Circuitos Eléctricos Auxiliares McMillan.pdf

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Circuitos Eléctricos Auxiliares del Vehículo


El libro Circuitos Eléctricos Auxiliares del Vehículo analiza los principales sistemas y circuitos eléctricos y electrónicos de un automóvil, entre los que caben destacar los de iluminación, acústica, instrumentación, multiplexado y otros circuitos auxiliares. Además, en cada una de las unidades se desarrollan los equipos y métodos de comprobación y diagnosis de los sistemas anteriormente citados. El estudio de estos sistemas y circuitos se desarrolla en diez unidades didácticas, comenzando por los principios básicos de las instalaciones eléctricas y sus componentes. Estos conocimientos previos son la base para comprender el resto de unidades más específicas, como son las de iluminación, acústica, cuadro de instrumentos y red de a bordo, otros circuitos auxiliares y multiplexado. Todas las unidades están acompañadas de un elevado número de esquemas y circuitos eléctricos, fotografías, gráficos y casos prácticos con su resolución paso a paso para consolidar y aplicar todos los conceptos y procedimientos expuestos en las unidades.

ISBN 978-84-1542-642-4

9 788415 426424



Enrique Sánchez Fernández

ÍNDICE Unidad 1 - Principios de instalaciones eléctricas en vehículos 1 >> Conductores eléctricos, aislantes y cubiertas protectoras 1.1 > El alma o elemento conductor 1.2 > El aislamiento 1.3 > Las cubiertas protectoras 2 >>Principales magnitudes aplicadas a un conductor 2.1 > Resistencia de hilos conductores 2.2 > Transformación de energía eléctrica en energía calorífica 2.3 > Influencia de la temperatura sobre la resistencia 2.4 > Características de los conductores 2.5 > Correspondencia entre la sección de un conductor y la intensidad aceptable 3 >> Protección de circuitos. Fusibles 3.1 > Fusibles de clavija 3.2 > Cálculo de fusibles 4 >> Interpretación de los esquemas eléctricos del automóvil 4.1 > Descripción y análisis de circuitos eléctricos 5 >> Representaciones eléctricas de diferentes marcas 5.1 > Representación Peugeot 5.2 > Representación Bosch 5.3 > Representación BMW 5.4 > Representación Ford 5.5 > Representación FIAT 5.6 > Representación Mercedes Benz 6 >> Comprobación y reparación de instalaciones eléctricas 6.1 > Daños más habituales en cables y conectores 6.2 > Equipos y materiales de reparación 6.3 > Proceso de reparación 6.4 > Equipos de verificación y diagnosis

Unidad 2 - Componentes eléctricos y electrónicos básicos 1 >> Introducción 2 >> Relés 2.1 > Funcionamiento 2.2 > Tipos de relés 3 >> Resistencias (resistores) 3.1 > Identificación de resistencias mediante código de colores 3.2 > Resistencias lineales 3.3 > Resistencias variables (reóstatos o potenciómetros) 3.4 > Resistencias variables especiales (no lineales) 4 >> Interruptores 5 >> Diodo 5.1 > El diodo Zener 5.2 > El diodo varicap 5.3 > El fotodiodo

8 9 9 10 10 11 11 11 12 12 14 16 17 17 20 20 28 28 29 30 31 33 34 36 36 37 37 37

44 45 46 46 47 51 51 52 52 55 57 59 59 61 62

ÍNDICE 5.4 > LED (diodo emisor de luz) 5.5 > Displays 6 >> El transistor 7 >> El condensador 8 >> Calculadores 8.1 > Funcionamiento del calculador 8.2 > Calculadores adicionales

Unidad 3 - Principios básicos de la iluminación 1 >> Introducción 2 >> Principios básicos de la iluminación. Fotometría, unidades de medida y parámetros fotométricos 2.1 > Fundamentos de la iluminación 2.2 > Parámetros fotométricos 3 >> Misión de la iluminación 3.1 > Descripción de un proyector 3.2 > Sistema óptico: el reflector 3.3 > Sistema óptico: el cristal 3.4 > Sistema óptico: la fuente luminosa

Unidad 4 - Mantenimiento del circuito de iluminación en la parte delantera e interior del vehículo 1 >> Iluminación delantera del vehículo 1.1 > Faros principales 1.2 > Tipos de faros 1.3 > Última tecnología en óptica 1.4 > Regulación de los faros 1.5 > Regulación del alcance de las luces 2 >> Faros antiniebla y adicionales 2.1 > Faros antiniebla. Principio óptico 2.2 > Faros de carretera adicionales 3 >> Alumbrado del interior del vehículo 3.1 > Iluminación del habitáculo 3.2 > Iluminación del cuadro de instrumentos 3.3 > Iluminación de mandos y conmutadores 3.4 > Indicadores 3.5 > Fuentes luminosas

Unidad 5 - Mantenimiento del circuito de luces de señalización, maniobra y reglamentación 1 >> Difusión del haz luminoso en los pilotos 1.1 > Sistema de flujo reflejado (óptica de reflector) 1.2 > Sistema de flujo directo (óptica de Fresnel) 1.3 > Sistema con óptica de reflector y óptica Fresnel

62 64 65 66 67 67 68

74 75 76 76 77 79 79 80 85 86

104 105 105 106 114 115 118 133 133 134 135 135 136 137 137 138

144 145 145 146 146

ÍNDICE 2 >> Descripción de los pilotos 2.1 > Pilotos con dispersor desmontable 2.2 > Pilotos con dispersor soldado 2.3 > Componentes 2.4 > Catadióptricos 2.5 > Pilotos traseros con tecnología LED 2.6 > Lámparas de señalización y maniobra 3 >> Descripción de los pilotos 3.1 > Luces de cambio de dirección (delanteras, laterales y traseras) 3.2 > Luces de posición 3.3 > Luces de gálibo 3.4 > Luces diurnas 3.5 > Luces de freno 3.6 > Luces de freno elevadas adicionales (tercera luz de freno) 3.7 > Luces de marcha atrás 3.8 > Luces de niebla traseras 3.9 > Luces de matrícula 3.10 > Luces de emergencias 3.11 > Diagnosis y averías 4 >> Reglamentación (marcas de homologación) 4.1 > Reglamentación de los faros delanteros 4.2 > Reglamentación de los pilotos traseros

Unidad 6 - Mantenimiento del circuito acústico del vehículo 1 >> Sistema acústico y normativa legal 1.1 > Sistema acústico 1.2 > Normativa legal 2 >> Principios físicos del sonido 2.1 > Definición del sonido 2.2 > Principales datos técnicos del sonido 2.3 > Cualidades del sonido 3 >> Tipos de bocinas 3.1 > Bocina electromagnética 3.2 > Bocina electroneumática 3.3 > Bocina neumática 4 >> Avisadores de marcha atrás 4.1 > Sonido de banda ancha 5 >> Otros componentes del sistema acústico 6 >> Diagnosis de la bocina

Unidad 7 - Los circuitos del cuadro de instrumentos de a bordo 1 >> Cuadro de instrumentos 2 >> Sistemas de control 2.1 > Circuitos con indicador de aguja (reloj) 2.2 > Circuitos con lámpara testigo 2.3 > Transmisores de información

147 147 147 147 148 149 150 151 151 152 153 153 154 154 155 156 156 156 157 158 158 159

170 171 171 171 172 172 172 175 177 177 178 178 179 179 181 184

190 191 193 193 194 194

ÍNDICE 3 >> Velocímetro y cuentakilómetros 4 >> Cuentarrevoluciones 5 >> Indicador de nivel de combustible con testigo de reserva 6 >> Indicador de la temperatura del agua con lámpara testigo 7 >> Indicadores de presión y temperatura del aceite del motor 7.1 > Indicador de presión con lámpara testigo común de presión y temperatura 7.2 > Indicador de la temperatura del aceite 8 >> Control del nivel de aceite del motor 8.1 > Testigo de insuficiente nivel de aceite (sensor bimetal) 8.2 > Indicador de nivel de aceite del motor 8.3 > Testigo de insuficiente nivel de aceite del motor (sensor de resistencia) 9 >> Circuitos de control del sistema de frenado 9.1 > Testigo de freno de mano o bajo nivel del líquido de frenos 9.2 > Testigo de desgaste de las pastillas de freno 9.3 > Testigo de desgaste de las pastillas de freno con contacto de alambre (sistema Audi, Volkswagen) 10 >> Control electrónico de lámparas 10.1 > Control electrónico de situación y freno 10.2 > Contacto Reed o de lengüetas 11 >> Control de funcionamiento del coche (check control) 11.1 > Funciones del check control 11.2 > Constitución y principio de funcionamiento 11.3 > Control de nivel insuficiente del líquido refrigerante del motor y limpiaparabrisas/limpialuneta 11.4 > Control de nivel de aceite del motor 11.5 > Control de funcionamiento de luces de posición y matrícula 11.6 > Control de funcionamiento de las luces antiniebla posteriores 11.7 > Control de funcionamiento de las luces de freno 11.8 > Control de cierre de las puertas 12 >> Mandos bajo el volante 13 >> Otros componentes del cuadro de instrumentos 13.1 > Diodo LED como lámpara testigo 13.2 > Estabilizador de tensión

Unidad 8 - Mantenimiento de otros circuitos auxiliares 1 >> Limpiaparabrisas y limpialuneta 1.1 > Tipos de limpiaparabrisas 1.2 > Componentes principales del limpiaparabrisas motor 1.3 > Limpiaparabrisas 1.4 > Limpialuneta

195 197 198 199 201 201 203 204 204 205 206 207 207 207 208 209 210 210 215 215 215 217 217 219 221 222 223 224 226 226 226

232 233 233 235 240 240

ÍNDICE 2 >> Esquemas eléctricos básicos

241

2.1 > Circuito limpiaparabrisas de dos velocidades y velocidad intermitente en reposo

241

2.2 > Limpialuneta

245

3 >> Limpiaparabrisas automático

247

3.1 > Componentes

247

3.2 > Bloque sinóptico de funcionamiento

248

3.3 > Captador de lluvia

248

3.4 > Seguridad

249

3.5 > Lógica de funcionamiento

250

3.6 > Esquemas eléctricos

251

4 >> Sistema limpiafaros 4.1 > Estructura y modo de funcionamiento

253 253

5 >> Luz de cornering

255

6 >> Regulador y limitador de velocidad

256

7 >> Ayuda al aparcamiento

259

7.1 > Funcionamiento del sistema

259

8 >> Luneta térmica

263

9 >> Control de espejos retrovisores

264

9.1 > Orientación

265

9.2 > Plegado

265

9.3 > Calefacción

265

10 >> Iluminación interior con control electrónico

266

10.1 > Luces interiores

266

10.2 > Luces de espejo de cortesía y de guantera

266

10.3 > Luz de maletero

266

10.4 > Luces en zona reposapiés

267

11 >> La síntesis de la palabra 11.1 > Sin ayuda a la navegación 11.2 > Con ayuda a la navegación

268 268 269

12 >> Sistemas de navegación

270

13 >> Sistemas de telefonía

272

Unidad 9 - Sistemas de comunicación de datos

280

1 >> Introducción

281

2 >> Electrónica analógica y digital

282

2.1 > Electrónica analógica

282

2.2 > Electrónica digital

282

2.3 > Codificación numérica decimal-binaria-hexadecimal 3 >> Arquitectura multiplexada

283 285

3.1 > Necesidad de la red multiplexada

285

3.2 > Tipos de redes multiplexadas

286

3.3 > Estructura del multiplexado

288

ÍNDICE 4 >> CAN-BUS (Controler Area Network) 4.1 > Controlador CAN 4.2 > Transmisor-receptor (transceptor) 4.3 > Cables del BUS de datos o línea común de comunicación 4.4 > Terminadores o elementos de cierre 4.5 > Protocolo de transmisión de datos 5 >> VAN-BUS (Vehicle Area Network) 5.1 > Protocolo de transmisión de datos 6 >> LIN-BUS (Local Interconnect Network) 6.1 > Generalidades 6.2 > Unidad maestro 6.3 > Unidad esclava 6.4 > Estructura de los mensajes 6.5 > Protección ante intrusión externa 7 >> MOST-BUS (Media Oriented Systems Transport) 7.1 > Velocidades de transmisión 7.2 > Topografía 7.3 > Estructura de las unidades de control 7.4 > Conductor optoelectrónico 7.5 > Amortiguador de la señal 7.6 > Estados operativos 7.7 > El mensaje 7.8 > Diagnosis 8 >> FlexRay 8.1 > Aplicaciones del FlexRay 9 >> Normas de seguridad

292 292 293 293 294 295 297 297 299 299 299 300 301 302 303 303 304 304 305 306 307 307 308 309 310 310

Unidad 10 - Autodiagnóstico de equipos eléctricos y electrónicos

316

1 >> Diagnóstico, análisis y reparación de vehículos 1.1 > Introducción 1.2 > Arquitectura general 1.3 > Diagnóstico de fallos, su interpretación 1.4 > Registro dinámico de señales 1.5 > Actualización de la versión del software de las UCE y aprendizaje de códigos 1.6 > OBD (On Board Diagnostic) 2 >> Equipos de comprobación, dianóstico y localización de averías 2.1 > Equipos 2.2 > Localización de averías 3 >> Diagnóstico de redes multiplexadas 3.1 > Proceso de diagnóstico 3.2 > Mediciones en el CAN-BUS de datos con el tester de dignosis

317 317 318 318 319

Apéndice: relación de figuras

319 320 321 321 323 325 326 329

340

u

n

i

d

a

1

d

Principios de las instalaciones eléctricas en vehículos SUMARIO ■

Conductores eléctricos, aislantes y cubiertas protectoras

■

Principales magnitudes aplicadas a un conductor

■

Protección de circuitos. Fusibles

■

Descripción y análisis de circuitos eléctricos

■

Representaciones eléctricas de diferentes marcas

■

Comprobación y reparación de instalaciones eléctricas

OBJETIVOS ·· Saber realizar el cálculo de las principales magnitudes de un conductor. ·· Identificar diferentes sistemas de representación de esquemas eléctricos. ·· Conocer los principios básicos de comprobación y reparación de instalaciones eléctricas de un vehículo.

9

Unidad 1 - Principios de las instalaciones eléctricas en vehículos

1 >> Conductores eléctricos, aislantes y cubiertas protectoras La facilidad de los metales para conducir una corriente eléctrica se debe a la presencia de electrones libres dentro de la estructura del material. Cuanto mayor sea la cantidad de este tipo de electrones, mayor será la conductividad del material. Y, por el mismo motivo, los materiales que no posean electrones libres no permitirán el paso de corriente eléctrica a través de ellos. Un ejemplo de buenos conductores son los metales, el carbono y el agua. Por el contrario, buenos aislantes son el aire, la goma o el plástico. Se llama cable a un conductor o conjunto de conductores generalmente recubierto de un material aislante o protector. Un cableado se obtiene al conectar varias partes de un sistema eléctrico y al unirlas mediante cables. Los cables para conducir electricidad se fabrican habitualmente en cobre debido a su excelente conductividad, aunque también pueden encontrarse de aluminio que, aunque posee menor conductividad, resulta más económico. Los conductores están compuestos de los siguientes elementos: – El alma o elemento conductor – El aislamiento – Las cubiertas protectoras

1.1 > El alma o elemento conductor Se fabrica en cobre o aluminio y su objetivo es servir de camino a la energía eléctrica, para alimentar a los diferentes puntos de consumo. De la forma como está constituida esta alma depende la clasificación de los conductores eléctricos. Así tenemos: – Según su constitución. • Alambre: conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por un solo elemento o hilo conductor (Figura 1.1). • Cable convencional: conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por una serie de hilos conductores o alambres de baja sección, lo que le otorga una gran flexibilidad (Figura 1.2). • Cable coaxial: posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y otro exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante. El conductor central puede estar constituido por un alambre sólido o por varios hilos retorcidos de cobre; mientras que el exterior puede ser una malla trenzada, una lámina enrollada o un tubo corrugado de cobre o aluminio. En este último caso resultará un cable semirrígido (Figura 1.3).

1.1. Alambre.

1.2. Cable.

Conductor de varios hilos

Conductor de un solo hilo 1.3. Cable coaxial.

10

Cladding

Buffer

Core 1.4. Fibra óptica.

• Fibra óptica: consta de hilos fabricados en material vítreo o polimérico que conducen la luz con un ancho de banda superior al de los cables coaxiales o del cable convencional. Está compuesta por un núcleo denominado core, con un diámetro variable de entre 5 μm y 100 μm y va revestido por un material mate denominado cladding que tiene un diámetro de 100-150 μm (Figura 1.4). El conjunto está protegido frente a las abrasiones mediante una funda exterior de plástico denominada buffer. Se utiliza sobre todo para realizar transmisiones de largo recorrido, ya que es inmune a las interferencias electromagnéticas externas y también porque la luz en el interior de la fibra sufre muy pocas dispersiones. – Según el número de conductores. • Monoconductor: conductor eléctrico con una sola alma conductora, con aislación y con o sin cubierta (Figura 1.5). • Multiconductor: conductor de dos o más almas conductoras aisladas entre sí, envueltas cada una por su respectiva capa de aislamiento y con una o más cubiertas protectoras comunes (Figura 1.6).

1.5. Monoconductor.

1.2 > El aislamiento El principal objetivo del aislamiento en un conductor es evitar que la energía eléctrica que circula por él entre en contacto con las personas o con los objetos.

1.6. Multiconductores.

El aislamiento eléctrico se produce cuando se cubre un elemento de una instalación eléctrica con un material que no es conductor de la electricidad, es decir, que resiste el paso de la corriente a través del elemento que recubre y lo mantiene en su trayectoria a lo largo del conductor. Dicho material se denomina aislante eléctrico. La eficacia de un aislante está relacionada directamente con su longitud o grosor, pero también influye el material del que está hecho. Cables de encendido Los cables de encendido utilizan normalmente un aislamiento de mayor espesor, lo que les permite transportar la energía eléctrica de alta tensión.

Si se trata de material plástico virgen (abs, pvc, polietileno, polipropileno, poliestireno, etc.), es decir, un material que ha sido inyectado por primera vez, este conserva íntegras todas sus propiedades químicas y de aislamiento. En los circuitos de los fabricantes de vehículos, los aislantes son de distintos colores para poder identificar el cable con facilidad. En el apartado de circuitos eléctricos se podrán comprobar los colores que utiliza cada uno de los fabricantes.

Alma conductor

Cubierta protectora

Aislante 1.7. Cubierta protectora.

1.3 > Las cubiertas protectoras El objetivo fundamental de la cubierta protectora de un conductor es proteger la integridad del aislamiento y del alma conductora contra daños mecánicos, tales como raspaduras, golpes, etc. (Figura 1.7). Si las protecciones mecánicas son de acero, latón u otro material resistente, son denominadas armaduras y pueden ser de cinta, alambre o alambres trenzados.

11


2 >> Principales magnitudes aplicadas a un conductor 2.1 > Resistencia de hilos conductores La resistencia (R) de un conductor es directamente proporcional a su longitud (l), e inversamente proporcional de su sección (S). A su vez depende proporcionalmente de la resistividad (ρ) del tipo de material y de su temperatura. Si consideramos la temperatura constante (20 ºC), la resistencia viene dada por la siguiente expresión:

R=ρ

Ω

Conductividad La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto: σ=

L

m 2 mm

S

2 Ω mm /m

R: resistencia (ρ): resistividad del conductor L: longitud del conductor S: sección

La resistividad es la resistencia específica de un material conductor. Su símbolo es (ρ) (coeficiente de resistividad) y su unidad 2 Ω mm /m. Con el fin de conocerla, se ha determinado experimentalmente la resistencia de los materiales siguientes, en idénticas condiciones, y los resultados se resumen en la tabla siguiente: Resistividad de elementos o materiales a 20 ºC, sección 1 mm2 y longitud 1 m Plata

0,0164

Níquel

0,0870

Cobre

0,0172

Hierro

0,0970

Oro

0,0230

Acero

0,1000

Aluminio

0,0278

Platino

0,1050

Latón

0,0590

Estaño

0,1200

2.2 > Transformación de energía eléctrica en energía calorífica Cuando la energía eléctrica consumida por un receptor es transformada en calor por el efecto Joule, tal y como ocurre en el caso de las resistencias, la cantidad de calor (Q) desarrollada, expresada en calorías, viene dada por la ley de Joule:

Q = 0,24 · P · t

Q: cantidad de calor (calorías) P: potencia eléctrica (W) t: tiempo (sg)

Como: P = I2 · R

1 ρ

y su unidad es el S/m (siemens por metro). Se define como la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí.

12 El efecto Joule establece que la cantidad de energía calorífica (Q) producida por una corriente eléctrica depende directamente del cuadrado de la intensidad de corriente (I), del tiempo (t) que esta circula por el conductor y de la resistencia (R) que opone el mismo al paso de la corriente. 2 Matemáticamente se formula así: Q = 0,24 · I · P · t

Siendo: Q: energía calorífica producida por la corriente expresada en calorías I: intensidad de la corriente que circula (A) R: resistencia eléctrica del conductor (Ω) t: tiempo

2.3 > Influencia de la temperatura sobre la resistencia La variación de la temperatura produce una variación en la resistencia. En la mayoría de los metales su resistencia aumenta al subir la temperatura. Por el contrario, en otros elementos como el carbono o el germanio, la resistencia disminuye. Como ya hemos comentado, en algunos materiales la resistencia llega a desaparecer cuando la temperatura baja lo suficiente. En este caso, se habla de superconductores. Experimentalmente se comprueba que, para temperaturas no muy elevadas, la resistencia a un determinado valor de t (Rt) es la siguiente: Rt = Ro · (1 + α · ΔT) Siendo: Rt: resistencia después del incremento de temperatura Ro: resistencia de referencia a 20 °C α: coeficiente de temperatura (cobre 0.004) ΔT: diferencia de temperatura respecto a los 20 °C (t – 20)

2.4 > Características de los conductores Los conductores eléctricos utilizados en los automóviles son los llamados cables, los cuales están constituidos por varias hebras (multifilar) que le confieren flexibilidad y están recubiertos generalmente por un aislante plástico o de goma (Figura 1.8). Los cables eléctricos para automóviles se compran por números: a mayor número, menor diámetro del cable. En la siguiente tabla de cables para alumbrado y accesorios se muestran las secciones más utilizadas y sus características individuales. En un vehículo, los cables se agrupan en mazos, formando caminos comunes. Estos cables se fijan con grapas a la carrocería y se protegen en su paso por paneles con arandelas de goma.

1.8. Cable multifilar.

Sección en mm²

N.º AWG

0,75 1 1,5 2,5 4

18 16 14 12 10

N.º de hilos y diámetro en mm 10 13 30 50 56

× × × × ×

0,30 0,30 0,25 0,25 0,30

Diámetro exterior con aislamiento en mm 2,6 2,6 2,8 3,5 4,2

– – – – –

3,1 3,1 3,5 4 5

13


Según las normas internacionales UNE. 26115, deben cumplirse los siguientes requisitos: – La cuerda o el alma estará formada por hilos de cobre recocido o estañado. 2 – Tendrá una resistividad a 20 ºC de R = 0,018 ohmios mm /m. – La medida de sección y espesor del aislamiento está recogida en la citada norma. Con el paso del tiempo se ha ido reduciendo el cableado en los automóviles, tal como se aprecia en el siguiente ejemplo (Figura 1.9): Cableado tomando como ejemplo la luz de posición 1

1 A4 Predecesor

S S S

D

Normativa de conductores

D

A4 2001

P

Norma AWG: la dependencia entre el diámetro y el área del conductor permite establecer un método de clasificación para los cables.

P

4

P 58 der. 58 izq. 58

A determinados diámetros se les asigna un número en una escala arbitraria, al que se denomina calibre del conductor. Esta escala se conoce como norma AWG (American Wire Gauge, unidad de medida para hilos conductores). Es utilizada dentro y fuera de EE. UU.

J527

2 58

CAN-Busárea de confort

5

E2

E1

58 der.

58 izq.

3

J285

6 58

J519

E1

58 58izq. 58 der.

7

J 218 M2 M3 M1 M4

X

M2 M3 M1 M4

X

1 Cerradura de contacto

5 Cuadro de instrumentos

2 Mando luces

6 U.C. para red de a bordo

3 Conmutador para intermitentes

7 Mando luces

4 U.C. para electrónica de columna de dirección

A4 Predecesor máx. 45 cables 9 conectores 6 secciones de cables

A4 2001 máx. 17 cables 2 conectores 2 secciones de cables

1.9. Ejemplo de reducción de cables en un mismo modelo de vehículo.

Conectar los cables es unirlos de manera que la corriente eléctrica pase sin dificultad a través de ellos. Al hecho de unirlos se le denomina hacer una conexión. Cualquier tipo de conexión debe reunir dos requisitos: – Conseguir una unión verdadera y segura de los hilos y otro cable para el perfecto paso de la corriente. – Obtener una protección eficaz contra posibles deterioros, producidos por las condiciones de trabajo a las que se someterá al coche.

14 2.5 > Correspondencia entre la sección de un conductor y la intensidad aceptable Cálculo de la sección de un conductor

W: potencia en vatios (w) Uo: tensión admisible en voltios (V) I: intensidad en amperios (A) S: sección en mm2 l: longitud en metros (m) ρ: resistividad (Ω.mm2/m)

– A la hora de colocar un cable nuevo en una instalación, existen ciertos factores que hay que tener en cuenta, como son la potencia (W) del componente (ver tabla), la intensidad (I) que soporta el conductor y la tensión nominal (U = 12V). – La corriente máxima que puede transportar un cable dependerá de su sección y longitud. De tal manera que un cable demasiado fino tendrá una resistencia alta, provocará una caída de tensión en el circuito y se sobrecalentará, pudiendo llegar a arder. Los cables se harán lo más cortos posible, para reducir la caída de la tensión en la línea. – Los conductores se designan por su sección normal en milímetros cuadrados. Los cables normalizados más empleados en electricidad del auto2 móvil, según la UNE, son: 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25 y 35 mm de sección. – Cuando haya necesidad de instalar un cable en un vehículo, no se puede usar uno cualquiera; hay que elegir aquel que tenga la sección apropiada. – Partiendo de: W = U · I; I = W / U. – Por otra parte, la caída de tensión admisible es Uo = I · R. – Por tanto, teniendo en cuenta que la resistencia R = ρ · l/s, Uo = I · ρ · l/s. Esquemáticamente, resulta que el cálculo de la sección de un cable se realiza mediante la siguiente fórmula: Sección mínima en mm2 = = intensidad × resistividad × longitud del cable/tensión Valores medios de consumo de energía de los aparatos Tipo Encendido

Consumo

Consumo

Motor de ventilador

80 W

100 W

Faro de niebla

35 W

Piloto de niebla

35 W

Bujía de incandescencia

100 W

Lámpara de cruce

55 W

Lámpara de carretera

Encendedor

Luneta térmica Lámpara de instrumento Luz de estacionamiento Autorradio

20 W

Tipo

120 W

Bocina

60 W 10-15 W

2W

Luces de interior

5W

3-5 W

Luz de matrícula

10 W

Luces de marcha atrás

25 W

10-15 W

Luz de freno

18 W

Luz de posición

Sonda lambda

36 W

Limpiaparabrisas Motor de arranque

4W 90 W 800-300 W

15


Una vez obtenida la sección, se comprobará que admite la densidad de corriente, según la tabla que mostramos a continuación: Sección conductor en mm2

Corriente máxima admisible (A)

Densidad de corriente (A/mm2)

0,75

7

10

1

9,6

10

1,5

13

10

2,5

18

10

4

24

10

6

31

9

10

43

8,75

15

59

7,5

25

77

6,35

35

96

5,75

50

116

5,1

Actividades propuestas 1·· Calcula la intensidad de corriente del esquema que te mostramos a continuación, sin tener en cuenta la resistencia interna del cable y de la batería.

+

Calcula la potencia y calorías desprendidas por una resistencia de seis ohmios durante 30 minutos.

U = 12 V

R

6Ω

–

2·· Calcula la resistencia de un conductor de cobre de 1 200 metros de longitud y 3 mm2 de sección. 3·· Halla la resistividad de un material del cual se tiene un hilo de 10 m. y 2 mm2 de sección con una resistencia de 1 ohm.

4·· Queremos realizar la instalación eléctrica de un faro antiniebla en la parte trasera de una góndola, destinada al transporte de maquinaria pesada; la longitud de la góndola en cuestión es de 17 metros, y el material del hilo conductor con el cual realizaremos la instalación es el cobre. La potencia de la lámpara del faro es de 60 vatios y la tensión de 12 V. a) Calcula la sección y el diámetro del hilo conductor para no sobrepasar la caída de tensión. b) ¿Cuánto es el calor disipado en 45 minutos de funcionamiento? c) ¿Cuál será el aumento de la resistencia del conductor si el incremento de temperatura es de 35º C?

16

3 >> Protección de circuitos. Fusibles Los fusibles son elementos destinados a la protección de los circuitos eléctricos en el automóvil (Figura 1.10). Se componen de un hilo calibrado fabricado en aleación de plomo y estaño, material con un punto de fusión más bajo que el del cobre.

1.10. Fusibles.

Su funcionamiento está basado en la ley de Joule, mediante la cual todo conductor aumenta su temperatura al paso de una corriente eléctrica, es decir, el conductor absorbe energía eléctrica que transforma en calor. Hay que recordar que la cantidad de calor desarrollada viene definida por la siguiente fórmula: Q: calor generado en calorías V: tensión o d. d. p. en voltios I: intensidad de corriente en amperios R: resistencia en ohmios t: tiempo en segundos

Q = 0,24 · V · I · t (en calorías)

o también: Q = 0,24 · R · I2 · t (en calorías) Los fusibles están calibrados a la intensidad normal de consumo y conectados en serie con el circuito eléctrico que protegen. Cuando se produce un cortocircuito (unión del conductor de alimentación con la masa), la resistencia del circuito en ese momento presenta un valor despreciable, lo que origina, según la ley de OHM, un aumento considerable de la intensidad en el circuito y, en consecuencia, un fuerte incremento de la temperatura en el tramo del circuito afectado, lo cual ocasiona que el fusible se funda. De este modo, se interrumpe el paso de la corriente en el circuito, protegiendo de daños más graves a la instalación eléctrica (Figura 1.11).

Cortocircuito

Tramo protegido E1

12 V

–

+

1

2

F

12 V Tramo donde se produce el calentamiento del cable

1.11. Circuito eléctrico protegido con fusible.

L (V/P)

17


Los fusibles se encuentran agrupados en la caja de fusibles, situada normalmente en la parte baja del salpicadero (Figura 1.13) y pueden ser abiertos, cerrados o de clavija, tal como se representa en la Figura 1.12.

Símbolo

Abierto

Cerrado

Fusible de clavija

1.12. Símbolo y aspecto de diferentes tipos de fusibles.

1.13. Caja de fusibles.

3.1 > Fusibles de clavija Actualmente son los más utilizados en el automóvil, gracias a su simplicidad de montaje. Se construyen de plástico coloreado transparente con el fin de comprobar visualmente su estado, y el color indica la intensidad máxima para la que están calibrados; no obstante, suelen tener grabada dicha intensidad en el exterior para su mejor identificación (Figura 1.14). Puntos de control o comprobación

Puntos de control o comprobación

15 A

Fusible o zona de fusión

Amperaje de fusible

Terminales 1.14. Detalles de fusible de clavija.

Código de colores de los fusibles de clavija Color del fusible

Intensidad en amperios

En la tabla del margen se relaciona el color de los fusibles y su intensidad.

Violeta

3A

Teniendo en cuenta que en el automóvil muchos de los fusibles son compartidos, es decir, protegen a más de un circuito eléctrico, cuando falta al mismo tiempo la operatividad en varios circuitos, lo más probable es que el fusible que los protege se encuentre fundido (cortado).

Rosa

4A

Beige

5A

Marrón

7,5 A

Rojo

10 A

3.2 > Cálculo de fusibles

Azul

15 A

Normalmente, un dispositivo eléctrico viene definido por su voltaje y potencia. Por ejemplo, un dispositivo de características 12 V/40 W nos indica que si está sometido en sus extremos a una tensión de 12 voltios (V), desarrolla una potencia de 40 vatios (W).

Amarillo

20 A

Blanco

25 A

Verde

30 A

18 – Cálculo del fusible que protege a un solo consumidor (Figura 1.15)

Tipos de fusibles Los fusibles pueden clasificarse em pleando diversas características constructivas u operativas, existiendo numerosos antecedentes con distintos criterios. Por ejemplo, si se dividen en base a su propiedad de ser reutilizables, se pueden clasificar en:

E1

V

+

–

1

2

V/P

F

I 1.15. Circuito eléctrico con un consumidor.

– Descartable. – Renovable. – Inteligente: se reutiliza solo la porción no usada.

P: potencia útil en vatios V: tensión o d. d. p. en voltios I: intensidad de corriente en amperios

I= P V

Existen fusibles comerciales de 5 A, 7,5 A, 10 A, 15 A, 20 A, 25 A, 30 A, etc. Por norma general, elegimos el inmediatamente superior, aunque según nuestro criterio podemos poner otro de mayor amperaje. Por ejemplo: si en los cálculos de la intensidad normal de funcionamiento obtenemos una intensidad de I = 4,5 A, podemos optar por colocar un fusible de 5 A, con el riesgo de que se funda ante cualquier variación de tensión o característica interna del aparato, o decidirnos por un fusible de 7,5 A. Si se produce un cortocircuito en la instalación, el aumento de temperatura fundirá de igual forma el de 5 A que el de 7,5 A. – Cálculo del fusible que protege a varios consumidores (Figura 1.16) E1

V

+

–

1

V/P1 2

F

i1 i2

V/P2

I=i1+i2 1.16. Circuito eléctrico con dos consumidores.

P1 = V × I1 P2 = V × I2

⎫ I = I + I = P1 + P2 = P1 + P2 1 2 ⎪ V V V ⎬ P ⎪ P +P I= 1 2 P2 = 2 ⎭ V V P1 =

P1 V

Tal y como observamos en el circuito eléctrico de la Figura anterior, todos los consumidores están en paralelo (como en el automóvil) y, en consecuencia, sometidos a la misma d. d. p. o voltaje, el de la batería. El cálculo de la intensidad de funcionamiento que atraviesa el fusible puede obtenerse considerando un solo consumidor, con una potencia equivalente a la suma de las potencias de todos los consumidores en paralelo (ver fórmula).

19


Casos prácticos Cálculo del fusible de protección ·· En el circuito de la figura conocemos los siguientes datos: – Voltaje en bornes de la batería . . . . . . . . . V = 12 V – Características de la lámpara: • Voltaje de funcionamiento. . . . . . . . . . . . V = 12 V • Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P = 60 W Calcula el fusible de protección.

Solución ·· E1

V 1

+

–

V/P

F

2

I

I=

P V

=

60 W 12 V

=

60 (V × A) 12 V

=5A

Pondremos un fusible comercial de 7,5 A.

Casos prácticos Cálculo del fusible de protección ·· En el circuito de la figura conocemos los siguientes datos: – Voltaje en bornes de la batería . . . . . . . . . V = 12 V – Características de la lámpara L1: • Voltaje de funcionamiento . . . . . . . . . . . V = 12 V • Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P1 = 40 W – Características de la lámpara L2: . . . . . . . . . . . . . . • Voltaje de funcionamiento . . . . . . . . . . . V = 12 V • Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P2 = 60 W Calcula el fusible de protección.

Solución ·· E1

V –

+

1

V/P1 F

2

I=i1+i2

I=

P 1 + P2

Podemos poner un fusible de 10 o de 15 A.

V

=

40 W + 60 W 12 V

= 8,3 A

i1 i2

V/P2

20

4 >> Interpretación de los esquemas eléctricos del automóvil A la hora de controlar un circuito eléctrico, se plantean varias preguntas: – ¿Cuál es el cable correcto? – ¿Cuál es el conector correcto? – ¿Dónde está el componente en el vehículo? Los esquemas eléctricos aportan las respuestas a las anteriores preguntas. Para la interpretación de los esquemas eléctricos del automóvil, hay que tener presente la simbología y el método que emplea cada fabricante. Normalmente, todos los fabricantes representan los circuitos en sus esquemas en la posición de reposo, es decir, tal y como se encuentran sin ser activados. Los principales circuitos del automóvil se pueden agrupar en los siguientes: – – – – – – – –

Circuito de arranque. Circuito de carga. Circuito de alumbrado. Circuito de encendido. Circuito de iluminación. Circuito de señalización y maniobra. Circuito de cuadro de instrumentos y protección. Circuitos auxiliares y opcionales.

Los criterios de una representación de una instalación están normalmente creados bajo normas, y encontramos las siguientes aplicadas al automóvil: – DIN 40719 nos indica la forma de hacer la simbolización de los componentes y la forma del trazado de las líneas de enlace. – DIN 72552 nos indica la nomenclatura y designación de los terminales. – DIN 40900 contempla la simbología de elementos utilizados en los circuitos eléctricos, desde un enlace hasta un interruptor.

4.1 > Descripción y análisis de circuitos eléctricos Ante una diagnosis es importante analizar una serie de magnitudes sobre un esquema eléctrico, con el fin de hacer un planteamiento previo antes de tomar medidas en el sistema. Para ello ha de seguirse una pauta que permita analizar minuciosamente las maniobras de las diferentes posiciones, partiendo de una serie de normalizaciones y pictogramas genéricos, así como la personalización de cada uno de ellos según la marca representada. Con ese fin serán tratadas diferentes formas de representación de los mismos. En general, la comprobación de circuitos eléctricos es fácil de realizar, siempre y cuando se use un método lógico y organizado. Antes de empezar, es importante tener toda la información disponible del sistema que debe probarse (manuales y esquemas eléctricos). A continuación, será posible usar el equipo adecuado y seguir el procedimiento correcto.

21


A continuación se muestra el ejemplo de un circuito (Figura 1.17): Denominación circuito Unidad de control del ventilador del líquido refrigerante, bomba de reflujo del líquido refrigerante, acoplamiento magnético del aire acondicionado

J501

D/15

Conmutador de encendido y arranque D J248 Unidad de control del sistema de inyección directa de diésel J293 Unidad de control del ventilador del líquido refrigerante J501 Unidad de control de la unidad multifunción N25 Acoplamiento magnético del aire acondicionado Fusible 2 en el portafusibles S2 Fusible 3 en el portafusibles S3 T2d Conector de 2 contactos cerca del compresor del aire acondicionado T10c Conector, de 10 contactos, en el vano motor, lado izquierdo T14a Conector, de 14 contactos, en el vano motor, lado izquierdo T121 Conector de 121 contactos V51 Bomba de reflujo del líquido refrigerante Punto de masa, en el vano motor, 12 lado izquierdo, bajo la batería Punto de masa, en el vano motor, lado derecho 13 193 Conexión a masa 1, en el mazo de cables del ventilador del líquido refrigerante B157 Conexión positiva 3 (15ª), en el mazo de cables del habitáculo B163 Conexión positiva 1 (15ª), en el mazo de cables del habitáculo Conexión del post funcionamiento del * ventilador del radiador

Placa de relés con portafusibles en formato gris 4.0 SW B163 4.0 SW J 293

1.0 gn

0.35 ge

T10c/10

1.0 gr

T10c/1

1.0 br

T10c/6

1.0 sw

1.0 1.0 sw sw/ge

T10c/2

S2 10A

T10c/8

S3 5A

* B157

8

T14a/5 J248 1.0 T2d/1 T121/11 gn T2d/1

1 V51

M

71

2

4.0 1.0 br br

1.5 br

12 43

44

45

46 47

48

49

50

N25

193

T2d/2 1.0 br 13

51

52 53

54

55 56 97-33381

Número del circuito de corriente que facilita la búsqueda de conexiones

Abreviatura de color de los cables ws = blanco sw = negro ro = rojo br = marrón gn = verde bl = azul gr = gris li = lila ge = amarillo or = naranja

1.17. Esquema eléctrico Audi.

Los componentes Los componentes se representan en forma de pictograma o en forma de bloque. – El pictograma (Figura 1.18) normalmente muestra internamente cómo es el componente, es decir, qué circuito interno tiene (si procede). – El bloque (Figura 1.19) suele estar representado como un rectángulo, unido a una serie de terminales. En ocasiones, el interior del rectángulo puede venir acompañado de las magnitudes que detecta. B+

H

ST

1

2

3

B7

M

Motor de arranque

1.18. Pictograma de un motor de arranque.

1

A35:A2/gr sw

2

A35:A2/gr rt

3

br

5

6

1.19. Bloque de un componente.

4

1 Denominación componente analizado 2 Componente donde va conectado ese terminal 3 Número de terminal del componente donde va conectado 4 Color del cable 5 Terminal correspondiente al componente analizado 6 Encuadrado del componente analizado

22 Simbología utilizada en los circuitos eléctricos Los fabricantes de vehículos tienen diferentes formas de representar los símbolos de componentes en los circuitos eléctricos, existiendo alguna coincidencia en alguno de ellos. A continuación puedes observar un ejemplo de simbología de los fabricantes, Seat, Audi, Volkswagen y Skoda (Figura 1.20):

Fusible

Resistencia

Regulador de calentamiento, válvula de aire acondicionado

Diodo

Termofusible Electroválvula

Diodo Zener

Batería

M

Diodo luminoso (led)

Motor eléctrico

Cuadrante indicador Motor de arranque

M

M G

Motor de limpiaparabrisas –2 velocidades-

Aparato de mando electrónico

Interruptor (mando manual)

Reloj de manecillas

Alternador Termocontactor

Reloj digital Bobina de encendido

Tecla de interruptor (mando mecánico) Indicador multifunción

Distribuidor de encendido (mecánico)

Contactor multipolar (mando manual) Zumbador Manocontacto

Distribuidor de encendido (electrónico)

Contactor multipolar (mando manual)

Ficha de bujía y bujía

Resistencia variable

Bujía de precalentamiento, resistencia calefactora

Indicador de consumo Transmisor de velocidad

Resistencia en función de la temperatura

Cable de resistencia

Relé Estárter automático Relé (mando electrónico) Termocontactor temporizado

M

Servomotor de reglaje de la posición de los faros

Bombilla Bombilla (de dos filamentos)

Transmisor de PMS (transmisor inductivo)

Encendedor Luz de techo Desempañado de la luna trasera

Conexión de ficha múltiple en el componente

Conexión eléctrica fija

Conexión de derivación

Conexión interna en el componente

Conexión eléctrica desmontable

1.20. Símbolos de los esquemas de recorrido de corriente.

Contacto deslizante

Bocina

Conexión de ficha


Seguidamente, describimos otros símbolos utilizados en los esquemas eléctricos del automóvil, según la norma DIN 40900 anteriormente comentada: Conexiones a

a Conductor eléctrico

b

c

d

b Cruce sin conexión

e

c Cruce con conexión d Conductor apantallado e Conductor apantallado f Representa una conexión mecánica

f

g

h

i

j

k

g Representa una conexión mecánica con cruce h Representa una conexión mecánica con enlace i Conexión (no desmontable) j Conexión (desmontable) k Conexión (desmontable)

Funciones mecánicas o variables a

a Posiciones de conmutación b1 Componente con accionamiento manual

b

0 12

b2

b1

b3

n t

3

b4 p tº

Q

b3 Componente con accionamiento mediante sensor b4 Componente con accionamiento mediante magnitud física

c c2

c1

b2 Componente con accionamiento mediante sensor

c3

c1 Componente ajustable c2 Componente variable (por accionamiento) c3 Componente variable (por magnitud física) (lineal / no lineal)

Interruptores a

a Pulsador reposo abierto

b

c

d

b Pulsador reposo cerrado

1

1

1

1

0

0

0

0

e

f 1 2

1 3

0

02

h

i

1

1

f Conmutador de tres posiciones, reposo cerrado

10 11 j

d Interruptor reposo cerrado e Conmutador de tres posiciones, reposo cerrado

g 0 1 2 4 5 6 78 9 3

c Interruptor reposo abierto

g Contactor múltiple conexiones 1

h Conmutador accionado por leva i Conmutador accionado por temperatura

0

0

0

Relés k

j Conmutador accionado por temperatura k Relé de un bobinado

l

m

l Relé de dos bobinas en el mismo núcleo m Relé térmico

1.21. Simbología según normativa DIN 40900.

23

24 Los enlaces 3

11

15

171

8

Se denomina así a la forma de representar la instalación eléctrica, es decir, el cableado que enlaza o une los diferentes componentes, teniendo dos tipos de enlaces: – En forma de líneas (Figura 1.22), representando la misma desde que sale de un componente hasta que entra en otro u otros. – En forma de símbolos, donde se indica el punto de partida y el de llegada, pero se omiten las líneas (Figura 1.23). En este caso se nos indica dónde se conecta cada terminal.

10

1

9

2

5

7

1.22. Enlace de un componente en forma de líneas.

En el componente

En la UEC del sistema 2

1

3

4

B7

Terminal A2 UEC 135 Conecta al componente B7 con el Pin 1 y el color es el gr sw (verde/negro)

A35 UEC 1 2 3

5

A35:A2/gr sw A35:A2/gr rt br

6

1 Denominación componente analizado 2 Componente donde va conectado ese terminal

A2 A7 A8 A11 A12 B1 B2 B3 B6 B7 B8 B10 B11 B12 C1

B7 1 gr sw B83:C/gn R65:C/bl B83:A/br B24:/br B25:/br br C1:+/rt B33/bl rt B7:2/gr rt K20:85/br rt X1:G/br/ ws B83:B/sw ws B65:A/sw ws br B72/gn B24/bl A5:11/br bl

3 Número de terminal del componente donde va conectado 4 Color del cable 5 Terminal de componente analizado 6 Encuadrado del componente analizado

A57 Unidad de cambio automático 25 13

A35:B5/rt sw A35:D7/rt ge

A57 Unidad de cambio automático Componente al que se dirige y terminal donde conecta

B7 Captador PMS 1 2

A35:B5/gr sw A35:B3/gr rt

B7 Confirmación de procedencia, pin y color

1.23. Enlace de un componente y UEC sin líneas.

Códigos de colores + M St

– 1.24. Colores Renault de los principales estados eléctricos de funcionamiento.

Los fabricantes de vehículos utilizan códigos de colores para los cables, con el fin de identificar principalmente cuatro estados eléctricos de funcionamiento. Puedes observarlo en un ejemplo de Renault (Figura 1.24). Rojo: + 12 V antes de positivo de contacto. Amarillo: + 12 V después de contacto o servicios. Azul: servicio de luces o identificadores. Negro: masa franca. En la tabla siguiente puedes observar los códigos de colores de diferentes marcas.

25


Código de colores en las principales marcas de vehículos Color

FORD

PSA

OPEL AUTODATA HONDA

NISSAN

RENAULT

VW

BMW

ROVER

FIAT

Negro

BK

NR

SW-BK

BLK

B

NO

SW

SW

B

N

Marrón

BN

MR

BR-BN

BRN

BR

MA

BR

BR

N

M

Azul

BU

BE

BL-BU

BLU

L

BE

BL

BL

U

A

Verde

GN

VE

GN

GRN

G

VE

GN

GN

G

V

Gris

GY

GR

GR-GY

GRY

GY

GR

GR

GR

S

H

Verde claro

LG

HGN

LTGRN

LG

Natural

NA

Naranja

OG

OR

OG

ORN

OR

Rosa

PK

RS

RS-PK

PNK

P

Rojo

RD

RG

RT-RD

RED

R

Plateado

SR

Violeta

VT

VI

VI-VT

VI

VI

Z

Blanco

WH

VI

VI-VT

VI

VI

Z

Amarillo

YE

JN

GE-YE

Verde-amarillo

LG

NF

YEL

Y

OR RG

JA

RO

GE

OR

O

C

RS

K

S

RT

R

R

GE

Y

G

VJ

Lila

PU

Beige

BG

LI BJ

Cristal

CY

Salmón

SA

Transparente

TR

Púrpura Azul cielo

PV LBU

P

SB

Marrón oscuro

CH

Verde oscuro

DGN

Azul oscuro

DBU

DG

Implantación de masas Representan y localizan los puntos de masa presentes en el vehículo. A continuación, se identifican una masa de carrocería y otra de un componente determinado (Figuras 1.25 y 1.26).

M

M000 1.25. Masa de carrocería.

1.26. Masa de un motor de arranque.

Cajetines de interconexiones Los cajetines de interconexiones contienen principalmente fusibles y relés; poseen dos funciones principales: la distribución eléctrica y la gestión electrónica de algunas funciones (Figura 1.27). Un cajetín de interconexión puede contener un determinado número de fusibles que se pueden sustituir. Los relés no siempre se pueden sustituir por separado. Un cajetín de interconexión puede garantizar la gestión electrónica de algunas funciones. Según el modelo y el nivel de equipamiento del vehículo, las funciones gestionadas son diferentes.

1.27. Símbolos de función eléctrica y electrónica de un cajetín de interconexión.

26

Estanqueidad de los conectores Un problema que aparece con frecuencia es que, al desmontar los conectores, la junta de goma caiga de manera inadvertida.

Al sustituir un cajetín de interconexión, es necesario configurarlo respecto al vehículo. Según el modelo y el nivel de equipamiento del vehículo, existen diferentes cajetines de interconexiones (Figura 1.28). La mayoría de los vehículos poseen dos cajetines de interconexiones: un cajetín de interconexión del habitáculo y un cajetín de interconexión del motor.

Esta pequeña junta cumple funciones muy importantes y necesarias para un funcionamiento correcto de los sistemas eléctricos y electrónicos: – Estanqueidad ante la humedad. – Generación de una tensión previa entre las dos mitades del conector.

1.28. Cajetín interconexión en habitáculo y en vano motor.

Conectores y terminales en circuitos Vista desde el lado del terminal

Conector

Símbolo del conector

Línea simple Marca de dirección

Vista desde el lado de la instalación

T.S.

Conectores La mayoría de los símbolos de conectores en los esquemas de conexiones son mostrados desde el lado del terminal. En la Figura 1.29 se puede comprobar que los símbolos de los conectores mostrados desde el lado del terminal están rodeados por una línea simple, mientras que los símbolos de los conectores vistos desde el lado de la instalación están rodeados por una línea doble.


Otro ejemplo de conectores es el que puedes observar en la Figura 1.30. Línea doble Conector

Marca de dirección

1A

G/R

M1

E3

H.S.

G/R

Esta figura muestra que el conector E3 es hembra y el conector M1 es macho El cable G/R está ubicado en el terminal 1A de ambos concectores El número del terminal con una letra (1A, 5B, etc,) indica que es un conector múltiple

1.29. Simbología de conectores Nissan.

1.30. Simbología de conectores Nissan.

A continuación se muestra la forma de numerar un conector del fabricante Daewoo, en donde el N1 del terminal se proporciona en base al conector hembra (Figura 1.31) y un conector tipo Mercedes sobre el habitáculo (Figura 1.32). Cierre

Terminal n.º 4 con un total de 6 pines

1 2 3 4 5 6

4 C901

C901 Cableado piso 1.31. Conector Daewoo.

Conector hembra (Cableado piso) 1.32. Conector Mercedes.

27


Terminales Los terminales pueden ser de tipo macho y hembra (Figuras 1.33 y 1.34). Las guías de posicionamiento de los conectores macho se indican en color negro y las de los terminales hembras en blanco. Terminal macho

Terminal hembra

Guía

Guía

Conector


Conector


Terminal hembra. 1.33. Terminal macho (ver foto).

1.34. Terminal hembra (ver foto).

Seguimiento del mazo de cables y componentes en el vehículo En multitud de reparaciones eléctricas, es necesario, antes de emprenderlas, conocer la ubicación de los componentes y conectores de la instalación eléctrica, para así localizar dónde están situados los componentes, la posición de los conectores y el paso de la instalación por el vehículo (véase Figura 1.35). El esquema representado en la Figura 1.36 se refiere a las luces de posición, cruce, carretera, estacionamiento, etc.

17 19 13 2 11

3

4

15 14

18

7

6

16

12

5

9

Terminal macho.

