COMPONENTES ELÉCTRICOS

COMPONENTES ELÉCTRICOS

Capacitación TécnicaCapacitación Técnica

OBJETIVOS

•Identificar los diferentes elementos de protección, interruptores y símbolos para cada uno de estos.

•Identificar los diferentes tipos de sensores y su funcionamiento.

•Explicar el rol del los diferentes tipos de sensores y su interacción con el ECM.

•Identificar y comprender las señales de los sensores.

•Diagnosticar posibles fallas en los componentes eléctricos del motor.

Debido a la disminución de resistencia ocasionada por el corto circuito, la corriente tiende a aumentar de acuerdo a la ley de ohm, lo que ocasionaría un daño permanente en nuestro circuito. Para esto se han diseñado dispositivos de protección, para evitar dañar los componentes del circuito por una sobre corriente.Estos dispositivos pueden ser:

-Fusibles.

-Relevadores de protección.

ELEMENTOS DE PROTECCIÓN

El fusible es un dispositivo que protege los componentes eléctricos y/o electrónicos de un flujo excesivo de corriente. El fusible tiene posibilidad de permitir el paso de una determinada cantidad de amperes a través de él, cuando la corriente aumenta ya sea por un corto circuito o por algún otro factor el fusible protege al compenente debido a que el exceso de corriente aumenta la temperatura en el filamento del fusible abriendo permanentemente el circuito y evitando así que circule mas corriente.Los fusibles están calculados para soportar una corriente determinada dependiendo del calibre del filamento fundible y del material del mismo.

ELEMENTOS DE PROTECCIÓN

El relevador de protección es un dispositivo que protege los componentes eléctricos de una sobre corriente, este dispositivo actúa o interrumpe la corriente cuando al aumentar ésta aumenta la temperatura de un elemento bimetalico del relevador interno, el cual al tratar de dilatarse o deformarse por efecto térmico accionara un dispositivo mecánico que interrumpirá el paso de la corriente abriendo permanentemente el circuito.Los relevadores están calculados para soportar un corriente determinada, y esto se logra cambiando el elemento bimetalico dependiendo de la corriente máxima de interrupción.Estos dispositivos tienen la ventaja de ser reutilizables.

ELEMENTOS DE PROTECCIÓN

El ECM se energiza directamente de la batería utilizando a su vez un fusible de protección. Esta conexión mantiene parte del ECM alimentado mientras el motor no está en operación. Una conexión derivada del interruptor de encendido alimenta al ECM cuando el motor se va a encender y lo mantiene energizado durante su operación.

SISTEMA DE CONTROL DE POTENCIA

SENSORES E INTERRUPTORES

Los sensores e interruptores proveen las señales al ECM de las diferentes variables que puedan afectar el comportamiento del motor. Estas señales son proporcionales a los valores de las variables que están midiendo o actuando.El uso de sensores en los motores electrónicos permite mayor protección, mejor dosificación, control del tiempo, control de emisiones y control general del sistema.

TIPOS DE SENSORES

ACTIVOS: Los sensores activos necesitan una alimentación debido a que el elemento eléctrico que esta en contacto con la variable a medir no produce ningún tipo de señal eléctrica si no es alimentado.

PASIVOS: Los sensores pasivos no tienen alimentación, ya que la señal es una variación directa de un parámetro eléctrico (V, A, Ω) producido por el elemento eléctrico expuesto a la variable a medir debido a un cambio de estado o propiedad del mismo.

Los sensores se dividen principalmente en activos y pasivos.

SEÑAL DE LOS SENSORES

La señal eléctrica que mandan los sensores al ECM es una señal analógica (Voltaje o Corriente), que es transformada a una señal digital ( 1’s y 0’s), con el propósito de que sea mas fácil de manejar la información por el ECM.

SENSOR DE TEMPERATURALos sensores de temperatura son del tipo pasivo, ya que este tipo de sensores esta formado por un elemento semiconductor llamado termistor.Un termistor es una resistencia eléctrica que varía su valor en función de la temperatura. Existen dos clases de termistores: NTC y PTC. **Un Termistor NTC (Negative Temperature Coefficient) es una resistencia variable cuyo valor va decreciendo a medida que aumenta la temperatura. Son constituidas por un cuerpo semiconductor cuyo coeficiente de temperatura es elevado, es decir, su conductividad crece muy rápidamente con la temperatura. Un termistor PTC (Positive Temperature Coefficient) es una resistencia variable cuyo valor va aumentado a medida que aumenta la temperatura.

