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Diodos de alternador.

Actuadores de ralentí.

Sensores de posición de válvula mariposa (TPS).

Sensor de oxigeno (Sonda Lambda).

Sensores de temperatura resistivos.

Definición de parámetros de Baterías.

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DIODOS SEMICONDUCTORES

El diodo semiconductor es un elemento de dos terminales cuya principal función es la de rectificar una señal alterna, es decir que solo permite el paso de corriente eléctrica en un solo sentido.

El símbolo del diodo es el siguiente:

ANODO                                           CATODO

 

A uno de los terminales se lo denomina ánodo y al otro cátodo.

 

Polarización directa del diodo :

La circulación de corriente se produce cuando la tensión aplicada al ánodo es aproximadamente 0,7 V mas positiva que la aplicada al cátodo. En este caso la corriente circula como lo indica la figura.

 

SENTIDO DE CIRCULACION DE LA CORRIENTE

 

Si ponemos un amperímetro y un voltímetro como muestra la figura, el amperímetro indicará cuando circula la corriente y el voltímetro indicara aproximadamente 700 mV.

 

La curva de un diodo en directa es de la forma:

 

Como vemos una vez superada la tensión de umbral la corriente sube hasta que sea limitada por la carga del sistema, y no por el diodo, es decir que el diodo no limita la corriente, lo que significa que si no hay algo que la limite, ésta subirá hasta quemar el diodo.

 

Polarización inversa del diodo :

En inversa la curva del diodo es la siguiente :

 

 

La tensión zener (Vz) es la tensión donde el diodo empieza a conducir en inversa, en los diodos comunes se genera un aumento excesivo de corriente que quemaría el diodo. Por lo tanto siempre se debe trabajar por debajo de esta tensión inversa donde prácticamente no hay circulación de corriente inversa.

 

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ACTUADORES DE RALENTI

Básicamente, estos actuadores los podemos clasificar en cuatro grandes grupos que son:

  1. Solenoide y resorte antagónico.

  2. Doble solenoide.

  3. Motor de continua.

  4. Motor paso a paso.

Solenoide : es un conductor eléctrico arrollado que conduce una corriente eléctrica la cual produce un campo magnético como lo muestra la figura 1.

Figura 1

 

Si dentro de este campo magnético ponemos un embolo de hierro dulce o acero, aparecerá sobre el una fuerza que tratará de introducirlo en el solenoide, como indica la figura 2.

Figura 2

 

La posición de equilibrio se alcanzará cuando coincidan el centro del solenoide y el del embolo

Esta fuerza será proporcional a la corriente que circula por el arrollamiento, es decir a mayor corriente mayor fuerza, por lo que si ponemos un resorte antagónico que se oponga a esta fuerza obtendremos un sistema de fuerzas que llegará al equilibrio cuando la fuerza ejercida por el resorte sea igual a la ejercida por el campo magnético producido por el solenoide. De esta forma controlando la corriente que circula por el arrollamiento, podemos controlar la posición del embolo como muestra la figura 3.

Figura 3

La forma más sencilla que tenemos de controlar la corriente en estos solenoides es a través de su tensión media.

A continuación mostramos un ejemplo de este tipo de actuadores y la forma de onda de tensión que lo controla.

        

Se puede observar que sobre la tensión continua está montada una señal cuadrada al efecto de producir una pequeña vibración para evitar tener que vencer el rozamiento o fricción estática y así poder tener movimientos suaves con pequeñas diferencias entre la fuerza del resorte y la del campo magnético.

En el segundo grupo, la gran diferencia respecto al anterior es que en vez de tener un resorte antagónico tiene un segundo solenoide.

El modo de operación es similar al anterior, con la diferencia que en vez de controlar un solo solenoide, controlamos los dos.

Como dijimos antes, a mayor corriente por el solenoide, mayor fuerza y a menor corriente menor fuerza, es decir que si aumenta la corriente en un solenoide, la corriente en el otro debe disminuir y viceversa.

En la figura 4 se dan dos ejemplos, en 4-a la corriente en el solenoide 1 es menor a la del solenoide 2 y en 4-b la corriente en el solenoide 1 es mayor a la del solenoide 2.

(a)                                                   (b)

Figura 4

A continuación mostramos un ejemplo de este tipo de actuadores y la forma de onda de tensión que lo controla. Cabe aclarar que el émbolo en este caso no tiene un desplazamiento lineal si no que es rotativo, lo que no modifica en nada lo explicado.

 

Las forma de controlar el valor medio de la tensión y así controlar la corriente, es por medio del ciclo de actividad de la señal. Son dos ondas complementarias es decir que a medida que el pulso se ensancha en una, en la otra se angosta y viceversa.

El tercer grupo es el de los motores de corriente continua que no necesitan mayor análisis. Si se los excita con una polaridad giran en un sentido y se le invierte la polaridad giran en el otro.

A continuación mostramos un ejemplo de este tipo de actuadores:

La forma de onda puede ser pulsos de continua, o simplemente una continua con la polaridad que hiciera falta.

Este último actuador cumple también la función de sensor, (pie levantado), a través de un contacto instalado en el interior de su tope.