20 10

8 1 1 Piloto delantero izquierdo

11 Batería

2 Piloto delantero derecho

12 Llave de contacto

3 Caja de fusibles motor

13 Conector motor/habitáculo

4 caja de fusibles habitáculo

14 Piloto matrícula izquierdo

5 Relé de cortas

15 Piloto matrícula derecho


16 Piloto trasero izquierdo

7 Interruptor de luces

17 Piloto trasero derecho

8 Conexión de masa delantera izquierda

18 Conexión de masa trasera izquierda

9 Conexión de masa delantera derecha

19 Conexión de masa trasera derecha

10 Conexión de masa batería

20 Conexión de masa delantera interior

1.36. Seguimiento de la instalación de un vehículo.

1.35. Paso de cables en instalación Mercedes.

28

5 >> Representaciones eléctricas de diferentes marcas En este epígrafe se van a tratar los diferentes tipos de esquemas eléctricos del automóvil, entre fuentes genéricas y fuentes específicas de cada marca:

5.1 > Representación Peugeot Todo aparato se identifica por un número de 1 a 4 cifras (p. ej., 4310). Las dos primeras cifras indican la función eléctrica y las dos siguientes el tipo de aparato. La numeración de los testigos va precedida de la letra V (p. ej., V2610). Las funciones están agrupadas en ocho familias: motopropulsor, señalización exterior, iluminación interior, información conductor, lava-limpia, asistencia mecanismos diversos, ayuda a la conducción y confort en la conducción. En el siguiente esquema puedes observar un circuito con líneas de un Peugeot 206 hdi (Figura 1.37). 30 15

31 Batería -

X28-I F25 10A

X28-I F24 5A

X28-I F27 20A

X28-I F26 30A

X28-I X28-I F20 F32 15A 10A

X28-II H63 F2 A5 5A H63

X28-I MF3 40A

X28-I F34 15A

R5 Bujía de incandescencia

1233 1233 1208 1207 1419/1524 1206

5

MMD1E

10 1 2 9 7

4 5

1400

3

K242 I

CHD2C 3

5 8 14

R64 Calentador del filtro de combustible R93 Calentador del refrigerante de motor X1 Conector de transmisión de datos

1 1 R93

5

8093 8094

1

8093

5

8096

1

11

435 480 400

2

K242 II

MC0A4

CM49

3

LM03

CM49

2

1 R64 8096

S39

LM03B

BM26A BM26B

3 11 A171 15 8

8094

A104

CM20

3 1

BM27A BM27B

BB15

CM24B M1150

1

1386 1387 118

1421E

1420

H25 5

30 Batería + M12 Bomba elevadora de combustible

Y28 Electroválvula de recirculación de gases de escape

2

F

1

4

1

S13 S82

50 53 51 4933 19 5886 5682 2348

21

6636

A11 Módulo de control de averías

822 821 820

87

4260 141 140

88 67 1441 6210 3885 1 29

132 133

1384

2

822 820/821

2

1384

2 3 1

1418 MMD1D M1620 MMD1C MMD1B 1622 CM32M MMD1A 1360 8095 8096 438 480 400 1383 2160/7046

2 1

A35 Módulo de control del motor

21 224 C C C

1206

3 15 7

K242 Relé del calentador del refrigerante de motor K93 Relé del temporizador de bujías B30 Sensor de flujo de la masa de aire B138 Sensor de posición del pedal de acelerador

B 138

B 26

31 EP8 EP1

Y3 I

1 2

Y3 II 35774

1 2

1 2

B132 Sensor de posición del árbol de levas

1 2

1236 1235

B54 Sensor de posición del cigüeñal B121 Sensor de presión barométrica

1 2

1236 1236

B26 Sensor del combustible 1287 1256

1256

1288A

60 52 46 45

1288 A 1288

1450 1449

1449

1213 1323 1214 1324

55

B25 Sensor de temperatura del aire de admisión

1 2

1214 1324

1 2

1212 1322

1 2 3

3 31 4 32

1213 1323

1212 1322

1211 1321

2 30 5 6

1211 1321

1415 1416 1417

1 2 3 4

1415 1416 1417

1393 1427 1393 1427 1391 1392

1314 1422 B 31

34 74 44

Y3 III

12

Y3 IV

Y102

Y160

Y28

EP5/ EP7 Lhd

56 57 5859 60 61 62 63 6465 66 6768 6970 71 72 73 74 75 7677 78 7980 8182 8384 85 86 8788 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

1.37. Esquema eléctrico Peugeot 206 hdi.

B31 Sensor de temperatura del combustible B24 Sensor de temperatura del refrigerante de motor

B24 MC20A

B 30

1 2

1568

MC21 MMD1

B 132

1 2 3 5 6

22 39

1423 1422

1448

1 2 3

1408 1447 1335 1448 1409

1312 1426 1313

13

1312 1426 1313 1408 CM24A

A35 12 1840 11 69

Inyector

A171 Módulo de relés

R5

A11

4260 141 140 8096 1208 1207

2 1

1453

B33

X1

1386 1387 132 133

M1210

CC11

Y63

B54

M

1419 1418

1421

Y3 M12 3

Fusible

S39 Interruptor de corte de combustible por inercia

B33 Sensor de velocidad del vehículo Y63 Solenoide de control de la presión de combustible Y160 Solenoide de corte del tercer émbolo Tabla de colores bl = azul ge = amarillo nf = neutro sw = negro og = naranja rbr = pardo rojizo z = conexión sin cable

br = marrón gn = verde rs = rosa vi = violeta hbl = azul claro x = cable trenzado

el = marfil gr = gris rt = rojo ws = blanco hgn = verde claro y = alta tensión

29


5.2 > Representación Bosch La nomenclatura de los componentes (por letra dependiendo de la estructura) no es específica de BOSCH, sino que es la comúnmente utilizada por casi todas las marcas (Figuras 1.38 y 1.39):

Terminal número 30, línea de positivo directo de batería. Terminal número 15, línea de positivo de la llave de contacto.

30 15

Abreviatura del componente.

S1.65

Líneas de corriente: Punto de conexión entre dos líneas.

– 30 positivo de batería – 15 positivo después de contacto – 31 masa de batería

Enlace con otro punto del esquema, coordenadas de referencia.

Elementos:

Enlace con otro componente, terminal correspondiente.

– B sensores del sistema (sondas de temperatura, caudalímetro, sensor de picado, captador de régimen, etc.) – L luces – F fusibles – G generadores (batería y alternador) – H testigos – K relés – M motores – P indicadores – R resistencias – S interruptores – T bobina de encendido – W antena – XC conectores – Y actuadores (bomba de combustible, inyectores, motor paso-paso, etc.) – X conectores de cables

a

S1.65

K1.1

3 AD1

H2 H5

Mando relé A1.1

CF1

Número de coordenadas para poder seguir el esquema con el que se está trabajando (más de una hoja). Señal de entrada del componente hacia unidad de control. Señal de mando de unidad hacia el componente.

1.38. Nomenclatura BOSCH.

2 31

1

A2 A3

Y10.13

1

D3 D1

1

1

5

2

6

4

D2 R3.18

R3.19 2

B4.12

Vamos al componente B4.7 BB- B- B- BM4 L3 B1 B2 B3 C- A1.1 C2

81 K1 5

C- CG2 G2 CD2 A1

R3.20

2

K1.30

A5

D5

K1.29

1

2

1 2 3 4 5Unión 6 7 de 8 masa 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

1.39. Esquema eléctrico BOSCH.

B– B3 A– D1 B– K1

Terminal número 31, línea de masa directo de batería.

A22.2 Vamos a coordenada 59 (pag.14) 59 B4.7

Terminal Componente al que va conectado

Número del terminal en el conector de la unidad de motor.

F11.1 Y9.3

A1 AC

Inicio o fin de la representación conector.

30 15

.2

Coordenada Componente al que va conectado

Continuidad del conector de la unidad en las siguientes hojas, no queda representado completo.

Megane II 1.5 DCI / K9K 722 Interruptor de seguridad accionado por un impacto (airbag)

59 B4.7

31

31

1

2

31

25 26 27 28 29

B– K2

B– B4

30 5.3 > Representación BMW A continuación se puede ver la forma de interpretar los esquemas de la marca de vehículos BMW (Figura 1.40):

15

31 35 X2413

A2249 Unidad de mando de la electrónica digital diésel

A8680 30 F2 Portafusibles de la electronica 30A del motor 4 X8680 X2233

1

Cambio mecánico manual

U_RDS 0.5 WS/GE 3 X2261

2 20

2

3 X2355

SFFA 0.35 GR/SW

1

U_HR Cambio Automático 0.75 RT/WS

M_KND 0.5 WS/BR

U_KND 0.5 GE

X2262

2 X2261 A_RDS 0.5 BL/SW

2

1 X6063 X2061

B2261 Sensor de presión Rail M_RDS 0.5 BR/GN

1

Información en el cable

B2355 Sensor de presión de prealimantación

P

5

4

1

A8680 30 Portafusibles de F2 30A la electronica del motor 4 X8680 X2233

6

A_KND 0.5 SW/WS

4

6

1 Número de clavija (pin) 2 Señal

38 X2413

9

17 X2412

10

31

31 31

X256

X172

X2262 T_DRV 0./5 BR/BL

33

4

5

B2262 Válvula reguladora de presión Rail

3

3

31

31

31

3 Sección del cable en mm2

A2249 Unidad de mando de la electrónica del Diesel

4 Color del cable 5 Número de referencia del conector enchufable 6 Número de referencia de la masa

1 Alimentación del componente proveniente de la ECU de control (12 ó 5V) 2 Masa eléctrica proveniente de la ECU de control 3 Entrada o salida de señal del componente (dependiendo de si es sensor o actuador 4 Ramificación posible dependiendo del equipamiento del vehículo 5 Número de pin del componente 6 Tipo de señal que circula por el cable

Ejemplo de tipos de señales en cable:

U_HR<1 0.5 RT/WS

U_REF 0.5 RT

1

2

4

X6207 B6207a

30

31

31 5

3

3

14

M_HFM 0.5 SW

1

4

1

A_HFM 0.5 GE

2

X6207

5

3

A_TANS 0.5 GE

Medidor de masa de aire por película térmica

Componente completo

Componente con bornes atornillables

Parte de un componente

Carcasa del componente conectada directamente a la masa del vehículo

Conector enchufable conectado al componente

Conector enchufable conectado al componente

Dos clavijas (pins) en el mismo trazo X256 rayado del conector enchufable designan los puntos de conexión del mismo conector enchufable

1 U_HR<1 (Alimentación tansión equipo eléctrico motor, fusible1) 2 U_REF (Tensión de referencia madidor masa de aire) 3 M_HFM (Masa para medidor masa de aire) 4 A_HFM (Señal de medidor masa de aire)

31

1.40. Interpretación de esquemas BMW.

31

31

5 A_TANS (Temperatura de aire aspirado)

31


5.4 > Representación Ford Todas las conexiones entre componentes se muestran tal cual están en el vehículo. Sin embargo, debemos recordar que los esquemas no representan a los componentes y al cableado de la misma forma que estos aparecen físicamente en el vehículo. Por ejemplo, un cable de 1 metro de longitud puede aparecer ilustrado igual que un cable de tan solo unos centímetros de longitud. Además, para facilitar la comprensión del funcionamiento eléctrico y electrónico, se ha simplificado el cableado interno de ciertos componentes.

Información en el cable Valor Descripción Función

31

Función adicional

S

Sistema

AC

Conexión

3

Información sobre derivación

A

Funcionamiento completo del circuito

Tamaño

1.5

Cada circuito aparece completo y por separado en un capítulo.

Color

En ocasiones se omiten los componentes que, si bien están conectados al circuito, no influyen en su funcionamiento (Figura 1.41).

31S-AC3A ∫1.5 BK/RD

Nota: la letra «S» después del número indica que es una señal conmutada, es decir, que el nivel de tensión no se mantiene en todo momento, sino que depende del funcionamiento del sistema.

P31 K25 Caja eléctrica YIA central (CJB)

– (3) Posición de los interruptores. En los esquemas, los interruptores, sensores y relés se ilustran en reposo (como si el vehículo no estuviera en contacto). – (4) Flujo de la corriente. Normalmente, cada celdilla comienza con el componente que alimenta el circuito, sea el fusible o el interruptor de encendido. El flujo de la corriente se muestra de la fuente (en alto de página) a tierra (pie de página).

5 CS1

4

2

K163 Relé del módulo PCM

C333

5 S147

3

95-PB35 1.5 GN/RD 95-DA2 4 BN/BU C238 no se usa C318 1 C3001 Interruptor de luz 95-DA2 4 BN/BU C444 (1) Posición normal (2) Pedal de freno pisado 95-DAT 4 GH/YE 316-03-00-4

95-PC14

1 C444

3

316-03-00-5

2

1.5 GN/RD

C 691 Transmisión automática

S 59

295-DA1 1 OG/YE

C 691 915-PC14 .75 BK/OG

95-PCB 1 GN/RD

C236

145-DA40 1 VT/BK

C 833 B22 Sensor de flujo de aire (MAF)

S362 145-DA4 1 VT/BK S130

C 883

2

145-PC73

S-PC8 .75 BN/BU

18

C 3881

S1-PC8 .75 BK/OG

1 VT

37

C 3061

G1

295-PC73 .75 OG Caja de cambio 145-FC73 .75 VI manual

I-PCB .75 WH/BU

36

92

25

24

915-PC14 .75 BK/OG

88

103

S1-PC28A .75 BK/YE S1-PC99 .75 BK/MD 91-PC28 .75 BK/YE

– (5) Empalmes. Una flecha indica que el empalme no se muestra completo. La página en la que se muestra el empalme completo se indica en el índice.

P93 Caja uniones batería (BJB)

56

1 C362

– (2) Recuadros. En los esquemas, un recuadro a base de líneas finas discontinuas indica una parte del circuito que solo existe para un determinado modelo de vehículo, país u opción. Estos calificativos se mostrarán junto al recuadro dentro del esquema.

Derivación

Sección del cable (mm²) BK Color básico Color de R D identificación

Color

– (1) Nombre de los componentes y notas. Los nombres de los componentes van a la derecha de cada componente. Las notas que describen la posición de los interruptores o las condiciones de funcionamiento aparecen después del nombre. Aquí también se incluye la descripción de los elementos internos del componente (p. ej., sensor de velocidad).

Masa Circuito conmutado adicionalmente Nivelación de faros Conexión interruptor

56 C421 A147 Módulo de control del motor 51 C421 (PCM)

77 .75 BK/YE

.75 BK/YE S62

GB

G1

1.41. Esquema eléctrico Ford.

1

32 A continuación se muestra la simbología de Ford más frecuentemente utilizada en sus esquemas eléctricos (Figura 1.42):

Interruptor biposicional monopolar 2

2

Relé con resistencia a través de bobina 2

1

1

2

1

Relé con diodo a través de bobina 2

1

1

Barra colectora

Interruptores de movimiento conjunto

F3 10A

30

F8 15A

F14 10A

Línea punteada muestra una conexión mecánica entre interruptores

2

Número circulo

´15´se suministra con tensión de batería en posición 2 o 3

Contacto normalmente abierto. Cuando se activa la bobina, se cierra el interruptor

1

Una línea punteada gruesa representa 2 o más cables 3

Aislamiento de cable es un color 31-MC7 4

5 BN C100

31-HC7 .5 BN Número de referencia de conector para cuadro de emplazamiento de componentes Número del terminal

Número componente 30 30

Número de conector componente

Una línea punteada fina representa una continuación

5 BN/RD 9-MD11 .5 GN 4 C103 5 BN/RD 9-MD11 .5 GN

3 21 0 15 3 C37

Nombre de componente

N278 Interruptor del encendido

Dos conexiones (terminales) en el mismo conector Línea punteada indica terminales para el mismo conector

15

53

Detalles sobre componente o funcionamiento

P91 F18 Caja uniones 3A central (CJB)

El circuito hace 74-MDS 1.5 GN/WH referencia a un cable que conecta otro circuito 29-01

Sección cable en mm2

Otros circuitos que comparten el fusible 18, pero que no se muestran, pueden encontrarse en Detalles de fusibles

C224

A11 Radio

Aislamiento del cable es un color con banda de otro color (verde con blanco)

Un corchete muestra las diferencias del cableado entre modelos, países u opciones

Número de circuito

Indica que se suministra corriente al fusible en todo momento

M111 Motor del limpiaparabrisas C24

G1001

Otros circuitos también conectados a masa en G1001, pero que no se muestran, pueden encontrarse en Distribución de masas

A7 Módulo de control ABS

31-DA15 .75 BN G18

Cable acoplado a parte metálica de vehículo (a masa) Masa numerada para referencia a cuadro de emplazamiento de componentes

1.42. Simbología Ford.

El símbolo indica un dispositivo de estado sólido (consta solamente de componentes electrónicos)


33

5.5 > Representación FIAT La nomenclatura utilizada habitualmente en la marca FIAT es la siguiente (Figura 1.43): – (1) Caja de fusibles motor. La disposición encerrada en la línea discontinua representa diferentes opciones en función de la motorización del vehículo. En este caso diferencia la intensidad soportada por el fusible en función de si el vehículo incorpora el motor JTD o los motores de gasolina 1.6 y 2.0. En el primer 1 caso le correspondería el fusible 1 1.6TS 125 A 150 A 1.9JTD de 150 amperios, indicado junto 3 2 2.0TS 2 a la etiqueta de 1.9 JTD. En el 3 segundo caso, los motores gasoF5 11 1 11 40 A lina, el mismo fusible en los dos RM 2 motores, con un fusible de 125 amperios. 12 20 5 – (2) Caja de fusibles del habitáculo. 4 7,5 A 15 A 7,5 A 7,5 A Se muestran los fusibles 28 20 mediante la numeración utili22 zada en la serigrafía de la misma, 13 13 21 2 1 así como las conexiones interio3 4 10 11 res de la caja. En este caso, el cir23 cuito está protegido por un fusi6 7 ble de 40 amperios que ocupa la 8 posición número 5 serigrafiada. 19 9 1.9 JTD – (3) Símbolo del interruptor de encendido «llave de contacto». 17 Expresa que el cable citado recibe 18 alimentación a través de un posi14 tivo de contacto accionado. 10 – (4) Colores de los cables. En la 24 8 25 mayoría de los cables utilizados en 27 el circuito aparecen, junto a su 6 conexión, dos letras que de forma 28 26 abreviada simbolizan el color del cable, p. ej., RM «Rojo/Marrón». 29 16 Una vez localizado se debe comparar con la lista suministrada de colores. A Batería, alternador, arranque,etc... J Relés – (5). Conector. Al llegar el cable a B Fusibles, cajas de fusibles K Sensores un elemento aparece la simboloC Puntos de masa L Electroválvulas, actuadores gía del conector y en su interior D Conectores M Unidades de mando, calculadores se ve una numeración. Cada uno F Luces exteriores N Motores de los conectores lleva su numeG Luces habitáculo O Resistencias ración marcada, por lo que es H Mandos, conmutadores P Sonido, altavoces, mechero,etc... mucho más rápida y segura su I Interruptores Q Detonadores airbag identificación. En el caso señalado corresponde a los terminales 28 y 10 del conector de la central 1.43. Representación de un esquema eléctrico y agrupación de componentes (letras de la A a la Q). Grupo FIATVAG. de derivación.

34 – (6) Conexión multiplexada. En ciertos modelos de vehículos modernos, mucha información es enviada en forma de mensajes digitales por medio de líneas multiplexadas, que consisten en dos cables normales de cobre, pero con cualidades especificas, como su diámetro y su trenzado. En los esquemas del grupo Fiat, la conexión multiplexada se puede identificar por consistir en líneas blancas. – (7) Conexión a masa. Símbolo según las normas DIN de toma de tierra, indica una conexión a masa del circuito. – (8) Enlace a otro esquema de gestión. En ocasiones, las unidades de control de climatización no activan directamente algunas funciones, como, por ejemplo, el compresor de aire acondicionado, sino que habilitan la conexión por medio de otros sistemas, como la unidad de gestión de motor. La simbología expresada indica que debemos consultar el esquema de conexión del compresor por medio de la unidad de gestión de motor. – (9) Unión soldada. En ciertas ocasiones aparece en los esquemas y su simbología; se trata de un punto negro en la propia instalación. Su ubicación es indeterminada, pues no aparece en la información original en muchos casos. Nos indica que hay una unión de varios cables soldados dentro del mazo de cables de la instalación. – (10) Numeración de los componentes. Todos los componentes que aparecen en los esquemas siguen una numeración, con la intención de facilitar su identificación. Una vez que tomamos nota del número que aparece, lo trasladamos a la leyenda de los esquemas y nos facilitará su identificación.

5.6 > Representación Mercedes Benz En la siguiente ilustración se muestran las conexiones por bloques de las luces traseras típicas de Mercedes Benz (Figura 1.44):

E6/4

Luces de balizamiento

E4e10

2 Interruptor de la luz intermitente de advertencia

E4e9

4 S16/2

B38/1 1 B38/2

X58

6

7

N2/10

A1

E4e5

8

9 N3/9 N3/10

E4e1

10

2 S6/1s1 CAN C

3

E21

Luz freno central

7 Cuadro de instrumentos 8 Unidad de remolque

E19/1 Luz matrícula

9

N73

E3e1

10 Unidad de tubo envolvente

11

E3e3

S4 12

S1

4 Interruptor de la luz de marcha atrás

6 Unidad de control airbag

E19/2 Luz matrícula

N10/2

N80

3 Interruptor de alumbrado exterior

5 SAM delantera

N28/1

CAN B

Pilotos traseros

E4e3

14 5 N10/1

1 Sensor de lluvia y luminosidad

13 N15/5

E3e5 E3e9 E3e10 E6/3

1.44. Iluminación del compartimento trasero en el modelo familiar.

Pilotos traseros izquierda

Luces de balizamiento

Unidad de control motor

11 Unidad de control de la cerradura electrónica de encendido 12 Interruptor combinado 13 Unidad de control del módulo electrónico de la palanca selectora 14 SAM trasera

35


Además, la representación eléctrica y su nomenclatura, es tal y como mostramos a continuación:

E6/3

6

e1 E3 e10 e5

BSL-R

NC

NC

NC

0,75 BKYE (0,75 YEVT)

NSL-R

BSL-R

NC

0,75 GNWH

W7

Intermitente

e3

Marcha atrás

e5

Niebla trasera

e9

Luz freno y posición

e10

Luz freno y posición interior

Hacia cámara trasera 2

(3) (5) (2)

e3

U57 0,75 YEVT

3

0,75 GYYE

4

8 5 6 16

e1

1,0 BN

2 (2)

RFL-R

58L 49R

58L 0,75 GYBU

7 (4)

0,75 BKGN

3 (4)

2 15 21 27 23 7

0,75 BKBN (0,75 BKYE)

4 (3)

20

0,75 GNBU

0,75 BKWH

5 (6)

58L

RFL-L

NSL-L

15R BSL-L

1 (1)

e9

19

U57 0,75 YEPK

1,0 BN

W7

0,75 BKBU (0,75 BKRD)

Familiar

1 25 26 24 22

17

0,75 BKRD (0,75 YEPK)

5H

E6/3 Luz baliza

58L

BSL-L

30g 30 31

6

7 1 5 (4) (1) (6)

E6/4 e1 e3 E4 e10 e5

Pilotos traseros

e9

1.45. Esquema de iluminación trasera.

ABS

Sistema antibloqueo de frenos

HAG

Diferencial del eje trasero

AG

Cambio automático

HMI

Human machine interface

AKSE

Detector automático de asiento infantil

LED

Diodo luminescente

APS

Sistema autopiloto

LIN

Red de interconexión local

ASR

Sistema de tracción antideslizante

LWR

Regulación del alcance de las luces

ASSYST PLUS

Sistema de mantenimiento activo PLUS

MAG

Metal active gas

BAS

Servofreno de emergencia

ME

Electrónica del motor

BR

Serie

MOST Media oriented system transport

CAN

Red de área controlada

NEFZ

Nuevo ciclo de ensayo europeo

CD

Compact disc

PTC

Positive temperatura coeffizent (coeficiente positivo de temperatura)

CDI

Inyección diésel common rail

PTS

Sistema parktronic

COMAND

Cockpit management and data system

PVC

Cloruro de polivinilo

DAS

Sistema de asistencia al diagnóstico

RDK

Control de la presión de inflado de neumáticos

DBE

Unidad de mando del techo

RDW

Avisador de pérdida de presión de los neumáticos

DLFT

Direct long fiber reinforced thermoplastic

ROZ

Número de octano de investigación

DSB

Dirigal service booklet

SA

Equipo opcional

DVD

Digital versatile disc

SAM

Módulo de registro de señales y activación

EDW

Sistema de alarma antirrobo

SDAR

Radio audio digital por satélite

ESP

Programa electrónico de tracción

SG

Cambio manual

ETS

Sistema electrónico de tracción

SPPS

Service package pricing system

EU4

Norma Euro 4 (sobre gases de escape)

SWZ

Herramienta especial

FDOK

Sistema de documentación del vehículo

TFT

Thin film transistor (pantalla plana)

FE Fuel

Economy

VDA

Asociación de fabricantes alemanes de vehículos de motor

WIS

Sistema de información para taller

36

6 >> Comprobación y reparación de instalaciones eléctricas En general, la comprobación de circuitos eléctricos es fácil de realizar, siempre y cuando se use un método lógico y organizado. Antes de empezar es importante tener toda la información disponible del sistema que debe probarse (manuales y esquemas eléctricos). Además, hay que obtener un entendimiento minucioso del funcionamiento del sistema. La comprobación se inicia con una inspección visual, verificando el estado de las conexiones a masa del motor (Figura 1.46), su firmeza así como la ausencia de óxido y suciedad. También se comprobará el estado de los conectores, la instalación eléctrica del vehículo y la firmeza de las uniones por enchufe. 1.46. Estado de conexión a masa.

A continuación será posible usar el equipo adecuado y seguir el procedimiento correcto. Una vez inspeccionado el circuito se pueden presentar dos posibles instalaciones eléctricas: – Circuito abierto. Un circuito está abierto cuando no hay continuidad a través de una sección de dicho circuito (cable cortado, mala conexión, etc.). – Circuito en cortocircuito. Existen dos tipos de cortocircuitos: • Cuando un circuito entra en contacto con otro circuito y causa una modificación de la resistencia normal. • Cuando un circuito entra en contacto con una fuente de masa (carrocería, bastidor, soportes, etc.) y conecta el circuito a masa. Los vehículos actuales pueden llevar unas instalaciones eléctricas de más de dos kilómetros de longitud y 150 conectores, debido a la presencia, cada vez más numerosa, de sistemas eléctricos y electrónicos. Estos sistemas pueden sufrir daños o deteriorarse por accidentes, humedad o suciedad. En función del daño, en ocasiones puede ser recomendable reparar dichas instalaciones en lugar de sustituirlas, para abaratar costes tanto de materiales como de mano de obra.

6.1 > Daños más habituales en cables y conectores A menudo, pueden presentarse problemas en los conectores o en los ramales de cables que resultan únicamente reparables sustituyendo el ramal de cables completo e invirtiendo una cantidad de tiempo de trabajo. En la actualidad, es posible la reparación por sustitución, tanto del cable como del conector, o bien realizar la reparación simple de cables rotos o dañados, y evitar de este modo su sustitución completa. Pero hay que tener en cuenta que, por motivos de seguridad, no es posible reparar cables protegidos o coaxiales, como, por ejemplo, motor, ABS, radio, teléfono y sistema de alarma. Tampoco es posible reparar cables de sistemas de seguridad, como el airbag o los tensores de los cinturones, los ramales de cables de la dirección eléctrica, la mariposa de gases de mando electrónico y tampoco los cables de regulación eléctrica de los asientos. Existen cables de baja/alta tensión con los que tampoco está permitida su reparación del sistema de encendido, así como los cables de las lámparas de xenón.


37

Los desperfectos más habituales en la instalación eléctrica de un automóvil suelen ser cables dañados o desgarrados, conectores rotos o deteriorados y terminales de los conectores doblados o inexistentes.

6.2 > Equipos y materiales de reparación Los fabricantes de vehículos han dispuesto una serie de herramientas para poder llevar a cabo las reparaciones, como equipos de diagnosis, tenazas engarzadoras, destornilladores de bloqueo, tenazas pela-cables, empalmadores, tubos flexibles de contracción, cinta aislante, tubos acanalados, etc. (Figura 1.47).

6.3 > Proceso de reparación Para realizar una correcta reparación, deberás seguir este orden: 1.47. Equipo básico de reparación eléctrico.

Proceso de reparación de averías en una instalación eléctrica – Localiza la avería Aunque en ocasiones se detectará a simple vista, en otras habrá que realizar un diagnóstico siguiendo las instrucciones de verificación del fabricante. Puede resultar necesario utilizar multímetros para detectar una divergencia de valores nominales, que indicará una interrupción de cables o un contacto anómalo, siempre utilizando como guía los esquemas eléctricos del fabricante.

– Comprueba si el fabricante autoriza la reparación y, una vez localizado el daño (cable dañado, conector en mal estado, etc.), deberás decidir si resulta más económico reparar, sustituir parcialmente o completamente la pieza dañada.

– Determina cuál es el recambio necesario y comprueba si el fabricante suministra dicha pieza. Analiza cuáles son las herramientas necesarias para llevar a cabo la reparación.

– Prepara la zona donde se va a efectuar la reparación. – Numera los cables de acuerdo con la numeración de la clavija para evitar su permutación en caso de sustituir conectores de ramal completos o introducir terminales.

– Aísla la zona reparada con una cinta o tubo acanalado si es conveniente. – Finalmente, se procederá al montaje de accesorios o revestimientos y se realizará una prueba de funcionamiento.

6.4 > Equipos de verificación y diagnosis La corriente eléctrica circula a través del cableado del automóvil de forma invisible. Por tanto solo podremos comprobarla por medio de aparatos. De una corriente eléctrica no solamente hemos de conocer muchas veces el hecho de que circula, sino el valor de la tensión a la que lo hace, la resistencia que ofrece una determinada parte del vehículo y también la intensidad. Para conocer estos valores es necesario principalmente equipos de medición que reúnan todas estas variables. Existen numerosos equipos para verificar y diagnosticar la red eléctrica de un automóvil. Cada uno de ellos deberá ser utilizado en función de la comprobación que haya que realizar. Entre ellos podemos destacar los siguientes:

38 Multímetro o téster (Figura 1.48) – Principales utilidades: Se aplica para medir valores de tensión, intensidad y resistencia. • Comprobaciones desde la unidad, en el mazo de cables, para determinar valores de prueba de los diferentes sensores y actuadores. • Comprobación individual de sensores y actuadores. • Equipo eléctrico en general. – Precauciones que deben adoptarse:

1.48. Multímetro.

Equipos de diagnosis Hoy en día, todos los fabricantes de equipos de verificación ya disponen en sus catálogos de diferentes modelos portátiles que permiten manipular, de manera muy sencilla y con un número reducido de teclas, las diferentes funciones de trabajo.

• Antes de conectar las puntas de prueba del componente que se desea medir, debe comprobarse que los conectores de los cables están bien insertados en los puntos de conexión. También el selector de funciones debe encontrarse debidamente seleccionado en la escala adecuada. • Nunca se deberá aplicar más tensión o intensidad de aquella que es capaz de soportar la escala seleccionada. Cuando no se conozca el valor de la tensión que podemos encontrarnos o de la intensidad, se comenzará siempre por la escala más alta del aparato y se irá bajando si el valor indicado en el dial es el mínimo. • Cuando se midan resistencias se comprobará que los cables no estén bajo tensión. Igualmente se descargarán los condensadores antes de intentar medirlos. Osciloscopio digital (Figura 1.49) La complejidad de los sistemas eléctricos y electrónicos del moderno automóvil hace necesaria la utilización de estos equipos de verificación que permiten facilitar la medida de diferentes valores de prueba. Mediante este equipo se podrán realizar, además de las ya comentadas anteriormente con el multímetro, las siguientes actuaciones:

1.49. Osciloscopio.

– Visualizar señales (en forma de oscilogramas) de tensión y frecuencia. – Control de tiempos y curvas. – Comparar señales con varios canales.

Terminales de diagnosis (Figura 1.50) Estos elementos son fundamentales para poder intercomunicarse con las unidades de control, con el fin de tomar valores de prueba y comunicarnos con las UCE. Lector de códigos 1.50. Terminales de diagnosis.

Muestra los códigos de error y busca información en el sistema electrónico.


39

Actividades finales 1·· ¿Cuál es la definición de cable? 2·· ¿Cuáles son las principales partes que componen un conductor? 3·· Explica los tipos de alma de un conductor según su constitución. 4·· Escribe la fórmula de resistencia de los hilos conductores y la magnitud en la que se mide cada elemento de la fórmula. 5·· ¿Qué requisitos deben cumplir los conductores eléctricos según la norma UNE 26115? 6·· ¿En qué está basado el funcionamiento de un fusible? 7·· Dibuja los tipos de fusibles que pueden agruparse en una caja de fusibles. 8·· Realiza una tabla en donde se refleje el color del fusible y la intensidad que le corresponde. 9·· ¿En qué circuitos se pueden agrupar los circuitos del automóvil? 10·· Cita y explica las normas que se aplican para representar las instalaciones eléctricas de un automóvil. 11·· ¿Cómo se pueden representar los componentes de un esquema eléctrico? 12·· Define el significado y el color de los principales estados eléctricos de funcionamiento del fabricante de vehículos Renault. 13·· Describe las funciones de un cajetín de interconexión y explica dónde puede ir ubicado en el automóvil. 14·· Describe la información que viene reflejada en un cable del fabricante BMW. 15·· ¿Qué posibles problemas eléctricos se nos pueden presentar una vez realizada una primera inspección visual sobre un vehículo? 16·· ¿Qué aplicaciones tiene el téster o multímetro durante la diagnosis de un circuito eléctrico?

40

Caso final Comprobación y análisis de los fusibles de un vehículo ·· Comprueba el estado de los fusibles de un vehículo de diferentes formas y anota en un cuadro la dotación de fusibles que tiene el vehículo, en el que figuren sus valores, así como los circuitos que protege cada uno de ellos.

Solución ·· El vehículo dispone de dos puntos de control para comprobar el estado del fusible sin necesidad de extraerlo de su alojamiento en la caja de fusibles. Los procedimientos de comprobación son los siguientes:

– Procedimiento A (Figura 1.51).

30 A

15 A

30 A

12 V 20 A

• Accionamos el interruptor que alimenta al fusible. • Comprobamos con un voltímetro si existe tensión en los dos puntos de comprobación. En caso afirmativo, el fusible es operativo (no está cortado).

12 V

1.51. Comprobación de fusibles (procedimiento A).

30 A

15 A

30 A

• Accionamos el interruptor que alimenta el fusible. • Comprobamos con un voltímetro si existe voltaje entre los dos puntos de control (las puntas del voltímetro una en cada punto de control). En el caso de no haber tensión, el fusible es operativo (no está cortado).

20 A

– Procedimiento B (Figura 1.52).

0V

1.52. Comprobación de fusibles (procedimiento B).

30 A

15 A

30 A

• Abrimos el interruptor que alimenta el fusible para que no exista paso de corriente. • Comprobamos con un ohmímetro la continuidad del fusible (poner cada punta del ohmímetro en un punto de control). En el caso de no haber resistencia, el fusible tiene continuidad y es operativo (no está cortado).

20 A

– Procedimiento C (Figura 1.53).

1.53. Comprobación de fusibles (procedimiento C).

0Ω


En la siguiente tabla puedes comprobar la dotación de fusibles de un vehículo, donde figuran los valores de los fusibles así como los circuitos que protege cada uno de ellos. Los números de identificación de los fusibles que figuran en los correspondientes esquemas eléctricos resultan de gran ayuda a la hora de resolver anomalías eléctricas en el vehículo.

Dotación de fusibles de un vehículo Fusibles Alimentación

Circuitos protegidos

Ref.

Amperios

1

10 A

56b

Luz de cruce izquierda. Regulación del alcance de luces izquierdo

2

10 A

56b

Luz de cruce derecha. Regulación del alcance de luces derecho

3

10 A

58

Alumbrado de matrícula

4

15 A

X

Limpialuneta

5

15 A

X

Limpiaparabrisas. Eyectores térmicos

6

20 A

X

Ventilador de aire ambiente. Aire acondicionado

7

10 A

58R

Luz de posición delantera y trasera derecha

8

10 A

58L

Luz de posición delantera y trasera izquierda

9

20 A

X

Luneta posterior térmica

10

15 A

X

Luz trasera antiniebla

11

10 A

56a

Luz larga izquierda

12

10 A

56a

Luz larga derecha

13

10 A

15

Bocina

14

15 A

15

Luz de marcha atrás. Equipos extras

15

10 A

15

Equipo eléctrico del motor

16

15 A

15

Cuadro de instrumentos. Luz interior

17

10 A

15

Luces de intermitencia

18

20 A

19

30 A

30

Ventilador del líquido de refrigeración. Relé del aire acondicionado

20

10 A

30

Luces de freno

21

15 A

30

Luces del habitáculo. Cuadro de instrumentos. Cierre centralizado

22

10 A

30

Equipo de radio. Encendedor

23

15 A

30

Luces de emergencia

24

10 A

30

Luz antiniebla delantera izquierda

25

10 A

30

Luz antiniebla delantera derecha

Bomba de combustible. Sonda Lambda

41

42

Ideas clave

Conductores eléctricos, aislantes y cubiertas protectoras

Alma o elemento conductor Aislamiento

– Según su contitución (alambre, cable convencional, cable coaxial y fibra óptica) – Según el número de conductores (monoconductores y multiconductores)

Cubiertas protectoras

Resistencias de hilos conductores Transformación de energía eléctrica en calorífica. Efecto Joule

Principales magnitudes aplicadas a un conductor

Influencia de la temperatura sobre la resistencia Características de los conductores

Correspondencia entre sección de un conductor e intensidad aceptable

– Sección – N°AVG – Norma UNE 26115 Calculo de la sección de un conductor: – Corriente máxima admisible – Densidad corriente

Fusibles de clavija

Protección de circuitos fusibles

– Con un solo consumidor – Con varios consumidores

Cálculo de fusibles

– Normas (Din: 40719, 72552 y 40900)

Interpretación de esquemas eléctricos del automovil

Representaciones eléctricas de diferentes marcas

– Componentes, símbolos, enlaces, códigos de colores, masas, cajetines, conectores, terminales y mazos de cables

– Peugeot

– BMW

– Bosch

– Ford

– Fiat

Inspección visual

Comprobación y reparación de instalaciones eléctricas

Proceso de reparación Materiales y equipos de reparación

– Daños en cables y conectores – Circuito abierto o en cortocircuito – Tenazas, destornilladores, alicates, etc. – Téster o multímetro – Osciloscopio digital – Terminales de diagnosis – Lector de códigos


REVISTA DE ELECTROMECÁNICA

MENOS CABLES, MENOS CONTAMINACIÓN Científicos de la Universidad de Vigo buscan reducir «al máximo» el consumo y el peso del cableado electrónico en los Automóviles a través de un sistema digital, con el fin de adaptarse a las condiciones medioambientales y sociales y «no contaminar tanto». El conjunto de cables de un coche puede medir unos dos kilómetros y pesar hasta 40 kilos.

U

n equipo de la Universidad de Vigo, que coordina el profesor titular de Tecnología Electrónica, Alfonso Lago, trabaja en un proyecto que «intenta realizar un control de toda la electrónica del automóvil para reducir el peso y el consumo del sistema de alimentación». El objetivo «principal» es «compatibilizar el incremento de potencia de los vehículos con el control de sus emisiones de dióxido de carbono», explicó el profesor. El transporte representa el 28 por ciento de estas emisiones y «se prevé que en el 2010 aumente un 73 por ciento», alertó. La investigación se centra en todos los aspectos del coche que tienen un consumo eléctrico, entre los que se incluyen los sistemas y equipos de seguridad, los de intercomunicación, el airbag, ABS y frenos, y la dirección con control electrónico. Además, también se alimentan electrónicamente el ordenador de a bordo, las ayudas a la navegación GPS y los controles de estabilidad. Lago estimó que todo este cableado «puede llegar a medir unos 2 kilómetros» y pesar «más de 40 kilogramos».

ULTRACONDENSADORES En esta línea, el equipo de Tecnología Electrónica, en el que también trabaja el catedrático Carlos Martínez-Peñalver, se basa en el desarrollo de un sistema de convertidores «continuo-continuo», que son «parecidos» a un ultracondensador –almacena-

dores de energía de gran capacidad–. Estos convertidores se aplican sobre vehículos híbridos, aquellos que combinan un motor eléctrico y otro de combustión y que «en la actualidad están introduciendo en el mercado los fabricantes», entre los que citó a las compañías Toyota –con el modelo ‘Prius’– y Honda –con el Honda ‘Insight’–. Lo que se pretende es crear una fuente de alimentación capaz de generar una ayuda auxiliar, así como incrementar o reducir la carga de la batería del motor eléctrico «de forma automática». De este modo, se consigue «un importante ahorro energético en situaciones como un adelantamiento», indicó. A este respecto, apuntó a países como Japón, donde «hay experiencias» en líneas de autobuses «que arrancan sin batería ni nada» y se basan en estos condensadores de gran capacidad para circular sobre superficies «bastante llanas». «En España aún no hay nada», resaltó, tras lo que detalló que ellos realizan investigaciones en este campo «desde hace dos años» y, en principio, el plazo del proyecto –que subvenciona la Consellería de Industria– no termina hasta el año 2011. «En un par de años tendremos caracterizado el funcionamiento y si se puede incluir en la industria automovilística de aquí». Diario de Pontevedra. Junio de 2009.

u

n

i

d

a

2

d

Componentes eléctricos y electrónicos básicos SUMARIO ■

Introducción

■

Relés

■

Resistencias (resistores)

■

Interruptores

■

Diodo

■

Transistor

■

Condensador

■

Calculadores

OBJETIVOS ·· Conocer el funcionamiento de los componentes eléctricos y electrónicos básicos que se encuentran en un automóvil. ·· Identificar sobre un esquema o circuito los componentes eléctricos y electrónicos de un automóvil. ·· Analizar el funcionamiento eléctrico y electrónico de un automóvil. ·· Conocer las mejoras electrónicas que se pueden llevar a cabo en un vehículo.

45

Unidad 2 - Componentes eléctricos y electrónicos básicos

1 >> Introducción Según la teoría electrónica, el flujo de corriente siempre se produce desde una carga negativa (−) hacia una carga positiva (+). Así, si un conductor está conectado entre los terminales de una batería, la corriente pasará desde el terminal (−) hasta el terminal (+). Esta concepción del flujo de corriente se denomina flujo de corriente real (Figura 2.1). Antes de concebirse la teoría electrónica de la materia, se creía que en el conductor había algo que se desplazaba desde una carga positiva (+) a una carga negativa (−). Este concepto del flujo de corriente se denomina flujo de corriente convencional y se representa en la Figura 2.2. Para facilitar la claridad y comprensión del funcionamiento teórico de determinados componentes eléctricos y electrónicos, tales como bobinas, condensadores y elementos semiconductores en general, tendremos en cuenta el flujo de corriente real. Con el fin de representar gráficamente los diferentes circuitos eléctricos auxiliares y de aplicación de los componentes eléctricos y electrónicos básicos, tendremos en cuenta el flujo de corriente convencional. De este modo, seguiremos el criterio que impera en la mayoría de los libros de automoción publicados al respecto.

Flujo de corriente real

Flujo de corriente convencional

Flujo o movimiento de electrones desde el terminal negativo (–) al terminal positivo (+) de la batería

Sentido figurado de la corriente desde el terminal positivo (+) al terminal negativo (–) de la batería 12V

12V

+

2.1. Flujo de corriente real.

–

+

–

2.2. Flujo de corriente convencional.

46

2 >> Relés Se denomina relé a un interruptor con mando electromagnético que consta de dos circuitos, uno de mando o de excitación, entre los bornes (86) y (85), con una intensidad de miliamperios, y otro de potencia, entre los bornes (30) y (87), dimensionado para un paso de corriente de 20 a 40 amperios normalmente (Figura. 2.3). Numeración de los terminales de un relé

2/85

3/30

30 Entrada de positivo a los contactos del relé

30

87 Salida de positivo de los contactos del relé hacia los consumidores

J1

85 Salida a negativo (masa) de la bobina del relé 1/86

86 Entrada de positivo a la bobina del relé

85

5/87

86

87

2.3. Esquema y disposición de los bornes en un relé.

2.1 > Funcionamiento El circuito de potencia está regido por los efectos electromagnéticos proporcionados por el circuito de mando, constituido por una bobina arrollada a un núcleo magnético (electroimán). Cuando cerramos el interruptor de control (E1) se conecta el circuito de mando (Im) entre los bornes (86) y (85), que alimenta la bobina del electroimán, cuyo campo magnético cierra los contactos del relé entre los bornes (30) y (87), a través de los cuales se establece el circuito de potencia o consumo (Ic) que alimenta el consumidor o consumidores (Figuras 2.4 y 2.5).

+

Ic

Im 1 A

E1

2/85

3/30

1/86

5/87

J1 2

–

Circuito de mando (Im) Circuito de consumo o potencia (Ic) A Batería E1 Interruptor J1 Relé F Fusible C Consumidor F

C

F

C

2.4. Circuito eléctrico con relé (en reposo).

+

Ic

Im 1 A

E1

–

2/85

3/30

1/86

5/87

J1 2

2.5. Circuito eléctrico con relé (en funcionamiento).

47


Los relés se utilizan en circuitos de consumo elevado, con el fin de que los elementos de control (interruptores) trabajen solamente con la corriente de mando o excitación (Im), conectándose el circuito de potencia o consumo (Ic) directamente a la batería a través de un fusible de protección. Se evita, de este modo, que la elevada intensidad de potencia pase por el elemento de control (interruptor) y se previene su deterioro prematuro, producido por los arcos eléctricos que se generan durante su accionamiento en el caso de gobernar un circuito de gran intensidad. El consumo del circuito de mando o excitación es muy bajo (miliamperios), por lo que el interruptor apenas sufre desgaste.

2.2 > Tipos de relés Relé simple o convencional de una salida Es el que hemos explicado en el apartado anterior (Figuras 2.4 y 2.5). Relé simple con doble salida Es igual al relé anterior, con la diferencia de que dispone de dos bornes de salida (87) y (87a). Resulta muy útil cuando el relé alimenta a dos consumidores, en cuyo caso no es necesario realizar conexión exterior alguna (Figura 2.6).

2/85

3/30 30 86

J1 85 1/86

5/87

4/87a

87 87a

2.6. Relé simple con doble salida.

Relé convencional con fusible exterior de protección Al disponer de fusible exterior, resulta muy útil en nuevas instalaciones (Figura 2.7). F 3/30

2/85

J1

1/86

5/87

2.7. Relé convencional exterior de protección.

con

fusible

48 Relé convencional con resistencia en paralelo

Tipos de relés Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos, de la intensidad admisible por los mismos, de los tipos de corriente de accionamiento, el tiempo de activación y desactivación, etc. Cuando controlan grandes potencias, se les denomina contactores en lugar de relés.

Al estudiar el circuito con relé simple de una salida, hemos visto que al cerrar el circuito de mando que alimenta con corriente la bobina del relé se crea un campo magnético en la bobina que, por un lado, cierra los contactos del relé y, por otro, sus líneas de fuerza atraviesan todas las espiras de la bobina. Cuando se desconecta el circuito de mando y se anula la corriente en la bobina, el campo magnético desaparece y ocasiona en la propia bobina una fuerte variación de flujo (de cortar muchas líneas de fuerza pasa a no cortar ninguna), creándose en la bobina una f.e.m. inducida, directamente proporcional a la intensidad del campo e inversamente proporcional al tiempo de variación del flujo magnético y que se opone a la causa que la produce; en consecuencia, tiene el mismo sentido de la corriente anulada. Esta f.e.m. inducida puede alcanzar un valor de tensión elevado, siendo motivo de perturbaciones en otros circuitos y deterioro de los componentes electrónicos del automóvil. Para evitar estos inconvenientes, se dispone de una resistencia en paralelo a la bobina del relé, de modo que la f.e.m. inducida se cierra a través de la resistencia sobre la propia bobina del relé, sin afectar a otros componentes electrónicos del automóvil (Figura 2.8).

2/85

3/30

1 E1

R

J1

Corriente inducida

2 1/86

5/87

2.8. Relé simple con doble salida.

Relé convencional con diodo en paralelo Este relé sustituye la resistencia por un diodo en paralelo, de modo que la f.e.m. inducida se cierra a través del diodo (D1) sobre la propia bobina del relé, sin afectar a otros componentes electrónicos del automóvil (Figura 2.9).

2/85

3/30

1 D1 E1

J1

Corriente inducida

2 1/86

2.9. Relé convencional con diodo en paralelo.

5/87

49


Relé convencional múltiple Este tipo de relé es la agrupación de dos relés convencionales (Figura 2.10). Estructura interna del relé 3/30

2/85

2/85

3/30

La representación básica hace referencia a la posición de los contactos cuando se activa el sistema. En caso de tener incorporado un diodo, su utilidad puede ser de protección de picos o para evitar retornos de corriente.

J1 5/87

1/86

5/87

1/86

2.10. Relé convencional múltiple.

Si en lugar de tener diodo tiene resistencia en paralelo, la función es la de absorber la corriente de corte en el momento de desconexión.

Relé de conmutación Este relé puede realizar tres funciones distintas: 1. Si se utiliza solo el terminal 87a, se comporta como un relé convencional. 2. Si se utiliza solo el terminal 87b, desconecta el circuito cuando recibe corriente de mando la bobina. 3. Si se utilizan los terminales 87a y 87b, conmuta dos circuitos, alimentando a uno de ellos si no existe corriente de mando y al otro si existe (Figuras 2.11 y 2.12). 3. Función (3) de conmutación 3. Posición: en reposo (sin corriente de mando)

+

30

Ic Im

2/85

1 A

E1

3/30

85

87b

J1 1/86

2

–

86

87a

4/87a 4/87b

F1

V/p1

F2

V/p2

2.11. Relé conmutador (en reposo).

3. Posición: en funcionamiento (con corriente de mando)

+

Ic

30

Im

2/85

1 A

E1 –

3/30

85

J1 2

86

87a 87b

1/86

2.12. Relé conmutador (en funcionamiento).

4/87a 4/87b

F1

V/p1

F2

V/p2

Por otra parte, al analizar el circuito interno se puede determinar la polaridad de la bobina siempre que tenga un diodo en su interior.

50 Relé convencional con diodo en paralelo y diodo serie de protección

Relés de precalentamiento

El relé convencional con diodo en paralelo estudiado anteriormente tiene el inconveniente de que, si se conecta la bobina con polaridad cambiada, el diodo queda en cortocircuito y se destruye (Figura 2.13).

En la conexión de un relé de precalentamiento pueden encontrarse: – Entrada de alimentación de elevada potencia (12 V). – Salida común o individual a los calentadores. – Señal de mando para iniciar el calentamiento. – Señal de respuesta de tiempo de funcionamiento de calentadores. – Masa eléctrica del circuito electrónico. – Tensión de alimentación para el circuito electrónico (12 o 5 V, puede proceder de relé o de la UEC). – Línea de diagnosis.

+ 1

3/30

1/86

5/87

D1 Corriente inducida

J1

E1

2/85

2

2.13. Relé convencional con diodo en paralelo en cortocircuito.

Por el contrario, el relé protegido dispone de un segundo diodo en serie con la bobina de excitación que protege al relé de conexiones erróneas (Figuras 2.14 y 2.15).

+ 2/85

3/30

D2

1 D1 E1

Corriente inducida

J1 2

1/86

5/87

2.14. Relé convencional con diodo en paralelo y diodo serie de protección (conexión defectuosa).

+ 2/85 D2

1 E1

3/30

D1 J1

Corriente inducida

2

1/86

5/87

2.15. Relé convencional con diodo en paralelo y diodo serie de protección (conexión correcta).

51


3 >> Resistencias (resistores) Aunque todo conductor o receptor presenta una resistencia al paso de la corriente eléctrica, se da el nombre propiamente dicho de resistencia a un componente en general en forma de cilindro, utilizado para que ofrezca una determinada resistencia al paso de la corriente. Las resistencias están formadas por un material conductor, dispuesto de tal forma que ofrece un valor determinado de resistencia, el cual depende 2 de su coeficiente de resistividad (ρ) en Ω.mm /m, de su longitud en metros 2 y de su sección en mm .

Utilización de resistencia Las resistencias son utilizadas principalmente en los captadores.

Las resistencias o resistores se caracterizan por el valor óhmico (resistencia), la tolerancia y la potencia nominal.

3.1 > Identificación de resistencias mediante código de colores La resistencia, así como la tolerancia, vienen determinadas por un código de colores que se lee de izquierda a derecha (Figuras 2.16 y 2.17). La potencia nominal se identifica por las dimensiones de la resistencia, siendo normalmente de 0,5, 1 y 2 vatios (Figura 2.18). Colores

Cifra significativa

Multiplicador

Tolerancia

Negro

0

X1

10º

Marrón

1

X 10

10¹

Rojo

2

X 100

Naranja

3

X 1 000

10³

Amarillo

4

X 10 000

104

Verde

5

X 100 000

105

Azul

6

Violeta

7

Gris

8

Blanco

9

Oro

X 1 000 000 10

X 0,1

Plata

10

X 0,01

± 1%

2

± 2%

2.17. Resistencias.

6

10–1 10

–2

Nada

± 5% ± 10% ± 20%

Ejemplos Dos cifras significativas

Serie E12-E24

1 500

Tres cifras significativas

Serie E48-E96

25,7

Primera cifra significativa

Segunda cifra significativa

2.16. Código de colores de las resistencias.

Tercera cifra significativa

Ω = 1,5 KΩ

Ω ± 2%

Multiplicador

Tolerancia

0,5 w

4 mm.

