperatura del motor seguirá aumentando y por consecuencia disminuyendo la resistencia del sensor (P30), por lo que la tensión de información seguirá descendiendo. Por ejemplo al llegar la temperatura a 98º C el sensor tendrá una resistencia de aproximadamente 250 por lo que el nivel de la tensión de información tendrá un nivel de: Vinformación 2,1 V.La razón de esta estrategia radica en que de esta forma la resolución de la información aumenta cuando el motor comienza a tomar sus

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máximas temperaturas de trabajo.

Veamos la variación de la resistencia del sensor en función de la temperatura de motor en la figura 3.

Como se puede apreciar en la figura 3, la curva de variación de la resistencia del sensor en función de la temperatura de motor no es una recta sino una hipérbola, que casi se hace asíntota con el eje de temperatura en la zona de temperatura normal de trabajo del motor. Es decir, en esa zona la variación de resistencia por grado de temperatura es muy pequeña.Este tipo de curva de variación de la resistencia del sensor de temperatura de motor no es privativo de este sensor en particular, todos los sensores de este tipo poseen curvas de variación similares.

Veamos, en la figura 4, como se mejora la resolución de la información de las variaciones de temperatura en esa zona crítica y cual seria la información que un circuito similar al planteado, pero sin la estrategia descripta, entregaría al computador.

Observe que en la zona de temperatura normal de trabajo del motor 80º C a 100º C, la información de las variaciones de temperatura enviadas hacia el computador son muy pequeñas, apenas 0,06 V = 60 mV para una variación de 20º C. Indudablemente la resolución de la variación de tensión de información por grado Centígrado es muy estrecha. Consideremos ahora como se comporta la estrategia del computador SIMTEC 56 en la misma zona de temperatura (figura 5).

Observe que en este caso en la zona de temperatura normal de trabajo del motor 80º C a 100º C, la información de las variaciones de temperatura enviadas hacia el computador se han ampliado. Antes teníamos una variación de solo 60 mV para una variación de 20º C (80º C a 98º C) y ahora para la misma variación de temperatura (80º C a 98º C) se obtienen 220 mV. Indudablemente la resolución de la variación de la tensión de información por grado Centígrado se ha ampliado casi 4 veces.Este método favorece a las estrategias que debe manejar el computador para hacer funcionar los electroventiladores que impulsan la masa de aire de enfriamiento del radiador de calor del líquido

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refrigerante de motor.

Una estrategia similar a la explicada es utilizada por GM en modelos tales como: Monza 1.8/2.0 EFI equipado con Unidad de Control Electrónico MULTEC 700 Kadett 1.8/2.0 EFI equipado con Unidad de Control Electrónico MULTEC 700IPanema 1.8/2.0 EFI equipado con Unidad de Control Electrónico MULTEC 700También está utilizado en algunos modelos de Corsa y Omega, todos equipados con Unidad de Control MULTEC.

Computador SIMTEC 56

Descripción de componentes del circuito:

F49..... Fusible 30 AK12.... Relé alimentación de Bomba de Aire Adicional (M27) y Válvula de Paso de Aire Adicional (Y15). K68.... Conjunto relés de inyección K69.... Unidad de Control Electrónico (PCM; ECU; etc.) SIMTEC 56 L2....... Módulo y Bobina de Ignición M27.... Bomba de Aire Adicional M33.... Válvula reguladora de marcha lenta P29..... Sensor de temperatura de aire aspirado P30..... Sensor de temperatura de motor P32..... Sensor de oxígeno P34..... Potenciómetro sensor de posición de mariposa (TPS) P35..... Sensor de RPM y posición de cigüeñal P44..... Medidor de masa de aire P46..... Sensor de detonación (pistoneo) P47..... Sensor de fase (posición de cilindro 1) Y7....... Inyectores Y15..... Electroválvula de paso de aire adicional Y18..... Electroválvula recuperación de gases de escape (EGR) Y34..... Electroválvula recuperación gases del tanque de combustible (Canister