SENSOR DE TEMPERATURATabla de valores de resistencia del termistor del sensor de temperatura para comparaciones en caso de sensores en malas condiciones.Cuando estos valores son detectados y procesados por el ECM, este envía una señal para activar el ventilador o bien alguna protección del motor en caso de que la temperatura sea crítica.

SENSOR DE TEMPERATURAPara diagnosticar si el sensor esta dañado podemos utilizar INSITE, por ejemplo:Si tenemos abierto el termistor del sensor INSITE marcara el código “144” alto nivel de voltaje detectado.Otra falla seria un corto en las terminales del sensor marcando el código “145”bajo nivel de voltaje, ya que todo el voltaje seria puesto a tierra.

SENSOR DE TEMPERATURA DE GAS DE ESCAPE

Este tipo de sensores pueden ser del tipo termistor o termocupla, debido a que los gradientes de temperatura a medir son altos se usa generalmente la termocupla o termopar. El principio de funcionamiento de la termopar es con base al efecto Seebeck, el cual fue un físico estoniano quien descubrióaccidentalmente que la unión entre dos metales distintos genera un voltaje que es función de la temperatura.

SENSOR DE TEMPERATURA DE GAS DE ESCAPE

Se puede utilizar un ohmetro para verificar el sensor, midiendo la resistencia entre terminales se verifica que esta no sea demasiada alta ya que podría significar que se han separado los metales.Para comprobar el arnés se puede utilizar INSITE; con el motor encendido y cortocircuitando el arnés del sensor verificar el parámetro de temperatura, el cual deberá variar indicando que el arnés esta en buen estado.

SENSOR DE AGUA EN EL COMBUSIBLEEste sensor es de tipo conductivo (encendido/apagado), es decir varia su conductividad, actúa cerrando el circuito cuando entra en contacto con el agua cambiando a si la señal de salida.Para poder verificar este tipo de sensor, se utiliza un ohmetro, el cual se utilizara para medir la resistencia de éste, la cual deberá estar por encima de los 150kΩ.

SENSOR DE NIVEL DE REFRIGERANTE

Este sensor es de tipo capacitivo, es decir varia su capacitancia conforme cambia la variable a medir, cambiando la señal de salida.Esto se logra mediante el aumento o disminución de la capacitancia debido a la variación del fluido entre los elemento conductores, con lo cual variará la señal de salida.

SENSOR DE NIVEL DE REFRIGERANTE•Para verificar si el sensor y el arnés están en buenas condiciones:Verifique la tierra y la señal de alimentación al sensor la cual deberá ser 5 V, además verifique posible corto circuito o un circuito abierto en el arnés.Desconecte el sensor, y monitoreando el parámetro mediante INSITE verifique que marque el código “145”, bajo nivel de voltaje.Después realice un puente entre las terminales de señal y alimentación lo que ocasionara que marque el código “146”, alto nivel de voltaje.Si se cumplen todas las consideraciones anteriores y sigue marcando falla en el sensor, se debera reemplazar el sensor.

SENSOR DE RELUCTANCIA VARIABLE

Este tipo de sensores de reluctancia variable o campo magnético variable es utilizado para medir la velocidad y posición en el motor.Esto se logra mediante una señal sinusoidal producida por el sensor debido a un cambio en el campo magnético de este por el cambio de reluctancia ocasionado por un aro de tonos ó los dientes del engrane del cigüeñal, los cuales al estar en movimiento cambian la reluctancia del sensor.

Para que el ECM identifique como una vuelta o revolución del motor, el número de pulsos alternos generados por el sensor debe ser el mismo que numero de dientes o el numero de aberturas del aro de tonos, el cambio de la frecuencia se traducirá como un cambio de velocidad (acelerar o desacelerar).

OPERACIÓN DEL SENSOR DE RELUCTANCIA VARIABLE

Un sensor inductivo genera señales de corriente alterna, tantas veces como número de dientes (de la rueda fónica o piñón) pasen junto a él. Algunos tipos de sensores tienen dos bobinas que generan una señal adicional para el OEM.

DOS BOBINAS INDEPENDIENTES

SENSOR DE RELUCTANCIA VARIABLEEste tipo de sensores es del tipo pasivo ya que no necesita una señal de alimentación.Para probar las condiciones de este tipo de sensores, se hace mediante un ohmetro midiendo la resistencia de la bobina, la cual debe estar dentro de las especificaciones de acuerdo a el diagrama de cableado.Algunos sensores utilizan un campo extra para reducir interferencias de radiofrecuencia o interferencias electromagnéticas.