1w

5,8 mm.

2w

8 mm.

2.18. Potencia nominal de las resistencias.

52 3.2 > Resistencias lineales Se caracterizan por tener una respuesta lineal cuando se encuentran sometidas a tensiones y corrientes relacionadas entre sí por la ley de Ohm (V = I × R) (Figura 2.19). Según su fabricación, pueden ser: Aglomeradas 2.19. Símbolo eléctrico de la resistencia lineal.

Están formadas por una mezcla de carbón, material aislante y una resina que sirve de aglomerante. El porcentaje de carbón determina su resistencia. Su valor óhmico puede variar al utilizarse en circuitos de corriente alterna de alta frecuencia. De película de carbón (Figura 2.20) Están constituidas por un cilindro aislante cerámico, sobre el que se deposita una fina capa de carbón. El valor óhmico deseado se consigue practicando unos surcos en espiral a la película de carbón, que alargan su longitud y reducen su sección. Mantienen su valor óhmico constante a altas frecuencias. De película metálica (Figura 2.21) Son similares a las resistencias de película de carbón, pero en este caso sustituyen el carbón por una aleación de película metálica. Tienen buen comportamiento ante variaciones de tensión, temperatura y frecuencia.

Ω250V/10

Cilindro cerámico

Cilindro cerámico

Hélice de carbón

Hélice de capa metálica

Casquillo con terminales

Casquillo con terminales

Pintura aislante

Pintura aislante

2.20. Resistencia de película de carbón.

2.21. Resistencia de película metálica.

Bobinados (Figura 2.22) 2.22. Resistencia bobinada de cerámica.

Se trata de un aislante cerámico sobre el que se bobina un hilo metálico que está recubierto de esmaltes vitrificados. Este tipo de resistencia suele tener una alta potencia nominal con una baja resistencia, disipando una gran cantidad de calor. Se emplean en la regulación del régimen de giro de motores (turbina del sistema de ventilación) y en los generadores electromagnéticos.

3.3 > Resistencias variables (reóstatos o potenciómetros) 2.23. Símbolo eléctrico de resistencia variable.

Tienen la posibilidad de modificar su valor óhmico mediante un contacto móvil o cursor. Su resistencia varía de forma lineal o logarítmica en función de la posición del cursor sobre la resistencia (Figura 2.23).

53


Resistencias variables de película bobinadas Son resistencias variables constituidas por un hilo o alambre de alta resistencia que está bobinado en un soporte o aro cerámico, sobre el que se desliza un cursor móvil, el cual se puede ajustar en cualquier posición del soporte por medio de un eje rotatorio. Al utilizar un terminal conectado al contacto móvil, se puede hacer variar la resistencia con respecto a uno o a los dos extremos de la resistencia variable. Son empleadas en circuitos con intensidades de corriente elevadas. Sus características eléctricas vienen dadas por su resistencia total (Rt) y por su intensidad máxima (Imáx.). Resistencias variables de película de carbón Están constituidas por una película resistiva de carbón aglomerado depositado en un disco de fibra, sobre el que se desliza un cursor móvil, que se puede ajustar en cualquier posición del disco por medio de un eje rotatorio. Como en el caso anterior, al utilizar un terminal conectado al contacto móvil, se puede hacer variar la resistencia con respecto a uno o a los dos extremos de la resistencia variable. Son empleadas en circuitos con intensidades de corriente pequeñas. Modos de utilización Las resistencias variables de ambos tipos (bobinadas o de carbón) se pueden utilizar de dos maneras: como reóstato o como potenciómetro (ver foto al margen). Algunas resistencias variables solo disponen de dos terminales, en cuyo caso únicamente sirven como reóstatos (Figura 2.24). La resistencia variable de tres terminales, conectada como reóstato, solo tiene dos de ellos conectados con el circuito eléctrico y es empleada para variar la resistencia entre ambos terminales (Figura 2.25.a). Si el terminal de contacto variable y uno de los terminales de los extremos se conectan entre sí y funcionan como una carga única en el circuito, la resistencia variable hace las veces de reóstato (Figura 2.25.b).

a

Carga

Reóstato

2.24. Reóstato de dos terminales.

_

+

Carga

Reóstato

Aspecto exterior de resistencias variables.

b

_

+

2.25.a. Reóstato de tres terminales.

Carga

Reóstato

_

+

2.25.b. Reóstato de tres terminales.

54 Si cada uno de los tres terminales se conecta con distintas partes del circuito, entonces la resistencia variable está conectada como potenciómetro. Con este tipo de conexión, la resistencia entre los terminales de los extremos es siempre la misma, mientras que el contacto móvil puede cambiarse a cualquier posición entre los terminales extremos. El potenciómetro no varía la resistencia total entre los terminales de los extremos, sino que modifica la resistencia entre cada extremo y el contacto central, al variar ambas resistencias a medida que se desplaza el contacto móvil: una de ellas aumenta mientras la otra disminuye (Figura 2.26).

_

+

Potenciómetro

Carga

2.26. Potenciómetro.

Casos prácticos Cálculo de resistencia ·· El circuito de la figura representa una resistencia variable (reóstato) aplicada a un divisor de potencial. Los datos que se conocen son los siguientes: – – – –

Voltaje en bornes de la batería........................................................ Resistencia total del reóstato.......................................................... Resistencia ................................................................................ Voltaje de salida .........................................................................

Vab = 12 V Rt = 250 Ω Rs = 180 Ω Vcb = 9 V

Calcula la resistencia que debemos poner en el reóstato........................... Rx

Solución ·· Vcb = i · Rs

Reóstato (Rt) Rs

Rx

c

i=

Vcb

Vab = Vac + Vcb i

Vac = Vab – Vcb = 12 V · 9 V = 3V Vac = i – Rx

i b

Vcb 9V = = 0,05 A Rs 180

_

+ Vab

a

Rx =

Vac 3V = = 60 Ω i 0,05 A

55


3.4 > Resistencias variables especiales (no lineales) Este tipo de resistencias modifican sus características resistivas, normalmente de forma no lineal, con la variación de determinadas magnitudes físicas, tales como temperatura, luz, tensión, presión, etc. Dentro de este tipo se puede distinguir entre resistencias sensibles a la temperatura (NTC y PTC), resistencias sensibles a la luz (LDR), resistencias sensibles a la tensión (VDR), etc. Generalmente estos elementos se fabrican con materiales semiconductores, que se estudian con más detalle en apartados posteriores. No obstante, debido a que por sus características son resistencias se estudiarán junto a estas. Resistencias variables con la temperatura (termistores) Son resistencias cuyo valor óhmico varía con la temperatura. Dependiendo de la relación entre estos dos parámetros, distinguimos dos tipos: las de coeficiente de temperatura negativo (NTC) y las de coeficiente de temperatura positivo (PTC). NTC (coeficiente de temperatura negativo) Estas se caracterizan por variar su valor óhmico en relación inversa a la temperatura, es decir, disminuyen su resistencia a medida que se incrementa la temperatura (Figura 2.27). Están fabricadas con óxidos semiconductores de algunos metales, como Cr, Mn, Fe, Co y Ni. Aplicaciones: – Termostatos. – Medidores de temperatura y sensores de temperatura. – Sonda NTC antiescarcha del evaporador. PTC (coeficiente de temperatura positivo) Estas resistencias están fabricadas a partir de carbonato de bario, así como óxidos de estroncio y titanio. La Figura 2.28 muestra el símbolo y la característica resistencia-temperatura de una resistencia PTC, en la que pueden distinguirse tres zonas. Inicialmente el coeficiente de temperatura es ligeramente negativo, pero al lleSímbolo NTC R(Ω) gar al valor tA se produce un cambio –tº en la estructura cristalina del material, lo que se traduce en un brusco aumento de la resistencia como respuesta a los aumentos de la temperatura de la PTC. Al llegar al punto tB, la estructura cristalina se estabiliza y el coeficiente de temperatura vuelve a ser negativo.

T (ºC)

2.27. Curva de un resistor NTC.

Símbolo PTC R(Ω) +tº

tA

Zona de utilización

tB

T (ºC)

2.28. Curva de un resistor PTC.

56 El margen de utilización de la PTC es el comprendido entre las temperaturas tA y tB. No es aconsejable rebasar la temperatura tB, pues existe el riesgo de destrucción del componente. Aplicaciones: – Termostatos y elementos de calefacción del automóvil. – Protección contra intensidades y cortocircuitos. – Compensadores de temperatura en circuitos transistorizados. Resistencias sensibles a la luz (fotorresistencias) La célula fotoconductora o fotorresistencia LDR (resistencia dependiente de la luz) tiene la propiedad de disminuir su resistencia óhmica a medida que aumenta la intensidad luminosa que incide sobre ella. En ausencia de luz existen muy pocos electrones libres en el material de la LDR, pero la incidencia de los fotones libera un gran número de electrones, los cuales facilitan la conducción (Figura 2.29). Según los materiales utilizados en su fabricación, las LDR resultan más sensibles en unas u otras regiones del espectro. Normalmente se construyen a base de sales de cadmio. Aplicaciones: – Activación de relés fotosensibles para encendido automático del alumbrado. – Circuitos de control y alarma. – Control de apertura de puertas, etc.

KΩ

Símbolo LDR

V

Símbolo VDR

–V 100 60

20 8 5 100

200

2.29. Curva de un resistor LDR.

300 Lux

i

2.30. Curva de una resistencia VDR.

Resistencias sensibles a la tensión (varistores)

Circuito eléctrico

La Figura 2.30 muestra los símbolos y las característica de una resistencia VDR (resistencia dependiente de la tensión), también conocida por varistancia, que tiene la propiedad de disminuir su resistencia óhmica frente a los aumentos de tensión. Están fabricadas de granos de carburo de silicio. Aplicaciones:

2.31. Aplicación típica de la VDR en protección de circuitos contra picos transitorios de alta tensión.

– Estabilizadores y limitadores de tensión. – Protección de circuitos contra picos transitorios de alta tensión (Figura 2.31).

57


4 >> Interruptores Los interruptores se utilizan para abrir y cerrar un circuito eléctrico. Los interruptores son captadores de todo o nada. El cambio de estado abierto o cerrado está provocado por diferentes parámetros, como la posición, el nivel, la temperatura o la presión (Figura 2.32). ºC

Captadores Los captadores son elementos que transforman en impulsos eléctricos las magnitudes físicas que detectan.

BAR

2.32. Principales parámetros de los interruptores.

En ocasiones, los interruptores se utilizan para activar un testigo. Además, también pueden suministrar una información a un cajetín electrónico (Figura 2.33). Según el parámetro que influya en el estado del contactor, encontramos diferentes símbolos y distintas aplicaciones. A continuación se describen los más usados en el automóvil: Interruptores de accionamiento manual (Figura 2.34)

+12 V

2.33. Formas de utilizar los interruptores.

Estos interruptores están diseñados para ser accionados a voluntad del conductor. Los más comunes son: rotativos (mando de luces), de deslizamiento (temperatura de aire del habitáculo), on/off (luneta térmica), push/pull (luces de carretera). Interruptores de movimiento (Figura 2.35) Los interruptores de movimiento están diseñados para ser accionados por el movimiento de otro componente del vehículo, como puede ser la apertura y cierre de una puerta.

GR

5 7 6

128

1

2

3

CY

A4 B1 B2 B3 B5 A5

OR

0 1 2 3 4 5

A1 A3 180

319

4

5

6

2

1

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

4 3 2

0

2.34. Interruptores de accionamiento manual.

2.35. Interruptor de movimiento.

58 Interruptores de presión/depresión (Figura 2.36) Están formados por un muelle unido a un diafragma. Las variaciones de presión mueven el diafragma, venciendo la resistencia del muelle. El diafragma está unido a un contacto, y su movimiento lo abre y cierra. Un ejemplo de este tipo de interruptor es el sensor de presión de aceite.

CY P 1

205 Presostato del circuito de climatización 2.36. Interruptores de presión/depresión.

Interruptores de temperatura (Figura 2.37) Este interruptor utiliza un componente sensible a la temperatura para operar los contactos. Normalmente se usan elementos bimetálicos, los cuales se deforman con los cambios de temperatura y, de ese modo, mueven los contactos.

T

NO 2 1

248

2.37. Interruptor de temperatura.

Interruptores de nivel (Figura 2.38) Controlan generalmente el nivel de un líquido, de forma que cuando el nivel desciende por debajo de un límite prefijado, el interruptor varía la posición de sus contactos y pasa de estar abierto a cerrado, o viceversa (p. ej.: depósito de líquido de frenos).

NO 2 1 207

2.38. Interruptor de nivel.

59


5 >> Diodo Un diodo es un componente electrónico que solo deja pasar la corriente en un sentido llamado sentido conductor. En el sentido inverso, llamado sentido de bloqueo, la corriente no pasa. La representación gráfica del diodo semiconductor o la unión N-P consiste en una flecha y una raya (Figura 2.39). No conduce

Conduce

Ánodo P

Cátodo N

Símbolo gráfico del diodo semiconductor

Ánodo

+

Cátodo P

_

N

Ánodo

_

Polarización inversa

Cátodo P

N

+

Polarización inversa

2.39. Representación gráfica de un diodo.

La corriente pasa por el diodo a partir de una tensión mínima llamada tensión de umbral. En el sentido de bloqueo, si la tensión es demasiado elevada, alcanza la tensión de ruptura y, en consecuencia, el diodo se destruye. El diodo se utiliza principalmente en los relés y en el rectificador de un alternador. Esta última función transforma la corriente alterna (CA) en otra que ya posee un componente de corriente continua (CC) denominado corriente pulsatoria, siendo siempre preciso un diodo para lograrlo.

5.1 > El diodo Zener El diodo Zener, en el sentido conductor (Figura 2.40), se comporta como un diodo clásico. En el sentido de bloqueo, la corriente no pasa; sin embargo, por encima de una tensión dada, el diodo se convierte en conductor sin ser destruido.

2.40. Diodo Zener.

Este tipo de diodo se utiliza para proteger los sistemas electrónicos de las sobretensiones en los circuitos eléctricos. Sabemos que, cuando se polariza inversamente la unión N-P o diodo semiconductor, se produce una débil corriente de portadores minoritarios despreciable (corriente de fuga), pero si se incrementa dicha tensión inversa y se alcanza un valor muy constante, denominado tensión de ruptura o tensión de Zener, la corriente se incrementa muchísimo realizándose la unión N-P conductora en sentido inverso. En la Figura 2.41 podrás observar los símbolos del diodo Zener y su curva característica.

Idirecta(mA) Tensión de Zener

Vinversa Vz

Vdirecta

Imáxima

Iinversa (μ A)

2.41. Curva característica y simbología del diodo Zener.

60 El diodo Zener se utiliza para trabajar polarizado inversamente y soportar la tensión de ruptura, con lo que la corriente que pasa por él es grande y según sus características de fabricación puede soportarla hasta un valor máximo, que nunca debe sobrepasarse. El nivel de tensión en que se produce la ruptura es muy constante y, siempre que la intensidad no sobrepase el máximo permitido y la temperatura de la unión permanezca dentro de los límites de trabajo, el fenómeno es reversible, es decir, que el diodo Zener se comporta igual que la unión N-P con polarización directa (permite el paso de corriente), mientras que al aplicarle la tensión inversa de ruptura deja pasar una corriente importante en sentido inverso, pero recuperando totalmente las características de un diodo (impide el paso de corriente en sentido inverso) si se reduce el valor de dicha tensión por debajo de la tensión de Zener o de ruptura. Este diodo semiconductor recibe el nombre de estabilizador de tensión, pues se suele utilizar como elemento que fija una tensión de referencia en los circuitos, dado que la tensión entre sus electrodos o bornes, una vez superada la tensión de ruptura, permanece constante a dicho valor, aunque se incremente la tensión de la fuente de alimentación. La función clásica del diodo Zener es la de estabilizar la tensión, según el circuito básico mostrado en la Figura 2.42.

Ejemplos En este ejemplo disponemos de una tensión de 10 a 12 V, que se aplican al diodo Zener en serie con una resistencia de absorción, de forma que el semiconductor quede polarizado inversamente. En estas condiciones, el Zener absorbe 6,2 V, que es su tensión de ruptura, y el resto de la tensión queda en la resistencia de absorción. La carga, al colocarla en paralelo con el diodo, siempre quedará polarizada con la tensión de ruptura de 6,2 V, aunque la tensión de alimentación del circuito varíe entre los valores indicados (10 a 12 V).

Resistencia de absorción

I

+

+ IL

Rs IZ

Vz = 6,2 V

V = 10 a 12 V

_

_ I

2.42. Circuito simple de estabilización con diodo Zener.

RL

Carga

61


5.2 > El diodo varicap El diodo de capacidad variable o varicap basa su funcionamiento en el fenómeno que produce que la anchura de la barrera de potencial en una unión N-P varíe en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar esa tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo, se obtiene un condensador variable controlado por tensión. Al polarizar inversamente la unión N-P se crea en la zona central una capa aislante y neutra, debida a la recombinación de los electrones y huecos, que separa los dos tipos de semiconductores y da lugar a una capacidad entre ambos. Las armaduras del condensador ficticio están constituidas por los semiconductores N y P, que soportan la tensión inversa, y el dieléctrico es la zona neutra cuyo espesor es variable con el valor de la polarización inversa, tal como se muestra en la Figura. 2.43.

Armaduras

+

N

Zona neutra

Espesor variable con Vi

+

_ P

Dieléctrico

_

2.43. Armaduras del condensador.

El comportamiento de la unión N-P cuando se polariza inversamente es la de un condensador cuya capacidad depende de la tensión inversa aplicada, por lo que sustituye ventajosamente a los antiguos condensadores variables. Cuando se utiliza la unión N-P como condensador variable (varicap), basta regular la tensión inversa aplicada entre sus extremos, con ayuda de un potenciómetro, para modificar la capacidad de forma muy exacta y que ocupe el mínimo espacio. En la Figura 2.44 se representa un varicap y un circuito básico para obtener una capacidad variable. Al variar la polarización inversa que se aplica al diodo varicap, este varía su capacidad

+ _ Varicap

2.44. Circuito básico con varicap.

+ _

62 5.3 > El fotodiodo

Diferencia LDR y fotodiodo A diferencia del LDR, el fotodiodo responde a los cambios de oscuridad a iluminación, y viceversa, con mucha más velocidad y puede utilizarse en circuitos con tiempo de respuesta más pequeño.

Sabemos que los diodos semiconductores incorporan una cápsula opaca a fin de evitar la incidencia de la luz sobre la unión. Como se recordará, la generación de portadores minoritarios se debe a la rotura de enlaces covalentes a causa de la agitación térmica. La luz es, como el calor, una forma de energía y al incidir sobre los semiconductores causa rotura de enlaces, generando nuevos portadores minoritarios en una medida proporcional a la intensidad luminosa incidente. Dado que la corriente inversa a través de una unión se debe, precisamente, a los portadores minoritarios, dicha corriente no deseada aumentaría con la exposición a la luz, lo que justifica la necesidad del encapsulado opaco. El diodo fotoeléctrico o fotodiodo se vale precisamente del efecto producido por la luz sobre una unión P-N inversamente polarizada, con el fin de producir una corriente inversa en relación, prácticamente lineal, con la intensidad lumínica incidente; para ello, la cápsula dispone de una ventana provista de una lente que concentra los rayos de luz, enfocándolos sobre la unión. La Figura 2.45 representa el símbolo del fotodiodo. Dependiendo del material utilizado en su fabricación, el fotodiodo resulta más o menos sensible a las radiaciones luminosas de ciertas longitudes de onda, lo que lo hará más adecuado para unas u otras aplicaciones.

2.45. Símbolo del fotodiodo.

Los diodos fotoeléctricos tienen un tamaño reducido y poseen una gran rapidez de respuesta a las variaciones de la intensidad de la luz incidente sobre la unión. Dado que la corriente inversa resultante representa una medida de la luz, resultan útiles en circuitos que operan a partir de dicha medida, como lectores de cintas perforadas, alarmas, sistemas de control, etc.

5.4 > LED (diodo emisor de luz) El diodo luminiscente o LED (del inglés, Light-Emitting Diode) transforma energía eléctrica en luminosa, proceso que se conoce como electroluminiscencia. Este fenómeno se produce por la recombinación de huecos y electrones que tiene lugar en toda la unión P-N; se origina entonces una cesión de energía por parte de los electrones libres, parte de la cual se transforma en calor y otra parte se traduce en emisión de fotones. Con materiales como el Ge y el Si, casi toda la energía cedida en la recombinación que se libera en forma de calor y emisión de luz resulta insignificante, pero existen otras sustancias, como el fosfuro-arseniuro de galio, en que la emisión de luz es claramente perceptible.

Diodo LED.

+ _ + _

+ _

+ _

+ _

+

2.46. Estructura y símbolo y aspecto exterior del LED.

_

En la Figura 2.46 y en la foto al margen se puede observar la estructura y el símbolo del diodo LED, así como su correcta polarización, que ha de ser directa. La superficie de contacto metálico es más reducida en una de las zonas para facilitar la emisión de luz, que responde de manera prácticamente lineal a la intensidad que circula a través del LED. Se construyen de diversos colores: rojo, verde, amarillo, azul e, incluso, bicolor (Figura 2.47) o infrarro-

63


jos, en repuesta a las diferentes longitudes de onda de sus respectivas radiaciones luminosas. A partir de los LED se han desarrollado los displays, que estudiaremos en el siguiente apartado. Los LED tienen, como todos los diodos en general, unos valores máximos de tensión e intensidad para funcionar sin deteriorarse. La manera correcta de polarizar los LED es con una resistencia en serie (Figura. 2.48), cuyo valor se puede calcular por medio de la ley de Ohm aplicada a los extremos de la resistencia. RLED

A

K

VAB = tensión en bornes de la resistencia VBC = tensión en bornes del LED I = intensidad de corriente en el circuito RLED = resistencia previa

B

V

R

VAC = tensión de alimentación de la fuente

+

A2

A1

2.47. Símbolo del LED bicolor.

VAC = VAB + VBC

−

VAB = VAC − VBC

I C

VAB = I · RLED VAB RLED = I

Diodo LED

2.48. Circuito básico con resistencia previa y diodo LED.

Casos prácticos Valor de la resistencia previa ·· El circuito de la figura representa un circuito básico con una resistencia previa y un diodo LED en serie. Los datos que se conocen son los siguientes: – Voltaje en bornes de la batería........................................................ VAC = 12 V – Voltaje en bornes del diodo LED ...................................................... VBC = 2 V – Intensidad en el diodo LED ............................................................. I = 20 mA Calcula el valor de la resistencia previa ............................................... R LED

Solución ·· VAC = VAB + VBC

RLED

A

VAB = VAC + VBC VAB = 12 V – 2 V = 10 V

+

VAB = I + RLED B − I C

RLED =

VAB I

RLED = Diodo LED

10 V 0,02

= 500 Ω

Como el valor de 500 Ω no está normalizado, se elegirá un valor lo más próximo posible.

64 5.5 > Displays Los displays son visualizadores en los que se pueden representar caracteres gráficos, como números, letras u otros símbolos, y pueden ser de LED o de cristal líquido. a

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

7

b

Los displays de LED son una de las aplicaciones de los diodos LED. Consisten en varios LED (habitualmente siete y recibe el nombre de display de siete segmentos) agrupados en una sola cápsula, normalmente de planta rectangular, y conectados como se muestra en la Figura 2.49, con ánodo común (a) o cátodo común (b).

Ánodo común

Un display de siete segmentos tiene el aspecto de la Figura 2.50 (a); cada uno de los segmentos se denomina con una letra, comenzando por el segmento superior y siguiendo el sentido horario; véase Figura 2.50 (b). Con estos displays es posible representar caracteres numéricos y algunos alfabéticos, como los ejemplos mostrados en la Figura 2.50 (c).

Cátodo común

2.49. Circuito de conexión de los LED en display de siete segmentos.

a

Los displays de cristal líquido, también conocidos como LCD (del inglés, Liquid Crystal Display), son otro tipo de visualizadores muy utilizados, debido principalmente a su bajo consumo y baja tensión de alimentación, entre 1 y 8 V. A diferencia de los displays de LED, los LCD no emiten luz, por lo que precisan de una fuente de luz externa para poder leerlos; esta luz puede situarse en la parte anterior, en cuyo caso la lectura se realiza por reflexión de la luz en un espejo situado en la cara posterior. El LCD puede ser transparente y necesita entonces una fuente de luz en la cara posterior, siendo la visualización, en este caso, por reflexión. En la Figura 2.51 (a) se observa un ejemplo de visualizador de LCD.

a

b

1

f

b

g

e

c d

8

7

c 2.50. Estructura y representación de caracteres en el display LED de siete segmentos.

Consiste en dos láminas de material transparente separadas, entre las cuales se introduce un compuesto orgánico de moléculas que forman una estructura cristalina líquida; como tal líquido, sus moléculas son susceptibles de moverse con gran facilidad, aunque sus características hacen que en reposo se encuentren orientadas perpendiculares a las placas, por lo que, para el observado, son imperceptibles, mostrándose como un sistema transparente (Figura 2.51.b). Si a los electrodos se les aplica una d.d.p., el campo electrostático creado entre ambos obliga a las moléculas situadas entre los electrodos a orientarse paralelamente hacia las placas transparentes, mostrándose como superficies opacas y, por tanto, no dejando pasar la luz (Figura 2.51.c).

Electrodos

Separadores Luz

b

Cristal líquido

a Placas transparentes 2.51. Display de cristal líquido LCD.

Luz

c

65


6 >> El transistor Es un componente electrónico muy utilizado en diversos sistemas electrónicos. Presenta tres conexiones: base, emisor y colector. El transistor se comporta como un relé. La base y el emisor forman el circuito de mando. El colector y el emisor forman el circuito de potencia. TRANSISTOR NPN

TRANSISTOR PNP

Colector N

Base

Base N

P

Emisor N

Polarización directa de un transistor

Colector P

NPN (no penetra)

Emisor P

PNP (penetra)

2.52. Símbolos de los transistores NPN y PNP.

El símbolo con que se representan gráficamente los dos tipos de transistores en los esquemas eléctricos, se muestra en la Figura 2.52. La única diferencia entre ambos símbolos estriba en que el electrodo del emisor dispone de una flecha que se dirige hacia fuera en el tipo NPN (no penetra) y hacia dentro en el PNP (penetra). Para lograr el efecto transistor explicado en el apartado anterior, los dos tipos de transistores precisan una polarización externa inversa entre base y colector, y otra directa entre emisor y base; en consecuencia, las polarizaciones que requieren el transistor NPN y PNP son opuestas. La particularidad del transistor estriba en que se establecen en su interior dos circuitos, el de base y el de colector. El primero se establece entre emisor y base, y el segundo entre emisor y el colector. El sentido de circulación de las corrientes dependerá del tipo de transistor. Así, la circulación de la corriente convencional por el circuito de base activa el circuito de colector, permitiendo la circulación de esta por el mismo. De igual modo, cuando se desactiva la corriente de base, también lo hará la corriente entre emisor y colector. El transistor posee las dos funciones siguientes: la amplificación de una señal y el funcionamiento en relé (Figura 2.53), utilizándose por tanto en los sistemas electrónicos del automóvil. FUNCIONAMIENTO DE UN RELÉ

AMPLIFICACIÓN DE UNA SEÑAL

+ 12V

+ 12V

2.53. Funciones de un transistor.

+ 12V

Una unión N-P está polarizada directamente cuando se le aplica un potencial negativo a la zona N (positiva) y positivo a la zona P (negativa), de forma que contrarreste el que existe internamente a consecuencia de la barrera de potencial. Cuando se polariza directamente la unión N-P, la circulación de corriente es tan intensa que en la práctica se comporta como conductor.

Polarización inversa de un transistor Una unión N-P se polariza inversamente cuando se aplica el polo positivo a la zona N (positiva) y el negativo a la zona P (negativa). La unión N-P, al quedar polarizada inversamente, se comporta como aislante, oponiendo una resistencia del orden de varios cientos de miles de ohmios (Ω) al paso de la corriente.

66

7 >> El condensador Básicamente, los condensadores están constituidos por dos placas metálicas o armaduras separadas entre sí por un material aislante llamado dieléctrico (Figura 2.54). Las placas se fabrican en metal sólido o más frecuentemente en forma de láminas, en particular de aluminio.

Condensador fijo (dieléctrico no polarizado) Conductor

+

− Condensador electrolítico

Placa o armadura

(dieléctrico polarizado)

Condensador variable (dieléctrico no polarizado)

Placa o armadura

Dieléctrico

2.54. Símbolos eléctricos y estructura del condensador.

Los materiales utilizados como dieléctricos son: aire, papel, plásticos, mica y cerámicas. La característica fundamental de un condensador es la facultad que tienen sus placas o armaduras para almacenar cargas eléctricas cuando se les aplica una d.d.p. (diferencia de potencial), proporcionada por una fuente de alimentación, es decir, cuando está alimentado, el condensador se carga y, cuando se corta la alimentación, el condensador restituye la energía almacenada (Figura 2.55). Se utiliza en temporizaciones y en la estabilización de la corriente.

+ 12V

+ 12V +++ + + + + ++

2.55. Funcionamiento de un condensador.

67


8 >> Calculadores Los vehículos de hoy día utilizan numerosos calculadores. Estos ejecutan millones de operaciones por segundo con el fin de tratar la información de varios sistemas. En la Figura 2.56 se muestran algunos calculadores sobre el vehículo.

1

2

Calculador ABS

2 Unidad control de conmutación 3 Módulo de control de elevalunas eléctrico

6

4 Calculador inyección 3 4

5 1

5 Unidad de control del habitáculo 6 Calculador dirección asistida

2.57. Unidad de control.

2.56. Calculadores sobre vehículo.

El calculador contiene numerosos circuitos electrónicos miniaturizados (Figura 2.57), así como los siguientes componentes que se observan en la siguiente tabla al margen. Para cambiar las instrucciones del calculador, hay que reemplazarlo. No obstante, hoy en día, con el fin de evitar este reemplazo, los nuevos calculadores contienen una memoria estática parcial o completamente reprogramable llamada EEPROM.

8.1 > Funcionamiento del calculador El funcionamiento de un calculador se puede desarrollar en las siguientes etapas (Figura 2.58): a) En la entrada del calculador se reciben las señales analógicas que proceden de los captadores o de las señales numéricas procedentes de otros calculadores. b) La etapa de entrada recibe y convierte las señales si es necesario. A B C c) Los datos se almacenan a continuación en la memoria RAM. La unidad de control recupera estos datos y los trata en función de las instrucciones 01001001 UC contenidas en la EEPROM (ROM). d) La unidad de control envía a continuación consignas a la etapa de salida. ROM e) La etapa de salida aplica las con(EEPROM) signas proporcionadas por el calcu2.58. Etapas de funcionamiento de un calculador. lador.

Componentes del calculador Etapa de entrada: capaz de convertir los datos analógicos en datos numéricos. Unidad central o microprocesador: trata los datos. Etapa de salida: ejecuta las consignas. Memoria dinámica o RAM: almacena los datos que se van a tratar. Memoria estática o ROM: contiene instrucciones insustituibles. D

10110110

RAM

E

68 Ejemplo de funcionamiento de un calculador (Figura 2.59) A

B

UC

C

01001001 = 99º

D

E

99º > 98º =

ºC 01001001 = 99º

0.5V = 01001001

ºC

01101101

98º = ROM (EEPROM)

01101101 RAM

2.59. Ejemplo de funcionamiento de un calculador.

a) El captador de temperatura del agua envía una señal eléctrica de 0.5 V. b) Este valor se convierte en valor binario. c) El valor binario de temperatura se almacena en la RAM, la unidad de control recupera la instrucción en la EEPROM (ROM) y la compara con el valor binario de temperatura almacenado en la RAM.

d) Como la temperatura del agua es demasiado elevada, la unidad de control solicita la activación de un transistor. e) Este transistor es un relé que conecta el ventilador de refrigeración del motor. Las memorias pueden ser volátiles o no volátiles. Aumento de potencia A raíz de la llegada de las gestiones electrónicas, conseguir una potencia extra en los vehículos es relativamente más sencillo. Existen para ello dos principales técnicas: los calculadores adicionales y la modificación de los calculadores de origen, también conocido como chiptuning. Estas técnicas se basan en la modificación de parámetros que recibe el calculador de gestión del motor o incluso en la variación del propio software del calculador.

+

Tras una desconexión de la batería es necesario reinicializar los calculadores con memorias volátiles. El reinicio puede realizarse con el útil de diagnóstico. La reprogramación de un calculador permite resolver un programa identificador o efectuar una actualización del software. La programación se realiza únicamente en caso de la instalación de un calculador nuevo.

8.2 > Calculadores adicionales

010010010 100100101 111001001 010001100 011000110

−

– La memoria no volátil conserva su contenido incluso si la tensión está cortada. – Por el contrario, las volátiles pierden su contenido si la tensión está cortada (Figura 2.60). Los calculadores equipados con una EEPROM volátil deben, por lo tanto, reinicializarse por un corte de tensión porque pueden contener informaciones muy importantes.

−

+

2.60. Tratamiento de la información con memoria volátil y no volátil.

Como calculadores adicionales entendemos aquellos que se intercalan en la instalación original del vehículo, para interferir o modificar las señales que recibe el calculador de gestión de motor y obtener así unos parámetros por parte de la gestión que hagan aumentar el rendimiento del motor. Estos calculadores adicionales suelen interferir en señales como la temperatura del motor, la temperatura del combustible, la presión del combustible, la posición del acelerador, la señal de carga del motor, etc. Asimismo, en algunos de estos calculadores se puede variar el aumento de potencia deseado mediante un potenciómetro en la misma. La mayoría de ellos incorpora el mismo tipo de conectores que lleva el vehículo en el que se van a montar, por lo que no es necesario intervenir en la instalación original del vehículo, hecho que facilita volver al estado original en caso de necesidad expresa.


Actividades finales 1·· ¿Cómo se produce el flujo de corriente según la teoría electrónica? 2·· ¿De cuántos circuitos se compone un relé? 3·· ¿En qué tipo de circuitos se utilizan los relés? ¿Por qué? 4·· Cita los tipos de relés que pueden existir en un circuito del automóvil. 5·· ¿Qué tres funciones puede realizar un relé de conmutación? 6·· Dibuja una tabla en la que se represente el significado de las resistencias. 7·· ¿Cuál es el valor de las siguientes resistencias?

8·· Escribe la definición de resistencia lineal y variable. 9·· Dibuja los símbolos de una resistencia NTC, PTC, VDR y de un diodo Zener y LED. 10·· ¿Qué aplicaciones tiene una resistencia NTC? 11·· Explica la curva característica de una resistencia PTC? 12·· ¿Qué es una fotorresistencia? ¿Y un varistor? 13·· Cita los tipos de interruptores más utilizados en un automóvil. 14·· ¿Cómo trabaja habitualmente un diodo Zener? 15·· ¿Cómo funciona un diodo fotoeléctrico o fotodiodo? 16·· ¿Qué es la electroluminiscencia? 17·· ¿De qué color pueden ser los LED? ¿Por qué? 18·· ¿Qué diferencia existe entre un display LED y LCE? 19·· ¿Cuál de los siguientes diodos emite luz cuando es atravesado por una corriente?

69

70

Caso final Representación de circuitos ·· Representa varios circuitos de diferentes marcas del automóvil respecto a un relé de alimentación y otro relé de precalentamiento. ¿Cuáles son sus principales diferencias?

Solución ·· Esquemas de relé de alimentación

Autodada

BOSCH 3

11 A171

1

10

2

9

15

A1

8

5

7

A2

A5

K1.30

Ford

3 11 15 8

1207 1208 1206

1233 1524

10 9 2 1 7

5RD 1RD

1304

3

1

5

2

Relé de mantenimiento de potencia

5 1400

15V MR B127A B127B B126B B125A

Peugeot

A3

BMW

Fiat 30 K2003

86 30A

Relé de la DDE T9

30

85

La representación básica hace referencia a la posición de los contactos cuando se excita el sistema. En caso de tener incorporado un diodo, en cada uno de los casos se puede observar su utilidad, ya sea de protección de picos o para evitar retornos de corriente. Si en lugar de tener un diodo tiene resistencia en paralelo, se observa su función de absorber la corriente de corte en el momento de desconexión. Al analizar el circuito interno, se puede determinar la polaridad de la bobina siempre que tenga un diodo en su interior. Los circuitos genéricos suelen quedar representados de modo funcional, siendo más escueto el segundo que el original, como se observa en el caso de AUTODATA y el de PEUGEOT, los cuales corresponden al mismo relé, pero, en cambio, en uno se puede ver que internamente entre el pin 3 y 11 hay un puente, y en el otro no.

71


Esquemas de relé de precalentamiento

Autodada

BOSCH 3

1

A104 3

8

9

3 7 1

6 1

4

5

R3.1

R3.2

1

2 1

2

R3.3

1

2

R3.4

2

Con uniones

Módulo de control de la bujía de incand.

118

0124B 1386 1387

Ford 118 SV VE

8815

Peugeot

2

A1.9

1 3 4 5

1150 1150

BMW

Bujía de incand. 1 Bujía de incand. 3 Bujía Bujía de incand. 2 de incand. 4

Módulo de control

Fiat 31

31

Unidad de mando de procesamiento

R

A

M15

31 31

DLK1 DLK2 DLK3 DLK4 Bujía de in. cil. 4

1 B

2 V

3 G

4

R

5 C

L

2

1

HR MN N

3 AN

Bujía de incand. cil. 3 Bujía de incand. cil. 1

A40

Bujía de incand. cil. 1 A

B

C

D

El mando habitual de los relés de calentadores son contactos de elevada intensidad, aunque en los sistemas más actuales estos son sustituidos por transistores de potencia, como los representados en el caso de BMW. Todos disponen de un circuito electrónico interno, aunque los que quedan más representados son los de AUTODATA, PEUGEOT y BMW. En los otros casos, son cajas sin representación interna. En el conexionado del mismo pueden encontrarse: – – – – – – –

Entrada de alimentación de elevada potencia (12 V). Salida común o individual a los calentadores. Señal de mando para iniciar el calentamiento (un pulso). Señal de respuesta de tiempo de funcionamiento de calentadores (un pulso de ancho según tiempo). Masa eléctrica del circuito electrónico. Tensión de alimentación para el circuito electrónico (12 o 5 V, puede proceder de relé o de la UEC). Línea de diagnosis (señal cuadrada de mensaje).

72

Ideas clave

Relés

– – – – – – – –

Relé simple o convencional de una salida Relé simple con doble salida Relé convencional con fusible exterior de protección Relé convencional con resistencia en paralelo Relé convencional con diodo en paralelo Relé convencional múltiple Relé convencional de conmutación Relé convencional con diodo en paralelo y diodo serie de protección

Código de colores y su potencia nominal – – – –

Resistencias lineales

Aglomerados De película de carbón De película metálica Bobinados

Resistencias

COMPONENTES ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS BÁSICOS

Interruptores

Resistencias variables

– De película bobinados – De película de carbón

Resistencias variables especiales

– Con la temperatura NTC y PTC – Sensibles a la luz Fotorresistencias – Sensibles a la tensión

– De accionamiento manual – De movimiento – De presión/depresión

– De temperatura – De nivel

Diodo Zener El varicap Fotodiodo

El diodo Diodo LED Diodo receptor LDR Display

– LED

Composición

El transistor Tipos

– NPN

– PNP

El condensador

Los calculadores

– Etapa de entrada – Unidad central o – Etapa de salida

– Memoria dinámica o RAM – Memoria estática o ROM microprocesador – Memoria reprogramable. EEPROM



automoción

EL FUTURO DEL AUTOMÓVIL ES ELECTRÓNICO Y ECOLÓGICO Mapas, navegación por satélite y comunicaciones inalámbricas pueden ser integrados para construir un «autorrobot» lo suficientemente inteligente como para conducirse solo. El futuro del automóvil es electrónico y ecológico. Los vehículos del futuro usarán combustibles alternativos y alta tecnología para proteger tanto a las personas como al medio ambiente, según el director de la empresa de automoción General Motors. «Todos los factores apuntan a una convergencia del sector automotor y las industrias electrónicas, que literalmente está transformando el automóvil», adujo. Una de las principales metas es que los automóviles se comuniquen entre sí. Los automóviles podrían así recibir señales de otros vehículos y utilizar controles computarizados para evitar colisiones. «Uno de los próximos grandes pasos es conectar los automóviles electrónicamente para evitar que se conecten físicamente», dijo Wagoner. «Estamos trabajando en ese camino tecnológico». A partir de 2008, GM mejorará su sistema de detección de obstáculos y de eliminación de los ángulos muertos, gracias a la proyección de una imagen sobre el retrovisor. MÁS ELECTRÓNICA QUE ACERO «Los vehículos nuevos ya contienen más electrónica que acero», aseguró un ingeniero de la empresa. «Mapas, navegación por satélite y comunicaciones inalámbricas pueden ser

integrados para construir un ‘autorrobot’ lo suficientemente inteligente como para conducirse solo», observó Wagoner. «La conducción autónoma significa que algún día usted podría revisar su correo electrónico, desayunar, maquillarse y ver un vídeo mientras viaja al trabajo», dijo Wagoner. «En otras palabras, podrá hacer todas las cosas que hace actualmente mientras viaja, pero hacerlas de forma segura», añadió. El sistema OnStar de GM en los automóviles ya ayuda automáticamente en caso de accidentes y detecta vehículos robados. El sistema se actualizará pronto para incluir la posibilidad de inducir la desaceleración o detención por control remoto de vehículos robados. Otras mejoras que planea OnStar son enviar direcciones de correo electrónico desde ordenadores hacia los automóviles o utilizar teléfonos móviles para bloquear puertas. «Las innovaciones electrónicas son vitales para romper con la dependencia del petróleo de la industria automotriz, que deteriora el clima y las reservas de crudo», indicó Wagoner. «La industria automotriz ya no puede confiar casi exclusivamente en el petróleo», añadió. «Este es un tema global». El Heraldo. 16 de febrero de 2010

u

n

i

d

a

3

d

Principios básicos de la iluminación SUMARIO ■

Introducción

■

Principios básicos de la iluminación

■

Fotometría, unidades de medida y parámetros fotométricos

■

Intensidad luminosa – Flujo luminoso – Iluminación – Conversión lumínica – Temperatura de color – Parámetros fotométricos

■

Misión de la iluminación – Descripción de un proyector – Sistema óptico. El reflector, el cristal

y la fuente luminosa

OBJETIVOS ·· Conocer los principios luminotécnicos. ·· Estudiar los diferentes tipos de faros y lámparas utilizados en el automóvil. ·· Conocer e identificar las características principales de las lámparas.

75

Unidad 3 - Principios básicos de la iluminación

1 >> Introducción El aumento de la densidad del tráfico y las altas velocidades desarrolladas, así como el continuo cambio de las condiciones de marcha, imponen requisitos cada vez más exigentes a los sistemas de faros y luces del automóvil. Una buena iluminación de la calzada en cada una de las situaciones refuerza las sensaciones visuales del conductor y garantiza la función de ver y ser visto. El alumbrado del vehículo es, por tanto, el elemento fundamental de la seguridad activa en el tráfico nocturno. En la actualidad, los requisitos que básicamente se imponen en el diseño de los sistemas de faros y alumbrado se centran en reducir el deslumbramiento, proporcionando siempre la mejor iluminación de la calzada incluso a altas velocidades, supeditado a la tendencia actual de reducción progresiva de salidas de luz, así como ser respetuosos con el diseño. Las primeras evoluciones de los sistemas de alumbrado consistieron en un único circuito de luces de carretera simétricas, teniendo como consecuencia un elevado deslumbramiento (Figura 3.1). Este deslumbramiento hizo necesaria la disposición de dos pares de faros diferentes, los de cruce y los de carretera. La mejora de la dispersión lateral posibilitó un nuevo avance en la seguridad de marcha. Los desarrollos de carrocerías llevaron a incluir los faros en la misma a mediados del siglo XX, introduciéndose por entonces la distribución asimétrica de la luz, con una tendencia clara de desviación a la derecha de la calzada.

Distribución simétrica

Distribución asimétrica

3.1. Distribución de la luz de cruce.

Aunque las lámparas de xenón o las ópticas de geometría compleja permiten una mejor visión al iluminar una mayor anchura de calzada, resulta fundamental mantener limpios y en buen estado los faros de nuestro vehículo, para aprovechar plenamente su capacidad.

La iluminación y el reglamento de circulación Artículo 101 del Reglamento General: «Todo vehículo de motor que circule entre la puesta y la salida del sol por vías urbanas o interurbanas suficientemente iluminadas o a cualquier hora del día por túneles y demás tramos de vía afectados por la señal “túnel” suficientemente iluminados llevará encendido, además del alumbrado de posición, el alumbrado de corto alcance o de cruce». En los casos en que las vías estén insuficientemente iluminadas, el artículo 100 nos dice que «el alumbrado a utilizar será el de carretera o largo alcance, siempre que no provoquemos deslumbramiento en otros usuarios». Y el artículo 104 añade que «Deberán llevar encendida durante el día la luz de corto alcance o cruce: a) Las motocicletas. b) Todos los vehículos que circulen por un carril reversible o por un carril habilitado para circular en sentido contrario al normalmente utilizado en la calzada donde se encuentre situado ...».

76

2 >> Principios básicos de la iluminación. Fotometría, unidades de medida y parámetros fotométricos Luz es la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible señala específicamente la radiación en el espectro visible. Un típico ojo humano responderá a longitudes desde 400 a 700º nm.

2.1 > Fundamentos de la iluminación Intensidad luminosa (I). La intensidad luminosa es la cantidad de luz emitida por una fuente luminosa en una dirección determinada (Figura 3.2). La unidad de intensidad luminosa es la candela (cd). Un proyector de automóvil tiene una intensidad luminosa de 20 000 a 150 000 cd en el eje del proyector y un piloto antiniebla 150 cd. 3.2. Intensidad luminosa.

Flujo luminoso (Φ). El flujo luminoso es la cantidad de luz irradiada en todas las direcciones por una fuente luminosa (Figura 3.3). La unidad de medida es el lumen (lm). El flujo luminoso emitido por una candela (cd) equivale a 12,57 lúmenes (lm). – Una lámpara CE tiene un flujo luminoso de 450 lm; una halógena H7, 1 100 lm; una lámpara de descarga xenón D2S 3 000 lm y una lámpara P21W, 460 lm. – El rendimiento luminoso total, denominado también intensidad luminosa específica, se define como la razón del flujo luminoso que sale de la fuente a la potencia eléctrica total absorbida por ella y se expresa en lúmenes por vatio (lm/W). Iluminación

3.3. Flujo luminoso.

La iluminación es el flujo luminoso incidente por unidad de área. La unidad de medida es el Lux (lx), que equivale a la iluminación de una superficie que recibe normalmente y de un modo uniformemente repartido un flujo luminoso de 1 lumen por m2 (Figura 3.4). – La iluminación en el suelo a 50 metros proporcionada por dos proyectores es de 15 lux. – La iluminación de una superficie es directamente proporcional a la intensidad luminosa de la fuente emisora, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la fuente luminosa y la superficie iluminada.

3.4. Iluminación de una superficie.

La luminancia de una fuente luminosa es la relación de su intensidad luminosa en candelas y su superficie en metros cuadrados. La unidad de 2 luminancia es el nit, siendo 1 nit = 1 cd/m .

77


Conversión lumínica (η) Es el término que se le da a la cantidad de lúmenes por vatios (lm/w); corresponde al total de flujo luminoso obtenido a partir de energía eléctrica. Temperatura de color (ºK) Es la medición de la temperatura de la fuente luminosa en grados Kelvin; cuanto más alta sea la temperatura, más azulada aparecerá la luz y será menor la proporción de rojo en el espectro cromático (Figura 3.5).

1800 K

4000 K

5500 K

7000 K

10000 K

3.5. Gráfico de temperaturas de color o luz.

2.2 > Parámetros fotométricos Haz de cruce El haz luminoso de cruce queda determinado por los seis parámetros que se indican a continuación (Figuras 3.6.a y 3.6.b) y que sirven de base para comparar dos proyectores:

80 m 70 60 40 20 10

30

50

80 m 60 50 40 20 10

30

60 40 20 10

30

50

70

Anchura

80 m

Confort

70

Profundidad

Vocabulario Profundidad: iluminación media de la carretera a una distancia de 60 metros por delante del vehículo. Corresponde a la distancia de visibilidad del conductor con atención concentrada, es decir, cuando efectúa recorridos cortos a gran velocidad.

Confort: iluminación sobre la superficie de la carretera a una distancia entre 30 y 60 metros. Corresponde a la distancia de visibilidad del conductor con atención difusa, es decir, cuando efectúa largos recorridos a velocidad moderada.

Anchura: iluminación media a lo ancho de la carretera, incluyendo sus aledaños, en una distancia entre 20 y 30 metros. La anchura permite posicionar bien el vehículo en las curvas o en situaciones de mala visibilidad (niebla).

3.6.a. Parámetros de cruce.

78

Vocabulario Malestar

Malestar: exceso de iluminación de la calzada en la proximidad del vehículo que dificulta la visión lejana. El malestar es responsable de fatiga en el conductor.

Deslumbramiento: cantidad de luz entre el 1 y 2% por encima del corte del haz luminoso.

Deslumbramiento

El deslumbramiento depende sobre todo del mal reglaje de los proyectores así como de la calidad y el estado de la superficie del reflector, su forma y la definición de las estrías del cristal.

Profundidad

Confort

Anchura

El deslumbramiento es causa de peligro para el conductor que viene en sentido contrario.

Homogeneidad: existen dos tipos. Homogeneidad estática (vehículo parado) y dinámica (vehículo en movimiento). Si el haz luminoso no es homogéneo y presenta «manchas de luz» (exceso o falta de luz), se impide una buena visibilidad que causa fatiga en el conductor.

80 m

70

60

50

40

30

20

10

3.6.b. Parámetros de cruce.

Haz de carretera El haz de carretera queda definido por los cuatro parámetros que se indican a continuación (Figura 3.7).

200 m

180

3.7. Parámetros de carretera.

Anchura Iluminación de la calzada entre 30 y 50 metros

Confort Iluminación de la calzada entre 50 y 150 metros

Profundidad Iluminación de la calzada a más de 150 metros

160

140

120

100

80

60

40

20

Malestar Exceso de luz hasta una distancia de 20 metros

79


3 >> Misión de la iluminación 3.1 > Descripción de un proyector Podemos distinguir entre dos generaciones de proyectores: Primera generación (proyectores de cristal móvil años sesenta, setenta y ochenta) Estos proyectores se componen de tres elementos independientes y desmontables entre sí, que son los siguientes (Figura 3.8): Elementos de proyectores de primera generación Embellecedor: tiene una función estética y, a la vez, cubre los tornillos de reglaje y fijación del bloque óptico. Carcasa: realiza la unión mecánica entre el bloque óptico y la carrocería del vehículo. Bloque óptico: se compone de un reflector y un cristal óptico. • El bloque óptico necesita unas lengüetas de fijación y un espacio de tolerancia importante con la carrocería. – • El reglaje de los proyectores se realiza desplazando todo el bloque óptico por medio de los tornillos de reglaje previstos al efecto. – – – –

Tiene la ventaja de unos costes de producción relativamente bajos, pero la unión proyector-carrocería no es muy correcta, dando problemas aerodinámicos y de estética. En los años ochenta esta tecnología evoluciona con los proyectores de cristal fijo, que eliminan la carcasa siendo el propio reflector el que asume la función.

Lámpara Bornete de estanqueidad

Carrocería Eje óptico

Segunda generación (proyectores de cristal fijo y reflector móvil) Estos proyectores se componen de un módulo completo, formado por el proyector propiamente dicho, el corrector de profundidad y el piloto (Figura 3.9).

Eje óptico

Cristal

Tornillo de reglaje

Reflector

Carcasa Corrector Cubierta de estanqueidad

Lámpara

Cableado

Bloque óptico Corrector

Tornillo de reglaje

Cubierta

Fijación a la carrocería

Cristal Reflector

Carcasa Piloto

Reflector Cristal

3.9. Proyector de cristal fijo y reflector móvil.

Máscara

Embellecedor 3.8. Proyector de cristal móvil.

Carcasa

80 El proyector, a su vez, se compone de los siguientes elementos: Elementos de proyectores de segunda generación Cristal Reflector Carcasa • En esta generación de proyectores con carcasa, el cristal es fijo. – Cubierta: permite el acceso a las fuentes luminosas (lámparas). – Máscara: proporciona un aspecto de continuidad entre el reflector y el cristal. Esta pieza tiene una función estética y no se encuentra en todos los modelos de proyector.