El cuarto y último grupo es el que corresponde a los motores paso a paso. Para explicar este tipo de motores, tomaremos el caso más sencillo.

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 Figura 5

El motor paso a paso está compuesto de dos bobinas estatoras construidas a 90º una de la otra. El rotor es simplemente una barra imantada que siempre busca la posición de mínima energía más cercana, coincidente con la resultante de la suma de los dos campos generados por las dos bobinas y representada por la flecha gruesa en la figura 5. Los dibujos de esta figura muestran una vuelta en un motor de cuatro pasos.

Si se ponen mas pares de polos, siempre alternando uno de cada bobina, se obtienen motores de gran cantidad de pasos, con lo que el movimiento es casi continuo.

A continuación mostramos un ejemplo de este tipo de actuadores y la forma de onda de tensión que lo controla.

 

         

 

Estas formas de onda fueron tomadas bobinado por bobinado sin referencia de masa, puesto que ninguno de los bobinados tiene conexión a masa.

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SENSORES DE POSICION DE MARIPOSA

Estos sensores conocidos como TPS ( Throttle Position Sensor ) cumplen la función de comunicarle a la unidad de control electrónica la posición de la mariposa. Esta indicación la dan en forma de un valor de tensión que coincide con la posición.

Su funcionamiento normalmente es por medio de un divisor resistivo en el que una de sus resistencias es un potenciómetro.

Para que lo anterior quede claro, describiremos básicamente el funcionamiento de un potenciómetro. Es una resistencia formada por una delgada pista de carbón de cuyos extremos salen dos terminales; a dicha pista la recorre un cursor que esta vinculado a en tercer terminal. La representación es la siguiente:

 

Si aplicamos una tensión entre los terminales 1 y 2, en el cursor tendré una tensión proporcional a la posición de este sobre la pista, es decir, si el cursor esta todo girado hacia el terminal 1, la tensión en el cursor y en el terminal 1 será idéntica. De la misma forma si el cursor esta todo girado hacia el terminal 2, la tensión en el cursor coincidirá con la tensión sobre el terminal 2. Si la distribución de la resistencia a lo largo de la pista es lineal, entonces la tensión sobre el cursor será proporcional a la posición de este sobre la pista. Si el cursor esta en el centro de la pista, la tensión sobre este será la mitad de la suma de las tensiones de los terminales 1 y 2.

Por ejemplo si tengo en un terminal 0V y en el otro 5V y el cursor esta en el medio, en este tendré 2,5V.

Si tengo en un terminal 1V y en el otro 4V y el cursor esta en el medio, en este tendré 2.5V.

Los TPS aparte del potenciómetro pueden tener algunas resistencias en serie a sus terminales, ya sea en los extremos de la pista o en el cursor según las necesidades del fabricante.

A continuación daremos algunos ejemplos de sensores con los valores que deberían dar al medirlos con un óhmetro.

FORD E7DF-9B989-AA

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FORD 95BF9B989 DA 7ª22ª

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FORD F57F 99B989 AA BE14A

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MAGNETI MARELLI

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GM

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BOSCH 0 280 122 001

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Un inconveniente bastante usual, es que se ensucie la superficie de la pista. En este caso cuando el cursor en su recorrido pase por sobre la suciedad, se desvinculara de la pista y perderá la referencia de tensión de la misma dando una información errónea de la posición. Para verificar esto, y luego de conectar un óhmetro sobre el cursor se lo debe hacer girar muy lentamente controlando que la medición del óhmetro siga exactamente la posición del cursor.

Lo mismo se puede hacer montado en el vehículo pero midiendo tensión en vez de resistencia. La operatoria seria poner en contacto al automóvil para alimentar el sistema y luego hacer girar muy lentamente la válvula mariposa controlando que la medición del voltímetro siga la posición del cursor.

Normalmente estos sensores se alimentan con 5V entre sus extremos y en el cursor con la mariposa totalmente cerrada tendremos entre 0,3 a 0,8 Volts y con la mariposa totalmente abierta tendremos entre 4,5 y 4,8 Volts.

También hay algunos sensores que solamente censan mariposa totalmente abierta y totalmente cerrada y se basan en dos llaves que se activan en sus extremos de giro.

BOSCH

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La forma de medir estos es simplemente girando el cursor hacia sus dos extremos y midiendo continuidad.

Si la mariposa esta totalmente cerrada tendré continuidad entre los terminales 2 y 18 y si la mariposa esta totalmente abierta tendré continuidad entre los terminales 3 y 18

 

 

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SENSOR DE OXIGENO

La Sonda Lambda o Sensor de Oxígeno es el dispositivo de medición principal que utiliza el ordenador o ECU para el control de combustible en el vehículo. Este determina si la mezcla esta rica o sea que sobra combustible o esta pobre o sea que falta combustible.

Un sensor del oxígeno es un generador químico. Éste hace constantemente una comparación entre el oxígeno dentro del múltiple de escape y del aire exterior, fuera del motor. En función de esta comparación se genera una tensión que generalmente está entre 0 y 1100mV.