FALLAS EN EL SENSOR DE RELUCTANCIA VARIABLE

Para evitar un mal funcionamiento en el motor se debe verificar que el sensor este a la distancia correcta, no presente daños u oxidación.

SENSOR DE EFECTO HALL

El sistema hall se basa en el principio de conductibilidad de una pastilla semiconductora, cuando se enfrenta a ella un campo magnético, es decir, si las líneas magnéticas de un Imán permanente está cercano o enfrentado a esta "pastilla", ella se convierte en conductora eléctrica, emitiendo una señal hacia el computador. En cambio cuando una pantalla (disco) interrumpe o tapa esta acción del campo magnético del imán, la "pastilla" deja de conducir o enviar esta señal.El número de veces que se envíe esta señal, dependerá únicamente del número de ventanas que posea el disco o pantalla obturadora en su periferia, la misma que también está alojada en el eje del distribuidor.

Una de las aplicaciones de los sensores por efecto hall que más se ha instalado en la industria, en especial en la automotriz, es como reemplazo del sensor inductivo o magnético que describimos más arriba (basado en un imán permanente y una bobina). Dado que en este caso el sensor, por estar implementado por un semiconductor (antimoniuro de indio, el arseniuro de indio o el fósforo arseniuro de indio), tiene la capacidad de poseer electrónica integrada, la señal que sale de los sensores por efecto hall para uso como detectores de proximidad por lo general ya está amplificada y condicionada, de modo que su utilización es mucho más directa, fácil y económica.

SENSOR DE EFECTO HALL

SENSOR DE EFECTO HALLPruebas de diagnostico del sensor de posición y velocidad de efecto hall.•Medir el voltaje de la señal de salida del sensor, este tiene que estar en 0 ó 5 V aproximadamente (dependiendo de la posición del sensor con el aro de tonos o dientes del engrane).•Con la herramienta adecuada girar el cigüeñal del motor y verificar un cambio de voltaje en la señal de salida del sensor de 5 V a 0 V ó de 0 V a 5 V aproximadamente.

Para evitar posibles códigos de falla el sensor de efecto hall se coloca en una posición especifica para que pueda tener un funcionamiento adecuado.

SENSOR DE EFECTO HALL

Un tipo de sensor aplicados generalmente para medir la velocidad y posición del turbocargador, son los sensores basados en el principio de corrientes de Eddy.

SENSOR ECKO

El principio de funcionamiento de este tipo de sistemas es muy simple: consiste en un oscilador cuya salida se aplica a una bobina de núcleo abierto capaz de generar un campo electromagnético en sus proximidades; la presencia de objetos metálicos en la zona modificaría el campo y se manifestaría algún cambio en las magnitudes eléctricas de la bobina. Los cambios pueden detectarse y conseguir, así, saber si existe o no un objeto metálico dentro del radio de acción del sistema.Ejemplo del principio ECKO (Eddy Current Killed Oscillator) que se aplica en un sistema como el de la figura. La fuente estabilizada de alterna produce una señal a frecuencia f, frecuencia a la que está sintonizado el circuito LC, cuya bobina es de núcleo abierto y produce campo magnético en las proximidades. En presencia de un objeto metálico, las corrientes de Eddy que se producen en el objeto provocan una carga adicional en la bobina, carga que es mayor en la medida que el objeto está más próximo, esa carga es contraria a la que lo produce, por lo que al sumarlas la resultante es menor a la de referencia. Esta carga produce una caída de la señal en la propia bobina que puede detectarse midiendo la tensión en ella y comparándola con una referencia.Por debajo de esa referencia, se considerará que hay un objeto metálico próximo y, por encima, se considerará que no.

SENSOR ECKO

Pruebas de diagnostico para la comprobación del sensor ECKO y el arnés de cableado.•Desconectar el sensor de velocidad del arnés y medir el voltaje aplicado el cual deberáser de 5V aproximadamente.•Verificar el parámetro de velocidad del turbo cargador y comprobar que marque 7500 rpm al estar desconectado.