– – – –

– Corrector de profundidad: permite regular la profundidad del haz luminoso de cruce en función de la carga del vehículo; las últimas generaciones de proyectores tienden a incorporar correctores eléctricos, abandonándose definitivamente los de mando neumático e hidráulico. – En algunos casos, el sistema incluye un sistema de lavafaros que está constituido por un sistema electromecánico con escobilla o un sistema con agua presurizada, es decir, un pulverizador incorporado en el paragolpes (Figura 3.10).

El reglaje se realiza desde el interior del proyector mediante el desplazamiento del reflector, por medio del tornillo de reglaje previsto al efecto. Esta tecnología permite optimizar la unión del proyector a la carrocería, pero resulta más costosa que la tecnología de cristal móvil de los años ochenta.

3.2 > Sistema óptico: el reflector Un sistema óptico está compuesto de tres elementos fundamentales: – Reflector – Cristal – Fuente luminosa

3.10. Lavafaros.

Objetivo del reflector El objetivo del reflector es captar la mayor cantidad posible de luz y ordenar los rayos del haz de luz emitidos por la fuente luminosa (lámpara), para proyectarlos en una sola dirección y conseguir el máximo alcance posible. El reflector también se denomina con frecuencia espejo o parábola. La potencia de un sistema de iluminación está en función de: – El flujo luminoso emitido por la lámpara. – La superficie reflectante, es decir, la calidad de la superficie, los materiales empleados en su fabricación, el tipo de superficie utilizada y el tamaño del reflector (ver los ejemplos en la Figura 3.11).

F

- Reflector de 200 mm de diámetro. - Iluminación máxima de 25 metros, 30 lux. - Flujo luminoso recuperado 870 lúmenes.

3.11. Influencia del diámetro del reflector.

F

- Reflector de 100 mm de diámetro. - Iluminación máxima de 25 metros, 10 lux. - Flujo luminoso recuperado 290 lúmenes.

- Sin reflector. - Iluminación máxima a 25 metros, 0,2 lux.

81


Tipos de reflectores – Reflector parabólico Tiene forma parabólica, generalmente dispone de una lámpara de doble filamento (H4 o C.E.) para las funciones de cruce y carretera.

F

B

3.12. Reflector carretera).

F

parabólico

(haz

de

C D

e rf

ici

no

e

Las lámparas de doble filamento (H4 o CE), utilizadas para las funciones de cruce y carretera, se posicionan dentro del reflector por medio de un casquillo metálico en posición única, de modo que el filamento de carretera coincida con el foco de la parábola, mientras que el de cruce se sitúa por delante del foco. El reflector parabólico se utiliza indistintamente en aplicaciones de iluminación y señalización.

A

Sup

• Función carretera: la fuente luminosa (filamento de lámpara) se sitúa en el foco geométrico de la parábola (F); de este modo, los rayos reflejados en su superficie se proyectan paralelos al eje AB del reflector (Figura 3.12). • Función cruce: la fuente luminosa (filamento de lámpara) se sitúa delante del foco geométrico de la parábola y dispone en su parte inferior de una pantalla ligeramente inclinada denominada tapaluz, con la función de suprimir los rayos luminosos que se reflejarían en la mitad inferior del reflector, que son los que generan el deslumbramiento de los vehículos que circulan en sentido contrario. Esta particularidad de la función de cruce supone, desgraciadamente, la pérdida de la mitad del flujo luminoso emitido por la lámpara. La fuente luminosa C, situada delante del foco (F) de la parábola y con el tapa-luz D, proporciona un haz de luz asimétrico (Figura 3.1) dirigido hacia abajo (convergente) y limitado por un corte limpio no deslumbrante (Figura 3.13). La distribución asimétrica de la luz, con un desplazamiento creciente hacia la derecha del límite entre la zona iluminada y la oscura, hizo posible una considerable ampliación del alcance de la luz de cruce en el borde derecho de la calzada sin deslumbrar al tráfico en sentido contrario.

ut

i li z

ada

3.13. Reflector parabólico (haz de cruce).

– Reflector de superficie compleja (SC) La superficie compleja es una configuración particular del reflector, obtenida mediante el cálculo por ordenador de aproximadamente 50 000 puntos (sucesión de pequeñas superficies reflectantes), que definen la superficie total del espejo reflector (Figura 3.14). Por medio de procedimientos matemáticos especiales (HNS-Homogeneous Numerically Focus Reflektor) y programas luminotécnicos especialmente desarrollados (CALComputer Aided Lighting), el ordenador determina la posición específica de todos los puntos y define el diseño final del objeto (forma de la superficie reflectora). Cada uno de estos puntos de la superficie reflectante presenta una orientación tal que reenvía la luz a la zona adecuada de la carretera, en función de la aplicación para la que ha sido desarrollado (cruce, antiniebla, carretera, etc.).

3.14. Reflector de superficie compleja.

82 Con distancias focales pequeñas, estas técnicas permiten acomodar en el espacio constructivo de un reflector parabólico convencional (lámpara H4) tres reflectores separados, para luz de cruce, luz de carretera y luz antiniebla (lámparas H1 o H2), y al mismo tiempo aumentar el rendimiento luminoso (Figura 3.15).

Luz de cruce Luz antiniebla

Luz de carretera Abertura para luz de posición

3.15. Reflectores HNS (Homogeneous Numerically Calculated Surface) parabólico (haz de carretera).

Esta tecnología suprime el tapaluz característico de la superficie parabólica, utilizando toda la superficie del reflector con una distribución de luz óptima. En la superficie compleja, los 360º del reflector son aprovechados, mientras que el tapa-luz de un reflector parabólico solo utiliza 195º. Esta particularidad determina una ganancia de flujo luminoso de hasta un 80% en la tecnología de superficie compleja: 360º/195º = 1,8 (80% más de flujo luminoso).

Evolución de los proyectores de superficie compleja – 1ª generación SC1 (1989). El haz luminoso es distribuido en sentido vertical directamente por la superficie del reflector y en sentido horizontal por un cristal protector estriado que adapta el ancho de luz por refracción (Figura 3.16.a). – 2ª generación SC2 (1992). El haz luminoso es distribuido totalmente por la superficie del reflector; el cristal puede ser liso y tiene una función exclusiva de protección y decorativa. Esta tecnología está adaptada especialmente a los proyectores antiniebla (Figura 3.16.b). – 3ª generación SC3 (1995). La superficie SC3 es idéntica a la superficie SC2, con la única diferencia de que dispone de pequeñas estrías en la superficie del reflector que optimizan la homogeneidad del haz luminoso y, a la vez, proporcionan al proyector un aspecto como de diamante (Figura 3.16.c). – • La tecnología SC3 permite un mayor grado de libertad de estilo y de adaptabilidad a los volúmenes, con frecuencia estrechos por motivos aerodinámicos, disponibles en las carrocerías. – • El cristal es liso o provisto según diseño de estrías decorativas y puede presentar una inclinación de hasta 60º, proporcionando dos veces más de luz que otro proyector del mismo tamaño y tecnología parabólica convencional. El tamaño del proyector puede ser más reducido, obteniéndose las mismas prestaciones.

3.16.a. Proyector de superficie compleja (SC1).

3.16.b. Proyector de superficie compleja (SC2).

3.16.c. Proyector de superficie compleja (SC3).

83


En todos los casos, la superficie compleja optimiza el rendimiento luminoso del reflector y ofrece avances en seguridad, confort y estética tal como veremos a continuación: Ventajas de la superficie compleja Seguridad – Aporta un 80% más de luz en relación al proyector clásico de tecnología parabólica. – • Se suprimen las zonas oscuras al pasar del haz de cruce a carretera. La lámpara monofilamento del reflector mantiene la función de cruce superponiéndose al haz de carretera. – • La seguridad en caso de rotura del cristal está asegurada ya que la calidad del haz luminoso no se ve afectada (es el reflector el que realiza la distribución vertical y horizontal del haz); en consecuencia, se puede continuar sin perder visibilidad ni deslumbrar a los conductores que vienen en sentido contrario hasta el taller más cercano y sustituir el proyector.

Diseño – La adaptación a las nuevas tendencias de diseño y estilo, con la utilización de cristales lisos, unido a la menor temperatura del haz luminoso, permite el empleo de plástico (policarbonato) para el cristal de protección, más ligero y maleable que el vidrio; propiedades importantes a la hora de realizar formas complejas de diseño. – Inclinaciones de 20 a 30º en los proyectores con tecnología SC1, y hasta 60º para los de 3ª generación SC3, permitiendo reducir la altura del proyector, mejorando su implementación en las modernas carrocerías, con frontales cada vez más estilizados y «CX» mejorados. El cristal plástico ofrece, además, una amplia libertad de diseño y estilo.

Confort – Los proyectores diseñados con la tecnología de superficie compleja se adaptan a todas las funciones de iluminación del automóvil (cruce, carretera, antiniebla, etc.). – Esta tecnología se utiliza igualmente en los pilotos de señalización, para los que ofrece las mismas ventajas que en los proyectores delanteros.

– Reflector elíptico Como se desprende de su denominación, tiene forma de elipsoide con diseño asistido por ordenador para optimizar su superficie, lo que asegura la correcta distribución de la luz, mejorando sustancialmente la relación entre la anchura del haz y la profundidad (distancia de visibilidad). Su característica fundamental es su gran capacidad para concentrar mucha luz con un reflector de pequeña altura; sin embargo, necesita de una gran profundidad (168 mm). • Principio de funcionamiento Situando una fuente luminosa en el foco posterior (2) de un reflector elíptico, todos los haces luminosos obtenidos por reflexión en la superficie elíptica pasan necesariamente por el foco delantero (3) del elipsoide que coincide con el foco de la lente (objetivo). Posteriormente, el haz luminoso atraviesa la lente convergente que se ocupa de proyectar adecuadamente la luz hacia la calzada (Figuras 3.17.a y 3.17.b).

Reflector

Tapa Espacio focal

Punto focal

Fuente luminosa

Dispersores con tapa

Dispersor

3.17.a. Partes principales de un reflector elíptico. Hella.

Objetivo (lente)

1

Reflector 3

2

4 Distancia focal del objetivo 1 Imagen del diafragma 2 Foco posterior del reflector

3 Foco delantero del reflector y foco del ojetivo 4 Diafragma o sombreado

3.17.b. Principio de funcionamiento de un reflector elíptico (faro de proyección).

84

Características generales de los reflectores elípticos – La fuente luminosa está constituida por una lámpara sin tapaluz situada en el foco posterior del reflector (2). Se montan dos tipos de lámparas: – • Lámpara halógena (proyectores elípticos de cruce y antiniebla). – • Lámpara de descarga (proyectores elípticos de cruce). – El reflector es de metal o aluminio moldeado, capta el flujo luminoso emitido por la fuente y lo proyecta según una distribución predefinida en el plano focal de la lente convergente. – Toda la anchura del haz viene dada por el reflector cuyos parámetros están optimizados por ordenador. – La lente convergente (óptica de proyección) asegura la distribución óptima del flujo luminoso, concentrándolo en una dirección muy precisa sobre la calzada por delante del vehículo. – La imagen del diafragma situado entre el reflector y el foco delantero (3) se proyecta por debajo de la horizontal, permitiendo eliminar todo el flujo luminoso deslumbrante; de este modo se obtiene un corte neto del haz luminoso (límites entre la zona iluminada y la oscura definidos con total precisión).

– Reflector polielipsoidal Este proyector dispone de una configuración diferente al proyector elíptico convencional visto en el apartado anterior. Es un reflector diseñado con las tecnologías elípticas y de superficie compleja. El resultado es una superficie reflectora optimizada, en la que los haces luminosos obtenidos por reflexión no concurren justamente en el foco delantero (3), como ocurre en los proyectores elípticos convencionales, sino que registran direcciones modificadas por el nuevo reflector (Figura 3.18).

1

Objetivo (lente)

Reflector

3

2

4 Distancia focal del objetivo 1 Imagen del diafragma

3 Foco delantero del reflector y foco del objetivo

2 Foco posterior del reflector

4 Diafragma o sombreado

3.18. Principio de funcionamiento de un reflector polielipsoidal (faro de proyección).

Los proyectores diseñados con esta tecnología permiten disponer de un diámetro de lente más reducido (50 mm) en relación con un proyector elíptico tradicional con lámpara de descarga. El proyector polielipsoidal está adaptado especialmente al haz de cruce. Características Posee las mismas que el reflector elipsoidal con las mejoras siguientes: • El proyector polielipsoidal es menos profundo (138 mm), lo que mejora su implementación en carrocería. • La homogeneidad y la distribución del flujo luminoso son óptimas. • El volumen es más reducido que en los proyectores elípticos tradicionales. Mejora la libertad de diseño, estilo y forma del proyector.

85


3.3 > Sistema óptico: el cristal Misión Los cristales de dispersión tienen la tarea de desviar con precisión la luz emitida por los reflectores y dispersarla o agruparla en un haz para lograr el efecto luminoso deseado sobre la calzada. Con el fin de realizar estas funciones, el cristal de dispersión dispone en su cara interna de una serie de elementos lenticulares y prismáticos, así como superficies planas, con el fin de lograr tanto una luz de carretera de largo alcance, como una luz de cruce bien distribuida, optimizando los parámetros fotométricos (de profundidad, confort y anchura (Figura 3.19). La cara exterior del cristal de dispersión es siempre lisa, para evitar que se acumule suciedad en el mismo.

Anchura carretera

Confort cruce

Confort cruce Profundidad cruce

Profundidad cruce Profundidad carretera Anchura carretera

Profundidad carretera Elementos lenticulares Elementos prismáticos Elementos combinados

3.19. Elementos de un cristal de dispersión.

Materiales de los cristales de dispersión – Cristal de vidrio Los cristales utilizados en los proyectores de automoción son de vidrio prensado, con un alto grado de pureza y exento de burbujas y aguas (Figura 3.20).

3.20. Cristales de dispersión de vidrio. Hella.

La definición de los elementos ópticos del cristal es fundamental para obtener una iluminación de buena calidad. Con este fin se ha desarrollado la fabricación de cristales con «elementos ópticos evolutivos», que suprimen las separaciones horizontales entre las diferentes zonas de elementos verticales, responsables de aumentar el deslumbramiento y deterioro de la homogeneidad del haz luminoso. – Cristal plástico La finalidad es sustituir el vidrio (pesado, poco flexible y frágil) por un material plástico, ligero, resistente y que permite prácticamente todas las formas de moldeo, incluso las más elaboradas y complejas (Figura 3.21). Dependiendo de la tecnología utilizada, puede ser de diseño estriado, asumiendo la distribución del haz luminoso (p. ej., Peugeot 106) o liso; en este caso el cristal de plástico solo tiene una función de protección y estética (p. ej., Ford KA); la distribución del haz luminoso la realiza el reflector. El cristal está fabricado en policarbonato (material orgánico) y protege con igual eficacia al proyector contra los impactos y la intemperie. Gracias a un barniz de alta protección aplicado a la superficie del cristal de plástico, queda protegido contra el amarilleo provocado por los rayos UV del sol, las ralladuras y los disolventes presentes en los hidrocarburos (protección contra las fisuras).

3.21. Cristales de dispersión de plástico.

Ventajas del cristal plástico – El material se trabaja fácilmente, permitiendo moldear diseños y formas muy elaboradas. – Permite integrar las funciones de cruce, carretera, posición y antiniebla bajo una misma cubierta, con mayor inclinación y homogeneidad de estilo y diseño. – Resulta más ligero, la reducción de peso con respecto al vidrio puede alcanzar hasta un 60%. – Es más resistente a los golpes que el cristal de vidrio. – No se ralla gracias a un revestimiento especial. – Cuando el cristal plástico es liso, es decir, sin óptica de dispersión, ofrece además las siguientes mejoras adicionales: – • Efecto de profundidad y transparencia que realza el diseño y mejora el aspecto de los proyectores. – • Inclinación hasta 60º sin modificar sus prestaciones luminosas. – • Mayores posibilidades de integración a las líneas más aerodinámicas de las modernas carrocerías. – Abre nuevos horizontes en materia de diseño y estilo, con altas prestaciones en la calidad de la iluminación.

86 3.4 > Sistema óptico: la fuente luminosa

Historia de las fuentes luminosas Al principio se comenzó utilizando faroles con velas, petróleo y acetileno hasta que aproximadamente sobre 1910 comenzaron las primeras aplicaciones de lámparas eléctricas. Las lámparas son básicamente radiadores eléctricos los cuales generan luz absorbiendo energía calorífica, por tanto la luz emitida será más intensa cuanto mayor sea la temperatura a la que se pueda calentar.

1

2

3

1 Ampolla de la lámpara 2 Filamento incandescente 3 Casquillo 4 Conexión eléctrica 3.22. Lámpara de incandescencia.

4

Para conseguir la iluminación del espacio necesario por delante del vehículo, es preciso transformar la energía eléctrica en luminosa; esto se consigue mediante el empleo de los radiadores térmicos (lámparas). La calidad de la iluminación depende básicamente de la calidad de la fuente luminosa. Por este motivo, las lámparas son fundamentales para la seguridad de los vehículos durante la conducción nocturna, permitiendo durante el día la correcta señalización del vehículo. Lámparas de incandescencia (lámpara de vacío) La lámpara de incandescencia con filamento de hilo fino de wolframio arrollado en espiral pertenece al grupo de radiadores térmicos. En el interior de la ampolla (Figura 3.22) se realiza el vacío y se introduce una mezcla de gases, nitrógeno, kriptón, etc., para conseguir una atmósfera inerte. El filamento se pone incandescente al ser atravesado por una corriente eléctrica, hasta alcanzar su estado de incandescencia a unos 2 700 °K, en función de su resistencia y de la intensidad de corriente que circula por él. El rendimiento luminoso de una lámpara estándar es escaso (8% de radiación luminosa) y su vida útil limitada, a causa del ennegrecimiento de la ampolla con las partículas de wolframio evaporadas del filamento. Por este motivo han sido sustituidas casi completamente por lámparas de halógeno para los proyectores o faros. Únicamente en los servicios de señalización y maniobra (posición, freno, intermitentes, marcha atrás, etc.) siguen utilizándose lámparas de incandescencia. En los vehículos se utilizan los siguientes tipos de lámparas de incandescencia: Tipos y aplicaciones de lámparas de incandescencia Plafón: ampolla de vidrio tubular con dos casquillos metálicos en sus extremos a los que se conecta el filamento. – Luces de techo interiores, de guantera, maletero y en pilotos de matrícula. Suele tener varios tamaños y se suministra en potencias de 3,5 10 y 15 W. Pilotos: ampolla esférica que se prolonga en la unión al casquillo metálico. Incorpora dos tetones que realizan la función de acoplamiento en los portalámparas de tipo bayoneta. – Luces de posición de ampolla esférica y filamento único (5 y 10 W), y luces de señalización, stop, marcha atrás, etc., con ampolla alargada (15,18 y 21 W). De control: una ampolla esférica o tubular y casquillo con dos tetones simétricos. Su potencia oscila entre 2 y 6 W. – Testigos de funcionamiento de los diferentes dispositivos eléctricos del vehículo. Lancia: parecidas a las lámparas de control pero con el casquillo más estrecho. Su potencia es de las más bajas, de 1 a 2 W. – Señalización en el cuadro de instrumentos. Wedge: forma tubular, pero en uno de sus extremos cierra en forma de cuña para realizar la unión con los hilos del filamento y conectarse al portalámparas. – Cuadro de instrumentos. Foco europeo: ampolla esférica y dos filamentos. – Luces de carretera y de cruce.

87


Lámparas de halógeno La intensidad luminosa que proporciona una lámpara de incandescencia depende de la temperatura que alcance su filamento: cuanto mayor sea esta, mayor intensidad luminosa se obtiene. Simultáneamente, con el aumento del rendimiento luminoso, la alta temperatura del filamento produce la vaporización del wolframio que lo forma, es decir, el aumento de energía que experimentan los átomos del wolframio produce la emisión electrónica empujando a los electrones fuera de sus órbitas. Como consecuencia de la emisión electrónica, las partículas metálicas del filamento son despedidas en todas direcciones, chocando contra las paredes de la ampolla, lo que ocasiona un ennegrecimiento de la misma, que con el tiempo se vuelve más opaca disminuyendo la emisión del flujo luminoso. Paralelamente se reduce la sección del filamento debilitándose de forma paulatina y acortando la vida útil de la lámpara.

1

2

3

4

5

2

4 5

1

3

1 Ampolla de lámpara 2 Filamento incandescente para luz de cruce con caperuza

1 Filamento incandescente de wolframio

3 Filamento incandescente para luz de carretera

2 Relleno de halógeno (yodo o bromo)

4 Casquillo

4 Haluro de wolframio

5 Conexión eléctrica

5 Sedimento de wolframio

3.23. Lámpara de halógeno H4.

3 Wolframio evaporado

3.24. Lámpara de halógeno H4 (sección).

Para paliar estos inconvenientes, las lámparas de halógeno se rellenan de gas halógeno (yodo o bromo), que permite que la temperatura del filamento alcance casi el punto de fusión del wolframio (unos 3 400 °C) y, por tanto, un alto rendimiento luminoso (Figura 3.23). El wolframio evaporado se une con el gas de relleno en las proximidades de la pared caliente de la ampolla y forma un gas transparente (haluro de volframio) que impide que el metal se deposite en la ampolla de cristal. Este compuesto gaseoso es estable en un intervalo de temperaturas de 200 a 1 400 °C. Cuando el haluro de wolframio llega a las inmediaciones del filamento, la alta temperatura de este lo descompone a su vez en wolframio (que se deposita sobre el filamento regenerándolo) y en yodo, libre para iniciar un nuevo ciclo de regeneración (Figura 3.24). Para mantener este proceso cíclico de regeneración, se requiere que la temperatura exterior de la ampolla de la lámpara sea de 300 °C aproximadamente, lo que requiere sustituir el vidrio por cristal de cuarzo (Figura 3.25).

500º 750º 1000º 1100º 1500º 3000º

3.25. Sección transversal de las zonas de temperatura de una lámpara de halógeno. Hella.

88 La ventaja adicional derivada de lo anterior es la posibilidad de trabajar con mayor presión de llenado y contrarrestar la evaporación del wolframio a baja temperatura. No obstante, debido a la alta temperatura de la ampolla, incluso los más pequeños sedimentos grasos, como el contacto directo con los dedos, conducen a la formación de depósitos que pueden atacarla y destruirla. En el proceso de regeneración hay siempre una pérdida de wolframio que debilita el filamento, pero es mucho menor que en las lámparas de incandescencia, en las que no existe regeneración, lo que representa una vida útil mayor de las lámparas de halógeno. Ventajas de las lámparas de halógeno – Su potencia luminosa es muy superior a la de una lámpara convencional, con un pequeño aumento del consumo de corriente. – La ausencia casi total de ennegrecimiento en la ampolla hace que su potencia luminosa sea prácticamente igual durante toda su vida. – La zona recubierta con pintura denominada escudo de luz directa suprime el flujo luminoso directo que no es dirigido por el reflector. – En luz de carretera aporta un fuerte aumento de la energía luminosa: 1 200 lúmenes en lugar de los 700 de la convencional. – • Mayor profundidad de visión. – En luz de cruce proporciona 750 lúmenes frente a 450. – • Aunque la distancia iluminada es la establecida en el código de circulación, la luz es mucho más intensa y el haz luminoso más ancho, lo que proporciona una mejor visión de los bordes de la calzada.

Las principales lámparas halógenas son (Figura 3.26): H1, H2, H3, H4, H7, H8, H9, HB1 (de base acodada), HB1A (de base recta), HB3 (de base acodada), HB3A (de base recta), HB4 (de base acodada).

3.26. Principales lámparas de halógeno.

La lámpara H7 es una de las más usadas en la actualidad, pues ofrece los siguientes beneficios frente a la H1: – – – –

Mayor grosor del filamento en un 20%. Mayor corriente en un 10%. Mayor potencia de contacto en un 15%. Mayor tolerancia en el filamento y mayor duración.

89


Una de las nuevas lámparas halógenas es la H15 (Figura 3.27). Tiene 12 V y doble filamento; está equipada con un filamento espiral incandescente para la luz de largo alcance (1) y otro para la luz de conducción diurna (2). Su potencia alcanza los 55 W para la luz de largo alcance y los 15 W para la de conducción diurna. La lámpara tiene una vida útil de 4 000 horas de funcionamiento para la luz de conducción diurna y pueden ser incluso más si se trata de una lámpara H7 estándar.

1

2

Además de las lámparas anteriormente mencionadas, existe una nueva generación de lámparas halógenas mejoradas, como son: Lámparas de halógeno de potencia luminosa mejorada (H1 +3 0 y H4 + 30); de desarrollo posterior de las lámparas H1 y H4, el filamento de estas lámparas es más delgado, haciendo posible que funcione a temperaturas más elevadas. Por este motivo, se obtiene una densidad superior de luz y el reflector puede dirigir flujo luminoso hacia las zonas más necesitadas de alumbrado. Lámparas de halógeno blue lights. Este tipo de lámparas se diferencia de las H1, H3, H4 y H7 por dos motivos: por una parte, utiliza un filamento diferente y, por otra, la ampolla de cristal tiene un tono azulado. Estas particularidades consiguen un filtrado de la luz infrarroja, lo que permite que la luz se perciba con más claridad y mayor contraste. El encendido automático de las luces supone un factor de seguridad y un confort adicional para el conductor, y por ello muchos automóviles modernos ya vienen equipados de serie con faros principales que incluyen la luz de conducción diurna. En un mismo módulo de carcasa (A) se puede unir la luz de largo alcance y la de conducción diurna.

Casos prácticos Datos técnicos de una lámpara halógena ·· Escribe, en el caso de una lámpara de halógeno, los datos técnicos referidos a la norma ECE-R37 sobre fuentes luminosas.

Solución ·· – – – –

Tipo de radiación ultravioleta (corte UV). Tensión nominal (12 V). Potencia: consumo de energía 55 W. Marca conforme con ECE”E”. Detrás de la E hay un número que indica el país que ha emitido la homologación. 1: Alemania; 2: Francia; 3: Italia; 4: Países Bajos; 5: Suecia; 6: Bélgica; 7: Hungría; 8: República Checa; 9: España. – Categoría según ECE: tipo H4. – Fabricado en Países Bajos.

3.27. Lámpara halógena H15.

90 Lámparas de descarga de gas (xenón) Se entiende por descarga de gas la descarga eléctrica producida al pasar la corriente eléctrica a través de un gas, proceso en el que se emite radiación (p. ej., lámparas de vapor de sodio para alumbrado de calles y lámparas fluorescentes para iluminación de interiores). Polo de retorno con tubo cerámico

Cámara de descarga con relleno

Bombilla exterior

Electrodos de volframio

Techo Base

Anillo de contacto

Levas de fijación

3.28. Partes de una lámpara de descarga de gas xenón. Hella.

1 Sin tensión

4 mm Electrodos

Electrodos

3 Encendido

Las fuentes luminosas de descarga de gas (Figura 3.28), en combinación con los sistemas electrónicos de alumbrado Litronic y Velarc bifunción, están adquiriendo una creciente importancia para los vehículos, ya que permiten una mejor adaptación a los hábitos visuales y una iluminación de mayor alcance, más clara y homogénea de la calzada. Tienen una duración tan prolongada que casi nunca es necesario cambiarlas en toda la vida de servicio del vehículo. Además, permiten diseñar faros compactos para vehículos de frontal sin resaltes. 4 mm

Electrodos

Electrodos

Gas xenón

Sales metálicas (sodio o mercurio)

2 Excitación

4 mm Electrodos

Electrodos

Evaporación de las sales metálicas Imax=2,6 A

4 Régimen estable

Sales metálicas (sodio o mercurio) 4 mm Electrodos

Electrodos Arco

Tensión alterna aplicada entre electrodos = 20 kV


Emisión de Luz P= 35W tensión alterna= 85V flujo luminoso= 3200 lúmeres


3.29.a. Fases de encendido de la lámpara de descarga de gas.

La lámpara de descarga de gas se rellena con xenón, un gas noble, y una mezcla de haluros metálicos a una elevada presión (aprox. 100 bar). Para su encendido es necesario montar un circuito electrónico auxiliar (UCE y reactancia). Funcionan según el principio de ignición y la consiguiente ionización del gas noble. Cuando se aplica la tensión de encendido de 10 a 30 kV, el gas situado entre los electrodos de tungsteno perfectamente alineados y opuestos (con separación de 4 mm) se hace conductor (se ioniza) y origina la formación de un arco voltaico (Figura 3.29.a). Mediante la alimentación controlada de corriente alterna (400 Hz de frecuencia de trabajo), la sustancia metálica de relleno se evapora como consecuencia del aumento de temperatura en el quemador y la lámpara emite luz. La corriente de encendido suele ser de 2,6 A, mientras que la de servicio es de 0,6 A. Suele alcanzar todo su brillo unos segundos después, cuando se han ionizado todas las partículas. Para acelerar este proceso, se hace circular una

91


corriente de arranque más elevada (75 W). Una vez logrado el máximo rendimiento luminoso, se limita la corriente de la lámpara. A partir de este momento es suficiente con una tensión de funcionamiento de solo 85 V y una potencia de salida de 35 W, para mantener el arco voltaico (Figuras 3.29.a y 3.29.b). Balasto

Lámpara D1 A

6/18 KV =

> 12 KV

B máx. 75 W

~ Transformador

C

Descarga de curva

35 W

Circuito de control

Encendido automático A Arranque automático B Estabilización de energía C

Encendido en frío y en caliente Evaporación rápida del metal Combustión estable, sin centelleo

Gas metal y xenón

3.29b. Esquema de encendido de una lámpara de xenón básica D1. Hella.

– Ventajas Esta técnica presenta ventajas decisivas en comparación con las lámparas de incandescencia y halógenas: Ventajas en relación con las lámparas de incandescencia y halógenas

Haz luminoso con lámparas de gas xenón 180

Larga duración, puesto que no se evapora el metal sólido y la lámpara no tiene ningún desgaste mecánico. La vida útil es de unas 2 500 horas. Cinco veces más que una lámpara halógena. Alto rendimiento luminoso por la alta temperatura de la mezcla de gases (superior a 4 000 K). Para generar el doble de intensidad luminosa que una lámpara convencional de 55W, se utiliza una descarga de gas de solo 35 W. reduciéndose así el consumo aproximadamente en un 25%. Mejora del rendimiento por el mayor rendimiento luminoso y el menor consumo, ya que la temperatura de funcionamiento necesaria es más baja.

120 Haz luminoso con lámparas halógenas 60

Tonalidad más clara del haz luminoso, similar a la diurna. Mayor alcance del haz luminoso y mayor anchura de la zona de dispersión, con lo que se consigue una mejor iluminación del borde de la calzada y, en consecuencia, una menor fatiga visual del conductor (Figura 3.30).

Los tipos de lámparas de descarga de gas más usados para vehículos se fabrican con casquillo enchufable y ampolla de vidrio protector de UV en las versiones siguientes: – Lámpara D1S, con una potencia de 35 W que suministra 3 200 lm. Se utiliza como luz de cruce, en sistemas de cuatro faros, faros de trabajo y bi-xenón (Figura 3.31). – Lámpara D2R con «sombreador» integrado para generar el límite entre la zona iluminada y la oscura en el haz de cruce (equivalente a la caperuza utilizada en la luz de cruce con lámpara halógena H4), para faros de reflexión (Figura 3.32.a). – Lámpara D2S para faros en ejecución PES (sistema polielipsoide) (Figura 3.32.b).

0 -40

-20

20

m

3.30. Comparativa de haz luminoso de una lámpara de halógeno y de xenón.

3.31. Lámpara de descarga xenón D1S.

92 En la Figura 3.33 se muestra una imagen comparativa de las lámparas de descarga más utilizadas:

a Lámpara D2R 2

1

D2S D2S 4

3 1 Ampolla de vidrio 2 Cámara de descarga 3 Sombreador 4 Casquillo

D2R

Consumo de energía (W)

35

35

Flujo luminoso (lm)

3200

2800

Rendimiento lumínico (lm/W)

91

80

Temperatura de color (Kº)

4250

4150

Luminosidad (cd/cm²)

6500

6500

Vida útil (h)

2500

2500

Longitud de arco (mm)

4.2

4.2

D2R

3.33. Comparativa entre lámparas D2S y D2R.

b Lámpara D2S 1

5

2 3

6

4 1 Ampolla de vidrio protector de UV 2 Conducción eléctrica 3 Cámara de descarga

– Inconvenientes Las lámparas de descarga de gas presentan también inconvenientes, como se puede comprobar en la siguiente tabla: Inconvenientes de las lámparas de descarga de gas Presentan un cierto retardo temporal en alcanzar la intensidad luminosa máxima. Necesitan una UCE con reactancia para su encendido y control.

4 Electrodos 5 Casquillo 6 Conexión eléctrica

Solamente se utilizan en combinación con sistemas automáticos de regulación de altura y lavafaros. El precio de las lámparas y su instalación es más elevado.

3.32. Lámparas de descarga de gas.

– Medidas de seguridad Para su manipulación deberán tomarse las medidas de precaución que exponemos en la siguiente tabla: Precauciones en el manipulado de lámparas de descarga xenón Debido a que recibe tensiones eléctricas de hasta 30 KV, es imprescindible extremar las medidas de seguridad. El faro con cámara de descarga de gas y el bloque de encendido tienen rótulos de aviso a este respecto. Debido a la alta potencia luminosa de este tipo de lámparas, debe evitarse la observación directa y frontal del faro. Debe desconectarse el borne negativo de la batería antes de proceder al desmontaje o instalación. Si el faro de xenón está encendido, no debe tocarse la instalación, la bombilla o el enchufe sin protegerse las manos con guantes. No deben realizarse tareas de mantenimiento en el faro de xenón con las manos húmedas. Para encender el faro de xenón, la lámpara debe estar instalada en su alojamiento (nunca encender el faro con la lámpara de xenón fuera de este). Hay que asegurarse de instalar la lámpara de forma adecuada; si se instala de forma incorrecta, pueden producirse fugas de alta tensión que deterioran la lámpara y el enchufe.

93


Seguidamente se puede observar una comparativa (Figura 3.34) entre algunos tipos de lámparas vistos hasta ahora:

50

Rendimiento - Área: 2 000 m²

0

- Alcance: 80 m - Difusión: 30 m 50

H4

50

100

150

200

250 m

50

Rendimiento - Área: 2 600 m

0

- Alcance: 110 m - Difusión: 40 m H7

50

50

100

150

200

250 m

50 Rendimiento - Área: 6 600 m²

0

- Alcance: 130 m - Difusión: 65 m

DH1S 50

50

100

150

200

250 m

3.34. Comparativa de lámparas.

Sistema de alumbrado íntegro por LED En la actualidad, no son extraños los modelos con ópticas LED (diodos emisores de luz) de tonalidad roja para los pilotos e intermitentes traseros, marcha atrás y tercera luz de freno e, incluso, diodos de luz diurna periférica de color blanco. En la iluminación delantera se puede montar una unidad completa de faro con LED para todas las funciones: iluminación diurna, intermitencia, cruce y carretera (Figura 3.35). Los importantes avances de este sistema se muestran en términos de seguridad activa y eficiencia ya que, al ofrecer un color más próximo al de la luz diurna, se consigue un mejor contraste y facilita la visión al ojo humano. Otras ventajas son que los LED no tienen desgaste, requieren muy 2 poco voltaje, son compactos (1 mm ) y consumen menos energía. Este último aspecto se puede explicar comentando que esta configuración de LED solamente necesita 14 W de energía, mientras que los sistemas tradicionales consumen cerca de los 300 W. La explicación de estos resultados se traduce en los lúmenes por vatio que suministran los LED, mientras que una lámpara halógena genera 20-25 lúmenes por vatio y un sistema de xenón cerca de 80, la tecnología LED se aproxima a los 100 lúmenes por vatio.

3.35. Piloto trasero con tecnología LED. Hella.

94 El tiempo de encendido extremadamente corto permite una respuesta más segura sobre la acción de iluminación de intermitentes o freno, ya que permite alertar rápidamente de la acción reduciendo a su vez el tiempo de respuesta de otros vehículos. – Funcionamiento de un LED

Iluminación LED y medio ambiente Se reduce la energía de combustible utilizando diodos LED.

El LED es un tipo especial de diodo que, al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz (polarizado directamente). El color y la longitud de onda (rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, etc.) dependen de la tensión aplicada en bornes y del material con el que se construyen (ver tabla siguiente).

La aplicación de la tecnología LED contribuye significativamente a la reducción del consumo y, por tanto, de las emisiones de CO2.

Material

Longitud de onda de emisión, en Amstromg (Aº)

Color

GaAs: Zn

9 100

Infrarrojo

GaAsP.4

6 500

Rojo

GaAsP.5

6 100

Ámbar

GaAsP.85: N

5 900

Amarillo

GA:P

5 600

Verde

• Infrarrojo (no visible): arseniuro de galio, GaAS. • Rojo, ámbar o amarillo: fosfuro arseniuro de galio, GaAS, con una tensión de 1,6 a 2 voltios. • Verde: fosfuro de galio a una tensión de 2 voltios, GaP. Debe escogerse con precisión la corriente que atraviesa el LED para obtener una buena intensidad luminosa y evitar que se pueda dañar. El LED tiene un voltaje de operación que va de 1,5 a 2,2 voltios, y la gama de corriente que debe circular por él se ubica entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y entre los 20 y 40 mA para los otros LED. Si no se mantiene la intensidad constante se generan aumentos de temperatura y el LED entra en avalancha térmica y se destruye. Su alimentación eléctrica está gestionada por una unidad electrónica de transformación y control. El grado de eficacia de los LED más luminosos que se fabrican actualmente en serie son los siguientes: • • • • • •

Rojo naranja: 45-55 lm/W Rojo: 35-45 lm/W Verde: 35/45 lm/W Blanco: 20/25 lm/W Azul: 8/10 lm/W Control de la temperatura

En contraste con los sistemas halógenos o xenón, la tecnología LED emite luz fría, lo que supone la ausencia de radiación infrarroja. Debido a su alta eficiencia, el 20% de la energía se transforma en luz visible (un filamento de una halógena solo transforma un 5%); el resto de la energía genera calor dentro del chip del semiconductor. El flujo luminoso, el color y la tensión entrante son dependientes de la temperatura. Tan pronto como se sobrepasen los 130 ºC, la vida útil del LED se ve afectada.

95


– Ventajas de los LED en fuentes luminosas Los LED ofrecen las siguientes ventajas: Ventajas de las lámparas LED La temperatura de luz (Figura 3.36) de los LED es cercana a la luz diurna (6 000 K un faro convencional, 3 000 K y uno de xenón, entre los 4 500 y 8 000 K), aproximándose al blanco cristal. Si tenemos en cuenta que los rayos ultravioletas son los que mejor permiten al ojo humano ver los cuerpos inanimados, encontraremos las razones por las que se considera que es una luz verdaderamente segura. Largo ciclo de uso, similar a la vida útil del vehículo: 100 000 horas. Esto equivale a once años y medio de funcionamiento ininterrumpido. En el caso de los LED de alto rendimiento, la vida útil se sitúa aproximadamente entre las 25 000 y las 50 000 horas. Su vida útil puede verse reducida a causa de las altas temperaturas o por temperaturas sometidas a fuertes oscilaciones. Un significativo menor consumo de energía (ver tabla). Alta velocidad de activación. Las lámparas necesitan un tiempo mínimo de calentamiento antes de alcanzar toda su potencia luminosa; los LED no lo necesitan. Facilidad de diseño y ergonomía. Ocupan menos espacio para su montaje que los faros convencionales y no hay necesidad de portalámparas. Mínimo mantenimiento. Formas individualizadas de las fuentes luminosas gracias a las distintas disposiciones de los LED.

1800 K

4000 K

5500 K

8000 K

12000 K

16000 K

3.36. Temperatura de luz.

Luces diurnas (tecnología LED)

Faros halógenos

2x7W

300 W

Consumo de combustible

0,014 l/100 km

0,3 l/100 km

Emisiones de CO2

0,36 g CO2/km

7,86 g CO2/km

Consumo de energía

Cristal de cuarzo ultravioleta para optimizar las lámparas de mayor rendimiento El cristal de cuarzo provee de más luz a la carretera, con el mayor nivel de resistencia a las vibraciones, extremas temperaturas y riesgos de explosión. El bloqueo de los rayos ultravioleta, gracias a un filtro especial, evita el daño de las ópticas modernas que usan el plástico interior.

El rendimiento luminoso (lumen por vatio) Las lámparas de alumbrado para vehículos según CEE-37 son de 6 V, 12 V, y 24 V. Los distintos tipos de lámparas se caracterizan mediante casquillos de formas diferentes; además, cuando las lámparas tienen el mismo casquillo pero diferente tensión, debe figurar rotulada la misma para evitar errores de montaje. Es el rendimiento luminotécnico obtenido en función de la potencia eléctrica suministrada. En las lámparas de vacío es de 10 a 18 lm/W; en las de halógeno, de 22 a 26 lm/W (a causa sobre todo de la mayor temperatura del filamento) y en las de descarga de gas D2R y D2S es de 85 lm/W, lo que contribuye a una mejora sustancial de la luz de cruce (Figura 3.23).

96 Además de lo expuesto, presenta las siguientes ventajas: Ventajas del cristal de cuarzo ultravioleta Más luz en la carretera Mayor resistencia Óptima protección contra los rayos ultravioleta

Al usar el cristal de cuarzo, Philips puede aumentar la presión dentro de la lámpara, consiguiendo así generar más luz (p. ej., Vision Plus con 50 % más de luz). Solamente el cristal de cuarzo (filamento a 2 650 ºC y el cristal a 800 ºC) es capaz de resistir choques térmicos fuertes. Al contacto con una gota de agua, una lámpara estándar explota, en cambio, una lámpara fabricada con cristal de cuarzo encendida sigue funcionando: El cristal de cuarzo con protección UV protege los faros contra la luz ultravioleta que emite la lámpara, evitando así el envejecimiento prematuro de las ópticas.

Recomendaciones durante la manipulación de lámparas. Se tendrán en cuenta las siguientes recomendaciones a la hora de manipular las lámparas: Precauciones en el manipulado de lámparas – En los faros de xenón, debido a la alta tensión de encendido, se debe desconectar la alimentación de corriente de la bobina de reactancia con el fin de evitar descargas. – Ante una rotura de una lámpara de xenón en el interior de un taller, este se deberá ventilar como acción preventiva, ya que contiene gases tóxicos. – Las lámparas de xenón deben desecharse como residuos tóxicos especiales. Por el contrario, las lámparas de incandescencia y halógeno estándares pueden ser desechadas con los residuos normales al no contener sustancias tóxicas. – Se evitará tocar las ampollas de vidrio con las manos, ya que la huella produce un enturbiamiento del haz de luz. – Comprobar que los terminales de la lámpara estén debidamente insertados en los conectores de la instalación.

Precauciones en la limpieza de faros – Cuanto se utilicen productos concentrados de limpieza y anticongelante para sistemas de limpieza de faros, dichos productos deben ser también adecuados para su uso con proyectores con tapa de plástico. Los proyectores podrían perder el brillo con el paso del tiempo y se pueden provocar grietas de tensión en el material a corto plazo. – Determinados agentes de limpieza pueden producir espuma en exceso, en especial si se añade demasiada cantidad al agua de lavado. Esta espuma permanece en el proyector y causa desintegración en la distribución de la luz.

97


Resumen de las distintas lámparas de alumbrado A continuación mostramos dos tablas como resumen del tipo de lámparas de alumbrado y las características de las lámparas en un vehículo tipo: Tipos de lámparas de alumbrado Duración media

Flujo luminoso (lumenes)

Potencia (watios)

Código Europeo R2

300 h

Cruce: 450 Carretera: 700

40/45 W

Halógena H1

400 h

1 150

55 W

Luz antiniebla, de carretera, adicional de carretera, de cruce en 4 faros

Halógena H2

400 h

1 300

55 W

Luz antiniebla (no dispone de casquillo sino de placas de conexion)

Halógena H3

400 h

1 050

55 W

Luz antiniebla, adicional de carretera

Halógena H4

400 h

Cruce: 750 Carretera: 1 200

55/60 W

Luz de carretera/cruce

Halógena H7

500 h

1 100

55 W

Luz de carretera/cruce, luz antiniebla

Halógena H8

500 h

800

35 W

Luz de carretera/cruce, luz antiniebla (vehículos europeos)

Halógena H9

500 h

2 100

65 W

Luz de carretera/cruce, luz antiniebla (vehículos europeos)

Halógena H11

500 h

1 350

500 W

Luz de carretera

Halógena HB3

1 000 h

1 600

65 W

Luz de carretera en 4 faros

Halógena HB4

3 000 h

1 000

55 W

Luz de cruce en 4 faros

35 W

D2S: luz de cruce Luz de carretera/cruce (BiLitronic o Velarc Bifunción) D2R: luz de cruce Luz de carretera/cruce (BiLitronic o Velarc Bifunción)

Referencia

Lámpara de descarga D2S y D2R

Esquema

3 000 h

3 200

Especificaciones Luz de carretera/cruce (no en vehículos nuevos)

98

Relación de lámparas de un automóvil tipo Símbolo

Circuito

Referencia

Casquillo

Potencia

Tensión

Luz de cruce

H4

P 43t - 38

60/55 W

12 V

Luz de carretera larga

H4

P 43t - 38

60/55 W

12 V

Luz de niebla delantera

H3

PK – 22s

55 W

12 V

Luces de posición delanteras

T4W

BA 9s

4W

12 V

Luz de intermitencia delantera

P21W

BA 15s

21 W

12 V

Luz de intermitencia lateral

W5W

W2,1 x 9,5d

5W

12 V

Luz de intermitencia trasera

P21W

BA 15s

21 W

12 V

Luces de posición traseras

R5W

BA 15s

5W

12 V

Luz de freno

P21W

BA 15s

21 W

12 V

Luz de niebla trasera

P21W

BA 15s

21 W

12 V

Luz de marcha atrás

P21W

BA 15s

21 W

12 V

Luz de matricula

W5W

W2,1 x 9,5d

5W

12 V

W3W y W5W/T5

W2,1 x 9,5d / W2 x 4,6d

3Wy5W 1,2 W

12 V

Luz de maletero

R5W/C5W

BA 15s SV 8,5

5W

12 V

Luces interiores

W5W/C5W

W2,1 x 9,5d SV 8,5

5W

12 V

Luz de guantera

C5W/W5W / R5W

SV 8,5 / W2,1 x 9,5d / BA 15s

5W

12 V

R

STOP

R

M 0208 a

Luces y testigos del cuadro


Actividades finales 1·· Define intensidad luminosa, flujo luminoso y luminancia. 2·· ¿Qué parámetros determinan el haz luminoso de cruce? 3·· Explica los parámetros que determinan el haz de carretera. 4·· Enumera los componentes de un proyector de 2ª generación. 5·· Dibuja el reflector parabólico que se produce en un haz de cruce y de carretera. 6·· Enumera las características generales de los reflectores elípticos. 7·· Cita las ventajas de un cristal de plástico. 8·· ¿Cuál es el material empleado para la fabricación de los filamentos de las lámparas de incandescencia? 9·· Dibuja y enumera los componentes de una lámpara de halógeno H4. 10·· ¿Qué entiendes por descarga de gas? 11·· ¿Cómo se encuentra rellena una lámpara de descarga de gas y cómo realiza su encendido? 12·· ¿Qué ventajas ofrecen las lámparas de descarga de gas frente a las de incandescencia? 13·· ¿Qué principales ventajas ofrece la iluminación por LED? 14·· ¿Cuál es el grado de eficacia de los LED actuales fabricados en serie? 15·· ¿Qué temperatura de luz alcanza una fuente luminosa LED frente a otras fuentes? 16·· ¿Qué ventajas ofrece el cristal de cuarzo ultravioleta?

99

100

Caso final Distribución de lámparas en un vehículo ·· Dibuja un vehículo y anota sobre él un gráfico de distribución de lámparas y sus posibles variantes.

H4BV 12475

ALL WEATHER

W5W 12961

W3W 12256

R5W 12821

STOP

W5W 12961

WY5W 12396

HB4 9006

HB3 9005

ALL WEATHER W5W W5WBV T4W R5W 12961 12961 12929 12821

T5 12516

C5W W5W 12844 12961

R5W 12821

W5W C5W 10W 12961 12844 35mm 12854

P21W PY21W 12498 12496

P21W 12498

R5W 12821

H1 12258

H1 H1AW H2 H3 H3AW H7AW 12258 12258AW 12311 12336 12336AW 12972AW

10W C5W 12854 12844

P21/5W 12499 P21/4W 12594

H6W 12036

H7 12972

ALL WEATHER

PY21W 12496

H4 PR 12342PR

PREMIUM

P21W 12498

H4 H4 AW 12342 12342AW

SPOT 12585

VISIO 12475

BLUE VISION

R2 12620

PREMIUM

D2S D2R 85122 85126

PREMIUM 1258PR

Solución ··

R10W 12814

P21W 12498

R R

H21W 12356

R21W 12498

C5W W5W R5W 12844 12961 12821

M 0208 a

H6W 12036

101


17 41

50

720 120 1 (R2)

18 32 18,5

10

25 32

32

12 6,4

720 110 1 (H4) 720 110 10 (HD4)

45

115

49

28,5 26,7

28,5 26,8

60

8,5

720 112 1 (H3)

720 111 1 (H1)

Lámparas antiniebla

Lámparas faro principal 19 26,5

720 150 1 (T4W)

720 132 1 (P21W)

19 7,5

6,1

15 7,5

5,9 21,5

8,8

45

31,8

20,7

Automoviles 12V

30

10,3

720 162 1 (W5W)

720 140 1 (R5W)

Lámparas intermitencia Lámparas de posición 10,3 5

11

720 160 1 (1,2W)

720 161 1 (W3W)

720 166 1 (1,2W)

3,5

720 161 1(W3W)

720 171 1(C5W)

Lámparas de iluminación interna

Lámparas cuadro de mandos

19

26,5

45

31,8

13 18

720 132 1(P21W)

Lámparas de posición

7,5

7,5

5,9

720 134 1(P21/5W)

Lámparas de posición y freno

19

7,5

31,8

7,5

19

45 7,5

Lámparas antiniebla

26,5

30

26,5

720 171 1(C5W) Lámparas matrícula

720 140 1(R5W)

45

7,5

720 151 1 (2W)

720 132 (P21W)

45

2,8

26,5

31,8

30 19

8,8

720 140 1(R5W)

31,8

36

6,1

5,5

6,1

20,7

20,7

23,5

14,5

10,3

720 132 1(P21W)

Lámparas marcha atrás

102

Ideas clave

PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA ILUMINACIÓN

Fotometría, unidades y parámetros fotométricos Intensidad luminosa (I). Candela (cd) Flujo luminoso (Φ). Lumen (lm)

Misión de la iluminación

Proyectores – 1ª Generación (de cristal móvil) – 2ª Generación (de cristal fijo y reflector móvil

Iluminación. Lux (lx) Conversión lumínica (η) Temperatura de color ºK Parámetros fotométricos Haz de cruce – Profundidad – Confort – Anchura – Malestar – Deslumbramiento – Homogeneidad

Haz de carretera: – Profundidad – Confort – Anchura – Malestar

Sistema óptico El reflector – Parabólico – De superficie compleja (SC) – Elíptico – Polielipsoidal

El cristal – De vidrio – De plástico

La fuente luminosa – Lámparas de incandescencia • Plafón • Piloto • De control • Lancia • Wedge • Foco europeo – Lámparas de halógeno • H1,H2, etc. – Lámparas de descarga de xenón – Alumbrado por LED



L Á M PA R A S D E X E N Ó N Desarrolla Hella faros COLOR M A T C H LED exclusivos para el Cadillac Escalade Platinum El proveedor alemán de componentes automotrices Hella, ha desarrollado faros exclusivos para el modelo Escalade Platinum, de Cadillac, compuestos únicamente de LED. Gracias a ello se convierte en el primer Sport UtiIity Vehicle (SUV) del mundo equipado con esta avanzada tecnología de iluminación, con una temperatura de color de aproximadamente 5 500 grados Kelvin. El color de la luz de los LED blancos se acerca mucho más a la luz diurna (aproximadamente 6 mil ºK), a diferencia de la luz xenón, que es de aproximadamente 4 000 ºK, lo que hace que se aproxime más a los hábitos visuales del ser humano. Además, los LED blancos convencen más porque su tiempo de respuesta es muy rápido y porque con una sola fuente luminosa pueden cubrirse dos funciones (luz de cruce y luz de conducción diurna). Estos faros LED ofrecen una amplia gama de nuevas opciones de diseño, y con ello un gran potencial de distinción para los fabricantes de automóviles. En el Cadillac Escalade Platinum con faros de LED, el conductor experimenta un rendimiento luminoso que está por encima del nivel de la luz xenón. Mediante este color de luz, el cual es muy cercano a la luz de día, uno no se cansa tan rápidamente por la noche y conduce mucho más despejado. El faro LED Hella que equipa el Cadillac Escalade Platinum ha sido realizado con diferentes elementos ópticos transmisivos. Por primera vez en todo el mundo se utilizan

lentes de proyección de forma libre hechas de cristal, las cuales, gracias a su diseño óptico individual, garantizan una parte determinada de la distribución de la luz en el sitio donde se conduce. De las siete lentes de cristal de un faro, solo dos son completamente idénticas; todas las demás tienen formas diferentes. La luz de cruce se genera mediante cinco lentes de forma libre colocadas unas junto a otras y situadas en la carcasa del faro. Arriba del faro está situada una lente de proyección redonda con un diámetro de 60 milímetros; con ella se genera el alcance de la luz de cruce sobre el lado derecho de la carretera. Las cuatro lentes de cristal en forma de cojín garantizan una distribución de luz simétrica y a corta distancia. La luz de conducción diurna se genera mediante la luz de cruce atenuada. De la luz de carretera se encargan dos lentes de proyección adicionales de forma libre colocadas en el interior de la carcasa del faro. La luz de posición se realiza en forma de una barra fotoconductora situada verticalmente entre la luz de

cruce y la luz lateral, en la que se acopla la luz de dos LED estándares blancos. Completamente fuera en el faro se encuentra la luz de lateral formada con siete LED amarillos estándares situados verticalmente. En el Cadillac Escalade, la luz intermitente y los faros antiniebla están colocados en la zona inferior del parachoques. Como fuentes luminosas para la luz de cruce y de carretera, Hella usa los nuevos LED multichip. Para el control de la temperatura, se encarga un ventilador de alta potencia, desarrollado de forma exclusiva para las exigencias especialmente elevadas del sector automovilístico, que se ocupa de la refrigeración y ventilación automática de los chips de los LED Hella, 14 de abril 2008 © 2010 PortalAutomotriz.com

u

n

i

d

a

4

d

Mantenimiento del circuito de iluminación en la parte delantera e interior del vehículo SUMARIO ■

Iluminación delantera del vehículo

■

Faros antiniebla y adicionales

■

Alumbrado interior del vehículo

OBJETIVOS ·· Conocer y estudiar los tipos de faros y sus características. ·· Analizar los sistemas de regulación y nivelación de faros. ·· Conocer las características principales del alumbrado interior.