Su estructura se basa en películas de oxido de circonio estabilizado o titanio. El principio de medida esta relacionado con la conducción iónica de iones oxígeno a través del óxido de circonio, cuando esta alcanza una temperatura mayor que 300°C.

Algunos sensores incorporaran un elemento local de calefacción para alcanzar la temperatura de trabajo.

Todos los motores de combustión interna con chispa necesitan una relación apropiada entre el combustible y el aire para funcionar correctamente. Para la nafta ésta relación es de 14,7 porciones de aire a una porción de combustible.

Cuando el motor tiene más combustible que el necesitado, todo el oxígeno disponible se consume en el cilindro y el gas al irse a través del escape, no contiene casi nada de oxígeno. En estas condiciones el sensor genera un voltaje mayor de 450mV.

Por otro lado si el motor tiene menos combustible que el necesario, el oxígeno disponible no se consume totalmente en la explosión. El remanente sale del cilindro y fluye hacia el escape. En este caso, el voltaje del sensor será menor de 450mV.

 

Mezcla Rica => Tensión mayor a 500mV

 

Mezcla Pobre => Tensión menor a 400mV

 

El sensor no comienza a generar tensión hasta que el oxido de circonio alcanza una temperatura de 300C. Antes que esto ocurra, el sensor no es conductor. Es como si el circuito entre el sensor y el ordenador estuviese abierto.

El punto medio es cerca de 400 o 500mV, que es cuando la mezcla no es ni rica, ni pobre. Un sensor de O2 completamente caliente y trabajando correctamente en un vehículo, no permanecerá en alrededor de 450mV, sino que oscilará entre menos de 200mV a mas de 700mV. O sea está constantemente en un estado de transición entre aproximadamente dichas tensiones.

En muchos coches, el ordenador envía una tensión de polarización de 450mV a través del alambre del sensor de O2. Si el sensor no está caliente por lo que no conducirá, o si el circuito del sensor esta abierto por cualquier otro motivo, el ordenador recoge una tensión de entre 400 y 500mV constantes que es la de polarización. La ECU se da cuenta que es la tensión de polarización, ya que no esta oscilando, y juzga de que sensor no está listo o anda mal. Entonces pasa a la operación de bucle abierto, y utiliza todos los sensores excepto el O2 para determinar la salida del combustible.

Un motor funcionando en bucle abierto, trabaja con una mezcla más rica que lo ideal. Esto se traduce en perdida de potencia, perdida de economía de combustible y contaminación atmosférica.

En condiciones normales con el sensor bastante caliente, el ordenador trabaja en el modo de bucle cerrado. El bucle cerrado es el modo de funcionamiento donde todos los sensores de control de motor, incluyendo el sensor del oxígeno, se utilizan para conseguir la mejor economía de combustible, las emisiones más bajas, y la mejor potencia.

Es importante recordar que el sensor O2 está comparando la cantidad de O2 entre el interior y el exterior del motor. Si se obstruye la toma al exterior ya sea porque se cubre con aceite, el sensor se bloquea, y la comparación ya no es posible.

También puede fallar por degradación del óxido de circonio, por problemas en el calefactor o de cableado. Generalmente cuando el sensor se pone malo, el motor mostrará una cierta pérdida de potencia, y no parecerá responder rápidamente.

El combustible con plomo arruinará el sensor O2 rápidamente.

Si por error o por problemas en el cableado, se pone la salida del sensor en cortocircuito, generalmente éste no se dañará. Esto pone a tierra simplemente la tensión de salida (a cero volt). Una vez que se repare el cableado, el circuito funcionará normalmente.

 

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SENSORES  DE TEMPERATURA RESISTIVOS

Son componentes que varían su resistencia en función de la temperatura. Los hay PTC y NTC.

PTC (Coeficiente de temperatura positivo) son los que aumenta su resistencia cuando aumenta la temperatura.

NTC (Coeficiente de temperatura negativo) son los que disminuyen su resistencia cuando aumenta la temperatura.

 

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DEFINICION DE PARAMETROS DE BATERIAS

Capacidad nominal (C20) : Es la capacidad de descarga que una batería totalmente cargada a 27 oC , mantendrá durante 20 horas, sin que la tensión entre bornes de batería baje de 10,5 Volts.

La capacidad nominal se mide en amperes-hora.

Ejemplo :

Corriente de descarga : 3 A.

Tiempo de descarga : 20 hs.

Capacidad Nominal : 3 A x 20 hs = 60 Ah

CCA (Cold Cranking Amperes) : También conocida como corriente de arranque en frío. Es la descarga que una batería totalmente cargada a –18 oC, mantendrá durante 30 segundos, sin que la tensión entre bornes de batería baje de 7,2 Volts.

La CCA se mide en amperes.

Capacidad de Reserva (RC) : Es el tiempo en minutos que una batería totalmente cargada entregara energía para mantener la ignición, las luces y accesorios si fallara el sistema de carga.

Este tiempo se mide a 27 oC y con una corriente de descarga de 25 A hasta que la tensión entre los bornes de la batería baje de 10,5 Volts.

La Capacidad de Reserva se mide en minutos.

 

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