SENSOR ECKO

El sensor de Oxígeno no es más que un sensor que detecta la presencia de mayor o menor cantidad de este gas en los gases combustionados, de tal manera que cualquier variación en el número de moléculas tomadas como referencia, será un indicador de malfuncionamiento y por lo tanto de falta o exceso de combustible en la combustión.Este sensor trabaja como un "juez" del sistema, ya que todo el tiempo está revisando la calidad de la combustión, tomando como referencia al Oxígeno que encuentra en los gases quemados, informando al ECM, para que este último corrija la falta o el exceso de combustible inyectado, logrando la mezcla aire-combustible ideal.Este sensor está constituido de una cerámica porosa de Bióxido de Circonio y de dos contactores de Platino, alojados dentro de un cuerpo metálico. El primer contactor está conectado al cuerpo y expuesto a los gases de escape, mientras que el segundo es el contacto aislado y a condiciones ambiente, el cual entregará la señal de salida hacia el ECM. El sensor está a su vez localizado convenientemente en la salida del múltiple de escape del motor.

SENSOR DE OXIGENO

El funcionamiento de este tipo de sensor es el siguiente:Entre los dos contactos se genera una tensión eléctrica de aproximadamente 1 Voltio, cuando la cantidad de Oxígeno de los gases de escape es mucho menor que el oxigeno ambiental lo que significa que la combustión posee mucho combustible. En cambio !a generación de esta tensión eléctrica será menor a 1 Voltio si la cantidad de oxigeno de los gases de escape es igual o mas alta a la ambiental lo que significa que le falta combustible a la combustión. Por lo tanto durante el funcionamiento del motor se tendrán valores de generación entre décimas de voltio hasta aproximadamente 1 Voltio, dependiendo de la presencia del Oxigeno en los gases combustionados.Como el Computador está recibiendo esta información permanentemente, puede en cuestión de milésimas de segundo modificar la cantidad de combustible que inyecta el sistema, permitiendo que el motor obtenga una gran exactitud en su combustión, que significa entonces una óptima potencia de entrega y una emisión mínima de gases contaminantes en el ambiente.

SENSOR DE OXIGENO

El sensor de presión es del tipo activo, lo cual quiere decir que necesita ser alimentado para mandar una señal de regreso al ECM. Este sensor consta de una membrana que varia una resistencia al ser deformada por la presión a la que esta expuesta, al variar la resistencia de esta varía el voltaje de la señal de salida.Conforme disminuye la presión disminuye el voltaje de la señal de salida.

SENSOR DE PRESIÓN

SENSOR DE PRESIÓN

SENSOR COMBINADO

Este tipo de dispositivos contiene dos sensores en uno solo, lo cual ayuda a disminuir espacio y costo.El funcionamiento de este tipo de sensores es igual o muy similar al de tipo simple, por lo que solo varia en el numero deseñales de salida que maneja este sensor.

SENSOR DE HUMEDAD

Este tipo de sensor es de tipo activo, ya que requiere de una señal de alimentación para poder funcionar, su principio de funcionamiento es capacitivo.

SENSOR DE HUMEDAD

Principio de funcionamiento capacitivoEl sistema de medición está compuesto por un medidor conectado a una sonda. El sensor de humedad es de tipo capacitivo, es decir, utiliza un capacitor que tiene como dieléctrico un material cuya constante dieléctrica cambia con las variaciones de humedad relativa.Estas variaciones capacitivas en función de la humedad relativa, causan un cambio en el voltaje que es enviado al ECM.

PEDAL DEL ACELERADOREste tipo de pedal contiene un interruptor de validación de dos polos y una resistencia variable.El interruptor en conjunto con la resistencia variable evitan un mal funcionamiento del pedal, ya que el interruptor verifica si esta o no presionado el pedal, mientras que la resistencia variable verifica la posición del mismo, por lo que el conjunto de ambos evita fallas en cada componente en particular, ya que los dos tienen que enviar señales que coincidan.

PEDAL DEL ACELERADORPara verificar el pedal del acelerador se utiliza un ohmetro, este se utiliza para verificar el interruptor de validación y la resistencia variable, ambos tienen que cumplir con las especificaciones que marque el diagrama de cableado.

INTERRUPTORESExisten varios tipos de interruptores, estos varían en su forma de accionamiento, funcionamiento o uso especifico, pero todos con un tipo de señal de salida; encendido/apagado.Por ejemplo existen interruptores de accionamiento, neumático, hidráulico, eléctrico, mecánico, etc.El funcionamiento depende de si es del tipo sostenido o momentaneo.El fin o uso depende de las características de salida, una entrada y una salida o una entrada dos salidas, etc.

INTERRUPTORES

Para diagnosticar un interruptor se utiliza un ohmetro, el cual nos servirá para determinar el estado del interruptor, ya que en la posición de cerrado deberá de marcar una resistencia nula, y en la posición de abierto una resistencia infinita o muy alta .