105

Unidad 4 - Mantenimiento del circuito de iluminación en la parte delantera e interior del vehículo

1 >> Iluminación delantera del vehículo 1.1 > Faros principales Misión La misión de los faros principales de un vehículo es doble: por un lado, deben garantizar el máximo alcance visual con el mínimo deslumbramiento del tráfico en sentido contrario; y, por otro, deben proporcionar una distribución luminosa que satisfaga las necesidades de circulación en el área inmediata. Las curvas han de poder tomarse con seguridad, es decir, la distribución lateral de la luz debe sobrepasar los bordes de la calzada. No es preciso conseguir una densidad luminosa totalmente homogénea sobre la calzada, pero deben evitarse los grandes contrastes de esa densidad. Luz de carretera

1 2 3

1 Filamento de la luz de cruce

Como ya adelantamos al explicar el reflector parabólico, la luz de carretera es producida normalmente por una fuente luminosa dispuesta en el foco del reflector, de modo que la luz reflejada salga en un haz paralelo al eje del mismo (Figura 4.1).

2 Caperuza para luz de cruce 3 Filamento de la luz de carretera en foco 4.1. Luz de carretera. Trayectoria de los rayos luminosos.

La intensidad de iluminación máxima alcanzada con la luz de carretera depende esencialmente de la superficie luminosa del reflector. Además de los reflectores parabólicos puros de luz de carretera, se montan también, sobre todo en sistemas de cuatro y seis faros, reflectores de superficie compleja que permiten utilizar simultáneamente la luz de carretera y la de cruce. En estos sistemas de reflectores de superficie compleja, la distribución de la luz de carretera pura se diseña de manera que, junto con la distribución de la luz de cruce pura, se obtenga una distribución armónica de la luz (conmutación simultánea), suprimiéndose así la habitual zona de solapamiento perturbadora en el campo delantero de la distribución de luz. Luz de cruce

1 2 3

1 Filamento de la luz de cruce

La fuente luminosa de la luz de cruce se encuentra delante del foco del reflector; de este modo, después de la reflexión, el haz luminoso tiende a inclinarse hacia el eje del reflector (Figura 4.2).

2 Caperuza para luz de cruce 3 Filamento de la luz de carretera en foco

4.2. Luz de cruce. Trayectoria de los rayos Una caperuza o pantalla ligeramente inclinada, también llamada tapaluz, luminosos. suprime los rayos luminosos que se reflejarían en el campo inferior del reflector en forma plana hacia arriba. Por lo tanto, el borde de la caperuza se reproduce sobre la calzada Haz de referencia: pantalla a 25 metros válida para todo tipo de haces y lámparas como un límite entre la zona iluminada y la oscura Carretera que evita, por un lado, el deslumbramiento del tráfico en sentido contrario y, por otro lado, consigue una iluZona de corte - 0,5% minación relativamente intensa por debajo del límite del haz de cruce - 1% entre la zona oscura y la iluminada (Figura 4.3). - 2,5% - 2,5%

Debido a la densidad de tráfico actual, solo es posible utilizar la luz de carretera en casos excepcionales. Por este motivo, la verdadera luz de conducción es la luz

- 3%

- 3%

4.3. Comprobación de la iluminación y del límite entre la zona iluminada y la oscura con luz de cruce (reglaje del corte del haz).

106 de cruce. En los últimos años, se ha conseguido mejorar considerablemente la iluminación de la calzada gracias a la adopción de varias medidas fundamentales, como son:

Los faros como sistema de seguridad Los faros, comúnmente llamados así por los conductores, constituyen, junto con los frenos y el volante, el sistema de seguridad más antiguo que se puede encontrar en cualquier vehículo de motor. Son vitales para evitar accidentes de diversas magnitudes.

Reglamentación de los faros Los faros principales, así como su montaje y utilización, se rigen por disposiciones y directivas oficiales dictadas al efecto.

– La introducción de la luz de cruce asimétrica con mayor alcance visual en el borde derecho de la calzada. – La homologación de diferentes tipos de lámparas de halógeno, las cuales han aumentado la densidad de iluminación sobre la calzada entre un 50 y un 80%. – La introducción de nuevos sistemas de faros con reflectores de superficie compleja (PES y HNS), que mejoran el rendimiento luminoso hasta en un 50%. – Un regulador del alcance de luces que permite ajustar los faros para evitar que los vehículos muy cargados en la parte trasera deslumbren al tráfico en sentido contrario. Además, los vehículos deben incorporar sistemas de limpieza de faros, sobre todo en sistemas de iluminación con lámpara de descarga de gas. – Los sistemas de faros con lámparas de descarga de gas (Litronic y Velarc) aumentan a más del doble la cantidad de luz generada en comparación con las lámparas de halógeno de los sistemas convencionales. En la Figura 4.4 se pueden observar las normas que regulan las posiciones de instalación de varios tipos de iluminación delantera.

mín. 600 mm

máx. 400 mm

máx. 1.200 mm máx. < luz de cruce mín. 500 mm

mín. 250 mm

4.4. Medidas de instalación de iluminación delantera. Hella.

1.2 > Tipos de faros Faros convencionales Generalmente son faros con reflectores parabólicos (Figura 4.5) en los cuales la calidad de la luz de cruce mejora al aumentar el tamaño del reflector. Es la técnica más antigua utilizada en la fabricación de los faros para la distribución de la luz de cruce y carretera.

4.5. Faro parabólico.

Un montaje lo más alto posible produce un gran alcance luminoso, pero en contraposición con esta medida, la aerodinámica de las carrocerías actuales exige mantener bajo el frontal del vehículo. En la actualidad, este tipo de proyectores es más frecuente en furgonetas y camiones.

107


Faros con reflectores escalonados Los reflectores escalonados son reflectores segmentados, formados por partes reflectoras parabólicas o paraelípticas (en forma de paraboloide elíptico) de diferentes distancias focales. Esta configuración permite disfrutar de las ventajas de los reflectores profundos con una profundidad constructiva reducida (Figura 4.6). – Reflector homofocal Este reflector se compone de un reflector principal y de reflectores adicionales en forma de sectores. Los reflectores adicionales con un foco común tienen una distancia focal menor que la del reflector principal y por ello contribuyen a mejorar el flujo luminoso eficaz (iluminación delantera inmediata y lateral), pero no aumenta el alcance luminoso. Para estos reflectores es apropiada una lámpara halógena H4 de doble filamento (cruce y carretera). Figura 4.6, posiciones a y b. – Reflector multifocal El principio del reflector multifocal es igual al del reflector homofocal. Dispone de partes paraelípticas con pluralidad de focos, que dispersan la luz horizontalmente.

Reflector principal

a

Reflectores escalonados

4.6. Reflector homofocal.

Faros con reflectores no escalonados Faros con reflectores desarrollados mediante el programa CAL (Computer Aided Lighting), que permite realizar reflectores de formas no escalonadas denominados VFR (Variable Focus Reflektor), con secciones no parabólicas. Faros sin óptica de dispersión (cristal de cierre diáfano) Faros con reflectores de geometría compleja HNS (Homogeneous Numerically Calculated Surface) con un rendimiento luminoso de hasta el 50%. Con esta tecnología, la distribución de la luz puede determinarse totalmente desde el propio reflector, es decir, sin perfil óptico en el cristal de dispersión. Los faros con cristal de cierre sin perfil óptico y diáfano ofrecen nuevas posibilidades en el diseño de proyectores para vehículos. Faros con reflectores facetados Faros cuya superficie total se divide en varios segmentos, cada uno de los cuales puede optimizarse con el programa luminotécnico CAL. Permiten discontinuidades y escalones en las cuatro superficies reflectantes límites, gracias a lo cual es posible generar una distribución óptima del flujo luminoso. Faros PES (faros de proyección) Faros con reflectores de superficie elíptica (calculados con el programa CAL) y una óptica de proyección. A diferencia de los faros tradicionales, en los que es preciso un cristal de dispersión para la distribución de la luz, en los faros PES (sistema polielipsoide) tal distribución es generada por el propio reflector y reproducida sobre la calzada por una lente.

Reflector de luz de carretera

b

Reflector de luz antiniebla

108

Lente convergente

Reflector elíptico

Lámpara

F2

F1 Diafragma

Distancia focal

La característica esencial del faro de proyección (Figura 4.7) es su capacidad para concentrar mucha luz; de este modo, con una superficie de salida de luz de tan 2 solo 28 cm , se puede obtener distribuciones de luz iguales a las de los faros de gran superficie convencionales.

4.7. Faro de proyección PES.

Faro parabólico: 50

60

100

150

En la Figura 4.8 se puede comparar la mayor amplitud de iluminación de un faro elíptico frente a uno parabólico:

Alcance de la luz de cruce en metros

Podemos clasificar los faros de proyección en los siguientes tipos (Figura 4.9):

Faro elíptico (DE): 50

60

100

150

Alcance de la luz de cruce en metros 4.8. Comparación de alcance de luz de cruce en faro parabólico y elíptico.

a Lente

PES A E1

Reflector Lámpara

HC E1

b

Diafragma

PES-PLUS A E1

Su funcionamiento es semejante al de un proyector de diapositivas ya que, en ambos casos, la función esencial es la reproducción óptica de un objeto: en el proyector de diapositivas el objeto es la propia diapositiva mientras que, en el faro, es la distribución de la luz, generada por el reflector y el borde de un diafragma. Dicho borde genera el límite entre la zona iluminada y la oscura, necesaria para la luz de cruce y que, según se requiera, puede delinearse con gran nitidez, difuminarse o adoptar cualquier forma deseada (ver apartado de reflectores elípticos).

– Faro PES (Figura 4.9.a). – Faro PES-PLUS (Figura 4.9.b). Parte de la luz es irradiada sobre una sección del reflector que está situada por debajo del diafragma de imagen, con lo que mejora la iluminación delantera inmediata; además, se amplía el cuadro de señalización que reduce el deslumbramiento psicológico. – Faro PES-PLUS con reflector anular (Figura 4.9.c). El efecto conseguido con el principio PES-PLUS es reforzado con un reflector anular adicional, que proporciona, ante todo, un efecto positivo sobre el tráfico en sentido contrario. El alcance de la luz de cruce de estos últimos faros se muestra en la Figura 4.10:

HC E1

50

60

100

150

c PES-PLUS a con reflector anular A E1

HC E1

Alcance de la luz de cruce en metros 4.9. Representación de la trayectoria de los rayos de un faro PES.

4.10. Alcance de luz de cruce de unos faros PES.

109


Faros con lámpara de descarga de gas Actualmente, lo más avanzado en iluminación para automóviles son los sistemas de faros con lámpara de descarga de gas xenón, la cual cumple los requisitos luminotécnicos más exigentes, tanto por el tipo de luz y brillo como por su pequeña forma constructiva. Sus más de 2 500 horas de vida útil son suficientes para la duración media total que se exige a un automóvil. La iluminación de la calzada es sensiblemente mejor que con faros dotados de lámparas de halógeno (Figura 4.11).

Faro PES con lámpara de halógeno H1 m 20 -20 -40 Faro PES con lámpara de descarga de gas D2S m 20

– Componentes Los componentes del sistema de iluminación con lámpara de descarga de gas son los siguientes (Figura 4.12): • Unidad óptica con lámpara de descarga de gas (C, D, E). • Circuito electrónico adicional con dispositivo de encendido o ignición (B) y unidad de control (A). • Sistema de regulación automática del alcance de iluminación. • Sistema limpiafaros.

-20 m 240

180

120

-40 0

60

4.11. Distribución de la luz a nivel de la calzada.

A

B

C D

C

A B – Funcionamiento E Los faros con lámpara de descarga de gas suministran mayor flujo luminoso que los faros halógenos, así A Unidad de control C Lámpara D2 como una distribución de luz óptima adaptada a las de la luz de xenón necesidades específicas. Los bordes de la calzada reD Faro izquierdo de luz de xenón B Unidad de encendido sultan claramente visibles durante la marcha y, adeE Faro derecho de luz de xenón de la luz de xenón más, en situaciones difíciles y con mal tiempo, la visibilidad y la orientación experimentan una mejora 4.12. Componentes de un faro con lámpara de descarga de gas. sustancial. El sistema de iluminación se acompaña siempre, conforme a la norma comunitaria CEE-R48, de un sistema de regulación automática del alcance de iluminación y un sistema limpiafaros que garantizan en todo momento el aprovechamiento óptimo de su gran alcance y una salida de luz con una óptica impecable. Sistema Bosch Litronic 2.0.

Para el encendido, funcionamiento y supervisión de la lámpara de descarga de gas, se utiliza un circuito electrónico adicional, formado por un dispositivo de encendido y una unidad electrónica de control. El dispositivo de encendido genera la alta tensión necesaria para encender la lámpara de descarga de gas (20 000 V). La unidad electrónica controla la alimentación de corriente en la etapa de encendido y regula la potencia de lámpara a 35 W régimen estacionario. Durante los primeros segundos fluye una mayor corriente a la lámpara, con el fin de que alcance lo antes posible el estado de servicio con la máxima potencia luminosa. Asimismo, se estabilizan las oscilaciones de la tensión de a bordo para evitar modificaciones del flujo luminoso.

Esta versión consta de una unidad de control y de la unidad de encendido. La unidad de control no es diagnosticable. Las únicas funciones de las unidades de control son para encender las lámparas, así como controlar y vigilar su correcto funcionamiento. ALWR (control automático de los faros) está siempre disponible. Este es diagnosticable pero no siempre es fácil de encontrar. Sistemas de otros fabricantes también se utilizan como variantes de ALWR en relación con el Litronic 2.x.

Si se apaga la lámpara debido, por ejemplo, a una caída extrema de la tensión de la red del vehículo, se encenderá de nuevo automáticamente

Litronic 2.0 fue suministrada para los faros de reflexión y de proyección.

110 y, en caso de avería, el circuito electrónico adicional interrumpirá la alimentación, garantizando así la protección contra contactos accidentales (Figura 3.29.a, donde se describen las fases de encendido de la lámpara de descarga de gas). En las unidades de ignición de 4.ª generación (Figura 4.13), después de la ignición, el balasto regula la capacidad de la lámpara a 35 + -1 vatios durante el funcionamiento. 4.13. Unidad de ignición de lámpara de descarga de xenón.

La tensión de la lámpara pasa a encontrarse entre 67 y 112 V. El balastro solo se activa en el margen de tensión de funcionamiento comprendido entre 9 y 16 V. – Modelos Los faros con lámpara de descarga de gas se emplean para luz de cruce en sistemas de cuatro faros, combinados con faros de luz de carretera de construcción tradicional (Figura 4.14). Los sistemas ópticos pueden ser los siguientes:

1

1 Red de a bordo 2 Unidad electrónica de control

2

3 Dispositivo de encendido con conexión para la lámpara 4 Óptica del faro de cruce con lámpara de descarga de gas

5

3 4

• Faros de proyección PES en combinación con lámparas de descarga de gas D2S (Figuras 4.15 y 4.16).

5 Óptica del faro de carretera con lámpara de halógeno 4.14. Sistema de cuatro faros con lámpara de descarga de gas para servicio de cruce.

4 6

1

Lámpara de descarga de gas D2S

Red de a bordo

5

7

2

Conector

8

3

1 Faro PES de cruce 2 Lámpara de descarga de gas D2S 3 Cristal 4 Balastro electrónico 5 Corrector de profundidad

Lente del faro PES de cruce

6 Lámpara de halógeno 7 Reflector de carretera

Dispositivo de encendido

Unidad de control

8 Carcasa 4.15. Faro de proyección PES con lámpara de descarga de gas D2S (sistema Litronic 2 de Bosch). 4.16. Faro de proyección PES con lámpara de descarga de gas D2S (sistema Velarc de Valeo).

• Faros de reflexión en combinación con lámparas de descarga de gas D2R y D2S (Figuras 4.17 y 4.18). Si se dispone de grandes superficies de salida de luz, pueden utilizarse para el servicio de cruce faros de reflexión de tecnología parabólica o geometría compleja. La superficie de salida de luz, claramente superior, se caracteriza por la óptica integrada en el cristal de cierre o por una ejecución con cristal de cierre diáfano.

111


Lámpara de descarga de gas D2R

Dispositivo de encendido

4

Sensor de eje 6

1

5 2

7

Cristal de cierre con o sin óptica de dispersión

8

3 Red de a bordo 1 Reflector de cruce 2 Lámpara de descarga de gas D2R 3 Cristal 4 Balastro electrónico Unidad de control

Corrector de profundidad (motor de pasos)

5 Corrector de profundidad 6 Lámpara de halógeno

4.17. Faro de reflexión parabólico con lámpara de descarga de gas D2R y regulación dinámica integrada del alcance de luces (sistema Litronic 4 de Bosch).

Para la luz de cruce se utiliza una lámpara de descarga de gas D2R, provista de franjas de sombra para definir el límite entre la zona iluminada y la oscura. Con las lámparas D2S, de uso casi general, puede realizarse también un faro de carretera de gran eficacia luminosa.

7 Reflector de carretera 8 Carcasa

4.18. Faro de reflexión parabólico con lámpara de descarga de gas D2R (sistema Velarc de Valeo).

Faros con lámpara de descarga de gas bifunción En la iluminación bifunción, una sola lámpara de descarga de gas permite generar en un sistema de dos faros tanto la luz de cruce como la de carretera (Figura 4.19). Los sistemas utilizados en la actualidad son los siguientes: – Bi-Litronic de reflexión (Bosch) Cuando se acciona el conmutador de luz de carretera/cruce, un accionador electromecánico lleva la lámpara de descarga de gas a dos posiciones diferentes con respecto al reflector, las cuales determinan la salida del cono luminoso para luz de carretera o cruce, respectivamente (Figura 4.20).

Electroimán de regulación de obturador

Lámpara de descarga de gas

Generación 4.x es el resultado de un mayor desarrollo en Litronic 2.x. Se caracteriza sobre todo por la reducción en el tamaño de la unidad de control. Por otra parte, la unidad de control de ALWR puede estar integrada junto con la unidad de control para la lámpara de descarga de gas. Otra diferencia es la opción de autodiagnóstico. Ambas unidades de control están conectadas por un BUS. En Litronic Generación 4, en la actualidad hay alrededor de 23 subvariantes. Desde Litronic 4, se puede utilizar una lámpara para la luz de carretera y luz de cruce (Bi-Litronic). Litronic 4 está disponible para los faros de reflexión y de proyección.

Luz de carretera

Luz de cruce

4.20. Iluminación bifunción con lámpara de descarga de gas (sistema Bi-Litronic de reflexión Bosch).

Sistema Bosch Litronic 4.x.

Motor regulador del alcance de luces 4.19. Faro de xenón bifunción.

112 – Velarc bifunción de reflexión (Valeo)

Luz de cruce

Cuando se acciona el conmutador de luz de carretera o cruce, un accionador lleva el reflector a dos posiciones diferentes con respecto a la lámpara de descarga de gas, las cuales determinan la salida del cono luminoso para luz de carretera o cruce, respectivamente (Figura 4.21). Ambos sistemas utilizan un faro de reflexión provisto de reflector parabólico o de superficie compleja.

Luz de carretera 4.21. Iluminación bifunción con lámpara de descarga de gas (sistema Velarc de reflexión Valeo).

– Bi-Litronic de proyección (Bosch) Se basa en un faro PES de proyección (reflector elíptico) en el que se utiliza una lámpara de xenón para las funciones de cruce y carretera. Para la función de cruce se utiliza el diafragma o sombreador, que genera el límite entre la zona iluminada y la oscura. La función de carretera se obtiene mediante el desplazamiento del diafragma o sombreador hacia abajo (Figura 4.22).

Luz de cruce

Este sistema permite conseguir, con lentes de 60 y 70 mm de diámetro, los faros más compactos diseñados hasta el momento con luces de carretera o cruce combinadas, así como un rendimiento luminoso excepcional.

Luz de carretera 4.22. Iluminación bifunción con lámpara de descarga de gas Bi-Litronic de proyección Bosch.

Luz de carretera

Luz de cruce 4.23. Iluminación bifunción Velarc de proyección Valeo.

– Velarc bifunción de proyección (Valeo) Se basa en un faro PES de proyección (reflector elíptico) en el que se utiliza una lámpara de xenón para las funciones de cruce y carretera. Igual que en el caso anterior, la función de cruce utiliza el diafragma o sombreador, que genera el límite entre la zona iluminada y la oscura. La función de carretera se obtiene mediante el abatimiento del diafragma o sombreador (Figuras 4.23 y 4.24).

4.24. Proyector Velarc bifunción de Valeo.

Las ventajas fundamentales de la iluminación bifunción, se reflejan en la siguiente tabla:

Ventajas de la iluminación «bifunción»

0m

50 m

100 m

150 m

200 m

4.25. Comparación entre la iluminación actual y bifunción.

250

– Luz de xenón para el servicio de luz de carretera. – Mejora de las prestaciones luminosas de las funciones de cruce y carretera (Figura 4.25). – Suprime la diferencia de color entre el haz de cruce (lámpara de xenón) y carretera (lámpara de halógeno). – Control visual por desplazamiento continuo de la distribución de luz de la zona cercana a la lejana. – Importante reducción del espacio constructivo en comparación con los sistemas de cuatro cámaras. – Reducción del consumo eléctrico y de la temperatura en el interior del proyector, facilitando la utilización de cristales plásticos con las ventajas que esto representa. – Reducción de los costes de fabricación por la utilización de una sola lámpara y un solo circuito electrónico adicional.


113

El manejo de los faros de xenón precisa de las siguientes precauciones: Normas de seguridad en el manejo de los faros de xenón – El cable de conexión entre el faro y la unidad de control está sometido a alta tensión. – Antes de cambiar la lámpara desconecte siempre el faro de la tensión de alimentación (balastro). – No tocar en ningún caso el interior del enchufe de la lámpara. – La unidad de control no deberá funcionar nunca sin la lámpara montada, lo que origina picos de tensión peligrosos en el portalámparas. – Utilice gafas y guantes de seguridad. La cantidad de luz emitida es de 3 200 lúmenes (1 500 en una lámpara halógena H7) lo que puede ser peligroso para los ojos. – La lámpara se encuentra bajo presión, lo que conlleva riesgo de explosión. – No tocar el cristal de la lámpara directamente con los dedos (Figura 4.26). – En el caso de rotura de una lámpara de xenón en un recinto cerrado, es necesario salir de inmediato y dejar que se ventile durante veinte minutos para evitar posibles inhalaciones nocivas. – Las lámparas son un residuo industrial y por lo tanto deberán desecharse convenientemente. – Una vez cambiada la lámpara, compruebe el reglaje de los faros.

4.26. Precaución de no tocar lámpara de xenón.

Componentes de un faro moderno En la Figura 4.27 se muestran los principales componentes de un faro moderno. El alojamiento de un típico faro moderno está fabricado para albergar los componentes del mismo, permitir su fijación al vehículo, así como ofrecer protección contra la suciedad y la humedad (Figura 4.28). El material del alojamiento es normalmente termoplástico, pero se utiliza una aleación de magnesio para cargas térmicas altas.

4.27. Componentes de un faro moderno.

4.28. Alojamiento de un faro moderno.

114 Esquema de faros A continuación se describe un circuito de luces de cruce, carretera y ráfagas en reposo. En él se puede apreciar el conexionado de los diferentes componentes del circuito (Figura 4.29): Circuito: Luces de cruce, carretera y ráfagas (en reposo) 30 15 X 31

15 X 30 Stop

Caja maxi fusibles

50

J2

2/30 1/85 J59 3/87 4/86

Park

F14

F12

F15

F13

D (40A) B (40A) 13 11 12 8 14 6 9 10 7

K1

K2

L1

L1 L2

L2

3 2 14 5

+ A L1 Lámpara de doble filamento del faro izquierdo

–

J1 Relé faros de carretera J2 Relé faros de cruce K1 Testigo luminoso de la luz de carretera K2 Testigo luminoso de la luz de cruce 4.29. Circuito de luces de cruce, carretera y ráfagas (en reposo).

1.3 > Última tecnología en ópticas Estos son los faros que se utilizan para la tecnología LED. Este tipo de faro alcanza las luces cortas y largas, el indicador de la dirección y funciones ligeras corrientes del día usando la tecnología del corte-borde LED solamente (Figura 4.30). La luz se dirige sobre la carretera con la ayuda de diversos sistemas ópticos. La pieza más llamativa del faro es la que se encuentra formada por siete lentes plásticas pentagonales dispuestas en un patrón. Para las luces cortas se utilizan tres segmentos, y para las luces largas, los otros tres segmentos del panel. Durante el día, los siete segmentos del panel forman la luz diurna. Hay seis LED estándares dispuestos en una fila debajo del reflector, que forman la función del indicador de la dirección. Los diodos electroluminosos como fuente de luz abren totalmente las nuevas posibilidades de formas y de arreglos del faro. Esto ha sido posible gracias al diseño modular y a la selección de diversos elementos diodos. 4.30. Luz de posición con diodos LED. Hella.

Los faros que se están diseñando actualmente pueden suponer una

115


gran novedad en el futuro. En particular, el desarrollo de los LED blancos está ofreciendo unas posibilidades de uso que habrían sido inconcebibles hace solamente algunos años. Aparte de aspectos relacionados con el diseño, la razón principal del desarrollo de esta nueva tecnología es la reducida necesidad de mantenimiento. La apuesta es desarrollar un faro que funcione perfectamente para la vida útil del vehículo. El prototipo del faro con tecnología LED ya alcanza un nivel de flujo luminoso de alrededor de 1 000 lúmenes en la línea baja, y ha alcanzado de este modo el nivel de un faro de xenón. El flujo luminoso necesario para las luces largas no se ha podido lograr todavía a causa de la luminiscencia más baja de los LED.

máx. 1500 mm mín. 250 mm*

mín. 600 mm** 4.31. Luz de posición con diodos LED.

Según la norma ECER-48, en el vehículo solo puede haber dos luces de posición delante activas (Figura 4.31). En caso de que las luces LED realicen la función de luz de posición, la luz de posición de serie deberá desactivarse.

1.4 > Regulación de los faros

a

70 50

Un desajuste hacia abajo (Figura 4.32.b) disminuye la distancia de visibilidad, aumentando la fatiga visual y reduciendo notablemente el factor de seguridad en la conducción nocturna (el desajuste de 1° hacia abajo divide por 20 la eficacia luminosa a 50 m).

60

Un desajuste hacia arriba (Figura 4.32.a) provoca el deslumbramiento de los conductores que circulan en sentido contrario de la marcha, creando situaciones de riesgo y peligrosidad en la conducción (el desajuste de 1° hacia arriba multiplica por 20 el deslumbramiento).

80m

Los haces luminosos proporcionados por los proyectores (cruce y carretera) deben tener los parámetros fotométricos óptimos, tanto en profundidad de iluminación como en confort y anchura; además, el haz de cruce no debe producir deslumbramiento en los conductores que circulan en sentido contrario (Figura 4.32). Para obtener estos resultados es necesario proceder a la alineación de los faros, la cual se realiza con aparatos de ajuste ópticos o por medio de un procedimiento sencillo sin aparato de ajuste.

20

b

10

– Neumáticos inflados a la presión especificada. – Vehículo cargado (según el tipo de vehículo): en turismos una persona o 75 Kg. en el asiento del conductor. – El vehículo deberá rodar unos metros para que se equilibre la suspensión después de la carga. – El vehículo deberá estar situado sobre una superficie plana. – Los faros se ajustarán de uno en uno. Los que no se estén ajustando deberán estar tapados. – En vehículos con regulador manual del alcance de luces, el mando deberá colocarse en la posición prescrita, generalmente en la posición de «vacío» o «cero» (0).

30

40

Condiciones previas para el ajuste

Reglaje correcto

4.32. Consecuencias de un haz de cruce mal reglado.

116 Regulación de faros con aparato de ajuste óptico (regloscopio estándar) 1

2

Los regloscopios (Figura 4.33) son cámaras móviles de reproducción óptica, compuestos de una lente sencilla y una pantalla receptora unida a ella. El sistema óptico debe reproducir sobre la pantalla receptora una imagen semejante a la que se obtendría sobre un muro situado a 25 metros de distancia (Figura 4.34). Los parámetros que deben controlarse durante la regulación son el corte y la convergencia del haz luminoso.

3 4

El corte corresponde a la posición vertical del haz de cruce y carretera sobre la calzada, y la convergencia, a la posición horizontal del haz sobre la carretera. La convergencia es fijada por el constructor en la concepción del vehículo y casi nunca es regulable; en todo caso, puede ser verificada durante la regulación del corte del haz de cruce. – Valores de regulación del corte del haz

5

6

• Luz de cruce: llevar el corte del haz en la imagen de la pantalla receptora del regloscopio al valor recomendado por el fabricante o, en su defecto, sobre la línea de – 1% con la ayuda de los tornillos de reglaje de altura de los proyectores. • Luz antiniebla: llevar el corte en la imagen de la pantalla receptora del regloscopio sobre la línea de – 0,5%. • Luz de carretera: llevar el punto central del haz en la imagen de la pantalla receptora del regloscopio sobre el «cero» (0).

Haz de referencia: pantalla a 25 metros válida para todo tipo de haces y lámparas

4.33. Regloscopio. 1 Visor de centrado

Carretera

2 Regulador de altura con escalas 3 Caja óptica 4 Indicador digital 5 Lente 6 Base móvil

– 0,5% - 1%

- 2,5% - 3%

Zona de corte del haz de cruce

- 2,5% - 3%

4.34. Comprobación de la iluminación y del límite entre la zona iluminada y la oscura con luz de cruce (reglaje del corte de haz).

– Luxómetro • El luxómetro se utiliza con el regloscopio y permite comprobar el buen estado del proyector, de la lámpara y de las conexiones en todo tipo de proyectores, incluidos los auxiliares de largo alcance. • El regloscopio equipado con luxómetro permite reglar el corte del haz de luz como el estándar y, a la vez, controlar la intensidad del haz luminoso. • El luxómetro se debe utilizar después de limpiar el cristal del proyector y regular el corte del haz.

117


Regulación de faros sin aparato de ajuste óptico – Elementos de orientación de los faros (Figura. 4.35) 1: tornillo de orientación de los faros en sentido horizontal. 2: tornillo de orientación de los faros en sentido vertical.

1

2

– Preparación del coche (Figura 4.36) • El coche debe estar provisto de rueda de repuesto, herramientas, depósito de combustible lleno, neumáticos a la presión normal y conductor a bordo o una carga equivalente de 75 kg. Los coches equipados con correctores de altura, deberán situarse previamente en la posición «cero» (0). • Colocar el coche sobre una superficie plana con el cristal de los faros a 10 metros de una pantalla o superficie opaca, sobre la que se trazarán las siguientes líneas de referencia: V – V: vertical correspondiente al plano de simetría del coche. C – C: correspondiente a los planos verticales que pasan por los centros de referencia de los grupos ópticos. HC – HC: horizontal correspondiente a la altura desde el suelo de los centros de referencia de los grupos ópticos. AC – AC: horizontal a 10 cm. por debajo de la línea HC – HC. C

V

C

HC

HC e

15º

15º

AC

AC C e = 10 cm (medida de ajuste)

V

C 10 m

4.36. Regulación de faros sin aparato de ajuste.

• Regular las luces de cruce actuando sobre los tornillos de orientación de los faros, procediendo como se indica a continuación: a) Orientación vertical Hacer coincidir la parte horizontal de la línea de demarcación entre la zona oscura y la iluminada por el haz luminoso con la línea AC – AC trazada en la pantalla. b) Orientación horizontal Hacer coincidir el punto de cruce de las dos líneas de demarcación horizontal e inclinada con el cruce correspondiente a las líneas C – C y AC – AC de la pantalla.

4.35. Tornillos de orientación de los faros.

118 1.5 > Regulación del alcance de las luces La regulación del alcance de luces debe mantener una buena y constante visibilidad en cualquier situación de carga del vehículo, sin provocar deslumbramiento del tráfico en sentido contrario; en consecuencia, se ha de ajustar el ángulo de inclinación de la luz de cruce a las distintas condiciones de carga. En ausencia de esta regulación, el alcance de las luces variará en función de la carga del vehículo (Figura 4.37).

Marcha constante sin carga

Acelerando o con carga trasera

Frenado 4.37. Alcance de las luces de cruce sobre calzada plana sin regulación.

Los efectos del deslumbramiento suponen una pérdida momentánea de la visión normal. Para restablecerla son necesarios 3,6 segundos si el deslumbramiento procede del haz de cruce, y más de 5 segundos en el caso del haz de carretera, tiempos nada desdeñables si consideramos las velocidades que alcanzan los vehículos en carretera.

El deslumbramiento constituye el principal obstáculo en la conducción nocturna, siendo fuente importante de inseguridad y peligro de accidente. Prescripciones sobre regulación del alcance de luces La siguiente tabla indica el alcance geométrico para diferentes inclinaciones de los faros, cuando la altura de montaje de los proyectores es de 65 cm. En las inspecciones técnicas se aceptan inclinaciones de hasta el -2,5% (1,5% por debajo del ajuste normal): Alcance geométrico para la parte horizontal del límite entre la zona iluminada y la oscura de la luz de cruce (altura de montaje del faro 65 cm) Inclinación del límite entre la zona iluminada y la oscura (1% = 10 cm/10 m) Medida de ajuste «e» (cm) Alcance geométrico para la parte horizontal del límite entre la zona iluminada y la oscura (m)

–1%

-1,5%

-2%

-2,5%

-3%

10 cm

15 cm

20 cm

25 cm

30 cm

65 m

43,3 m

32,5 m

26 m

21,7 m

El ordenamiento legal de la UE (directiva 76/56/CEE) establece que el ajuste fundamental según la medida de ajuste «e» es de 10 a 15 cm a la distancia de 10 m, con una persona en el asiento del conductor como carga del vehículo, es decir, de –1 a –1,5% en relación con la horizontal. Normalmente, el fabricante del vehículo indica el valor del ajuste fundamental. Para los diferentes estados de carga, el haz de cruce debe quedar ligeramente inclinado hacia abajo, entre los valores de –0,5% y –2,5% en relación con la horizontal (Figura 4.38). Actualmente, todos los vehículos nuevos que entran en circulación deben disponer de un sistema de regulación automática del alcance de luces (obligatorio en los sistemas con lámpara de descarga) o un sistema manual de ajuste de dicho alcance, que garantiza las tolerancias de inclinación del haz luminoso en función de la carga del vehículo.

119


0 -1 -1,5 -2 -2,5 -3

21,7 m 26 m 32 m 43,3 m 65 m

%

Ajuste fundamental (normal): - 1% a – 1,5% Ajuste en estado de carga: - 0,5% a – 2,5% 4.38. Alcance geométrico para la parte horizontal del límite entre la zona iluminada y la oscura de la luz de cruce para los diferentes estados de carga.

A continuación se describe un circuito de regulación del alcance de luces en reposo: 30 30 15 15 XX 31 31

J1 J1

J2 J2

S12 S12 10A 10A

S2 S2 10A 10A

P P T7a/5 T7a/5

T7a/6 T7a/6 PR PR

56 56 T5d/3 T5d/3

T7a/4 T7a/4 PL PL T7a/7 T7a/7 R R T7a/3 T7a/3 L L T5d/2 T5d/2 56b 56b

30 30 T5d/5 T5d/5

T5d/5 T5d/5 56a 56a

49a 49a T7a/2 T7a/2

S11 S11 10A 10A

S1 S1 10A 10A

++

K2 K2

K1 K1 L1 L1

L1 L1

L2 L2

1/56b 1/56b E102 E102

L2 L2

3/31 3/31

izquierdo faro izquierdo del faro filamento del doble filamento L1 Lámpara de doble Lámpara de L1 derecho faro derecho del faro filamento del doble filamento de doble Lámpara de L2 Lámpara L2 carretera J1 Relé de carretera faros de Relé faros J1

luces de luces alcance de del alcance Regulador del Regulador izquierda luz izquierda la luz de la alcance del regulador Motor Motor regulador del alcance de

derecha luz derecha la luz de la alcance de del alcance V49 Motor regulador del Motor regulador V49

4.39. Circuito de regulación del alcance de luces (en reposo).

––

2/G 2/G + G + G T7d/6 T7d/7 T7d/6 T7d/7

+ G + G T7e/6 T7e/7 T7e/6 T7e/7

M M

M M T7d/5 T7d/5

cruce J2 Relé de cruce faros de Relé faros J2 carretera de carretera luz de la luz de la K1 Testigo luminoso de Testigo luminoso K1 cruce de luz la de K2 luminoso Testigo K2 Testigo luminoso de la luz de cruce E102 E102 V48 V48

AA

V48 V48

T7e/5 T7e/5

V49 V49

ráfagas carretera yy ráfagas cruce, carretera de cruce, Conmutador de EE44 Conmutador intermitentes de intermitentes Conmutador de EE22 Conmutador aparcamiento de aparcamiento luces de de luces Conmutador de EE19 Conmutador 19

120 Sistemas constructivos o tipos de nivelación de faros Según las leyes de la Unión Europea, los vehículos nuevos deben contar con dispositivos de nivelación de faros aproximadamente desde el año 1996. La finalidad del sistema de nivelación debe ser conseguir un campo de visión óptimo de forma constante sin deslumbrar a los conductores que circulan en dirección contraria, independientemente de la situación de carga del vehículo. En todos los sistemas de regulación del alcance de luces, los elementos de mando mueven el reflector del faro (tipo con carcasa), o bien el conjunto de faros en sentido vertical. Existen dos tipos principales de sistemas de nivelación de faros: manual y automático (Figura 4.40). El automático se divide en semiestático y dinámico.

Niveles de faros

Sistemas manuales o ajuste manual

Sistemas automáticos

Sistemas semiestáticos

Sistemas AFS

Sistemas dinámicos

4.40. Sistemas de nivelación de faros.

En los sistemas de accionamiento manual, el movimiento lo origina un conmutador dispuesto en el interior del vehículo. En los sistemas automáticos, los sensores situados en los ejes transmiten a los elementos de mando una señal proporcional a la compresión de los muelles de la suspensión. Por último, existe una tercera clasificación de última generación denominada AFS sistema avanzado de iluminación frontal. Es un sistema de iluminación inteligente que se adapta constantemente a las condiciones de la conducción, la circulación y el terreno. (Este último sistema se verá en otro apartado debido a su complejidad). – Sistema manual o ajuste manual El ajuste del sistema lo realiza el conductor. En la posición base necesita un enclavamiento, en la cual también se efectúa el ajuste del haz luminoso tal como se muestra en la Figura 4.41. En las versiones continuas o escalonadas debe haber, cerca del conmutador manual, unas marcas correspondientes a las condiciones que precisa la regulación del alcance de los faros. El sistema manual es neumático o eléctrico. – Sistema de regulación automática del alcance de luces 4.41. Mando de luces escalonado.

En la regulación automática del alcance de luces se distingue entre sistemas semiestáticos y dinámicos. Los sistemas semiestáticos equilibran la carga adicional que se encuentra en el interior del vehículo y del maletero; los dinámicos corrigen, además, la posición de los faros durante los procesos dinámicos de aceleración, frenado y arranque.

121


Un sistema de regulación automática del alcance de luces consta de los componentes que a continuación se exponen (Figura 4.42): Componentes del sistema de regulación automática Transmisor o transmisores de nivel. Sirven para determinar el nivel global del vehículo y poder regular la altura o alcance luminoso automáticamente con los servos correspondientes (regulación de altura dinámica). Sensor o información del ángulo de dirección. Sirve para informar de esta magnitud con el fin de poder orientar adecuadamente la óptica (luz de viraje dinámica). Servomotor o electroimán en forma de haz. Sirve para realizar la conmutación cruce o carretera con la misma bombilla (bixenón). Servomotor de alcance luminoso. Sirve para modificar la altura o el alcance luminosos en función del nivel de vehículo. Servomotor de orientación del haz de luz. Sirve para direccionar el haz de luz en función del giro de la dirección. Unidades de control de alcance luminoso, de orientación del haz de luz y de encendido de bombillas.

8 5 4 1 2

6

3

7

1 Faro

4 Conmutador de luces

6 Sensor del eje trasero

2 Órgano de mando

5 Unidad electrónica de control

7 Sensor de revoluciones

3 Sensor del eje delantero

8 Carga

4.42. Representación de principio de un sistema de regulación automática del alcance de luces (sistema dinámico).

• Sistema semiestático La corrección automática semiestática solo se realiza en relación con la situación de carga del vehículo, esto es, con la variación de la misma. Además de las señales de los sensores de los ejes, la unidad de control recibe una señal de velocidad del tacómetro electrónico de la unidad de control del ABS. En relación con esta señal, el sistema determina si el vehículo está parado, se mueve o se encuentra en marcha constante. Este sistema trabaja siempre con gran amortiguación (10 a 30 segundos), es decir, regula solamente las inclinaciones de la carrocería que se mantienen durante largo tiempo. Después de cada puesta en marcha del vehículo, corrige la posición de los faros en función de la carga de este, la cual se comprueba de nuevo cuando se alcanza la marcha constante y se corrige si fuera necesario. El sistema equilibra según corresponde a las desviaciones entre la posición teórica y la real. En los sistemas estáticos se utilizan los servomotores (órganos de mando) de la versión manual. La regulación se puede reconocer por la activación audible de los motores de CC. Los accionadores utilizados son generalmente los mismos que los de una nivelación manual.

Historia de la nivelación de faros 2000: Nivelación dinámica de faros con unidad de control con sensor integrado 1999: Nivelación estática de faros con unidad de control con sensor integrado 1998: Nivelación dinámica de los faros con motor de velocidad gradual 1997: Nivelación automática estática de faros de 2ª generación 1995: Nivelación automática dinámica de los faros 1992: Nivelación automática estática de faros 1ª generación 1974: Primera nivelación automática de faros, camión MB

122 • Sistema dinámico

Ventajas de un sistema de regulación de luces dinámico Las ventajas del sistema dinámico son: – Óptima iluminación de la superficie de la carretera. – Protege a los conductores que circulan en dirección contraria contra el deslumbramiento. – También protege a los conductores que circulan por delante contra deslumbramientos en sus espejos retrovisores.

El sistema automático dinámico asegura la posición óptima del faro en cualquier situación de marcha, puesto que funciona en dos campos operativos. En contraposición a los sistemas estáticos de regulación del alcance de luces, la diferenciación adicional de la señal de velocidad le permite reconocer también los procesos dinámicos de aceleración y frenado. A marcha constante, el sistema dinámico permanece, al igual que el estático, en el campo de gran amortiguación. Sin embargo, si identifica un proceso de aceleración o frenado, el sistema cambia inmediatamente al campo dinámico. La rápida evaluación de las señales y el aumento de la velocidad de regulación de los servomotores (los motores paso a paso permiten adaptar el alcance de la luces en fracciones de segundos). De esta manera, el conductor dispone siempre del alcance visual óptimo que lo ayuda a dominar cada situación del tráfico. Después del proceso de aceleración o frenado, el sistema cambia de nuevo automáticamente al servicio de gran amortiguación. Los componentes de este sistema (sensores y unidades de control) compensan los ajustes de estos cuando se producen cambios en la carga y movimientos del chasis durante el frenado y la aceleración en unos milisegundos. El valor óptimo se utiliza como línea de referencia. Si comparamos los dos gráficos entre sí (Figura 4.43), podremos ver que el gráfico relativo al automóvil sin sistema de nivelación presenta picos mucho más altos que el correspondiente al automóvil con dicho sistema. Se trata de la zona de deslumbramiento. Cuando los sensores detectan un cambio en la carga (por ejemplo, cuando se acelera el automóvil), se envía una señal a la unidad de control. Esta unidad activa los motores para bajar los faros. Si el conductor frena bruscamente, el sensor detectará otro cambio en la carga, y la unidad de control activará los motores para subir los faros. Cuando el automóvil vuelve a la posición de carga normal, los faros se ajustan en la posición de inicio.

Tiempo de reacción: 0,05

Condiciones de iluminación con nivelación automática de faros Faros deslumbrantes

Frenado con nivelación automática de faros Distancia iluminada reducida

Condiciones de iluminación sin nivelación automática de faros

Frenado sin nivelación automática de faros

4.43. Comparación gráfica de un vehículo sin regulación dinámica de luces y con regulación. Hella.

123


En la Figura 4.44 se muestra un diagrama de bloques de un sistema de nivelación de faros dinámico.

Motor

Unidad de control

Señal de velocidad

Aceleración M

M M

Frenado

Posición estándar 4.44. Bloques de un sistema de nivelación de faros dinámico.

Este sistema de nivelación de faros es automático y estático, es decir, regula los faros según los cambios que se producen en la carga del vehículo. El sistema consta de los siguientes componentes (Figura 4.45):

1 Un sensor ultrasónico 2 Una unidad de control

2

3 Dos motores 4 Cables

1 3

4 3

4.45. Componentes del sistema de regulación de alcance de luces ultrasónico. Hella.

Sensor

μP

124 El sensor ultrasónico se instala debajo del vehículo en el soporte del motor y se conecta a la unidad de control. Este mide la distancia hasta la superficie de la carretera. Los cambios de distancia dependen de la carga del vehículo. Al colocar el sensor debe tenerse en cuenta lo siguiente (Figura 4.46):

90º

30º

≥25cm

90º

4.46. Medidas de instalación del sensor ultrasónico sobre vehículo. Hella.

Normas para la instalación de un sensor ultrasónico – El sensor debe instalarse en una posición que se encuentre siempre entre 25 y 80 cm con respecto a la superficie de la carretera. – Se puede instalar en un ángulo de hasta 30º. – El sensor solo se puede instalar en vertical. – La instalación debe realizarse en un lugar poco propenso a ensuciarse; por ejemplo, no detrás de la rueda. – La instalación no debe realizarse directamente cerca de piezas del sistema de escape. – La unidad de control regula los motores según la señal recibida del sensor. Esta acción se realiza con cierta demora para evitar cambios en la nivelación a causa de modificaciones muy pequeñas de carga.

Sistemas de accionamiento o de mando Los sistemas de accionamiento del alcance de luces pueden ser los siguientes: – Sistemas hidromecánicos (hidráulicos): un mando situado en el tablero de instrumentos actúa sobre dos pistones hidráulicos que transmiten presión por medio de un líquido a dos contrarrótulas, unidas directamente a los reflectores. – Sistemas de vacío: similares al anterior, pero en este caso se utilizan como medio la depresión del colector de admisión. – Sistemas eléctricos: son los más utilizado en la actualidad y prácticamente han desplazado a los sistemas anteriores. En el sistema eléctrico, el reflector pivota alrededor de un eje, movido por la acción de un vástago con tornillo sinfín, accionado en un sentido o en el otro, por medio de un motor eléctrico. Cuando el conductor regula manualmente la posición de los faros girando el conmutador rotativo hasta la posición relativa a la carga del vehículo (Figura 4.47), el movimiento del conmutador modifica un potenciómetro que alimenta los motores de CC, los cuales mueven los faros en consecuencia.

M

56 31

56 31 58

M

4.47. Conmutador.

56 31

0 1 2 3


Resumiendo, se puede decir que los motorreductores eléctricos (Figura 4.48) pueden ser accionados por medio de conmutadores (reóstatos) dispuestos en el interior del vehículo o por un automatismo sujeto a las variaciones de inclinación de la carrocería (sensores en los ejes).

4.48. Motorreductores eléctricos de iluminación. Valeo.

A continuación se describe un circuito corrector de faros (en reposo): 30 15 X 31

15 X 30 Stop

50 2/30 1/85 Park

J59 3/87 4/86

A circuito de luces de cruce

D (40A) B (40A)

BMF1 Caja maxifusibles 0002 Combinado de luces de señalización 6600 Conmutador corrector faro 6610 Motor corrector faro izquierdo 6615 Motor corrector faro derecho

13 11 12 8 14 6

1B 2B 3B

1B 2B 3B

M

M

6610

6615

9 10

7

3

2 1

4

5

2B 3B5B 1B4B

6600

4.49. Circuito con corrector de faros (en reposo).

Faros bixenón con regulación en altura dinámica Como se ha citado anteriormente, la principal característica de este sistema es que la lámpara de gas xenón es la fuente luminosa tanto para la luz de carretera como para la luz de cruce, y de ahí la denominación bixenón. Estos faros van equipados con las lámparas para la luz de posición y de intermitencia, y con una lámpara halógena tipo H1 que realiza la función de ráfagas cuando el conmutador de luces está en las posiciones de reposo o de encendido automático.

125

126 – Principales funciones Transmisor de nivel delantero

Consola

• Encendido de la lámpara de descarga de gas con reactancia L13/L14, efectuado por la unidad de control. Esta unidad genera un voltaje inicial de aproximadamente 600 V, necesario para excitar la lámpara con reactancia. • Regulación dinámica de la altura de los faros, lo que significa que el sistema es capaz de adaptar la altura del haz luminoso a las pequeñas irregularidades de la calzada o a las aceleraciones y frenadas del vehículo. Esta función es gestionada por la unidad de control para la regulación del alcance de los faros. • Conmutación de luz de carretera a luz de cruce y viceversa. El actuador principal es un obturador que realiza el apantallado de parte del haz luminoso del faro, lo que evita deslumbrar a los conductores que circulan en sentido contrario.

Trapecio Bastidor auxiliar Transmisor de nivel trasero

Brazo oscilante del muelle 4.50. Ubicación de transmisores de nivel.

Parábola reflectante Obturador

Contrapeso Eje

Las principales funciones del sistema de faros bixenón pueden agruparse en tres:

Conector Electroimán

4.51. Obturado de faro.

Embellecedor trasero

Otro elemento del sistema es la unidad de control, a la que llegan las señales moduladas por los transmisores de nivel delantero y trasero (Figura 4.50) que generan una señal cuadrada de 12 V y de proporción de periodo variable en función de la inclinación captada por el sensor. La unidad está conectada al CAN-BUS de tracción, y recibe a través de él las señales del pedal de freno accionado, revoluciones del motor y la señal de velocidad. – Estructura de los faros Para generar el haz luminoso, en los faros bixenón se utiliza la tecnología de proyección, basada en la generación de un haz luminoso que pasa a través de una lente de aumento. Al conjunto que integra esta lente con la lámpara de descarga de gas y con la reactancia de alta tensión se le denomina módulo elíptico. En el interior del módulo elíptico también están ubicados el obturador, que realiza el cambio de luces de cruce a carretera o viceversa, y el electroimán, que permite abatir este obturador (Figura 4.51).

Varillas de reglaje manual

Módulo elíptico Platina estética

El conjunto del módulo elíptico y el embellecedor trasero están atornillados a la platina estética (Figura 4.52). La platina estética posee cierta movilidad, lo que permite la modificación de la longitud del haz luminoso. Esta función la realiza el servomotor de regulación del alcance luminoso (Figura 4.53). Para realizar el ajuste mecánico en altura de los faros, la posición de la platina estética y del módulo elíptico se modifica mediante las varillas de reglaje.

Electroimán

– Regulación dinámica del alcance luminoso de los faros Servomotor de regulación del alcance luminoso Anclaje para el eje del motor 4.52. Componentes de un faro bixenón.

Aro metalizado

Mediante esta regulación, el sistema es capaz de adaptar la altura del foco luminoso ante frenadas y aceleraciones bruscas del vehículo, incluso antes de que sea recogida la variación del ángulo de inclinación por los transmisores de nivel.

127


La unidad de control gobierna el servomotor paso a paso en cada uno de los faros, alimentándolos con una tensión de 12 V. Cada uno de los motores se activa de forma independiente, de modo que el ángulo de orientación de uno respecto del otro va a ser variable en función de la altura de faros deseada (Figura 4.53).

Motor regulador del alcance de luces

Platina exterior

Con ello se evita el deslumbramiento a los conductores que circulan en sentido contrario, a la vez que el área de iluminación del foco luminoso es siempre el más amplio posible. Con el motor en marcha, la unidad de control para la regulación del alcance de los faros evalúa la señal procedente de los transmisores de nivel y, en función de esta información, regula la altura de los faros.

Anclaje para el eje del motor regulador del alcance de luces

Durante los primeros instantes de funcionamiento del motor, la unidad de control realiza un chequeo del estado de los servomotores.

4.53. Servomotor.

Faros bixenón con luz de viraje dinámica (sistema AFS) Los vehículos dotados con faros bixenón pueden equipar en opción el sistema de regulación de luz de viraje dinámica (Figura 4.54). Se trata de un sistema de faros inteligente que optimiza la iluminación de la carretera en curvas gracias a un control direccional del haz luminoso generado por los faros. Cuando el vehículo toma una curva, los faros adaptan su orientación a la trayectoria del vehículo para una mejor iluminación de la carretera. Se activa mediante la unidad de control que evalúa la velocidad, el ángulo de giro y la posición del interruptor de intermitentes. Este sistema requiere el uso de sensores de ángulo de giro y de intermitentes con fines de control que proporcionan información sobre la evolución de la curva (Figura 4.55).

Haz luminoso con faros bixenón

Haz luminoso con faros halógenos

1 Módulo oscilante Bi-xenón 2 Luz de curvas 3 Módulo de potencia de luz 4 Unidad de mando AFL

1 2

4

3

5 Aparato preconexión para xenón

Luz indicadora

5 Sensor Vario-xenón/ Bi-xenón Luz curvas Luz de posición

Bus CAN

Luz de carretera

Distribuidor de masa

Nivelador de faros

Sensores de nivelación de faros

Unidad de control de faros

4.55. Elementos básicos y sección transversal de un faro bixenón con luz de viraje dinámica. Hella.

Haz luminoso con faros bixenón con AFS 4.54. Haz luminoso del sistema AFS.

128 Este sistema aporta una serie de beneficios entre los que destacan: – Mayor seguridad gracias a que se dobla la visibilidad en curva. – Mejora del confort de conducción debido al incremento significativo de la iluminación, que minimiza el estrés y la fatiga del conductor, lo que repercute también en una mayor seguridad. La luz de conducción se adapta de forma automática a la situación. Esto se consigue gracias a diferentes sensores, tales como los sensores de luz, lluvia e intermitentes. – Estructura de los faros Cada faro bixenón con función de regulación de luz de viraje dinámica posee cuatro lámparas. Como ejemplo, en la Figura 4.56 se muestra un faro: • • • •

Lámpara de descarga de gas L13/L14 (tipo D1S). Lámpara de luz de carretera M30/M32 (tipo H1). Lámpara de luz de posición M1/M2 (tipo W 5W). Lámpara de intermitente delantera M5/M6 (tipo PY 21W).

Lámpara de descarga de gas izquierda L13

Lámpara de luz de carretera izquierda M30

Lámpara de luz de posición izquierda M1

Lámpara de intermitente delantera izquierda M5 Módulo de potencia para faro izquierdo J667

Unidad de control para lámpara de descarga de gas J343 4.56. Estructura de un faro bixenón.

El módulo de potencia y la unidad de control para la lámpara de descarga de gas se encuentran atornillados en la parte inferior del faro. La configuración interna del faro para luz de viraje dinámica es muy parecida a la de un faro bixenón convencional. El módulo elíptico, donde va alojada la lámpara de descarga de gas, el electroimán de regulación de obturador y el obturador, va fijado a un armazón pivotante. En la parte inferior del armazón pivotante se integra una carcasa donde se ubican el servomotor de luz de viraje dinámica y el sensor de posición del módulo orientable. Todo el conjunto del módulo elíptico, armazón pivotante y carcasa forma el módulo orientable (Figura 4.57). Independientemente, el módulo orientable va atornillado a la platina exterior, donde se integra el anclaje para el eje del motor regulador del alcance de luces y el propio motor regulador del alcance de luces.


Electroimán de regulación de obturador

Armazón pivotante

Lámpara de descarga de gas izquierda

Carcasa

Módulo elíptico

Módulo orientable

Motor regulador del alcance de luces izquierdo

Platina exterior

Anclaje para el eje del motor regulador del alcance de luces izquierdo

4.57. Componentes de un faro bixenón con luz de viraje dinámica.

– Sensores A continuación se detallan los sensores más importantes de un sistema AFS: • Transmisores de nivel. Son idénticos a los vistos en los faros bixenón con regulación de altura dinámica (Figura 4.50). • Transmisor goniométrico de la dirección. Va fijado a la columna de la dirección y está ubicado detrás del volante. Este vuelca en la línea CAN-BUS de tracción cuatro mensajes: ángulo de giro del volante, sentido y velocidad de giro, y si el transmisor está calibrado o no. • Sensores de posición del módulo orientable. Van integrados en el interior del módulo orientable de cada faro, en la misma carcasa en la que está ubicado el servomotor de luz de viraje dinámica (Figura 4.58).

Circuito impreso

Imán

Sensor Hall

Piñón de ataque Servomotor de luz de viraje dinámica 4.58. Sensor de posición del módulo orientable.

129

130 Se trata de un sensor de tipo Hall, compuesto por un imán fijado al piñón de ataque que mueve el conjunto del módulo orientable, y un sensor Hall soldado a un circuito impreso y alimentado con una tensión de 5 V. Cuando el piñón de ataque se mueve por acción del servomotor, lo hace también el imán, de manera que el campo magnético que genera el imán al incidir sobre el sensor Hall varía en función de la posición del piñón de ataque. Esa variación del campo magnético es detectada por el sensor Hall y transformada por la electrónica interna en una señal modulada. – Actuadores • Electroimanes de regulación del obturador (Figura 4.59). Cada faro contiene un electroimán que consiste en un motor de corriente continua que acciona el obturador del faro. Asume la función de accionar el obturador para conmutar las luces de cruce a luces de carretera, y viceversa.

Obturador

Electroimán de regulación de obturador 4.59. Electroimán de regulación de obturador.

La señal de conmutación proviene de la unidad de control para la electrónica de la columna de dirección. Cuando la red de a bordo recibe esta señal, y se circula con luces de cruce, excita a una pequeña placa electrónica ubicada en la parte inferior del faro con una tensión de 12 V. Esta placa electrónica genera la señal necesaria para alimentar al motor eléctrico y se pueden distinguir dos fases: – Conmutación a luces de carretera: se excita al motor con pulsos de 12 V para que el obturador alcance la posición de luces de carretera. – Estabilización: una vez que el obturador ha alcanzado esa posición, la placa electrónica envía 4 V de corriente continua al motor eléctrico para que este mantenga la posición de luces de carretera. Para volver a la configuración de luces de cruce, la red de a bordo deja de excitar con 12 V a la placa electrónica, y esta a su vez también deja de excitar al motor eléctrico, de forma que este vuelve a la posición de reposo por la acción de un muelle.


– Motores reguladores del alcance de luces De funcionamiento idéntico a los faros con regulación de altura dinámica. – Servomotores de luz de viraje dinámica (Figura 4.60) Existe un servomotor para cada faro. Están ubicados en una carcasa junto a los sensores de posición. Son motores paso a paso de características muy similares a los motores. Tienen la misión de regular la luz de viraje dinámica. Para ello, el eje del servomotor posee un tornillo sinfín que acciona un engranaje reductor. Este engranaje transmite el movimiento al piñón de ataque que mueve a todo el conjunto del módulo orientable en el eje horizontal. Los servomotores se alimentan a través de cuatro cables con una señal modulada de 12 V. Engranaje reductor

Tornillo sinfin

Piñón de ataque Servomotor de luz de viraje dinámica 4.60. Funcionamiento del servomotor de luz de viraje dinámica.

– Regulación luz de viraje, orientación haz de luz Esta función consiste básicamente en la variación de la posición en el eje horizontal de los faros según el giro del volante (Figura 4.61). Las señales básicas que se tienen en cuenta para la regulación de la luz de viraje son: sentido de marcha del vehículo, velocidad instantánea del vehículo, giro del volante y señal de activación del 5º ESP. Las condiciones para la activación de esta función son las siguientes (Figura 4.62): • Luces de cruce/carretera conectadas. • Marcha del vehículo hacia delante. • Velocidad del vehículo por encima de 10 km/h. • Ángulo de giro del volante superior a 0º.

Iluminación estándar 15º Iluminación frontal con sistema de adaptación inteligente 4.61. Ángulos de variación de los faros sobre el plano horizontal.

131

132

Módulo de potencia para faro izquierdo

Velocidad instantánea del vehículo

Sevomotor de luz de viraje dinámica izquierdo 15º 7,5º

Unidad de control del AFS Sentido de marcha del vehículo

7,5º 15º

Ángulo de giro del volante

Sevomotor de luz de viraje dinámica derecho

Módulo de potencia para faro derecho

En estas circunstancias, la unidad de control del sistema de regulación calcula la posición de los servomotores de luz de viraje dinámica en función del giro del volante, además de la velocidad del vehículo, de forma que cuando se circula a velocidades elevadas, los faros siguen instantáneamente el giro del volante, mientras que se mueven más lentamente cuando se circula a baja velocidad. La velocidad angular máxima del módulo orientable es de 15º/s (grados/ segundo).

Cuando la unidad de control ha calculado la posición teórica de los servomotores, envía el mensaje CANBUS correspondiente a los módulos de potencia, que se encargan de alimentar a los servomotores. La regulación siempre se efectúa en los dos faros conjuntamente.

4.62. Esquema de funcionamiento de regulación de luz de viraje dinámica.

Si se avería algún componente de cualquiera de los dos faros, se suspenderá automáticamente esta función. El grado de orientación máximo es de aproximadamente 15º hacia el lado interior de la curva y 7,5º hacia su lado exterior. Funciones del módulo de alimentación de los faros bixenón – Activación de faro dinámico con motor de velocidad gradual. – Activación de luz dinámica de curva con motor de velocidad gradual. – Activación de luz estática de curva (máxima 55 Kw). – Diagnóstico de Xenón, 4ª generación. – Reconocimiento de la derecha/izquierda del módulo de alimentación. – CAN de alta velocidad (opcional). – Comunicación entre la unidad de control y el módulo de alimentación. – Sensores, alimentación de + 5 V, 2 x entradas analógicas o digitales.

El diagrama de cableado y las funciones del módulo de alimentación de los faros bixenón con regulación de viraje dinámica son las siguientes (Figura 4.63):

15 A

Patilla 15 Patilla 31

Din. A/B

Can_L

1 2 3

Can_H (Motor-CAN) Patilla 15 Patilla 31 Can_L Can_H

Módulo de alimentación A/B


BUS

Din. Iluminación de curvas Iluminación de curva estática

Diagnóstico Xenon 4

1 2 3

Unidad de control A/B Ub FNS delantero Señal FNS delantero Masa FNS delantero Ub FNS delantero Señal FNS delantero Masa FNS delantero

Sensor de nivel del vehículo delantero Sensor de nivel del vehículo trasero


Din. A/B Módulo de alimentación A/B

Din. Iluminación de curvas Iluminación de curva estática

Diagnóstico Xenon 4

4.63. Diagrama de cableado de la regulación de viraje dinámica de faros bixenón. Hella.

133


2 >> Faros antiniebla y adicionales Este tipo de faros deben servir para mejorar la iluminación de la calzada cuando la visibilidad es mala debido a condiciones meteorológicas adversas (niebla, lluvia intensa, nubes de polvo o nieve). Los faros antiniebla no pueden trabajar de forma independiente, sino asociados a la iluminación de cruce o carretera (Figura 4.64).

2.1 > Faros antiniebla. Principio óptico Paraboloide Un reflector parabólico, con la fuente luminosa en el foco, refleja la luz en un haz luminoso paralelo al eje (igual que la luz de carretera) que, a través de un cristal de dispersión, se extiende en una banda horizontal (Figura 4.65). La radiación luminosa hacia arriba (deslumbrante) se limita por medio de un diafragma o tapaluz.

4.64. Mando de luces con faros antiniebla.

Técnica CD Con ayuda del programa CAL y de la tecnología de superficie compleja, se diseñan reflectores antiniebla que dispersan la luz directamente, es decir, sin perfil óptico en el cristal de dispersión y que al mismo tiempo generen, sin utilizar ningún medio de oscurecimiento separado, un límite preciso entre la zona iluminada y la oscura. Al utilizarse todo el contorno de la lámpara, se obtiene un volumen de luz considerable con una anchura máxima de dispersión luminosa (Figura 4.66).

Prescripciones sobre faros antiniebla La normativa europea autoriza dos faros antiniebla, de color blanco o amarillo. Se permite el ensamble con otras luces delanteras y faros, y se prohíbe las combinaciones con otras luces. El circuito eléctrico debe permitir la conmutación de los faros antiniebla con independencia de las luces de cruce y de carretera. Los faros antiniebla se ajustan como los faros principales (cruce y carretera), respetando la medida de ajuste «e» indicada en las especificaciones.

4.65. Distribución de la luz de un faro antiniebla con reflector parabólico.

4.66. Distribución de la luz de un faro antiniebla con técnica CD.

Faros antiniebla de proyección (PES) Con esta técnica se minimiza el deslumbramiento propio del conductor cuando se conduce con niebla. La imagen del diafragma que con la lente se proyecta sobre la calzada, genera un contraste máximo del límite entre la zona iluminada y la oscura. Montaje Los faros antiniebla adicionales se montan verticalmente en el frontal o colgados debajo del parachoques. Por motivos estilísticos o aerodinámicos

134 es frecuente adaptar los faros antiniebla a la línea de la carrocería como unidades incorporadas, o bien hacerlos formar parte de un bloque óptico (en ejecución ensamblada con los faros principales), cuyos reflectores son móviles para permitir el ajuste o regulación del haz luminoso. La mayoría de los faros antiniebla están preparados para la luz blanca y no existen fundamentos psicológicos que respalden posibles ventajas de la luz amarilla. La acción luminosa de los faros antiniebla depende fundamentalmente de la superficie y distancia focal del reflector.

2.2 > Faros de carretera adicionales 4.67. Montaje de faros adicionales. Hella.

Los faros de luz de carretera adicionales sirven para mejorar la acción de la luz de carretera en sistemas de dos, cuatro y seis faros. Generan un haz de luz muy agrupado y, por lo tanto, poseen un gran alcance luminoso (Figura 4.67). Principio óptico Consiste básicamente en un reflector aproximadamente parabólico con la fuente luminosa en el foco. En ciertos casos se utiliza un cristal de dispersión adicional, adecuado para cumplir los requisitos luminotécnicos de la luz de carretera. Montaje y prescripciones El montaje, características luminosas y el ajuste corresponden a los especificados para la luz de carretera. Asimismo, debe cumplirse que la suma de los números de referencia de todos los faros de luz de carretera colocados en el vehículo no exceda de 75, correspondiente a una intensidad luminosa de 225 000 cd.


3 >> Alumbrado del interior del vehículo 3.1 > Iluminación del habitáculo Para la iluminación del interior del vehículo no existen prescripciones legales al respecto. Los fabricantes de vehículos pueden elegir libremente su diseño; en consecuencia, el equipamiento suele ser diferente de unos vehículos a otros (Figura 4.68). Luz interior Casi como único estándar se ha generalizado la luz interior de tres posiciones: «encendida», «apagada» y «encendida con puertas delanteras abiertas». Pueden existir también luces interiores traseras adicionales que se accionan mediante un interruptor de contacto en las puertas traseras o un conmutador en el cuadro de instrumentos.

4.68. Iluminación interior Toyota.

Iluminación de la guantera Al abrir la guantera, un interruptor de contacto acciona la iluminación de la misma. Iluminación del maletero Actualmente, la iluminación del maletero forma parte del equipamiento básico de los vehículos. Se enciende mediante un interruptor de contacto que se acciona al abrir la tapa del maletero. A continuación se describe un circuito de luces interiores (habitáculo, maletero y guantera) en reposo (Figura 4.69): 30 15 X 31

30 D 2/30 1/85 50 X 15 P

SU J59 3/87 4/86

S21 15A

30 W Luz interior habitáculo

W

Señal de negativo al avisador de olvido de luces encendidas (J152)

W3 Luz del maletero

S16 10A

1 W3 2

W6 Luz de guantera F2 Conmutador puerta lado del conductor F3 Conmutador puerta lado del acompañante F5 Conmutador alumbrado del maletero

31 TK

1 3

2

3

1

F3 1

4.69. Circuito de las luces interiores de habitáculo (en reposo).

+

W6 F5 2

F2

2

1

A –

135

136 3.2 > Iluminación del cuadro de instrumentos Los instrumentos e indicadores del cuadro se iluminan de manera que sean legibles incluso en la oscuridad. Para evitar el deslumbramiento del conductor, esta iluminación se puede adaptar de modo automático o manual a la luminosidad ambiente (Figura 4.70).

4.70. Cuadro de instrumentos iluminado.

Normalmente se disponen testigos luminosos de distintos colores para indicar diferentes estados de funcionamiento. Los colores de algunos de los testigos están prescritos (p. ej., azul para luz de carretera, amarillo para luces de niebla traseras). La identificación corresponde a un simbolismo unificado según la CEE (Figuras 4.71 y 4.72). A continuación se describe un circuito de cuadro de instrumentos al dar el contacto:

1

2

3

4

5

7

8

9

10

30 15 X 31

! 6

S16 15A

S21 15A

t r

11

12

13

14

15 G 31 T28/5

16

17

18

19

J257 T45/9

G G2

C/D+ 61 T28/16

T28/9 T28/10 T28/23 T28/21

E20/58b 56a 58b T28/25 T28/12

31 15 30 T28/28 T28/28 T28/18 T28/13 T28/22 T28/24 T28/11

20 G3

G1

K2

K1

L10

K13

K118

K65

K94

J285 K3

1 Fallo en el sistema de frenos 2 Faros antiniebla 3 Luces de emergencia

C

K28

H11

L75 Y4

G5

J6

Alternador

E20 Regulador iluminación conmutadores e inst.

4 Iluminación de instrumentos

G

5 Luz de carretera

G1

Indicador del nivel de combustible

6 Luz de niebla trasera

G2

Transmisor del indicador de temp. del liq./refrig.

G3

Indicador de la temperatura del líq./refrig.

G5

Cuentarrevoluciones

7 Limpiaparabrisas 8 Limpialuneta

Transmisor del indicador de nivel de combustible

H11 Zumbador de advertencia del control presión aceite

9 Conmutador principal de luces

J6

10 Luneta térmica trasera

J257 Unidad de control del mono-motronic

11 Limpiafaros

J285 Unidad de control con visualizador en el cuadro inst. K1 Testigo luminoso de la luz larga o carretera

12 Faro orientable 13 Limpiaparabrisas 14 Iluminación interior 15 Calefacción del parabrisas 16 Faros de trabajo 17 Limpiaparabrisas

K2 K3

Estabilizador de tensión

Testigo luminoso del alternador

Testigo K13 Testigo K28 Testigo K65 Testigo K94 Testigo

luminoso de la presión de aceite luminoso de la luz trasera antiniebla luminoso de temperatura insuficiencia liq./refrig. luminoso del intermitente izquierdo luminoso del intermitente derecho

18 Ventilador/calefactor

K118 Testigo luminoso del equipo de frenos L10 Lámpara de iluminación del cuadro de instrumentos

19 Calefacción de retrovisores

L75 Iluminación del indicador digital

20 Luces giratorias 4.71. Símbolos luminosos de mandos y conmutadores.

Y2

Reloj digital

Y4

Indicador de recorrido

4.72. Circuito del cuadro de instrumentos.

Y2

137


3.3 > Iluminación de mandos y conmutadores Por motivos de seguridad y a excepción de la iluminación interior explicada anteriormente, están regulados por ley la ejecución y el montaje, así como el uso de los equipos de alumbrado del vehículo. Por este motivo, los mandos y conmutadores deben disponerse de forma que permitan el uso prescrito y oportuno de los mismos sin desviar la atención del conductor. Iluminación de los mandos y del equipamiento utilizable Los mandos y el equipamiento utilizable por los ocupantes del vehículo (p. ej., ventilador, calefacción y aire acondicionado, cenicero, encendedor) han de estar iluminados, o al menos ser reconocibles mediante un cierto resplandor, de manera que puedan ser utilizados incluso en la oscuridad. Además, han de ser visibles para el conductor sin necesidad de buscarlos y estar a su alcance sin problemas (Figura 4.73). – Iluminación de los conmutadores Los conmutadores iluminados (Figura 4.74) ofrecen en la oscuridad las ventajas siguientes: • Permiten la localización inmediata, en caso necesario (p. ej., el conmutador de luces de emergencia). • Permiten obtener una perspectiva general segura con la simbología establecida por la CEE.

4.73. Iluminación de mandos.

Conmutadores de uso frecuente Los conmutadores de uso frecuente durante la marcha están diseñados de manera que estén al alcance de la mano sin soltar el volante. Estas maniobras son, en especial, el accionamiento del avisador acústico, de los intermitentes de dirección, el cambio de luces carretera/cruce, el limpiaparabrisas y limpiafaros. Este es el motivo de que todos los vehículos integren estas funciones de accionamiento, en conmutadores combinados, adosados o incorporados al volante, aunque no exista todavía una norma unificada al respecto.

4.74. Iluminación de conmutadores.

Conmutadores de uso poco frecuente Los conmutadores que han de accionarse durante la marcha con poca frecuencia (p. ej., luz de marcha atrás, luces de emergencia, luces de niebla trasera, faros antiniebla) contribuyen con su disposición y diseño a la seguridad activa. El conductor encuentra el conmutador «a tientas» y lo reconoce al tacto, sin apartar la vista del tráfico.

3.4 > Indicadores Siempre que los estados de funcionamiento y conexión no estén indicados mediante conmutadores luminosos, pueden representarse por medio de testigos luminosos o como información directa en un display (Figura 4.75). En este sentido, los diodos fotoemisores (LED) proporcionan información de estado (p. ej., freno de estacionamiento, luz testigo de precalentamiento), o un display (visualizador de cristales líquidos o LCD) muestra esa información y también valores determinados (p. ej., distancia recorrida, tiempo de viaje, consumo, velocidad media y muchos otros).

4.75. Display.

138 En la Figura 4.76 se expone un circuito a modo de ejemplo sobre los testigos luminosos que muestran información en el cuadro de instrumentos sobre desgaste de frenos, líquido de frenos/freno de mano y cinturón de seguridad.

30 15 X 31

F2 5A

0004

0004

!

4 12

P

4 1312

2 1 1

4430

11 7 1 2

1 1 2

2100

F 12 20 A

4431

1

!

P

4410

4400

4730 0004 Combinado cuadro de instrumentos 2100 Contactor de stop

0004 Combinado cuadro de instrumentos

4430 Contacto desgaste plaquetas de freno delantero izquierdo 4431 Contacto desgaste plaquetas de freno delantero derecho

4410 Contactor nivel líquido de frenos

Circuito: Luz testigo desgaste de frenos

4400 Contactor de freno de mano

0004 Combinado cuadro de instrumentos 4730 Contactor de cinturón de seguridad

Circuito: Testigo líquido de frenos/ freno de mano

Circuito: Testigo de cinturón de seguridad

4.76. Circuito del cuadro de instrumentos.

3.5 > Fuentes luminosas Lámparas de incandescencia La iluminación de indicadores pasivos en los sistemas tradicionales se realiza con lámparas de incandescencia cuya luz puede adoptar el color deseado mediante filtros de color, según la aplicación de que se trate o su diseño. LED (diodos fotoemisores) La progresiva miniaturización y modulación de los indicadores hace que los LED adquieran cada vez más importancia, por su larga vida útil y las ventajas de su instalación. En la actualidad, hay LED disponibles en los colores rojo, verde, amarillo y azul. Lámparas fluorescentes Nuevos desarrollos en la conformación de lámparas fluorescentes permiten la iluminación de fondo extremadamente brillante y uniforme de los displays.


139

Actividades finales 1·· ¿Qué medidas se han adoptado en los últimos años con el objetivo de mejorar la iluminación en la calzada? 2·· ¿Cómo está compuesto un faro con reflector escalonado? 3·· ¿Qué diferencia fundamental existe entre un faro de proyección y un faro tradicional? 4·· Dibuja la distribución de luz a nivel de la calzada de un faro con lámpara de halógeno y otro con lámpara de descarga de gas. 5·· ¿Cuáles son los componentes de un sistema de iluminación con lámpara de descarga de gas? 6·· Enumera los componentes de un faro de reflexión parabólico con lámpara de descarga de gas D2R de sistema Velarc. 7·· ¿Qué característica principal tienen los faros con lámpara de descarga de gas bifunción? 8·· Analiza las principales ventajas de la iluminación bifunción. 9·· Explica brevemente las últimas tecnologías utilizadas en ópticas. 10·· Explica las consecuencias principales de un desajuste en la alineación de los faros. 11·· Cita las condiciones previas que deben tenerse en cuenta antes de realizar una regulación de faros. 12·· ¿Qué es un luxómetro? 13·· ¿Cuál es la función principal de la regulación del alcance de luces? 14·· Realiza un esquema en donde se identifique los sistemas o tipos de nivelación de faros. 15·· Cita los componentes de un sistema de regulación de faros dinámico. 16·· Explica el principio de funcionamiento de un sistema de regulación de faros estático y dinámico. 17·· Cita los sistemas de accionamiento o de mando de los sistemas de regulación del alcance de luces. 18·· Enumera los componentes de un faro bixenón con regulación de altura dinámica. 19·· ¿Cuáles son las ventajas de un faro bixenón con luz de viraje dinámica? 20·· Explica el principio de funcionamiento de un servomotor de luz de viraje dinámica. 21·· ¿Cuáles son las condiciones de funcionamiento de un faro bixenón con luz de viraje dinámica? 22·· ¿Qué tipos de iluminación existen en el interior del habitáculo?

140

Caso final Regulación de faros ·· Realiza el proceso de regulación de los faros de un vehículo mediante un regloscopio. Asimismo, comprueba mediante un luxómetro el estado del proyector, lámparas y conexiones.

Solución ·· Proceso de regulación Fase 1: comprueba la correcta presión de los neumáticos según datos del fabricante. Fase 2: desplaza el regloscopio con la carcasa óptica en posición horizontal. Fase 3: la lente del regloscopio debe estar situada a una distancia entre 10 y 30 cm de los proyectores que se quieren regular.

Fase 1.

Fase 4.

Fase 2.

Fase 5.

Fase 3.

Fase 6.

Fase 4: procede a la lectura del corte del haz de cruce sobre la pantalla receptora del aparato, que debe de coincidir con el valor recomendado por el constructor, grabado normalmente en una etiqueta colocada en el capó o en un lugar próximo a los faros. Fase 5: si no hay dato del fabricante, ajusta el corte sobre la línea de -1%. Comprueba al mismo tiempo si el ángulo formado por el haz asimétrico en el centro de la cruz es el correcto (15°). Si la línea de corte del haz no está desplazada a derecha o izquierda, la convergencia (no regulable) es correcta. Fase 6: comprueba también las luces de largo alcance o de carretera. Fase 7: en caso necesario, regula con el tornillo de reglaje para llevar el corte del haz luminoso al valor deseado sobre la pantalla del regloscopio. Realiza el mismo proceso de reglaje para el resto de proyectores. Fase 7.


141

Luxómetro El luxómetro se utiliza con el regloscopio y permite comprobar el buen estado del proyector, de la lámpara y de las conexiones en todo tipo de proyectores, incluidos los auxiliares de largo alcance. El regloscopio equipado con luxómetro permite reglar el corte del haz de luz como el estándar y, a la vez, controlar la intensidad del haz luminoso. Se comprobará el valor de deslumbramiento máximo admisible para la luz de cruce, que debe ser < = 1.0 luz con luz halógena y < = 1,3 lux con luz de xenón. El luxómetro debe utilizarse después de limpiar el cristal del proyector y regular el corte del haz. – Descripción • Interruptor de encendido. • Célula situada en el eje del punto de comprobación 50R sobre la pantalla del regloscopio, para comprobación de la posición de cruce. • Célula situada en el eje del punto de comprobación HR sobre la pantalla del regloscopio, para comprobación de la posición de carretera. – Proceso de comprobación • Fase 1: sitúa el regloscopio con luxómetro a una distancia entre 10 y 15 cm del proyector, con la función de cruce encendida. El motor del vehículo debe estar en funcionamiento. • Fase 2: observa en la pantalla del regloscopio el estado de los diodos de comprobación. • Fase 3: sitúa el regloscopio con luxómetro con la función de carretera encendida. El motor del vehículo debe estar en funcionamiento. • Fase 4: observa en la pantalla del regloscopio el estado de los diodos de comprobación. – Diodo verde encendido, proyector en buen estado. – Diodo rojo encendido, proyector en mal estado. En este caso, revisa el estado del cristal, del reflector y de las conexiones eléctricas, así como el estado y anclaje de la lámpara.

142

Ideas clave - Faros convencionales - Faros con reflectores escalonados • Con reflector homofocal • Con reflector multifocal - Faros con reflectores no escalonados - Faros sin ópticas de dispersión - Faros con reflectores facetados - Faros de proyección (de superficie elíptica-PES) - Faros con lámpara de descarga de gas • Faros de proyección • Faros de reflexión - Faros con lámpara de descarga de gas bifunción • Bilitronic-Bosch (reflexión y proyección) • Velarc-Valeo (reflexión y proyección)

ILUMINACIÓN DELANTERA DEL VEHÍCULO

Última tecnología en ópticas

Iluminación LED

Regulación de faros

– Con aparato de ajuste óptico. Regloscopio estándar • Regulación haz de luz • Luxómetro – Sin aparato de ajuste óptico. • Elementos de orientación • Preparación del coche

Regulación del alcance de luces

– Sistema manual – Sistema automático • Semiestático • Dinámico – Sistema avanzado de iluminación frontal. AFS.

FAROS ANTINIEBLA Y ADICIONALES

- Faros antiniebla • Paraboloide • Técnica CD • Faro de proyección - Faros adicionales

ALUMBRADO INTERIOR DEL VEHÍCULO

-

Iluminación del habitáculo Iluminación del cuadro de instrumentos Iluminación de mandos y conmutadores Indicadores Fuentes luminosas



LUCES ENCENDIDAS DE DÍA Y DE NOCHE A PARTIR DEL AÑO 2011 La norma ya es obligatoria en nueve países y recomendada en otros cinco La comisión Europea quiere obligar a los fabricantes de automóviles a equipar todos los vehículos nuevos con un sistema de luces diurno a partir del 7 de febrero de 2011. En España, la DGT recomienda,

D

aunque no obliga, a circular con las luces puestas. iversos estudios señalan que un vehículo con las luces encendidas (norma aplicada ya para las motos) se ve hasta un 20% antes,

incluso al mediodía, lo que amplía el tiempo de reacción. Asimismo, reduce los riesgos de colisión en la maniobra más peligrosa: el adelantamiento, disminuye el peligro de atropello y aumenta la visibilidad de turismos de colores oscuros. Uno de los principales análisis sobre esta materia, realizado por el Servicio Holandés de Seguridad Vial (Snow), concluyó que circular con las luces cortas 24 horas reduciría hasta un 24,6% los accidentes con víctimas mortales. Por otra parte, el instituto francés de investigación señala que la iluminación diurna puede reducir el número de accidentes con heridos hasta en un 26%. En España, donde el problema de la visibilidad es menor que en países del norte de Europa, diversos estudios privados afirman, sin embargo, que los accidentes podrían reducirse en un 5% con la aplicación de esta medida, que es especialmente importante en puestas de sol, en bosques, en situaciones de contraluz, en carreteras oscuras y en vehículos oscuros. Finlandia fue el primer país en poner las luces como obligatorias en 1972. Luego se sumaron Noruega (1985) y Canadá (1989). En Europa es obligatorio en Dinamarca, Italia (desde 2002), Suecia, República Checa, Hungría, Estonia, Lituania y Eslovenia. En Francia, Alemania, Suiza, Holanda y Turquía existe la recomendación de circular con luces diurnas. Además, en nuestro país existe una plataforma ciudadana independiente a favor de las luces durante todo el día: www.luces24horas.com. www.luces24horas.com

Faros de xenón con iluminación diurna de diodos.

u

n

i

d

a

5

d

Mantenimiento del circuito de luces de señalización, maniobra y reglamentación SUMARIO ■

Difusión del haz luminoso en pilotos

■

Descripción de pilotos

■

Luces de señalización y maniobra

■

Reglamentación de faros y pilotos

OBJETIVOS ·· Conocer los tipos de haz luminosos en los pilotos así como su constitución. ·· Estudiar y reconocer los diferentes sistemas de iluminación de señalización y maniobra. ·· Conocer la reglamentación de faros y pilotos.

Unidad 5 - Mantenimiento del circuito de luces de señalización, maniobra y reglamentación

1 >> Difusión del haz luminoso en los pilotos Hay que recordar que si un haz de luz incide en una superficie irregular, cada pequeña porción saliente de la superficie refleja la luz en determinada dirección y, por consiguiente, el haz reflejado no queda bien definido y se observa el esparcimiento o dispersión de la luz en todas direcciones. Decimos entonces que se produce una reflexión difusa o, en otras palabras, que hay una difusión de la mayoría de la luz por parte de la superficie áspera. La mayoría de los cuerpos reflejan difusamente la luz que incide sobre ellos, esparciéndola en todas direcciones. Cuando esta luz penetra en los ojos de las personas, percibimos la masa del objeto mirado. Si no difundiera la luz, no podríamos verlo. Con el efecto de la difusión de la luz, varias personas pueden observar un mismo objeto, a pesar de estar situadas en diferentes lugares. Los sistemas utilizados para la difusión del haz de luz en los pilotos de señalización y maniobra se analizarán seguidamente.

1.1 > Sistema de flujo reflejado (óptica de reflector) La luz de la lámpara se desvía en direcciones próximas al eje por medio de un reflector de una forma cualquiera (que suele ser parabólica) y es distribuida por un cristal con elementos ópticos difusores según la especificación correspondiente (Figura 5.1.a). Esta tecnología permite sustituir el reflector parabólico por otro de superficie compleja que integre la función del reparto del haz de luz, es decir, sin perfil óptico en el cristal de dispersión. El dispersor o tulipa puede ser de tipo vitrine, que mejora el estilo del piloto. Está constituido por ondulaciones horizontales de sección circular para producir la dispersión de la luz. Las ondulaciones de radio pequeño producen una gran dispersión de la luz, y las de radio grande, una pequeña dispersión (Figura 5.1.b). Prismas, esferas o formas cónicas

Radios pequeños - > mucha dispersión Reflector

Dispersor con tapa

Cuerpo Reflector aluminizado o pintado

Tulipa clásica

Tulipa tipo vitrine 5.1.a. Sistema de flujo reflejado.

Bombilla

Radios grandes - > poca dispersión 5.1.b. Efecto de ondulaciones.

145

146 1.2 > Sistema de flujo directo (óptica de Fresnel) Prismas con lente central tipo Fresnel

En este sistema, la luz de la lámpara incide directamente sobre el cristal sin ser desviada por el reflector, que no existe, y es refractada por una óptica que lleva tallada unos primas regulares y de Fresnel en el cristal para que emerja en las direcciones deseadas (Figura 5.2). Las ópticas de tipo Fresnel tienen, por lo general, menor rendimiento que las ópticas de reflector explicadas en el apartado anterior.

5.2. Sistema de flujo directo.

1.3 > Sistema con óptica de reflector y óptica Fresnel Se trata de un sistema mixto que aprovecha las dos tecnologías anteriores, flujo reflejado y flujo directo, y se utiliza principalmente en vehículos de gama alta (Figura 5.3.a). Esta tecnología utiliza parte del flujo reflejado o dirigido por un reflector esférico o de diseño especial (paraboloide de revolución) y parte del flujo directo emitido por la fuente luminosa (lámpara). Véase Figura 5.3.b. Reflector esférico

Lente exterior

Prisma intermedio

Luz recogida

Luz dirigida

Pérdidas en las tomas y luz no recogida Dispersores con dispersor Fresnel de prisma

5.3.a. Sistema con óptica de reflector y óptica Fresnel.

5.3.b. Luz recogida y dirigida.

Está constituido por pequeños escalones o microprismas intermedios de aproximadamente una décima de milímetro, que dan homogeneidad a la luz y la encaminan en la dirección deseada. La lente exterior o transparencia pierde prácticamente su función óptica, pasando fundamentalmente a tener una finalidad estética y de estanqueidad. El sistema óptico microfresnel encuentra aplicación, sobre todo, en pilotos que deben ser integrados en espacios reducidos (piloto delantero, posterior ahumado, piloto antiniebla posterior o piloto adicional de freno). Las ventajas de este sistema son las siguientes: – Aumento del número de puntos luminosos sin necesidad de aumentar el número de fuentes. – Mejora la homogeneidad de la iluminación. – Permite utilizar ópticas de poco espesor, que reducen las pérdidas de flujo y facilitan su fabricación en molde. De igual modo, para satisfacer la distribución del haz de luz emitido en los pilotos traseros, se puede realizar por medio de diodos LED, utilizando las características de los grupos ópticos anteriormente descritos.

147


2 >> Descripción de los pilotos Los tipos de pilotos que nos podemos encontrar en un vehículo son los siguientes: – Pilotos con dispersor desmontable. – Pilotos con dispersor soldado. El dispersor es denominado también tulipa o plástico.

2.1 > Pilotos con dispersor desmontable Los pilotos con dispersor desmontable pueden ser de dos tipos: – Piloto dividido en dos partes: dispersor y cuerpo. • El cuerpo forma un conjunto con el portalámparas (monobloc) y las lámparas se montan directamente sobre el cuerpo (Figura 5.4). – Piloto dividido en tres partes: dispersor, cuerpo y portalámparas. • El portalámparas es independiente del cuerpo y recibe directamente las lámparas, a las que se puede acceder sin necesidad de desmontar la tulipa del cuerpo. 5.4. Piloto con dispersor desmontable.

2.2 > Pilotos con dispersor soldado Estos pilotos son cada vez más empleados en los automóviles, debido a sus mejores propiedades estéticas y la garantía en la protección de la óptica (Figura 5.5). El montaje de las lámparas se realiza por la parte posterior del piloto (portalámparas independiente). Están constituidos por los elementos siguientes: – Conjunto formado por la tulipa y el cuerpo (pueden estar soldados o pegados). – Portalámparas independiente, montado sobre el conjunto tulipa/cuerpo.

2.3 > Componentes – Dispersor: el dispersor tiene la función de transmitir la luz reflejada por el cuerpo y, a la vez, proporcionar al flujo luminoso, generalmente, su color de emisión (Figura 5.6). El color del dispersor puede ser rojo, blanco o ámbar, según el tipo de luz del piloto. Además, por su parte interior suele llevar tallada la óptica con la que se obtiene la distribución de la luz prescrita. En ocasiones, el dispersor puede empañar la superficie de salida de la técnica de iluminación; debería secarse dentro de un período de tiempo concreto, con la lámpara conectada. Sin embargo, este proceso puede variar temporalmente debido a la temperatura ambiente y a la humedad relativa del aire.

5.6. Dispersor o tulipa.

5.5. Piloto con dispersor soldado.

148

Colores normalizados para dispersores o tulipas Piloto de posición

Blanco

Indicador de dirección (intermitente)

Ámbar

Piloto de posición

Rojo

Piloto de freno

Rojo

Piloto antiniebla

Rojo

Catadióptrico

Rojo

Indicador de dirección (intermitente)

Ámbar

Piloto de marcha atrás

Blanco

Tercera luz de freno

Rojo

Parte anterior

Parte posterior

5.7. Cuerpo del dispersor.

– Cuerpo: denominado también base o soporte, tiene la función de recuperar la luz emitida por las lámparas y proyectarla en una dirección determinada; actúa, por tanto, como reflector (Figura 5.7). – Portalámparas: denominado también circuito impreso o casquillo, sirve de soporte para la ubicación de las lámparas y, a la vez, realiza la función eléctrica (Figura 5.8). En este componente podemos distinguir los siguientes tipos: • Portalámparas integrado en el cuerpo (piloto completo). • Portalámparas de ajuste por «clipsado». • Casquillos portalámparas independientes fijados por clipsado.

5.8. Portalámparas.

El portalámparas integrado con circuito eléctrico metálico transmite la corriente eléctrica a todas las lámparas a partir de una conexión central múltiple, donde se conecta el cableado del vehículo.

2.4 > Catadióptricos El catadióptrico (sistema de reflexión total) debe responder a la reglamentación establecida al respecto, ya que en caso de fallo en la señalización de un vehículo es el único elemento que permite detectar su presencia durante la noche (Figuras 5.9 y 5.10). Debe respetar los siguientes parámetros: – – – – – –

Color. Superficies mínima y máxima. Posición. Estanqueidad. Resistencia a los agentes externos. Proporcionar retrorreflexión. Luz reflejada

Luz incidente 5.9. Catadióptricos: trayecto de la luz.

5.10. Catadióptricos: funcionamiento.

149


2.5 > Pilotos traseros con tecnología LED En la tecnología LED en lámparas posteriores se suelen usar dos tipos de colores, los LED rojos y los amarillos (Figura 5.11). En la tabla siguiente se puede observar una comparativa de pilotos traseros con diferentes tipos de fuentes luminosas, incluida la LED: Fuente luminosa

Fuente luminosa alternativa

Freno

P21 W

25 W

LED

3W

Indicador

P21 W

25 W

LED

4,5 W

Lateral

R5 W

5W

LED

0,5 W

Marcha atrás

P21 W

25 W

HPV

16 W

Niebla

P2 1W

25 W

HPV

16 W

Energía total

24,4 kwh

5.11. Intermitentes con tecnología LED. Hella.

3,4 kwh

En la actualidad, existen vehículos con sistemas LED progresivos. Tomando como ejemplo la Figura 5.12, cada piloto trasero incorpora 25 diodos LED de color rojo, que se iluminan de forma progresiva, en función de la intensidad de la frenada (9 en caso de ligera presión sobre el pedal y 25 si la frenada es realmente intensa). Además, en este último caso, 16 de los diodos parpadean para avisar a otros conductores de una situación de emergencia.

5.12. Hella. Sin frenar, frenada normal, frenada con fuerza (frenada de emergencia).

El tiempo de respuesta, inferior a una bombilla convencional, permite reducir la distancia de reacción en 6,6 m a 120 km/h. Dichos pilotos incorporan además 10 diodos LED de color rojo que actúan como luces de posición. Junto a ellos, otros 23 diodos de color amarillo hacen las funciones de intermitentes. La particularidad de estos pilotos es que la intensidad de su luz se ajusta de forma automática a las condiciones ambientales. Debido a esto se puede prescindir de luces traseras antiniebla. Los LED también se extienden sobre la cara posterior del maletero, para incrementar la visibilidad del vehículo.

Luz lateral LED Las directrices ECE prescriben el color amarillo. Existen también distintos juegos en plateado y negro. Las posiciones de instalación son los guardabarros, parachoques y deflectores traseros, por ejemplo.

5.13. Pilotos LED laterales.

Ahora los conductores cuentan con la posiblidad de actualizar las lámparas de posición laterales universalmente en cualquier vehículo, con el fin de conseguir mayor seguridad, mayor protección y aspecto mejorado.

150 2.6 > Lámparas de señalización y maniobra Los diferentes tipos de lámparas de señalización y maniobra se resumen en la siguiente tabla, donde se recogen principalmente las especificaciones técnicas de cada una de ellas. Lámparas de señalización Referencia

Esquema

Lámpara P21W

Duración media

Potencia (watios)

150 h

21

150 h

21/5

12V21W

Lámpara P21/5W

12V21/5W

Lámpara PY21W

Lámpara T4W

12V4W

Lámpara W3W y W5W

200 h

5

1 filamento Aplicación: • Luces de posición delantera/trasera • Matrícula, maletero y guantera

200 h

4

1 filamento Aplicación: • Luces de posición delanteras

200 h

Lámpara C5W

200 h

LED diodo luminescente

Ilimitada +

−

2 filamentos Aplicación: • Luces de freno y posición traseras

21

150 h

12V5W

1 filamento Aplicación: • Luces de freno • Intermitencia delantera/trasera • Piloto antiniebla • Piloto marcha atrás

1 filamento color ámbar Aplicación: • Intermitencia delantera/trasera

12V21W

Lámpara R5W

Especificaciones

3 5

1 filamento lámpara sin casquillo (todo cristal) Aplicación: • Lámparas del cuadro de mandos (W3W) • Luces de posición delanteras (W5W) • Intermitencias laterales (W5W) • Matrícula, luces de techo y guantera (W5W)

5

1 filamento lámpara tubular o de plafón Aplicación: • Matrícula, maletero, techo y guantera

0,35

Sin filamento Aplicación: • Tercera luz de freno • Intermitencias laterales

151


3 >> Descripción de los pilotos 3.1 > Luces de cambio de dirección (delanteras, laterales y traseras) También conocidas como luces intermitentes, sirven como indicadores para señalizar un cambio de dirección intencionado, y como luces de emergencia para indicar una situación de peligro (Figura 5.14). Deben estar ubicadas y conformadas de manera que la indicación pueda ser recibida con claridad por los demás conductores, cualesquiera que sean las condiciones de alumbrado y de marcha. Las características principales de este tipo de señalización son las siguientes: – – – – –

5.14. Lámparas intermitentes laterales.

Dos luces de color amarillo delanteras. Dos luces de color amarillo laterales (en aletas o retrovisores). Dos luces de color amarillo traseras. La frecuencia de intermitencia será de 60 a 120 destellos por minuto. Todas las luces de un mismo lado se encenderán y apagarán de forma sincronizada, e igualmente ocurrirá con el testigo indicador de color verde en el cuadro de instrumentos, el cual nos indicará mediante una flecha el giro seleccionado (izquierda o derecha).

A continuación analizamos un circuito de luces de intermitencias sin emergencia (en reposo) Figura 5.15.

30 15 X 31

30

D C

2/30 1/85 50 X 15 P

J2

SU

D

R EM

J59 3/87 4/86

B +

S17 10A

H N L

P

E1 Conmutador de intermitentes E4 Conmutador de cruce, carretera y ráfagas E19 Conmutador de luces de aparcamiento K

M5 Intermitente delantero izquierdo M6 Intermitente trasero izquierdo P T7a/5

E2

E19

T7a/3 L

T7a/4 PL

E4

49a T7a/2

56 T5d/3

M7 Intermitente delantero derecho

30 T5d/5

M18 Intermitente lateral izquierdo

M18

M5

M6

M8

M7

M19

+

M8 Intermitente trasero derecho

Testigo intermitentes

J2 Relé de intermitentes electromagnético 5.15. Circuito de luces de intermitencias sin emergencia (en reposo).

T7a/6 PR

T7a/7 R

T5d/2 56b

K

T5d/5 56a

M19 Intermitente lateral derecho

A –

152 3.2 > Luces de posición

5.16. Luces de posición color blanco delanteras.

Las luces de posición, conocidas también como de alumbrado ordinario, situación o población tienen la misión de asegurar la buena visibilidad del vehículo y que el resto de conductores o peatones reconozcan su posición y dimensiones a tiempo, sin necesidad de que el vehículo haya frenado. Las características principales para este tipo de luces son las siguientes:

5.17. Luces posición color rojo traseras.

– Dos luces de color blanco delanteras (Figura 5.16) y dos luces de color rojo traseras (Figura 5.17). – Serán visibles a una distancia mínima de 15 m con buena visibilidad. – Al accionar el interruptor se encenderán las luces delanteras y traseras al mismo tiempo. – En la inclusión de las luces de posición traseras con las de freno en una lámpara de doble filamento, la relación efectiva de intensidad luminosa de las funciones individuales debe ser de 5,1. – El encendido y apagado de las luces se realiza por medio de un conmutador multifunción, el cual puede ser giratorio (Figura 5.18), situado por regla general en la parte izquierda del salpicadero o en el lado izquierdo de la columna de dirección. En el siguiente circuito (Figura 5.19) se pueden apreciar los componentes de un sistema de luces de situación con avisador de olvido de luces encendidas en reposo.

5.18. Conmutador giratorio.

30 15 X 31

15 X

50

30

6/15

2/30 1/85

5/86 0004

Stop

J59

Park

3/58L F9

3/87 4/86

Caja maxi fusibles

3/85

7/58R

F4

D (40A) B (40A) 13 11 12 8 14 6 9 10 7

K

+ 2625

2620

A

2635

2630

3 2 14 5

2636

3

2

6202

1

–

2633

0004 Avisador de olvido de luces encendidas 2620 Lámpara de situación delantera (lado izquierdo)

2636 Lámpara de matrícula izquierda

2625 Lámpara de situación delantero (lado derecho)

2633 Lámpara de matrícula derecha 6202 Interruptor de puerta

2630 Lámpara de situación trasera (lado izquierdo) 2635 Lámpara de situación trasera (lado derecho) 5.19. Circuito de luces de situación con avisador de olvido de luces (en reposo).

K

Lámpara testigo de situación

153


3.3 > Luces de gálibo Este tipo de luces se instalan lo más cerca posible del borde exterior más elevado del vehículo y están destinadas claramente a indicar su anchura total. En determinados vehículos y remolques, esta luz sirve de complemento a las luces de posición delanteras y traseras para señalar su volumen. Será obligatoria su instalación cuando el vehículo tenga una anchura superior a 2,1 m y una longitud mayor de 6 m. Su activación se realiza con las luces de posición, contando en su parte delantera con dos luces de color blanco (Figura 5.20) y en la parte trasera con dos luces rojas.

5.20. Luces de gálibo delanteras.

3.4 > Luces diurnas En la actualidad, diferentes países europeos han implantado la obligatoriedad de utilizar luces diurnas, con la finalidad de reducir la siniestralidad de los vehículos. Este tipo de iluminación se puede encontrar mediante lámparas de incandescencia o LED, siendo esta última opción la más utilizada. Para cualquier conductor, las luces diurnas LED suponen un indiscutible plus de seguridad (Figura 5.21). Se encienden de forma automática al arrancar el motor por medio de un relé y su función es hacer en todo momento más visibles los vehículos en la carretera. Cuando al atardecer el conductor enciende la luz de cruce, las luces diurnas (diseñadas para ser vistos y no para iluminar) se apagan.

5.21. Luces diurnas LED. Hella.

La luz diurna debe ser de color blanco y su intensidad luminosa no debe ser inferior a 400 candelas en el eje de referencia. Tampoco deberá ser superior a 1 200 candelas en cualquier dirección en la que la luz sea visible. La superficie aparente del dispositivo luminoso no será inferior 2 2 a 25 cm ni superior a 200 cm . Este dispositivo irá marcado con las letras RL. La mayor parte de fabricantes han ampliado su gama de faros diurnos con modelos de tecnología LED. En los faros redondos, tres LED de alta potencia, combinados con 250 pequeños reflectores, garantizan una visibilidad óptima. Las luces LED han sido concebidas para conseguir una máxima eficacia de señalización durante el día. El consumo energético es claramente un argumento a favor de las luces LED: mientras una luz de cruce requiere una potencia de 150 W, los dos faros diurnos LED tienen suficiente con 10 W (24 V: 22 W). Además, estos faros duran tanto como el propio vehículo, ya que la vida útil de un LED es de unas 10 000 horas, treinta veces más que una lámpara H7. La zona de montaje adecuada es el parachoques delantero, mediante un soporte de acero. Las luces diurnas LED están concebidas como multivoltaje, por lo que se adaptan tanto a redes de 12 V como de 24 V. Un relé integrado en la luz permite prescindir de un relé adicional a la hora del montaje. Las nuevas luces LED están homologadas de acuerdo con la norma ECE 87.

Normativa luces diurnas Desde el 7 de febrero de 2011, en el caso de los vehículos de las categorías M1 y N1 y a partir del 7 de agosto de 2012 para el resto de categorías, todos los nuevos vehículos que se homologuen, tanto con homologación CE como nacional, deberán ir equipados con luces de circulación diurna, que se encenderán automáticamente al arrancar el vehículo. Así se recoge en la directiva 2008/89/CE.

154 En la Figura 5.22 se muestra un esquema de montaje de luces diurnas. 30 Rojo

68

+

85 Verde

_

3.5 > Luces de freno 30 85 87 87 86

86 Amarillo/Verde

15

87 Amarillo

Las luces de freno deben advertir a los conductores que siguen al vehículo que este está frenando, con la finalidad de reducir la velocidad o detenerse. Se prescriben las siguientes características:

Marrón

5.22. Diagrama de instalación de luces diurnas. Hella.

– El sistema consta de dos luces de freno de color rojo traseras. – La intensidad luminosa debe ser mayor que la de las luces de posición, pero sin llegar a deslumbrar.

En la inclusión de las luces de freno con las de posición traseras en una lámpara de doble filamento, la relación efectiva de intensidad luminosa de las funciones individuales debe ser de 5:1. La activación de las luces de freno se realiza por medio de un contactor de freno, el cual puede ser sencillo o doble, fijado sobre el soporte del pedal de freno. Al actuar el conductor sobre el pedal de freno, el pistón del contactor se desplaza hacia su interior, provocando que los contactos eléctricos se toquen y, por tanto, que las luces se enciendan. En consecuencia, se puede decir que en reposo el contactor está abierto y, al ser accionado, cierra circuito.

3.6 > Luces de freno elevadas adicionales (tercera luz de freno) Las luces de freno elevadas proporcionan una ayuda importante a la seguridad y son visibles cualesquiera que sean las condiciones de circulación (Figura 5.23). La experiencia nos muestra que el conductor pone su atención en el punto más lejano posible, percibiendo los pilotos de freno clásicos en su zona «periférica de visión», lo que conlleva tiempos de reacción más largos. Las luces de freno elevadas están situadas en el eje de visión del conductor, con lo que la percepción de la información sobre la maniobra de freno de otros vehículos es inmediata. Esta circunstancia reviste gran importancia cuando se circula en carretera a velocidades elevadas. Debido a su situación estratégica, las luces de freno elevadas son visibles a través de los vehículos que nos preceden; de este modo, el conductor puede anticipar su frenada, en base al encendido de la luz de freno elevada de un vehículo situado por delante, y con esto evitamos demora en la frenada, que es uno de los motivos que dan lugar a los accidentes en cadena.

5.23. Tipos de luces de freno elevadas.

Además, en la actualidad la lámpara de incandescencia es sustituida por luces LED y luces de neón, que se iluminan con mayor celeridad, es decir, disponen de un retraso en el encendido considerablemente inferior (Figura 5.24).

155


Debido a estas ventajas, las luces de freno elevadas son obligatorias desde el año 1999 en todos los automóviles de fabricación nuevos.

Lámpara de neón

0,184

2,06

Diodo Lámpara de incandescencia

> 200 1

2 3 4 Milisegundos

5

200

5.24. Comparativa de retraso en el encendido.

A continuación (Figura 5.25) se expone un circuito de luces de freno y de freno elevado (en reposo), junto con el circuito de luces de marcha atrás (en reposo):

30

D

50

X 15

30 15 X 31

P

SU

2/30

1/85

J59 3/87 4/86

1

M25

2 F

S20 10A

54 T5a/2

54 T5b/2

M9

M10

T5a/2 31

T5b/1 31

S14 10A

1

1 F

M16

M17

+ F4 A

2

2

Conmutador de luz de freno

M9

Lámpara luz de freno izquierda

F4

M10

Lámpara luz de freno derecha

M16

Lámpara de la luz de marcha atrás izquierda

M25

Lámpara luz de freno elevado (3ª luz de freno)

M17

Lámpara de la luz de marcha atrás derecha

Conmutador de las luces de marcha atrás

5.25. Luces de freno y de freno elevado (en reposo). Luces de marcha atrás (en reposo).

3.7 > Luces de marcha atrás Es la luz utilizada para iluminar la vía por detrás del vehículo y para advertir a los demás usuarios (conductores y peatones) que el vehículo va, o está a punto, de ir marcha atrás. Las luces de marcha atrás se activan cuando el conductor sitúa la palanca de cambios en la posición de conducción marcha atrás. Puede presentarse en forma de una única luz o, si son dos, estas se encuentran de forma simétrica a cada lado del vehículo.

–

156 3.8 > Luces de niebla traseras Las luces de niebla traseras tienen por misión hacer reconocible a tiempo el vehículo que circula en marcha normal a los conductores que lo siguen, cuando la visión está dificultada por la niebla u otras circunstancias. Deben tener las siguientes características (Figura 5.26):

5.26. Conmutador de luces antiniebla.

– Una o dos luces de niebla traseras de color rojo. – La conmutación de este circuito debe asegurar que las luces de niebla traseras solo puedan encenderse si está activado el alumbrado de cruce, carretera o antiniebla delanteros. – Deben poder apagarse con independencia de los faros antiniebla delanteros, y los testigos de control obligatorios en el cuadro de instrumentos han de ser amarillos.

3.9 > Luces de matrícula La luz de matrícula debe permitir que los demás conductores puedan leer la matrícula del vehículo (Figura 5.27).

5.27. Iluminación de luz de matrícula.

La matrícula trasera debe estar iluminada con una intensidad suficiente, cuya 2 luminancia mínima sea de 2,5 cd/m , de manera que la placa de matrícula sea legible de noche y en condiciones de mala visibilidad a 25 m de distancia. La puesta en funcionamiento de este circuito se realiza simultáneamente con el encendido de las luces de posición, y el número de luces de iluminación puede ser de una o más.

3.10 > Luces de emergencias El funcionamiento simultáneo de todas las luces indicadoras de dirección del vehículo sirve para advertir que el vehículo representa temporalmente un peligro para los demás usuarios de la vía (Figura 5.28). Positivo a los intermitentes (lado izquierdo)

Positivo a los intermitentes (lado derecho)

Positivo al relé de intermitentes

Positivo del relé de intermitentes

Positivo de llave de contacto (línea 15)

Positivo de luces de posición

Positivo directo de batería (línea 30)

Negativo (masa)

Circuito eléctrico

Conmutador 1

2

3

4

5

6

7

8

9

Conmutador en reposo: - Alimentación del relé de intermitencias de la línea 15 - Testigo luce tenuemente con luces de posición conectadas 2300

2300

Conmutador pulsado - Alimentación del relé de intermitencias de la línea 30 - Intermitentes lado derecho - Intermitentes lado izquierdo - El diodo LED luce intensamente

2300: conmutador de luces de emergencia (señal de peligro) Conmutador de luces de emergencia (Citroën Xsara) 5.28. Conmutador de luces de emergencia.

Bornes E S 2

3

7

8

7

8

6 6 6

5 4 9


A continuación se expone un circuito combinado de luces de señalización de un Volkswagen Polo (Figura 5.29): Al relé de la luz trasera antiniebla Al relé de los faros antiniebla

Luces de matrícula

Al conmutador de luces de cruce/carretera y ráfagas

Luces de posición lado derecho Luces de posición lado izquierdo

Corriente del regulador de iluminación E20 a conmutadores e instrumentos 14/58L 6/58R 7/58R

12/83b 13/83b

E23

E1

11/30

2/56

5/x

K4

1/58b

L9

4/x

E20

9/31

Negativo (masa)

Positivo directo a la batería Positivo de llave de contacto/x Positivo de la línea X Conmutador E1 Girar el mando (1ª posición) Girar el mando (2ª posición) E23 Tirar del mando (3ª posición) Tirar del mando (4ª posición)

E1

Circuito eléctrico Luces de posición (lado izquierdo) Luces de posición (lado derecho) Luces de matrícula Alumbrado de cruce Faros antiniebla Faros y luz trasera antiniebla

Bornes S E 30 58L 30 58R 30 58 5/x 56 4/x 83a 4/x 83a y 83b

Conmutador de luces de posición y cruce

E23 Conmutador de faros antiniebla y luz trasera antiniebla K4

Testigo luminoso de las luces de posición

L9

Lámpara de iluminación del conmutador de luces

5.29. Circuito combinado de luces de señalización (Volkswagen Polo).

3.11 > Diagnosis y averías Por norma general, la diagnosis de los sistemas de señalización y maniobra se efectuará una vez que se detecte que alguna lámpara no se enciende. Se practicará el siguiente procedimiento para localizar la avería: Localización de averías – Extraer la lámpara para verificar el estado del filamento. Si este estuviera cortado, reemplazarla por una lámpara nueva y comprobar que se ilumina al accionar el sistema diagnosticado. – Si el filamento no está cortado, comprobar con un polímetro su continuidad. Si no existiera continuidad, sustituir la lámpara. – En el caso de existir continuidad en el filamento, accionar el sistema de señalización o maniobra, con el contacto dado, y comprobar con un polímetro que al portalámparas le llega corriente de alimentación. Si fuera así, sustituirlo. – En caso de no llegar corriente de alimentación al portalámparas, comprobar el estado del fusible correspondiente al sistema que se está diagnosticando. En caso de no estar fundido, verificar que al fusible le llega alimentación. – Si al fusible le llega alimentación, comprobar la alimentación de entrada al interruptor o contactor del sistema que se está accionando.

157

158

4 >> Reglamentación (marcas de homologación) 1

2

3

20 HCR E9 0491002

4

5

1 Función del proyector 2 Intensidad luminosa

Los sistemas de iluminación y señalización forman parte de los elementos de seguridad del vehículo y deben responder a unas normas internacionales de homologación, representadas mediante las «marcas de homologación» que figuran impresas sobre el cristal de proyectores y pilotos (símbolos y elementos alfanuméricos) y, entre las que cabe destacar por su importancia las siguientes (Figura 5.30 y tablas de las págs. 162 y 163).

4.1 > Reglamentación de faros delanteros

3 Marca de homologación 4 Número de homologación 5 Sentido de circulación 5.30. Proyector con marcas de homologación.

Las condiciones técnicas que deben de cumplir los faros delanteros de un automóvil vienen reguladas por el Reglamento n.º 112 de la Comisión Económica Europea de las Naciones Unidas (UNECE), el cual establece las prescripciones relativas a la homologación de faros con haz de cruce o de carretera asimétricos, o ambos, y equipados con lámparas de incandescencia. A continuación se hace un resumen de dichas prescripciones. El reglamento establece que los faros deben llevar la marca o denominación comercial del solicitante impresa o grabada, de modo que sea posible identificarlos fácilmente. Además, deberán llevar la marca correspondiente de homologación (un círculo con la letra mayúscula E en su interior, seguida del número de identificación del país que haya concedido la homologación). De forma general, siempre atendiendo al reglamento citado, los dispositivos de alumbrado deben conservar las características de iluminación durante su uso normal, incluso al verse sometidos a las vibraciones y sacudidas propias de un vehículo durante su marcha. Deben disponer de un sistema de regulación y estar hechos de modo que incluso en la oscuridad pueda montarse la lámpara de incandescencia correctamente. Respecto a las características del haz de luz, el reglamento establece lo siguiente (Figura 5.31): – Los dispositivos deben proporcionar una iluminación adecuada, sin deslumbrar cuando emitan el haz de cruce, y una buena iluminación cuando emitan el haz de carretera. La iluminación en curva podrá producirse activando una fuente de luz adicional que forme parte del faro del haz de cruce.

v

v H3 15º

h

H1 h

Eje de la carretera

v

5.31. Características de iluminación de la luz de cruce.

h

Eje de la carretera

45º

H4 25 cm

v

h


– La iluminación proporcionada por el dispositivo se determinará sobre una pantalla vertical situada a 25 metros del faro, formando un ángulo recto con sus ejes, y lo suficientemente ancha como para permitir el análisis de las características fotométricas en al menos 5º a ambos lados del eje vertical. Las pruebas se realizan instalando en el faro una lámpara alimentada con un voltaje ajustable, con el fin de obtener el flujo luminoso establecido por el reglamento. – El haz de cruce deberá producir una línea de corte lo suficientemente precisa como para permitir, con su ayuda, un ajuste satisfactorio de la proyección del haz sobre la pantalla. La línea de corte deberá ser horizontal en el lado izquierdo (para circulación por la derecha). En el lado derecho (para circulación por la derecha), la línea de corte no se situará por encima de la línea quebrada hv-H1-H4, formada por una línea recta hv-H1 que forma un ángulo de 45º con la horizontal, y la línea recta H1-H4, situada 25 cm por encima de la línea recta hh, o la línea hv-H3, inclinada formando un ángulo de 15º por encima de la horizontal. En la Figura 5.31 se muestran las zonas de iluminación posibles a la derecha e izquierda del haz. Zonas de iluminación posibles de un haz Una vez determinada la línea de corte horizontal, el faro se ajustará de modo que esta línea de corte quede 25 cm por debajo de la línea hh. Para verificar que el dispositivo no deslumbra, se definen otras zonas para las cuales se establecen unos valores máximos de iluminación. En la Figura 5.32 se observan estas zonas y los valores permitidos deberán estar dentro de los límites establecidos. Para el haz de carretera, el Reglamento CEP/ONU n.º 112 establece unos requerimientos similares. 2

1 4 h

7 -3500 mm

8

ZONA A

5

3 6

ZONA B

-1750 mm

+1750 mm +875 mm h

0º

P1+P2+P3 ≥ 0,3 lux P4+P5+P6 ≥ 0,6 lux

+1750 mm

+3500 mm

0,7 lux ≥ P7 ≥ 0,1 lux 0,7 lux ≥ P8 ≥ 0,1 lux

5.32. Niveles máximos de iluminación.

4.2 > Reglamentación de los pilotos traseros Al hablar de pilotos traseros del automóvil, nos estamos refiriendo a un elemento relativamente complejo puesto que en él, generalmente, coinciden hasta seis funciones: luz de freno, luz de posición, catadióptrico, luz de marcha atrás, indicador de dirección y luz antiniebla. Cada una de las funciones de los pilotos traseros se ve afectada por un reglamento distinto, aunque en lo referente al modo de verificación de los aspectos fotométricos y colorimétricos son muy similares, y tan solo difieren en los límites establecidos para cada uno de los parámetros.

159

160 Seguidamente se muestra un resumen de la normativa que afecta a las luces de señalización y maniobra, siendo las más importantes: – 76/759/CEE y ECE-R6. Regulan los intermitentes delanteros, traseros y laterales. – 76/758/CEE y ECE-R7. Regulan las luces de situación delanteras y traseras y las del faro. – 77/540/CEE y ECE-R77. Regulan las luces de estacionamiento delante y detrás. – ECE-R87. Regula los faros diurnos. – 77/539CEE y ECE-23. Regulan las luces de marcha atrás. – 77/538/CEE y ECE-R38. Regulan las luces antiniebla traseras. – 76/760/CEE y ECE R-4. Regulan las luces de matrícula. 60º

45º

Eje de referencia 5.33. Ángulo mínimo horizontal de la distribución luminosa para la luz de posición trasera.

Las características de la luz de posición y de la luz de freno están recogidas en el Reglamento 76/758/CEE y ECE-R7, relativo a la homologación de las luces de posición delanteras y traseras, de las luces de frenado y de las luces de gálibo de los vehículos a motor (Figura 5.33). La luz de posición trasera es aquella que sirve para indicar la presencia y la anchura del vehículo visto por detrás. La luz de freno sirve para indicar a los demás usuarios de la carretera que se encuentran detrás de un vehículo que su conductor está accionado el freno de servicio.

45º

45º Eje de referencia

5.34. Ángulo mínimo horizontal de la distribución luminosa para la luz de freno.

En la Figura 5.34 se muestran los ángulos mínimos de emisión de luz del dispositivo. Al ser un dispositivo pensado para ser visto desde la parte inmediatamente posterior al vehículo, el ángulo de iluminación exigido es menor. La normativa específica de las medias máximas y mínimas a las que deben colocarse los pilotos sobre el vehículo, son las que se muestran en la Figura 5.35:

mín. 600 mm

mín. 850mm mín. máx. 350 mm 850 mm

5.35. Normas de montaje de los pilotos.

161


Para la verificación de las características fotométricas y colorimétricas tanto de la luz de freno como de la luz de posición, se utilizará una fuente de luz de referencia correspondiente al iluminante A de la CIE (Comisión Internacional de Alumbrado), que representa la luz emitida por una lámpara con filamento de wolframio. En cuanto a la distribución superficial de la luz emitida por ambas funciones, en la Figura 5.36 se muestra el mapa de distribución, con valores expresados en tanto por ciento respecto del valor máximo medido en el eje de referencia. Además de las exigencias fotométricas y colorimétricas, el dispositivo debe ser sometido a una prueba de resistencia al calor durante una hora.

5°

En algunos casos las exigencias se limitan al color y a la intensidad luminosa. En otros, se presta más atención a la conservación de la función durante la vida del vehículo. De cualquier modo, siempre son requisitos que pretenden garantizar un nivel de seguridad durante la circulación del vehículo, y aunque el piloto trasero vaya detrás de nosotros, su posición no le resta importancia, pues es necesaria para ser visto correctamente por el resto de usuarios de la vía. Por ello, es muy importante su mantenimiento en perfectas condiciones.

20

10° 20

35

0° 5°

20

20

20

90

20

100

20°

10°

90

70 20

10°

20

70

5°

10

35

V

20

10

20 0°

5°

10°

20°

H 5.36. Tabla de distribución luminosa normalizada (valores en %) para las luces de posición y de freno.

A continuación, se muestran diferentes tablas resumen de la reglamentación de proyectores y pilotos: Reglamentación del color de proyectores y pilotos Obligatorio

Función

Número

Color

Situación (9)

Cruce

2

Blanco

Delante: en los bordes exteriores (1)

X

Carretera

Un número par (1)

Blanco


X

Antiniebla delantera

2

Blanco o amarillo selectivo

Delante (1)

Antiniebla trasera

1ó2

Rojo

Si es una, a la izquierda o en el centro Si son dos, en los bordes exteriores (1)

X

Posición delantera

2

Blanco


X

Posición trasera

2

Rojo

Detrás: en los bordes exteriores (1)

X

Estacionamiento

2 ó 4 (2)

Blanco delante Rojo detrás Amarillo auto lateral

En los bordes exteriores (1)

Matrícula

1

Blanco

La necesaria para iluminar la placa

X

Luces de dirección

Un número par mayor de dos (1)

Amarillo auto

Bordes exteriores y lateral (1)

X

SÍ

NO

Opcional

Opcional (3)

162

Reglamentación del color de proyectores y pilotos Obligatorio Función

Número

Color

Situación (9) SÍ

Luces de emergencia

Igual número que los indicadores de dirección

Amarillo auto

Igual que los indicadores de dirección (1)

X

Freno

2

Rojo

Detrás: en los bordes exteriores (1)

X

Luz de freno elevada

1 (1)

Rojo

Detrás: sobreelevada (1)

Marcha atrás

1ó2

Blanco

Detrás (1)

Luz de gálibo

2 visibles por delante y 2 visibles por detrás

Blanco delante Rojo detrás

Lo más alto que permite el vehículo (1)

Catadióptricos delanteros no triangulares

2

Blanco

Delante (1)

Catadióptricos traseros no triangulares

2

Rojo

Detrás: en los bordes exteriores

Catadióptricos laterales no triangulares

Mínimo 2, máximo en función de la longitud del vehículo (1)

Amarillo auto (5)

En el lateral, uniformemente distribuidos

Luz de posición lateral

Mínimo 2, máximo en función de la longitud del vehículo (1)

Amarillo auto (5)

En el lateral, uniformemente distribuidos

Alumbrado interior del habitáculo Dispositivos luminosos o reflectantes de señalización de aperturas de puertas

NO

Opcional X X (4)

Opcional

X

Opcional (6)

X (7)

Opcional (8)

Opcional

(1) En función de las categorías y de la reglamentación vigente. (2) Dos delanteras y dos traseras o una delantera y otra detrás, coincidiendo con las de posición. (3) Si la longitud del vehículo no es mayor de 6 m. y su anchura es menor de 2. En los demás vehículos está prohibida. (4) Es obligatoria para vehículos de más de 2,10 m de anchura y opcional para vehículos de anchura entre 1,80 y 2,10 m. En cabinas con bastidor es opcional la luz de gálibo trasera. (5) Excepcionalmente rojas, si están agrupadas, combinadas o mutuamente incorporadas con un dispositivo trasero. (6) Es obligatorio para vehículos de más de 6 m de longitud. (7) Obligatoria en vehículos cuya longitud supere los 6 m excepto en las cabinas con bastidor y opcional para el resto. (8) Es obligatoria para los destinados al servicio público de viajeros y los de alquiler con conductor. (9) La situación y altura de cada dispositivo se ajustará a lo dispuesto en la reglamentación vigente de los vehículos automóviles.

163


Para los proyectores y pilotos existen unas prescripciones constructivas y de servicio, tanto nacionales como internacionales, conforme a las cuales se deben ensayar y producir para su homologación. Tanto proyectores como pilotos pueden llevar grabado los siguientes códigos que se resumen en las siguientes tablas. Marcas de homologación normalizadas para proyectores Marca de homologación

Función del proyector C/R

Código Europeo cruce o carretera

HC

Halógeno cruce

HR

Halógeno carretera

HCR

Halógeno cruce + carretera

HC/R

Halógeno cruce o carretera

DC

Lámpara de descarga cruce

DR

Lámpara de descarga carretera

DC/R

Lámpara de descarga cruce o carretera

DCR

Lámpara de descarga cruce o carretera

SM1 SM2

Luz de posición lateral

A

Luz de posición delantera

FoB

Luz antiniebla delantera

1

Indicador de dirección delantera

Intensidad luminosa del haz de carretera

«E» seguido de un número correspondiente al país que ha otorgado la homologación 1. Alemania 2. Francia 3. Italia 4. Países Bajos 5. Suecia 6. Bélgica 7. Hungría 8. Rep. Checa 9. España 10. Yugoslavia 11. Reino Unido 12. Austria 13. Luxemburgo 14. Suiza 22. Rusia

Sentido de circulación Sin flecha

10 17,5 20 25 27,5 30 37,5 75 La intensidad máxima autorizada en la parte delantera del vehículo es: 75 correspondiente a 225000 candelas (cd)

Circulación a la derecha (todos los países salvo G.B. e Irlanda)

Circulación a: derecha izquierda

Circulación a la izquierda (GB e Irlanda)

Marcas de homologación normalizadas para pilotos de señalización Función del piloto AR

Piloto de marcha atrás

F

Piloto antiniebla posterior

IA

Catadióptrico

R

Piloto de posición posterior

S1

Piloto de stop

2a

Indicador de dirección posterior

5

Indicador de dirección lateral

Marca de homologación «E» seguido de un número correspondiente al país que ha otorgado la homologación 1. Alemania 2. Francia 3. Italia 4. Países Bajos 5. Suecia 6. Bélgica 7. Hungría 8. Rep. Checa 9. España 10. Yugoslavia 11. Reino Unido 12. Austria 13. Luxemburgo 14. Suiza 22. Rusia

Posición del piloto Piloto derecho 5.37. Datos de homologación normalizadas en el proyector.

Piloto izquierdo

Sin flecha

Piloto mixto

5.38. Datos de homologación normalizadas en el piloto.

164

Casos prácticos Detalla sobre un faro moderno cada una de las marcas impresas en él.

Solución ·· Los faros tienen marcas que proporcionan información sobre su composición. La etiqueta se encuentra en el cristal o en el alojamiento (Figura 5.39). CR

17,5

615/616 HC 04 E1

5.39. Marcado de un faro moderno. Opel Insignia.

– CR: versión de faro ECE regulación 1. • B: luz antiniebla. • C: luz de cruce. • R: luz de carretera. • CR: luz de cruce y carretera. • C/R: luz de carretera o cruce • Regulación ECE 8,20 (solo H4). • HC: luz de cruce halógena. • HCR: luz de carretera y cruce halógena. • HC/R: luz de carretera o cruce halógena. • Regulación ECE 98. • DC: luz de cruce de xenón. • DR: luz de carretera de xenón. • DC/R: luz de carretera o cruce de xenón. – E1: detrás de la E hay un número que indica el país que ha emitido la homologación. 1: Alemania; 2: Francia; 3: Italia; 4: Países Bajos; 5: Suecia; 6: Bélgica; 8: Rep. Checa; 9: España. • : sin flecha, conducción a la derecha. • : conducción a la izquierda. • : conducción a derecha e izquierda. – 17,5: marca de iluminancia; luz de carretera: 10; 12,5; 17,5; 20; 25; 27,5; 30; 37,5; por faro (en Alemania se permite encender un máximo de cuatro faros de luces de carretera simultáneamente y no debe superar un total de 75 ó360 lux. – 615/616: número de homologación de acuerdo con la regulación ECE. – Bombillas. • Luz de cruce: H7. • Luz lateral: W5W. • Luz de carretera: HB3. • Indicador de dirección: PY21W.


165

Actividades finales 1·· ¿Cuál es el objetivo de las luces de posición? 2·· ¿Qué color se utiliza para las luces de posición? 3·· ¿Qué relación de intensidad luminosa existe entre las luces de posición de freno y las luces de posición traseras? 4·· ¿Por qué motivo se utilizan actualmente las luces de freno elevadas de neón o luces LED? 5·· ¿En qué consiste la óptica de Fresnel? 6·· ¿Qué aplicaciones tiene el sistema óptico Fresnel? ¿Cuáles son sus ventajas? 7·· ¿Cómo pueden ser los pilotos con tulipa desmontable? 8·· ¿Cómo está constituido un piloto con tulipa desmontable? 9·· Realiza un cuadro en el que queden reflejados los colores normalizados para las tulipas. 10·· ¿Qué parámetros debe representar un catadióptrico? 11·· ¿Cómo es la marca de homologación de un faro delantero? 12·· Según la reglamentación, ¿qué funciones de iluminación pueden coincidir en un piloto trasero? 13·· Dibuja los ángulos de distribución luminosa de una luz de posición trasera y de una luz de freno. 14·· Indica el significado de las siguientes siglas recogidas en diferentes proyectores y pilotos: – HC – HC/R – DC R

–FoB – AR – S1

–F – 2a

166

Caso final Adaptación de los faros ·· Si se viaja con el vehículo a un país con un código de circulación distinto al de su país (circulación por la

derecha ⇔ circulación por la izquierda), ¿cómo se deben adaptar los faros del vehículo para pasar de una iluminación asimétrica a una iluminación simétrica?

Solución ·· En este caso, tomaremos como ejemplo el faro de un Golf 4 que tienen los módulos de xenón/halógenos de 90 mm (Figura 1). En la variante de xenón, hay un capuchón de goma montado en la parte inferior del faro de luz de cruce. Para acceder a este capuchón puede que sea necesario desmontar el faro según el tipo de vehículo. Retirar el capuchón de goma (Figura 2), e invertir la palanca que se encuentra en el interior.

1. Faro Golf IV.

2. Retirada del capuchón.

En la Figura 3 se muestra el módulo de lentes aflojado para representar mejor la mecánica de la palanca. Si este se encuentra montado, es posible realizar el ajuste a través de la apertura C.

A

C

B

A ⇒ Ajuste básico A

B ⇒ Ajuste neutro

B

3. Tipo de ajuste mediante el aflojado de las lentes.


4. Actuación sobre la moldura para ajuste básico.

167

5. Actuación sobre la moldura para ajuste neutro.

La figura 4 muestra la moldura en el ajuste básico. La figura 5 muestra la moldura en el ajuste neutro. Si se desplaza la moldura, la zona iluminada asimétrica queda en la penumbra. La figura 6 muestra la variante halógena del módulo de 90 mm. En este módulo, la adaptación se realiza girando el reflector. Aflojar o retirar los tornillos de fijación, girar el reflector en el sentido de las agujas del reloj hasta que haga tope y volver a fijar los tornillos. Para los sistemas de iluminación halógena, xenón o bixenón con módulos de proyección, se ha desarrollado una solución que se conoce como «la solución del tu6. Variante halógeno de faro. rista». Directamente montada en el módulo de proyección se encuentra una pequeña palanca (Figura 7), que en general es fácilmente accesible. Invirtiendo la posición de la palanca se oscurece el haz asimétrico de la luz de cruce por medio de un pequeño panel, obteniendo así una distribución de luz simétrica que ya no deslumbrará a los vehículos que circulan en sentido contrario. En los faros reflectores de cristal transparente se pegará un adhesivo en determinadas zonas, tal y como se viene haciendo hasta ahora en los faros con cristal dispersor convencional (Figura 8). Normalmente, las instrucciones para colocar el adhesivo se pueden encontrar en el manual de instrucciones del vehículo.

7. Palanca de oscurecimiento del haz asimétrico.

8. Pegado del adhesivo.

168

Ideas clave Sistema de flujo reflector

DIFUSIÓN DEL HAZ LUMINOSO

Sistema de flujo directo Sistema con óptica de reflector y óptica Fresnel

Pilotos con dispersor desmontable Pilotos con dispersor soldado

DESCRIPCIÓN DE PILOTOS

Dispersor

Componentes

Cuerpo Portalámparas

Catadióptricos Pilotos traseros con LED

LUCES DE SEÑALIZACIÓN Y MANIOBRA

-

De cambio de dirección De posición De gálibo Diurnas De freno De freno elevadas adicionales Marcha atrás Niebla traseras De matrícula De emergencia

De faros delanteros - Haz de luz

REGLAMENTACIÓN De pilotos traseros - Normativa CEE y ECE-R



Actualización de pilotos traseros LED para el VW Golf V Versión LED en color plateado-rojo y plateado-negro, así como pilotos oscurecidos en tecnología de lámparas Lippstadt/Essen, noviembre de 2005. Con la actualización de pilotos LED, Hella ha desarrollado un elemento técnico y estético destacado en la parte trasera del Golf 5. La luz trasera, la luz de freno y el intermitente se han fabricado por primera vez con diodos luminosos (LED). La nueva actualización de pilotos traseros LED está disponible en dos variantes de color: plateado-

rojo y plateado-negro. Esta tecnología LED utilizada en los pilotos ya se utiliza con gran éxito en los pilotos traseros de serie del VW Golf Plus. La actualización de pilotos con estética oscurecida es otra alternativa para la parte trasera del Golf V, basada en la acreditada tecnología de lámparas, y confiere a todos los modelos de Golf V una estética trasera deportiva y dinámica.

Los diodos luminosos ofrecen ventajas en cuanto a la segu-

calidad y áreas mates muy elegantes. Los elementos de di-

ridad, sobre todo en el caso de la luz de freno y los intermi-

seño superiores e inferiores de color rojo confieren al Golf

tentes: los LED se caracterizan por un tiempo de respuesta

V una vista posterior completamente nueva. La variante de

mucho más rápido en comparación con las lámparas con-

color plateado-negro permite una óptica individualizada

vencionales. En consecuencia, los vehículos que circulan por

que combina armónicamente con los vehículos de colores

detrás reciben la advertencia antes. Otra de sus ventajas

oscuros. El montaje de la nueva actualización de pilotos

reside en la homogeneidad de las superficies luminosas:

traseros LED puede realizarse sin problemas, ya que la elec-

gracias al uso de los diodos, por primera vez ha sido posible

trónica necesaria para la conexión a la red de a bordo ya

fabricar las superficies funcionales íntegramente en estética

se encuentra integrada en la lámpara. Naturalmente, se ha

brillante, sin cristales intermedios coloreados. Para la luz de

comprobado la compatibilidad electromagnética de la ac-

marcha atrás y la luz antiniebla trasera se utilizan lámparas

tualización de pilotos traseros. Hella.

convencionales como fuentes luminosas, ya que esta técnica es la más adecuada para sus funciones. En los extremos exteriores se ubican las luces traseras, de freno e intermitentes. Como fuentes de luz se utilizan 36 diodos luminosos (LED) en cada lado. Para la luz trasera y la luz de freno, 16 diodos luminosos emiten luz roja. Cuando el conductor acciona la palanca de los intermitentes, se activan los 20 diodos luminosos, emitiendo la luz amarilla prescrita. La parte del piloto que se encuentra en el portón trasero está diseñada de manera que la óptica LED también combina de forma armónica incluso con las lámparas como fuentes luminosas. Esta pieza contiene la luz antiniebla a la izquierda y la luz de marcha atrás a la derecha. Los captafaros prescritos están integrados en el piloto. El diseño de color plateado dispone de áreas brillantes de alta

u

n

i

d

a

6

d

Mantenimiento del circuito acústico del vehículo SUMARIO ■

Sistema acústico y normativa legal

■

Principios físicos del sonido Definición de sonido Principales datos técnicos del sonido Cualidades del sonido

■

Tipos de bocinas Bocina electromagnética Bocina electroneumática Bocina neumática

■

Avisadores de marcha atrás

■

Otros componentes del sistema acústico

■

Diagnosis de la bocina

OBJETIVOS ·· Conocer los principales datos técnicos del sonido y sus cualidades. ·· Estudiar y conocer los diferentes tipos de bocinas usadas en vehículos. ·· Saber interpretar circuitos de avisadores acústicos instalados en los vehículos.

171

Unidad 6 - Mantenimiento del circuito acústico del vehículo

1 >> Sistema acústico y normativa legal 1.1 > Sistema acústico Se trata de un dispositivo electroacústico que convierte la energía eléctrica en acústica, conservando la forma de onda original (Figura 6.1), es decir, son transmisores de señales acústicas y son parte fundamental en la seguridad pasiva del automóvil, ya que pueden ayudarnos a prevenir accidentes, alertando a peatones, animales y otros automovilistas. Excepcionalmente, se podrá usar para avisar de la presencia de algún accidente, así como para alertar al vehículo que nos precede de que lo vamos a adelantar. Además, se incorpora la señal acústica en vehículos de tipo industrial, con la intención de advertir de que el vehículo va a circular o está circulando en sentido hacia atrás. Casi la cuarta parte de las muertes que se producen en el trabajo por causa de un vehículo tienen lugar cuando este está efectuando la maniobra de marcha atrás. Para luchar contra la peligrosidad de esta maniobra es necesario instalar alarmas acústicas que alerten a las personas que se encuentran detrás del vehículo. Para que una alarma de marcha atrás resulte altamente eficaz ha de ser capaz de alertar sin sobresaltar, de tal forma que la persona que se encuentra detrás del vehículo tenga la suficiente capacidad de respuesta a la alarma. Además, la señal acústica debe ayudar a las personas a distinguir claramente el foco de peligro y su dirección, lo que resulta de vital importancia en entornos donde trabajan varios vehículos y máquinas a la vez.

1.2 > Normativa legal La norma 28 CE, que rige internacionalmente, prescribe que las señales acústicas de los vehículos deben proporcionar un sonido uniforme y constante, cuya intensidad sonora durante el funcionamiento no puede variar perceptiblemente. La instalación de sirenas, campanas u otros mecanismos está prohibida, igual que el toque de melodías por medio de emisores de sonido regulados con temporizadores secuenciales. La Ley de Seguridad Vial y Circulación de Vehículos a Motor y su Reglamento de Desarrollo (Real Decreto Legislativo 339/1990 de 2 de marzo, por el que se aprueba el texto articulado de la Ley sobre tráfico, circulación de vehículos a motor y seguridad vial) prohíbe el uso inmotivado del aparato de señales acústicas y establece la obligación del uso de silenciadores. El Reglamento General de Circulación indica que las advertencias acústicas solo se podrán realizar por los conductores de vehículos en estas ocasiones: – Para evitar un posible accidente y, de modo especial, en vías estrechas con muchas curvas – Par advertir, fuera de la población, al conductor de otro vehículo del propósito de adelantarlo. – Para advertir su presencia a los demás usuarios de la vía, según dispone el artículo 70.

6.1. Diferentes tipos de bocina.

172

2 >> Principios físicos del sonido 2.1 > Definición de sonido Del latín sonitus, un sonido es una sensación que se produce en el oído por el movimiento vibratorio de los cuerpos. Estas vibraciones se transmiten por el aire u otro medio elástico. Para la física, el sonido implica cualquier fenómeno vinculado a la propagación de ondas elásticas que generan un movimiento vibratorio en un cuerpo, aun cuando estas ondas no sean audibles. El sonido audible para los seres humanos está formado por las oscilaciones de la presión del aire, que el oído convierte en ondas mecánicas para que el cerebro pueda percibirlas y procesarlas. Al propagarse, el sonido transporta energía pero no materia. Las vibraciones se generan en la misma dirección en la que se propaga el sonido: se trata, por lo tanto, de ondas longitudinales. La velocidad del sonido en el aire a una temperatura de 20 ºC es de 340 metros por segundo. Cabe destacar que la velocidad del sonido es superior en los sólidos que en los líquidos, y es mayor en los líquidos que en los gases. Se conoce como potencia acústica a la cantidad de energía en forma de ondas que emite una determinada fuente por unidad de tiempo. Esta potencia depende de la amplitud (la variación máxima de desplazamiento del movimiento ondulatorio). Las cuatro cualidades principales del sonido son: – – – –

Altura (grave, agudo o medio según la frecuencia de las ondas). Duración (el tiempo en el cual se mantiene el sonido). Timbre (depende de los armónicos). Intensidad (la cantidad de energía que contiene).

2.2 > Principales datos técnicos del sonido – Frecuencia Es la cantidad de ciclos completos de activación y desactivación que ocurre en un determinado tiempo dentro de la bocina. La unidad de medición de frecuencia más común es el hertz (Hz). Una frecuencia de 10 Hz significa que 10 activaciones completas y 10 cortes completos se dan cada segundo. A mayor frecuencia, el sonido emitido será más agudo, y a menor frecuencia, será más grave. En la Figura 6.2 se puede observar un ejemplo de la variación de la frecuencia.

6.2. Variación de la frecuencia.

Abajo podemos ver las frecuencias más altas y en el eje horizontal se representa el tiempo.

173


– Decibelios La unidad de medida de la intensidad del sonido en las bocinas son los decibelios (dB). El correcto funcionamiento de las bocinas de equipo original es de 104 decibelios a una distancia de 10 metros, distancia en la que se calcula que el conductor tendrá el suficiente tiempo para reaccionar y evitar un posible accidente. – Voltaje Es una medida de la presión eléctrica de voltaje, que se conoce también como fuerza electromotriz. El suministro de voltaje se realiza mediante la batería del vehículo. Generalmente, las baterías cuentan con un voltaje desde 12 voltios hasta 13,5. Las bocinas operan entre 10 y 15 voltios dependiendo de las condiciones de la batería y el alternador del vehículo. Teniendo en cuenta los anteriores datos técnicos, a las bocinas se les realiza una serie de pruebas. Estas son: – Resistencia a la corrosión. 144 horas en pruebas de salitre según prueba SS DIN 50021 en la superficie de zinc. – Temperatura. En teoría, la temperatura ambiente influye en el buen funcionamiento del claxon. Las condiciones de temperatura en las que opera de manera correcta son las siguientes: Temperatura de prueba + 23 °C +/– 5 °C Temperatura de operación –40 °C a + 80 °C – Hermeticidad. Referente a la norma SAE J575, después de cinco segundos sumergido en agua, la bocina no debe presentar penetración interna. A continuación se muestra una tabla y un gráfico comparativo entre dos tipos de bocinas, donde se pueden comprobar las principales características que deben tenerse en cuenta. De ellas se puede deducir que la bocina A ofrece mayores garantías que la bocina B (Figura 6.3). Bocina A

Bocina B

Valor

Abreviatura

Valor

Abreviatura

Tensión requerida

12 voltios

V

12 voltios

V

Tensión de prueba

13 +/– voltios

V

No especificada

Tensión de operación

10 a 15 voltios

V

No especificada

Frecuencia

400 hertz

Hz

335 hertz

Hz

Nivel de sonido

115 decibelios

DB

110 decibelios

dB

Distancia del sonido

10 metros

m

2 metros

m

Potencia

66 vatios

W

No especificada

174

Prueba de frecuencia

Prueba de sonido continuo 116

400 300

112 Hertz

Decibelios

114 110 108 106

200 100

104 102

0 min.

1 min. 2 min. tiempo

Bocina A

0

3 min.

Bocina B

1 min.

2 min. tiempo

Bocina A

3 min.

Bocina B

6.3. Gráfico comparativo.

Se podría resumir que los condicionantes mínimos que se le puede exigir a una bocina son los siguientes: – Atención máxima: un sonido potente y penetrante también para distancias más largas con dispersión. – Larga vida útil y calidad confiable: resistencia a la oxidación y a los impactos. – Sonido potente: 110 dB (A) a 2 metros de distancia. – Máxima seguridad de funcionamiento: una estructura sólida construida en material resistente a la intemperie. – Utilización de un filtro microporoso de teflón para comprensión del sonido: garantiza protección contra corrosión, humedad e impurezas. – Homologación según las normas Europeas CE y ECE, que atienden todos los países del mundo. – Especificación del equipo original. A continuación se muestran los iconos que representan las características o datos técnicos más importantes de las bocinas (Figura 6.4).

Voltaje

Volumen

12 V 24 V

Homologación

E9

110 db (A)

Colores

Tono

335/ 420 hz

Tecnología

Acero

Teflón Filtro

Negro

Anticorrosión

6.4. Datos técnicos de una bocina.

Propagación del sonido

Propagación

Aplicación

Tono

112 mm 115 mm

175


2.3 > Cualidades del sonido El oído es capaz de distinguir unos sonidos de otros porque es sensible a las diferencias que puedan existir entre ellos en lo que concierne a alguna de las tres cualidades que caracterizan todo sonido, que son la intensidad, el tono y el timbre. Aun cuando todas ellas se refieren al sonido fisiológico, están relacionadas con diferentes propiedades de las ondas sonoras. – Intensidad La intensidad del sonido percibido, o propiedad que hace que este se capte como fuerte o como débil, está relacionada con la intensidad de la onda sonora correspondiente, también llamada intensidad acústica. La intensidad acústica es una magnitud que da idea de la cantidad de energía que está fluyendo por el medio como consecuencia de la propagación de la onda. Se define como la energía que atraviesa por segundo una superficie unidad dispuesta perpendicularmente a la dirección de propagación. Equivale a una potencia por unidad de superficie y se expresa en W/m2. La intensidad de una onda sonora es proporcional al cuadrado de su frecuencia y al cuadrado de su amplitud, y disminuye con la distancia al foco. La magnitud de la sensación sonora depende de la intensidad acústica, pero también depende de la sensibilidad del oído. El intervalo de intensidades acústicas que va desde el umbral de audibilidad, o valor mínimo perceptible, hasta el umbral del dolor es muy amplio, estando ambos valores límite en una relación del orden de 1 014 (Figura 6.5). En la siguiente Figura se puede observar que el campo de audibilidad humano tiene aproximadamente la forma de ojo abierto que puede apreciarse en el gráfico. Está contenido entre cuatro límites: los infrasonidos, los ultrasonidos, el umbral de audición (curva negra), y el umbral del dolor (curva blanca).

db

80 60

U l t r a s o n i d o s

100

Umbral del dolor

s o n i d o s f r a I n

120

Zona de la conversación

40

20 Umbral de audición 0 16

125

6.5. Campo de audibilidad humano.

250

500

1000

2000

4000

8000 16000

Hz

176 Debido a la extensión de este intervalo de audibilidad, para expresar intensidades sonoras se emplea una escala cuyas divisiones son potencias de 10 y cuya unidad de medida es el decibelio (dB). Ello significa que una intensidad acústica de 10 decibelios corresponde a una energía diez veces mayor que una intensidad de 0 decibelios; una intensidad de 20 dB representa una energía cien veces mayor que la que corresponde a 0 decibelios, y así sucesivamente. Otro de los factores de los que depende la intensidad del sonido percibido es la frecuencia. Ello significa que, para una frecuencia dada, un aumento de intensidad acústica da lugar a un aumento del nivel de sensación sonora, pero intensidades acústicas iguales a diferentes frecuencias pueden dar lugar a sensaciones distintas. – Tono (altura) El tono es la cualidad del sonido mediante la cual el oído le asigna un lugar en la escala musical, permitiendo, por tanto, distinguir entre los graves y los agudos. La magnitud física que está asociada al tono es la frecuencia. Los sonidos percibidos como graves corresponden a frecuencias bajas, mientras que los agudos son debidos a frecuencias altas (Figura 6.6). Así, el sonido más grave de una guitarra corresponde a una frecuencia de 82,4 Hz, y el más agudo, a 698,5 Hz. Sonido agudo

Sonido grave

6.6. Tono agudo y tono grave.

Junto con la frecuencia, en la percepción sonora del tono intervienen otros factores de carácter psicológico. Así sucede, por lo general, que al elevar la intensidad se eleva el tono percibido para frecuencias altas y se baja para las frecuencias bajas. Entre frecuencias comprendidas entre 1 000 y 3 000 Hz, el tono es relativamente independiente de la intensidad. – Timbre El timbre es la cualidad del sonido que permite distinguir sonidos procedentes de diferentes instrumentos, aun cuando posean igual tono e intensidad. Debido a esta misma cualidad es posible reconocer a una persona por su voz, la cual resulta característica de cada individuo. El timbre está relacionado con la complejidad de las ondas sonoras que llegan al oído. Pocas veces las ondas sonoras corresponden a sonidos puros; solo los diapasones generan este tipo de sonidos, que son debidos a una sola frecuencia y se representan por una onda armónica. Los instrumentos musicales, por el contrario, dan lugar a un sonido más rico, resultante de vibraciones complejas. Cada vibración compleja puede considerarse compuesta por una serie de vibraciones armónicas simples de una frecuencia y de una amplitud determinadas, cada una de las cuales, si se considerara separadamente, daría lugar a un sonido puro. Esta mezcla de tonos parciales es característica de cada instrumento y define su timbre. Debido a la analogía existente entre el mundo de la luz y el del sonido, al timbre se le denomina también color del tono.

177


3 >> Tipos de bocinas Existen diferentes tipos de bocinas en los vehículos para realizar la señal acústica, pudiéndose encontrar las siguientes variantes: electromagnética, electroneumática y neumática.

3.1 > Bocina electromagnética – Las bocinas electromagnéticas son las más utilizadas en vehículos (Figuras 6.7 y 6.8). Tienen un sonido relativamente duro, que se emite concentrado sobre todo hacia delante. Así se consigue una buena penetración a larga distancia a través del ruido del tráfico. El mejor timbre lo dispone el juego con un tono agudo y otro grave. En este tipo de bocinas (Figura 6.7), la masa del inducido con la membrana del muelle forma un sistema oscilante. Al aplicar tensión a la bobina magnética a través del interruptor de mando, golpea el inducido con la frecuencia básica de la bocina contra el núcleo magnético. Por medio de estos fuertes golpes periódicos, el plato oscilante que está unido fijamente al inducido se excita y emite ondas de los armónicos superiores, cuya energía sonora máxima, según las normativas legales, debe estar en la banda de frecuencias de 1,8 a 3,55 kHz. De aquí se comprende el tono comparativamente alto de las bocinas, que radian principalmente en el eje de la bocina hacia delante, así como su buena propagación a través del ruido del tráfico a gran distancia. El tamaño de una bocina es decisivo para la frecuencia de base y la intensidad sonora. Interruptor de contactos

Carcasa metálica

Conexiones eléctricas

Membrana metálica flexible Inducido

Bobina electromagnética

Núcleo magnético

6.7. Despiece de bocina electromagnética.

6.8. Bocinas electromagnéticas.

Podemos distinguir las siguientes bocinas electromagnéticas respecto de la convencional: – Las bocinas de tono fuerte son ideales para condiciones extremas, ya que debido a su tamaño y al potente accionamiento eléctrico poseen un mayor poder de penetración. Además de un tono alto y un mayor diámetro, también tienen un accionamiento eléctrico más potente. Por ello, sus señales de aviso son perceptibles incluso en condiciones extremas (cabina de conductor de camión con un nivel de ruido elevado). – Las bocinas eléctricas de doble tono (Figura 6.9) tienen un sonido pleno y armónico. La amplitud de la radiación sonora es tal que no pasa inadvertida en los cruces.

6.9. Bocinas eléctricas de doble tono.

178 3.2 > Bocina electroneumática Carcasa metálica Bobina electromagnética

Interruptor Trompeta de contactos

Posee el mismo sistema de accionamiento que la bocina normal, pero el inducido oscila sin golpes, libre del sistema magnético. La membrana oscilante pone en oscilación una columna de aire dentro de un tubo (Figura 6.10).

Conexiones eléctricas

Núcleo magnético (inducido)

Membrana metálica flexible

La frecuencia de resonancia de la membrana y de la columna de aire están relacionadas entre sí.

6.10. Despiece de bocina electroneumática.

Montaje de bocinas en la carrocería

Ambas determinan el tono de la señal. Para alcanzar un rendimiento favorable en la radiación del sonido, el tubo se ensancha en su extremo en forma de trompeta. Con el fin de conseguir un tamaño pequeño, el tubo de la trompeta está casi siempre enrollado en forma de caracol.

Las bocinas eléctricas han de acoplarse a la carrocería de forma flotante, con el fin de evitar que las partes de la carrocería que vibren, perturben la pureza de tono y el volumen del sonido.

La existencia de muchos sobretonos en la zona baja del espectro de frecuencias confiere a las bocinas electroneumáticas un sonido melódico. La capacidad de penetración es inferior a la de la bocina normal a causa del reparto uniforme de la energía sonora sobre un espectro ancho.

Las bocinas son sensibles a las resistencias adicionales de la alimentación. Al menos el mando debe ser a través de un relé, en lugar del pulsador de la señal.

Una forma de clasificar las bocinas electroneumáticas puede ser la siguiente: – Las bocinas de compresión emiten un enérgico sonido doble o triple que se obtiene gracias a un compresor que no necesita mantenimiento. – Las bocinas de aire comprimido se caracterizan por su voluminoso y penetrante sonido, generado por el sistema de frenos de aire comprimido. Se utilizan principalmente en camiones y autobuses.

3.3 > Bocina neumática Su principio de funcionamiento se basa en la utilización de aire a presión; por tanto son utilizadas principalmente en vehículos industriales que cuentan con dicha instalación. Están formadas por una carcasa que posee interiormente dos cámaras, las cuales están separadas por una membrana flexible (Figuras 6.11 y 6.12). Esta membrana deja pasar el aire de una cámara a otra. Una de ellas cuenta con un conducto de entrada de aire a presión y un conducto de salida, cerrado por la misma membrana. Su aspecto exterior tiene forma de trompeta. Carcasa

Membrana

Entrada de aire a presión

Trompeta Salida de aire Cámara 1 6.11. Bocina triple para camión.

6.12. Despiece de bocina neumática.

Cámara 2

179


4 >> Avisadores de marcha atrás La nueva generación de alarmas de marcha atrás se desarrolla para dar una respuesta evolutiva a estas exigencias y eliminar los inconvenientes de las alarmas convencionales: falta de direccionalidad del sonido y contaminación acústica. La innovación de estas nuevas alarmas reside en el nuevo sonido que emplean basado en la tecnología de la banda ancha, que resulta totalmente diferente al pitido de las alarmas convencionales de sonido de frecuencia de banda estrecha. El sonido es direccional, más suave y más eficaz tanto en seguridad como alerta, así como más respetuoso con el entorno, gracias a la tecnología de sonido que emplea. El sonido de banda ancha de la alarma abarca un rango de frecuencia múltiple entre 400 Hz y 10 000 Hz, el cual hace que el sonido se disipe el doble de rápido que el sonido de banda estrecha. Dado que se detecta con mucha más rapidez que los tonos puros, la nueva alarma es igualmente efectiva con niveles de decibelios más bajos. Además, la direccionalidad de su sonido hace que el impacto sonoro se concentre únicamente en la zona donde debe causar la alerta, la parte de detrás del vehículo, disipándose en el resto del entorno. Ello contribuye a reducir la contaminación acústica y evita molestias a los vecinos cercanos (Figura 6.13).

a

b

6.13. a. Alarma habitual (sonido global); b. Alarma con sonido de banda ancha.

4.1 > Sonido de banda ancha Las alarmas para la conducción marcha atrás son fundamentales para la seguridad, aunque pueden causar molestias acústicas e irritación a los trabajadores y residentes locales. Su sonido de banda ancha, también conocido como sonido blanco, tiene múltiples frecuencias y sustituye la banda de frecuencia estrecha de las alarmas convencionales. Ventajas de la banda ancha – Disipación más rápida El sonido de banda ancha se disipa más rápidamente que el de las alarmas convencionales y solo se percibe intensamente detrás de la máquina. – Sonido menos irritante Tras la realización de algunas pruebas, se ha comprobado que las alarmas con sonido de banda ancha resultan menos irritantes para las personas que tienen que trabajar cerca de maquinaria.

180 – Menos decibelios Las alarmas con sonido de banda ancha se oyen más que las alarmas convencionales, pero, en cambio, para ello emplean menos decibelios; esto ocurre porque emiten más frecuencia y percibimos más este tipo de sonido. – Sonido más localizable Se puede percibir fácilmente la dirección de la que viene el sonido. Esto es muy importante cuando hay varias máquinas trabajando juntas en la misma zona. Las alarmas convencionales, en cambio, pueden llevar a confusiones. – Sonido de advertencia Las alarmas convencionales se oyen desde cualquier lugar; las personas se habitúan a esos sonidos y, en consecuencia, dejan de ser una advertencia de peligro. Esto no sucede con las alarmas de banda ancha ya que el sonido de advertencia solo se escucha detrás de la máquina. – Desconexión de la alarma Las alarmas convencionales son muy molestas, y desafortunadamente, en la práctica, en zonas donde se usan muchas alarmas de este tipo, los operarios acaban desconectándolas. Las alarmas de banda ancha no molestan, de tal manera que esto no sucedería. – Auriculares de protección Las bajas frecuencias de las alarmas de banda ancha permiten que el sonido se escuche con los auriculares de protección colocados. – Menos problemas de oído El sonido de banda ancha, al repartirse en una masa de frecuencias, es menos agresivo para el oído. – Menos sustos Un sonido estridente puede sobrecoger o causar un sobresalto que paralice la capacidad de respuesta de la persona a la alarma; con las alarmas de banda ancha, la percepción del sonido es suave y no brusca.

181


5 >> Otros componentes del sistema acústico El sistema acústico puede disponer, además de la bocina propiamente dicha, de otros componentes, como pueden ser: – Pulsador de bocina: es accionado por el conductor cuando es necesario. Suele encontrarse en el volante, en diferentes formatos en función del fabricante (Figura 6.14), y también en el conmutador multifunción de luces, siendo en este caso accionado cuando se presiona hacia el interior de la columna de la dirección. – Relé de bocina: se instala en el circuito cuando se prevé un consumo elevado y siempre que se utilicen dobles bocinas. La misión del relé es la de proteger los contactos del pulsador o interruptor. El relé tiene un arrollamiento único, el cual a través del pulsador queda conectado con la batería. La corriente circula a través del arrollamiento y produce un campo magnético que atrae la armadura hacia el núcleo y cierra los puntos de contacto. De este modo, en los circuitos con doble bocina, estas quedan conectadas directamente a la batería con la consiguiente emisión de sonido (Figura 6.15).

M

Bocina

Pulsador de bocina

Relé de bocina

Bocina

O

S

Batería

6.15. Relé y circuito de la bocina.

En caso de avería del relé, este debe ser sustituido y no reparado. En el siguiente esquema de avisador acústico sonoro sin relé (Figura 6.16), se puede comprobar que la corriente procedente de la batería (30) pasa directamente por el fusible de protección (F7) hacia el pulsador de la bocina, el cual se encuentra en el mando combinado de luces de señalización. Al cerrarse el pulsador, este conecta con las bocinas, cierra el circuito a masa y se produce la señal acústica en los avisadores sonoros grave y agudo.

6.14. Pulsador bocina en volante.

182

30 15 X 31

15 X 30

50 2/30 1/85

Stop

J59

Park

3/87 4/86

F7

D (40A)

Caja maxi fusibles

B (40A) 13 11 12 8 14 6 9 10 7

0004 Combinado de luces de señalización

2

2

3 2 14 5

H

+ 1

2522

1

2521

A

_

Accionamiento avisadores sonoros

2521 Avisador sonoro grave 2522 Avisador sonoro agudo

6.16. Circuito de avisadores sonoros de doble tono sin relé (en reposo).

En la Figura 6.17 con accionamiento de avisadores acústicos con relé de doble tono, se puede observar que el pulsador se encuentra en el conmutador del limpiaparabrisas y el limpialuneta. Al ser accionado (H), el conmutador cierra a masa, lo que provoca que en el relé J4 se cree un campo magnético en su bobina y provoque el cierre de sus contactos. Esto, además, provoca que los avisadores acústicos de doble tono se activen al cerrar el circuito a masa (31) a través de los contactos del relé J4.

30

30 15 X 31

D

50 X 15 P

2/30 1/85

SU

J4

J59

S13 15A

3/87 4/86

E22 Conmutador limpiaparabrisas y limpialuneta 71 53b T7a/1 T5c/1

53 T5c/3

H J T5c/5 T4b/1

T T4b/2

T5c/4 53e

E22

6.17. Circuito de avisadores sonoros de doble tono con relé (en reposo).

1

_

H1 Avisadores sonoros doble tono

A

2 1T0J T5c/2 53a

H Accionamiento avisadores sonoros

2

2 H

T4b/3 31

+

H1

2522

1

J4 Relé avisadores sonoros doble tono

183


– Unidad de control de bocina: en los vehículos dotados con gestión electrónica, es la unidad de control de la red de a bordo la que realiza las funciones básicas de la bocina. En la Figura 6.18 el funcionamiento del sistema sería como se detalla a continuación. La señal del accionamiento de bocina se envía hacia la unidad de control de la electrónica de la columna de dirección. Esta unidad de control convierte esa señal en un mensaje CAN-BUS y lo vuelca a la línea de confort. La red de a bordo recoge el mensaje y excita a la bocina grave y a la bocina aguda a través del relé de bocina bitonal. La red de a bordo excita el relé de descarga para contacto al recibir la señal de conexión de encendido, e interrumpe la excitación al recibir la señal de 50 o al desconectarse el encendido. El relé se ubica en el portarrelés de nueve posiciones. A su vez, la información del conmutador de encendido se recibe a través del CAN-BUS de confort procedente de la unidad de control de la electrónica de la columna de dirección.

Unidad de control de la red de a bordo

Unidad de control para la electrónica de la columna de dirección

Accionamiento de bocina

Fusible

Bocina de tonos agudos

Relé de bocina bitonal

30

31 31

30 Relé para descarga de borne 75

Conmutador de encendido y arranque

30

Bocina de tonos graves

75 31

6.18. Circuito de bocina con gestión electrónica.

Selección del tipo de bocina adecuado Para viajes frecuentes por carreteras con tráfico de camiones, las bocinas de percusión o neumáticas son preferibles a las electroneumáticas debido a su mayor eficacia de aviso. En tráfico por ciudad son, en cambio, más adecuadas estas últimas, pues el sonido de aquellas es a menudo demasiado alto y molesto para los peatones. Para estas diferentes exigencias pueden instalarse ambos sistemas con un conmutador para la circulación en ciudad o por carretera. Las frecuencias de las bocinas están normalizadas. La combinación de una bocina de tono alto con otra de tono bajo da siempre un doble timbre armónico.

184

6 >> Diagnosis de la bocina Cuando nuestro coche se queda «mudo», los fallos suelen estar relacionados con un problema eléctrico, daños de la bocina en sí y rotura en el accionamiento de la bocina. Es por ello por lo que se han elaborado una serie de consejos para cuando no se encuentra la causa de falta de sonido en la bocina, y se busca una solución rápida y concreta al problema. – En primer lugar, debemos distinguir que hay bocinas con relés y otras que carecen de ellos, diferenciándose de las primeras porque tienen un terminal eléctrico, mientras que las que no poseen relé cuentan con dos terminales eléctricos. 1º - Examinar la caja de fusibles (lo básico en todo circuito eléctrico), además de un interruptor presente en algunos coches, que permiten cambiar la modalidad «ciudad» y «carretera». 2º - Si la bocina tiene relés y su sonido no adopta el volumen adecuado, debemos advertir que el terminal mencionado esté conectado apropiadamente. Además, con el uso de un multímetro, verificar que el voltaje sea el recomendado por el fabricante.

Continuando con los problemas frecuentes en las bocinas, y dejando atrás las consideraciones básicas enumeradas anteriormente, nos adentramos en la posible solución a un problema bastante molesto y frecuente. – Seguramente, muchos habrán tenido el problema de que, al accionar la bocina, esta se queda trabada y deja aturdidos a los conductores de otros coches (además de a uno mismo, claro está). 1º- Verificar que el botón que acciona la bocina no esté atascado debido a alguna suciedad o rotura, por lo que hemos de examinarlo y, si tiene alguna tapa o puede ser removido, limpiarlo. 2º - Si la bocina sigue sonando, debemos desconectar el cable que parte del relé hacia el botón de accionamiento, siempre y cuando la bocina cuente con uno. 3º - Si no posee un botón de accionamiento, debemos cambiar el relé, una tarea que no demanda mucho tiempo y que es fácil de realizar.

También debemos tener en cuenta que los botones de accionamiento tienden a generar cortocircuitos o a dañarse con el paso del tiempo. – Continuando con los consejos, uno de los factores que debemos tener en cuenta en el accionamiento de las bocinas es que estas tengan un voltaje adecuado, tanto en la recepción como en la entrega de energía eléctrica. 1º - Comenzaremos presionando el botón de la bocina y lo mantendremos accionado, debiéndose notar un sonido parejo, sin pérdida de intensidad ni intermitencias; de lo contrario el problema seguramente esté allí. 2º - Si la bocina carece de relés, el voltaje está en conexión directa hacia los fusibles y a tierra con el botón de la bocina, por lo que debemos echar un vistazo tal como anteriormente hemos mencionado. 3º - Si la bocina persiste y no se apaga, debemos desconectar el botón de su accionamiento y volverlo a conectar, verificando alguna obturación o rotura. 4º - Si al volver a colocarlo no funciona, debemos cambiar el botón; si funciona y no se detiene, debemos buscar cortocircuitos en los cables a tierra. 5º - Si la bocina no funciona en su accionamiento, se debería conectar directamente desde la batería, cambiándola si aún así no emiten sonido alguno.


Actividades finales 1·· ¿Cuál es la misión del sistema acústico de un vehículo? 2·· Cita y explica brevemente las cualidades principales del sonido. 3·· ¿Cuál es la definición de frecuencia? 4·· ¿Cuáles son las condiciones mínimas que se le debe exigir a una bocina? 5·· ¿Cuál es la definición de tono? 6·· ¿Cuál es el principio de funcionamiento de la bocina neumática? 7·· ¿Qué significado tiene una alarma de banda ancha? 8·· Cita las ventajas de las alarmas de banda ancha. 9·· ¿Cuál es la función principal de un relé de bocina? 10·· ¿Cuáles son las ventajas del sonido de banda ancha? Señala la respuesta correcta: a) Sonido más irritante. b) El sonido de banda ancha, al repartirse en una masa de frecuencias, es menos agresivo para el oído. c) Disipación más rápida de la luz. d) El sonido es menos localizable.

11·· ¿Qué debes hacer en caso de avería de la bocina del relé? 12·· Copia en tu cuaderno el siguiente esquema y complétalo con los nombres correspondientes:

185

186

Caso final Diagnosis y comprobación del circuito de bocina ·· Se detecta un problema en el circuito de bocina de un vehículo. La bocina es electromagnética de una sola conexión y cuenta con relé en su circuito.

Solución ·· A continuación se describen los pasos que deben seguirse para diagnosticar los problemas del circuito de bocina. Diagnosis y comprobación del relé del claxon El relé del claxon está situado en el tablero de conexiones. Retirar el relé de claxon del tablero de conexiones según se muestra en la Figura 1 para llevar a cabo las pruebas siguientes:

Terminales del relé

Cavidades del relé

86

87

30

85

87 A 30

87 A 85

87

86

Referencias de terminal 30 Alimentación común 85 Masa de bobina 86 Batería de bobina 87 Normalmente abierto 87 A Normalmente cerrado

1. Relé de claxon.

Paso 1

Un relé en posición desexcitada debe tener continuidad entre los terminales 87A y 30 así como no debe tenerla entre los terminales 87 y 30. De ser así, se procederá a realizar el paso 2. De lo contrario, se reemplazará el relé defectuoso.

Paso 2

La resistencia entre los terminales 85 y 86 (electroimán) debe ser de 75 ± 5 ohmios. De ser así, se realizará el paso 3. De lo contrario, se reemplazará el relé defectuoso.

Paso 3

Conectar una batería a los terminales 85 y 86. Ahora debería haber continuidad entre los terminales 30 y 87, así como no debería haber continuidad entre los terminales 87A y 30.

Prueba de circuitos del relé

Paso 1

La cavidad del terminal de alimentación común del relé (30) se conecta al voltaje de la batería y debe estar activa en todo momento. De ser así, realizar el paso 2. De lo contrario, reparar el circuito abierto al fusible del tablero de conexiones según sea necesario.

Paso 2

El terminal normalmente cerrado del relé (87A) se conecta al terminal 30 en la posición desexcitada, pero no se utiliza para esta aplicación.

Paso 3

El terminal normalmente abierto del relé (87) se conecta al terminal de alimentación común (30) en la posición excitada. Este terminal suministra voltaje de batería al claxon o cláxones. Debe haber continuidad en todo momento entre la cavidad para el terminal del relé 87 y la cavidad del circuito de salida del relé del conector del mazo de cables de cada claxon. De ser así, se realizará el paso 4. De lo contrario, reparar el circuito abierto al claxon o cláxones según sea necesario.

Paso 4

El terminal de batería de la bobina (86) se conecta al electroimán del relé. Este está conectado al voltaje de la batería y debe estar activo en todo momento. Compruebe si hay voltaje de la batería en la cavidad correspondiente del terminal 86 del relé. De ser así, realizar el paso 5. De lo contrario, se reparará el circuito abierto al fusible del tablero de conexiones según sea necesario.

Paso 5

El terminal de masa de la bobina (85) se conecta al electroimán del relé. Este se conecta a masa a través del conmutador del claxon cuando este se oprime. Verifique si existe continuidad de masa en la cavidad correspondiente al terminal 85 del relé. Debe haber continuidad con el conmutador de claxon oprimido, así como no debe haber continuidad cuando se suelta el conmutador. Si no es así, consultar la diagnosis correspondiente al conmutador de claxon en este grupo.


Conmutador de claxon

Paso 1

Desconectar y aislar el cable negativo de la batería. Retirar la cubierta de la abertura de la columna de dirección y el protector de rodillas. Verificar si existe continuidad entre el tubo metálico de la columna de dirección y una buena masa. Debe haber continuidad. De ser así, realizar el paso 2. De lo contrario, informar sobre la correcta colocación de las tuercas de instalación de la columna de dirección.

Paso 2

Retirar el módulo del airbag del lado del conductor (según instrucciones sistemas de sujeción pasiva). Desenchufar el conector del mazo de cables del conmutador del claxon del módulo del airbag. Desenchufar el relé del claxon del tablero de conexiones. Verificar si existe continuidad entre la mitad del conector del mazo de cables de alimentación del conmutador del claxon situado en la columna de la dirección y una buena masa. No debe haber continuidad. De ser así, pasar al paso 3. De lo contrario, reparar el circuito en corto según sea necesario.

Paso 3

Verificar si existe continuidad entre la mitad del conector del mazo de cables de alimentación del conmutador del claxon situado en la columna de la dirección y la cavidad del circuito de control del relé del claxon para el relé del claxon en el tablero de conexiones. Debe haber continuidad. De ser así, pasar al paso 4. De lo contrario, reparar el circuito abierto según sea necesario.

Paso 4

Verificar si existe continuidad entre el cable de alimentación del conmutador del claxon y el cable de masa en el módulo del airbag. No debe haber continuidad. De ser así, pasar al paso 5. De lo contrario, reemplazar el conmutador de claxon defectuoso.

Paso 5

Oprimir el centro de la cubierta del módulo del airbag y verificar si existe continuidad entre el cable de alimentación del conmutador del claxon y el cable de masa del conmutador de claxon en el módulo del airbag. Ahora debe haber continuidad. Si no es así, reemplace el conmutador de claxon defectuoso.

Claxon

Paso 1

Medir la resistencia entre el soporte de instalación del claxon y una buena masa (Figura 2). Debe haber 0 ohmios de resistencia. Si está conforme, proseguir con el paso 2. De lo contrario, reparar la conexión a masa del claxon según sea necesario.

Paso 2

Desenchufar el conector del mazo de cables del claxon. Al oprimir el conmutador del claxon, debe haber voltaje de batería en el conector del mazo de cables del claxon. Si está conforme, reemplazaremos el claxon averiado. De lo contrario, repararemos el circuito abierto en el relé del claxon según sea necesario.

2. Bocina con soporte.

187

188

Ideas clave

Frecuencia

Principales datos técnicos

Decibelios Voltaje

PRINCIPIOS BÁSICOS DEL SONIDO

Intensidad

Cualidades del sonido

Tono Timbre

De tono fuerte

Bocina electromagnética De doble tono

TIPOS DE BOCINAS

De compresión

Bocina electroneumática De aire comprimido

Bocina neumática

OTROS COMPONENTES DEL SISTEMA ACÚSTICO

Pulsador de bocina Relé de bocina Unidad de control



NO ME TOQUE EL CLAXON H

asta la década de los años veinte del siglo pasado, los automóviles, como carecían de sistema eléctrico, se ponían en marcha manualmente con una pesada y dura manivela que se machihembraba por delante, debajo de la matrícula. Y, consecuentemente, al no disponer de batería, las señales sonoras surgían de una bocina de jeringa de goma y trompetilla de las usadas por los sordos, que sonaba como un pato en celo requiriendo de apareamiento a una pata (que no es aparearse a pie cojito, sino hacerlo con un pato hembra, que conste). Pero, desde que se les incorporó la batería, adiós entrañable bocina y en hora mala al desagradable claxon, artilugio nefasto y antipático, que emite uno de los sonidos más impertinentes de entre los innumerables inventados y abusados por la humana perversidad. Un claxon, en manos de un conductor ineducado, es un aparato de tortura de modo que, parafraseando un conocido refrán, podríamos decir: dime cómo tocas el claxon y te diré dónde te has educado. Porque hay quienes, —los finos— apenas lo pulsan, como quien golpea tímidamente una puerta con los nudillos: son los que lo tocan como para rogar: «¿Se puede?.» Hay quien le propina cuatro sonoros golpes al claxon, como las cuatro primeras notas de la Quinta Sinfonía de Beethoven. Son los que quieren decir: «¡Aquí estoy yo!.» Hay quien pide paso utilizando el claxon como si fuera un instrumento musical: son los que reproducen aquello de «Una copita de Ojen». Hay quienes se ensañan pulsando el claxon, un golpe tras otro, y mantienen el dedo apretado hasta que se quiebran los cristales del aire y los tímpanos de los sufridos peatones. Esos no tocan el claxon: rebuznan. No deja de ser curioso el hecho de que los conductores se comunican entre ellos a la perfección a través del claxon y sostienen auténticos diálogos: «¿Me permite adelantarle, por favor?», «Gracias», «De nada», «Adelánteme si quiere», y así, saludos, adioses cariñosos..., pero también expresiones de mal gusto, exabruptos y tacos de jaez tabernario, o lo que es peor, de estadio de fútbol, demostrativo de que el léxico de algunos conductores no se enseña en las autoescuelas. Las ambulancias y los bomberos de nuestros abuelos hacían sonar una agradable campana, mucho más grata que las actuales enervantes sirenas. Es cierto que la prisa en la circulación urbana es el quinto jinete del Apocalipsis. Ese piloto rojo intermitente que llevan las ambulancias, no lo dudes, es el corazón del enfermo que llevan dentro. ABC de Sevilla, 21/01/2004

u

n

i

d

a

7

d

Los circuitos del cuadro de instrumentos y de a bordo SUMARIO ■

Cuadro de instrumentos

■

Sistemas de control

■

Velocímetro y cuentakilómetros

■

Cuentarrevoluciones

■

Indicadores de presión, temperatura y nivel

■

Control de nivel del aceite del motor

■

Circuitos de control del sistema de frenado

■

Control electrónico de lámparas

■

Control de funcionamiento del coche (check control)

■

Mandos bajo el volante

■

Otros componentes

OBJETIVOS ·· Conocer los principales indicadores del cuadro de instrumentos.

·· Estudiar e interpretar los circuitos principales de un cuadro de instrumentos.

·· Conocer las posibles funciones de los circuitos de a bordo de un vehículo.

191

Unidad 7 - Los circuitos del cuadro de instrumentos y de a bordo

1 >> Cuadro de instrumentos Para que el conductor disponga en todo momento de la información precisa acerca del funcionamiento de los diversos sistemas mecánicos y eléctricos instalados en el automóvil, se dispone en el cuadro de instrumentos una serie de indicadores de control (Figura 7.1) 7.1. Cuadro de instrumentos. Bosch. que indican el estado de los diferentes mecanismos, detectando las posibles averías que se presenten en los mismos durante la marcha, para que el conductor tome a tiempo las medidas necesarias, evitando así reparaciones que más tarde podrían tener un coste económico elevado. Con estos dispositivos se tiene un control preciso del correcto funcionamiento de los sistemas más importantes del vehículo, previniéndose en gran medida los riesgos de accidente que pudieran ocasionar determinados tipos de averías, las cuales sin estos controles no hubieran sido detectadas con la antelación necesaria.

A

B

7.2. Información analógico (A) y numérico (B).

Por tanto, se puede decir que el cuadro de instrumentos contiene informaciones de trayecto, vehículo, testigos y alertas. Estas informaciones se pueden ofrecer en modo analógico o numérico (Figura 7.2). Existen dos tipos de visualizaciones numéricas: – Visualización mediante cristales líquidos o LCD (Figura 7.3). – Visualización fluorescente bajo vacío o VFD. – Visualización VFD con caracteres, que es más flexible que la LCD ya que puede mostrar iconos y caracteres. La mayoría de los vehículos ya van equipados con ordenadores de a bordo que ofrecen datos suplementarios en el cuadro de instrumentos (Figura 7.2.b). La visualización se activa mediante un botón de selección situado en la manecilla de los limpiaparabrisas (Figura 7.4). Si se pulsa varias veces en el botón de selección se mostrarán los parámetros disponibles, tales como: consumo actual, consumo medio, autonomía de kilómetros, velocidad media, litros de combustible consumidos, nivel de aceite, mensajes guardados en memoria, etc.

7.3. Visualización LCD.

Normalmente los dispositivos de control se agrupan en el cuadro de instrumentos situado en el tablero del vehículo, para que el conductor tenga la información necesaria con un simple golpe de vista, sin que menoscabe su atención en la conducción. Los diferentes sistemas de control toman la forma de indicadores de aguja, lámparas testigo o avisadores acústicos, dependiendo principalmente del tipo de control que se desea realizar para que adopte una u otra forma. La disposición y número de indicadores de control agrupados en el cuadro de instrumentos depende fundamentalmente de su aplicación a un vehículo concreto, tomando todos ellos el emplazamiento más conveniente en cada caso, de manera que se obtenga una correcta visión de los mismos y de los parámetros que se desean controlar.

7.4. Manecilla de ordenador de a bordo.

192 A continuación se presenta el circuito de un cuadro de instrumentos o tablero de a bordo básico (Figura 7.5):

30 15 X 31

15 X

50

30 2/30 1/85 Stop

Park

J59 3/87 4/86

F

R.P.M R

+

P

-

STOP

15

Conector A

Conector B

Conector C

+ Faros antiniebla

+ Situación

+ Piloto trasero antiniebla

+Relé intermitencias + Cortas + Largas

+ Luneta térmica Señal de la bobina de encendido

Manocontacto de reloj presión de aceite motor

Interruptor de testigo presión aceite motor

+Al alternador

Aforador de reloj nivel combustible y testigo reserva

Interruptor de testigo nivel líquido de frenos Termorresistencia de reloj temperatura agua motor

Termocontacto de testigo temperatura excesiva agua motor

Interruptor de testigo freno de mano

7.5. Circuito de cuadro de instrumentos básico, al dar el contacto.

Conductor de conexión a masa testigo cambio pastillas de freno

193


2 >> Sistemas de control 2.1 > Circuitos con indicador de aguja (reloj) La configuración de estos circuitos nos permite leer el valor que registra el parámetro que se está controlando en cada caso (nivel de combustible, temperatura del agua, presión de aceite) por medio de una aguja que se desplaza sobre una escala graduada (Figura 7.6). Estos indicadores de control están formados básicamente por dos bobinas (A y B) y una armadura con aguja (Figura 7.7). La tensión existente en el punto T queda aplicada a las bobinas A y B, de las cuales la B se encuentra conectada a masa, lo que determina una corriente en ella de valor fijo y, en consecuencia, el campo magnético creado por esta bobina puede considerarse de intensidad constante.

Escala de medida

Bobina A

Aguja

Bobina B

+ Fusible cuadro

T

Transmisor de información (resistencia variable)

Armadura Pieza polar

Resorte

7.7. Circuito con Indicador de aguja.

Mientras la bobina A se encuentra conectada en serie con el transmisor de información (resistencia variable o reostato) lo que produce una intensidad de corriente no constante y, en consecuencia, un campo magnético en la bobina de intensidad variable. La acción conjunta de estos dos campos magnéticos sobre la armadura con aguja del indicador determinan la posición que esta debe tomar sobre la escala graduada. Cuanto mayor es la resistencia del transmisor (reostato), menor intensidad de corriente circula por la bobina A y, en consecuencia, el campo magnético creado en ella es más débil que el formado en la bobina B, que tira con mayor fuerza de la armadura con aguja del indicador, desplazándola hacia registros más altos de la escala de medida. Si la resistencia del transmisor es débil, mayor intensidad de corriente circula por la bobina A y consecuentemente el campo magnético creado en ella supera al de la bobina B, tirando con mayor fuerza de la armadura con aguja del indicador, que se desplaza hacia registros más bajos de la escala de medida.

7.6. Indicador de aguja o reloj.

194 Cuando la resistencia intercalada por el transmisor es tal que los campos magnéticos creados en las bobinas A y B son similares, la armadura con aguja del indicador se encuentra en su posición de equilibrio, hacia el centro de la escala graduada. En el momento en que el indicador deja de ser alimentado con corriente, la armadura y la aguja retornan a la posición más baja de reposo, gracias a la acción de un pequeño resorte en espiral.

2.2 > Circuitos con lámpara testigo 7.8. Testigos con lámpara.

Estos circuitos de control van provistos de una lámpara testigo, la cual informa al conductor, cuando se ilumina, de que el parámetro que controla está fuera de los registros normales o preestablecidos (Figura 7.8). Generalmente se diseñan con una lámpara (K) colocada en serie con el transmisor de información (representado en este caso por el interruptor E), que cierra el circuito a masa cuando detecta que los registros están fuera de los valores correctos (Figura 7.9). E K

A

2

1

+

–

I

7.9. Circuito indicador con lámpara de testigo.

2.3 > Transmisores de información Generalmente se trata de alguno de los siguientes elementos: – – – –

Interruptores dependientes de la temperatura (termocontacto). Interruptores dependientes de la presión (manocontacto). Resistencias variables (reostato). Resistencias variables con la temperatura (NTC coeficiente de temperatura negativo o PTC coeficiente de temperatura positivo). – Contactos Reed o de lengüeta (son interruptores que se activan en presencia de un campo magnético). Todos los transmisores de información están encapsulados, con la finalidad de protegerlos de los agentes externos (Figura 7.10). Terminal fastón Hueco Contacto Reed o de lengüeta

Rosca

7.10. Estructura de un transmisor de información.

195


3 >> Velocímetro y cuentakilómetros Un velocímetro es un instrumento que mide el valor de la velocidad instantánea de un vehículo. Es uno de los indicadores más importantes –por no decir el más importante– que incluye el cuadro de instrumentos. A menudo es también el más grande y el que ocupa el lugar central del cuadro de instrumentos (Figura 7.11). El velocímetro indica sobre una escala graduada la velocidad actual en kilómetros o millas por hora. Casi siempre señala una velocidad ligeramente superior a la real, para dar al conductor cierto margen de error en cuanto a los límites de velocidad. Esta imprecisión ha disminuido en los últimos años y los velocímetros son cada vez más exactos. El cuentakilómetros presenta varias cifras, normalmente en un recuadro en el velocímetro. Indica el kilometraje total recorrido desde que se estrenó el vehículo. Además suele contar con un cuentakilómetros parcial. Aunque son muy parecidos, el conductor puede poner a cero este último por medio de un botón para controlar determinadas distancias. Algunas veces, tanto el cuentakilómetros diario como el cuentakilómetros totalizador aparecen en una pantalla electrónica y otras veces en la pantalla del ordenador de a bordo.

7.11. Velocímetro y cuentakilómetros.

Tipos Tanto para medir la velocidad como los kilómetros recorridos, se necesita un elemento que transmita la velocidad de las ruedas hasta el velocímetro Los tipos que existen son los siguientes: – Mecánico. Para medir los kilómetros recorridos utiliza unos tambores numerados que van incrementado una cifra, la cual representa el número de kilómetros. De esto se encarga un cable flexible que gira en el interior de una funda y que va conectado a la caja de cambios (Figura 7.12). La caja de cambios da movimiento al cable y este lo transmite al velocímetro. Conjunto de engranajes

Tambor cuentakilómetros total

40 60 20 0

Imán Tambor del velocímetro

Funda Cable flexible: viene de la caja de cambios

9

9 0 0 99

Muelle espiral

11 00 11

Tambor Imán

9

9 3 3 99

22 33 22

Km

/h

100 120

Eje sinfín Tambor cuentakilómetros parcial Aguja indicadora

7.12. Despiece de velocímetro y cuentakilómetros.

Escala graduada

Carcasa

Historia del tacómetro Los primeros tacómetros mecánicos se basaron en la medición de la fuerza centrífuga. El inventor se supone que fue el ingeniero alemán Diedrich Uhlhorn, quien lo utilizó para calcular la velocidad de las máquinas en 1817. Desde 1840, se utilizó para medir la velocidad de las locomotoras.

196 La forma más común de un velocímetro depende de la interacción de un pequeño imán fijado al cable con una pieza de aluminio en forma de dedal, la cual está a su vez fijada al eje del indicador. A medida que el imán rota cerca del dedal, los cambios en el campo magnético inducen corriente en el dedal, que produce a su vez un nuevo campo magnético. El efecto es que el imán arrastra al dedal (así como al indicador) en la dirección de su rotación, sin conexión mecánica entre ellos. El eje del puntero es impulsado hacia el cero por un pequeño muelle. El par de torsión en el dedal se incrementa con la velocidad de la rotación del imán (que está controlada por la transmisión del vehículo). En consecuencia, un incremento de la velocidad del coche hace que el dedal rote y que el indicador gire en el sentido contrario al muelle. Cuando el par de torsión producido por las corrientes inducidas iguala al del muelle del indicador, este se detiene apuntando en la dirección adecuada, la cual corresponde a una cifra en la rueda indicadora. El muelle se calibra de forma que una determinada velocidad de revolución del cable corresponde a una velocidad específica en el velocímetro. Este calibrado debe realizarse teniendo en cuenta muchos factores, incluyendo las proporciones de las ruedas dentadas que controlan el cable flexible, la tasa del diferencial y el diámetro de los neumáticos. – Electrónico y digital. Estos recogen la información a la salida del cigüeñal o en la caja de cambios, donde exploran una rueda generatriz de impulsos en el diferencial, por medio de sensores de velocidad de efecto Hall que envían la información a la unidad de control del motor y esta, a su vez, al velocímetro y al cuentakilómetros (Figura 7.13). Funciona sobre la base de un sensor magnético que, al girar, produce una tensión alterna que varía proporcionalmente en amplitud y en frecuencia con la velocidad del automóvil. Esta tensión alimenta a la unidad de control electrónico del automóvil, que la transforma en una indicación de voltaje para mostrarla en el medidor de velocidad. Actualmente la información puede ser recogida a través de los captadores de rueda del sistema ABS (Figura 7.14) y transmitidos por la red multiplexada a todas aquellas unidades de control que lo requieran. Transmisor de velocidad de marcha

Marcas de referencia en la caja de satélites 7.13. Sensor de efecto Hall.

7.14. Captador de ABS.

197


4 >> Cuentarrevoluciones El cuentarrevoluciones indica la velocidad a la que gira el cigüeñal del motor, en miles de revoluciones por minuto (RPM). En muchos vehículos no se indican los millares en la escala, solo la primera cifra o las dos primeras y el factor de multiplicación («x 100» o «x 1 000»). Suele tener el mismo tamaño del velocímetro y se encuentra al lado de este (Figura 7.15). La señal de revoluciones puede provenir directamente de un sensor de tipo inductivo (Figura 7.16) o Hall (Figura 7.17). El movimiento rotativo de la corona dentada sobre la que están situados genera una variación del campo magnético que altera la tensión. El sensor de transmisión envía estas señales de tensión a la unidad de control.

7.15. Cuentarrevoluciones.

O U

U O

Imagen óptima del transmisor inducido 7.16. Imagen y curva características de un captador inductivo.

Imagen óptima del transmisor Hall 7.17. Imagen y curva característica de un captador Hall.

Durante la localización de averías de los sensores anteriormente mencionados, deberían considerarse los siguientes pasos: Localización de averías en los sensores 1. Comprobar si el sensor está sucio. 2. Comprobar si la rueda del transmisor presenta daños. 3. Lectura de la memoria de averías. 4. Medición de la resistencia del transmisor inductivo con un ohmímetro. Valor teórico a 80 ºC aprox. 1 000 ohmios. 5. Comprobar la tensión de alimentación del transmisor Hall con el voltímetro (esquema de conexiones necesario para la ocupación de los pins). Atención: no realizar ninguna medición de la resistencia en el transmisor Hall, ya que podría destruir el sensor. 6. Comprobar el paso de los cables de conexión del sensor entre el conector de la unidad de control y el conector del sensor (esquema de conexiones necesario para la ocupación de los pins). Valor teórico: 0 ohmios. 7. Comprobar la conexión a masa de los cables de conexión del sensor. Con el conector de la unidad de control extraído, medir el conector del sensor con el ohmímetro contra la masa del vehículo. Valor teórico: >30 ohmios.

198

5 >> Indicador de nivel de combustible con testigo de reserva Escala de medida 1/2 1

0

Bobina B

+ Fusible cuadro

Aguja

Bobina A

M

Pieza polar

Armadura

Resorte

Este indicador (Figura 7.18) se emplea para conocer en todo momento la cantidad de combustible que hay en el depósito y cuándo estamos en la zona de reserva. Para ello se dispone de dos elementos, de los cuales uno se coloca en el cuadro de instrumentos a la vista del conductor (indicador de aguja explicado en el apartado anterior) y el otro, que recibe la denominación de aforador, en el depósito de combustible (transmisor de la información que, en este caso, toma la forma de reostato o resistencia variable). El depósito de combustible se encuentra lleno

Transmisor de información (aforador)

Reostato

R

Cursor Combustible

Flotador

7.18. Circuito indicador de nivel de combustible con testigo de reserva.

0

Escala de medida 1/2 1

+

El depósito tiene poco combustible El flotador se encuentra en una posición baja y el cursor del reostato intercala poca resistencia; de este modo, la corriente en la bobina A es importante y, consecuentemente, el campo magnético creado en ella supera al de la bobina B, tirando con mayor fuerza de la armadura con aguja del indicador, que se desplaza sobre la escala graduada en dirección a la marcación de vacío.

El depósito de combustible está a la mitad Fusible cuadro

Aguja

Bobina A

Bobina B

El flotador ocupa su posición más elevada y el cursor del reostato intercala una gran resistencia en serie con la bobina A. En estas condiciones, la corriente que atraviesa esta bobina es pequeña y, en consecuencia, el campo magnético creado en ella es más débil que el formado en la bobina B, que tira con mayor fuerza de la armadura con aguja del indicador, desplazándola sobre la escala de medida para marcar hacia el lleno (Figura 7.19).

M

La resistencia intercalada en el reostato es tal que los campos magnéticos creados en las bobinas A y B son similares, de modo que la armadura con aguja del indicador se encuentra en su posición de equilibrio, hacia el centro de la escala de medida.

El depósito de combustible está casi vacío

Pieza polar

Resorte

Armadura

Depósito Transmisor de información (aforador)

Flotador anular

Reostato Cursor R

Entrada de combustible

Combustible

7.19. Circuito indicador de nivel de combustible con depósito tubular.

El cursor del reostato ocupa su posición más inferior, de modo que, a la vez que intercala la mínima resistencia en serie con la bobina A, toca el contacto R conectando el circuito de la lámpara de control M con masa. El paso de la corriente por este circuito hace que se encienda la lámpara, indicándole al conductor que se encuentra en la zona de reserva de combustible.

En lo que respecta al diseño del transmisor de información (aforador), podemos encontrarnos con dos configuraciones distintas. En una de ellas, el flotador se mueve linealmente dentro de un depósito tubular (Figura 7.19) y, en la otra, el flotador va unido al extremo del cursor (Figura 7.18). No obstante, en cuanto a su funcionamiento eléctrico se refiere, ambos diseños son iguales.

199


6 >> Indicador de la temperatura del agua con lámpara testigo La temperatura alcanzada por un motor durante su funcionamiento no debe superar en ningún caso unos valores determinados. El circuito de refrigeración tiene la misión de evacuar el exceso de calor producido, manteniendo la temperatura del motor dentro de los valores convenientes. Para realizar esta función se emplea el líquido refrigerante, que se enfría en el radiador y es devuelto nuevamente al motor a menor temperatura, siguiendo el ciclo establecido. La temperatura alcanzada por este líquido es otro de los valores que deben controlarse y para ello se dispone de tres elementos, de los cuales uno se coloca en el cuadro de instrumentos (indicador de aguja explicado en apartados anteriores) y los otros dos, termorresistencia y termocontacto (unidades de información), en el circuito de refrigeración del vehículo (Figuras 7.20.a y 7.20.b).

Escala de medida

Cº

90

Bobina B

+

50

Escala de medida

Bobina B

90

+

50

130 Fusible cuadro

Aguja

Cº

130

Bobina A

Fusible cuadro

Aguja

M

M


Resorte

Pieza polar

Termorresistencia

Bobina A

Armadura Resorte

Termorresistencia

Termocontacto

Termocontacto

Lámina bimetal

Lámina bimetal

N.T.C

Circuito de refrigeración

Circuito de refrigeración

7.20.a y 7.20.b. Funcionamiento del indicador de temperatura del agua con lámpara testigo.

200 La termorresistencia es una resistencia variable en función de la temperatura y, por lo general, se trata de resistencias del tipo NTC (coeficiente de temperatura negativo), lo que significa que, cuanto mayor es su temperatura, menor es la resistencia que presenta al paso de la corriente eléctrica, y viceversa. Al aumentar la temperatura del agua y de la termorresistencia en contacto con el circuito de refrigeración, la resistencia de la NTC disminuye, aumentando proporcionalmente la intensidad de la corriente que circula por la bobina B; de este modo, el campo magnético creado en ella supera al de la bobina A, tirando con mayor fuerza de la armadura con aguja del indicador, que se desplaza hacia la derecha y señala registros de mayor temperatura en el motor. Cuando disminuye la temperatura del agua y de la termorresistencia, la resistencia de la NTC aumenta, reduciendo proporcionalmente la intensidad de la corriente que circula por la bobina B; de este modo, el campo magnético creado en ella es más débil que el formado en la bobina A, que tira con mayor fuerza de la armadura con aguja del indicador, el cual se desplaza hacia la izquierda y señala registros de menor temperatura en el motor. El termocontacto es un interruptor cuyo proceso de cierre y apertura de contactos está controlado por la temperatura del agua; el contacto móvil del mismo lo constituye una lámina bimetal, formada por dos metales con diferente coeficiente de dilatación (Figura 7.21).

0V

12 V

12 V

12 V

7.21. Termocontacto.

Al aumentar la temperatura del motor y del termocontacto instalado en el circuito de refrigeración, la lamina bimetal registra un aumento de temperatura; en consecuencia, los metales que la forman tienden a dilatarse, haciéndolo uno de ellos en mayor medida en función de su mayor coeficiente de dilatación, lo que obliga a la lamina bimetal a curvarse proporcionalmente al incremento de temperatura del agua. Al registrarse una determinada temperatura (unos 115 °C), la curvatura del bimetal es tal que junta los contactos, cerrando a masa el circuito eléctrico de la lámpara testigo (M), la cual se ilumina indicando elevada temperatura en el motor.

201


7 >> Indicadores de presión y temperatura del aceite del motor Sabido es que para lograr el correcto funcionamiento del motor de un automóvil, es preciso que su sistema de engrase se encuentre en perfectas condiciones, es decir, que la bomba suministre aceite a los distintos puntos que deber estar engrasados, con la presión adecuada y que la temperatura del mismo no sobrepase los valores preestablecidos. Para controlar en todo momento este importante sistema, se disponen en el vehículo los indicadores de control de la presión y temperatura del aceite, así como las lámparas testigos correspondientes.

7.1 > Indicador de presión con lámpara testigo común de presión y temperatura Este sistema dispone de cuatro componentes, de los cuales uno se coloca en el cuadro de instrumentos (indicador) y los otros tres, manorresistencia, manocontacto y termocontacto (unidades de información), en el circuito de engrase (Figura 7.22.a y 7.22.b).

a 0

Escala de medida Kg/cm2 3 6

b

Bobina B

+

0

Escala de medida Kg/cm2 3 6

Fusible cuadro

Aguja

Bobina A

+ Fusible cuadro

Aguja

M

Bobina A

Bobina B

M

Armadura


Pieza polar Resorte

Resorte

Manorresistencia Manocontacto

Termocontacto

Polvo de carbón Lámina bimetal

Circuito de engrase

Membrana

7.22. Indicador de presión: a. posición de contacto; b. posición durante la marcha.

Membrana elástica

202

Baja presión Mala superficie de contacto Mayor resistencia eléctrica

7.23. Ejemplo de manorresistencia.

Alta presión Buena superficie de contacto Menor resistencia eléctrica

– La manorresistencia consiste en una resistencia variable en función de la presión que tiene el aceite del motor (reostato), conectada en serie en el circuito eléctrico de la bobina B del indicador de aguja del cuadro; su principio de funcionamiento lo constituye una masa de polvo de carbón alojada en su interior, con la propiedad de que su resistencia eléctrica es inversamente proporcional a la presión que se ejerce sobre ella –mayor presión, menor resistencia, y viceversa– (Figura 7.23).

Al poner en marcha el motor del vehículo (Figura 7.22.a), todo aumento de presión que se registre en el circuito de engrase actúa simultáneamente en la manorresistencia, lo que provoca el desplazamiento de la membrana de la cápsula manométrica, comprimiendo la masa de polvo de carbón, la cual reduce su resistencia. En estas condiciones, se incrementa la corriente en la bobina B y, consecuentemente, el campo magnético creado en ella supera al de la bobina A, tirando con mayor fuerza de la armadura con aguja del indicador, que se desplaza hacia la derecha señalando registros de mayor presión de aceite. Cuando disminuye la presión del aceite del motor, se reduce igualmente la presión sobre la masa de polvo de carbón, lo que conlleva un aumento de su resistencia eléctrica; de este modo, disminuye la corriente en la bobina B y su campo magnético consecuentemente es más débil que el formado en la bobina A, que tira con mayor fuerza de la armadura con aguja del indicador, la cual se desplaza hacia la izquierda señalando registros de menor presión de aceite. – El manocontacto está constituido por un interruptor, sometido en todo momento a la presión del circuito de engrase, que controla el proceso de apertura y cierre de contactos. En las posiciones de reposo y contacto dado (motor parado), el manocontacto mantiene sus contactos cerrados gracias 2 a la acción de un muelle, tarado a una presión determinada (0,5 kg/cm ); en consecuencia, el circuito de la lámpara testigo (M) tiene continuidad a masa. Al dar el contacto del vehículo, la lámpara testigo (M) de la presión del aceite se ilumina, indicándonos por un lado, que no hay presión de aceite y, por otro, se chequea la propia lámpara, poniendo de manifiesto que no se encuentra fundida. Cuando se pone el motor en marcha (Figura 7.22.b), la presión existente en el circuito de engrase actúa sobre el manocontacto, presionando hacia arriba a la membrana y el tetón; alcanzada la presión de tarado del muelle, los contactos se separan y la lámpara testigo (M) se apaga, indicándonos que se ha alcanzado la presión necesaria para el buen funcionamiento del motor. El encendido de la misma estando en marcha el motor indica una anomalía en el circuito de engrase, por cuya causa debe pararse el motor de inmediato. Para el control de la temperatura del aceite del motor, se utiliza normalmente la misma lámpara testigo (M) de la presión del aceite y una unidad de información adicional, constituida por un termocontacto conectado a la lámpara y, en paralelo, con el manocontacto de presión.

203


– El termocontacto es un interruptor cuyo proceso de cierre y apertura de contactos está controlado por la temperatura del aceite del motor; el contacto móvil del mismo lo constituye una lámina bimetal, formada de dos metales con diferente coeficiente de dilatación. Al aumentar la temperatura del aceite y del termocontacto instalado en el circuito de engrase, la lamina bimetal registra un aumento de temperatura; en consecuencia, los metales que la forman tienden a dilatarse, haciéndolo uno de ellos en mayor medida en función de su mayor coeficiente de dilatación, lo que obliga a la lamina bimetal a curvarse proporcionalmente al incremento de temperatura del aceite. Al registrarse una determinada temperatura (unos 150 °C), la curvatura del bimetal es tal que junta los contactos, cerrando a masa el circuito eléctrico de la lámpara testigo (M), la cual se ilumina indicando una elevada temperatura del aceite del motor.

7.2 > Indicador de la temperatura del aceite En lugar de la lámpara testigo (M), este sistema dispone de un indicador de aguja en el cuadro de instrumentos –similar al empleado para medir la temperatura del agua de refrigeración– conectado a una unidad de información o de envío constituida por una termorresistencia (NTC), cuya resistencia eléctrica varía en función de la temperatura alcanzada por el aceite del motor. Las variaciones de resistencia determinan la posición que toma la aguja del indicador en la escala de medida del mismo, tal como se vio al explicar el indicador de la temperatura del agua (Figura 7.24).

Cº

Escala de medida

+

90 50

Bobina B

130 Fusible cuadro

Aguja

Armadura

Bobina A Pieza polar

Resorte

Termorresistencia

N.T.C

Circuito de engrase

7.24. Circuito indicador de la temperatura del aceite.

204

8 >> Control del nivel de aceite del motor Para asegurar el correcto funcionamiento del sistema de engrase, es necesario que el nivel de aceite del motor no baje en exceso; por este motivo, el conductor ha de comprobarlo frecuentemente, para lo cual, utiliza una varilla medidora de la que dispone el propio motor. Actualmente, para dispensar al conductor de levantar el capó y realizar manualmente la verificación del nivel, se ha extendido el uso de testigos e indicadores eléctricos de nivel de aceite del motor, que funcionan unos segundos antes de poner en marcha el vehículo, en el momento en que el conductor mantiene la llave en la posición de marcha unos segundos sin efectuar el arranque, y se desconectan automáticamente al ponerse en marcha el motor.

8.1 > Testigo de insuficiente nivel de aceite (sensor bimetal) Bloque motor

El sensor bimetal, según el modelo de vehículo, puede estar situado en el extremo de una varilla sumergida en el cárter o situado directamente en la varilla de control del nivel de aceite del motor. El sensor está controlado por el circuito electrónico del check control y consta de una pareja de contactos colocados en el extremo de una lámina bimetálica calentada por una resistencia eléctrica (Figura 7.25).

Varilla

Sensor bimetal

Aceite motor

7.25. Sensor bimetal de nivel de aceite.

Este sistema solo controla el nivel de aceite a motor parado (llave en posición de marcha), lo que significa que no señala la falta de aceite motivada por pérdidas durante el funcionamiento del motor. – Posición: nivel correcto (sensor sumergido) Cuando se gira la llave a la posición de marcha, la resistencia eléctrica del sensor es recorrida por una corriente controlada por la electrónica, durante 2 ó 3 segundos. Parte del calor producido por la corriente que pasa por la resistencia del sensor se disipa en el aceite del motor (incluso si este alcanza los 100 ºC); en consecuencia, la lámina bimetálica no se curva suficientemente y los contactos del sensor permanecen cerrados (Figura 7.26.a). En estas condiciones, el check control no registra avería en el sistema. – Posición: nivel incorrecto (sensor no sumergido) Cuando el nivel del aceite desciende hasta cierto límite, la disipación del calor no tiene lugar con la misma intensidad; en consecuencia, los contactos se abrirán por la acción dilatadora ejercida al curvarse la lámina bimetálica (Figura 7.26.b). En estas condiciones, la electrónica del check control registra la interrupción del circuito, informando del insuficiente nivel de aceite del motor. Después de controlar el nivel de aceite, el check control verifica la continuidad del circuito, para lo cual la electrónica reduce la corriente del sensor a un valor mínimo que no permite la curvatura de la lámina bimetálica, pero sí permite controlar la continuidad del circuito del sensor de nivel de aceite. Si hay averías, la electrónica señaliza la interrupción del circuito.

205


Al check-control

Calor

A: sumergido en aceite

B: sin sumergir

7.26. Detalle del sensor de nivel de aceite: a. sumergido en aceite; b. sin sumergir.

8.2 > Indicador de nivel de aceite del motor Este sistema, al igual que el anterior, controla el nivel de aceite con el motor parado, cuando el conductor lleva el conmutador de encendido y arranque a la posición de marcha y la mantiene durante unos segundos. El nivel de aceite es controlado en un indicador bifunción provisto de dos escalas de medida (Figura 7.27): una de ellas registra el nivel (con el motor parado), y la otra, la presión del aceite (con el motor en marcha). La sonda de nivel de aceite consta de un conductor de alto coeficiente de resistividad, colocado longitudinalmente a la varilla de control, y está sumergida más o menos en el aceite en función del nivel que este alcance. – Funcionamiento Cuando se gira la llave a la posición de marcha, la resistencia eléctrica del sensor es recorrida por una corriente controlada por la electrónica, durante 2 ó 3 segundos. Parte del calor producido por la corriente que pasa por la resistencia del sensor se disipa en el aceite del motor; en consecuencia, la sonda se calienta variando su resistencia eléctrica proporcionalmente al nivel de aceite del motor. Transcurrido el período de 2 ó 3 segundos, el circuito electrónico comprueba la diferencia de tensión en los bornes del sensor (lee directamente la resistencia) y determina, en función del registro obtenido, el nivel de aceite existente en el motor. Si no esperamos los 3 segundos desde que damos el contacto hasta que accionamos el motor de arranque, la electrónica no realiza la comprobación del nivel de aceite del motor. Cuando efectuamos la maniobra de arranque y la presión del aceite abre el interruptor del manocontacto, el borne A del circuito electrónico cambia de masa a polaridad positiva; de este modo, la electrónica recibe la información necesaria para dejar de controlar el nivel y comenzar el registro de los valores de presión de aceite, que leeremos en la escala de presiones del indicador bifunción.

Sensor de nivel de aceite

Respiradero

Calor

Entrada de aceite

Resistencia

Aceite Indicador bifunción Escala nivel de aceite Escala presión de aceite

7.27. Indicador de nivel de aceite bifunción.

206 Según vemos en el circuito de control de la Figura 7.28, cuando A es negativo, la electrónica controla el nivel del aceite del motor y, cuando es positivo, registra la presión. Será negativo o positivo según la posición en que se encuentre el interruptor del manocontacto. El testigo T2 se enciende cuando el indicador bifunción controla el nivel del aceite del motor; una vez registrado el nivel, se apaga. Si inmediatamente después de la puesta en marcha del motor el testigo T2 parpadea, nos indica una anomalía, ya sea falta de nivel o avería en el circuito de control. Rb

Sn Sonda de nivel

+15

+15

Rb Indicador bifunción

T1 Rb Testigo de insuficiente presión de aceite

A

T2 Rb Bombilla de alumbrado reloj, testigo de alerta de nivel/presión de aceite

Circuito electrónico de control

Mr Manorresistencia

Mr

Mc

Mc Manocontacto Sn 7.28. Circuito de un sensor de aceite bifunción.

8.3 > Testigo de insuficiente nivel de aceite del motor (sensor de resistencia) Se trata de una variante del circuito anterior que no dispone de indicador bifunción. Su funcionamiento eléctrico es similar, con la diferencia de que cuando la electrónica comprueba la caída de tensión en bornes del sensor, ilumina el testigo T2 si detecta un nivel bajo de aceite del motor. Podemos observar que el circuito electrónico de control no dispone de masa propia, sino que la toma a través del manocontacto; de este modo, cuando efectuamos el arranque del motor y la presión del aceite abre el interruptor del manocontacto, deja sin masa al circuito de control y, por lo tanto, este se queda desconectado (Figura 7.29). +15

+15

+15 T1

T2

Sn Sonda de nivel Mc Manocontacto

A Circuito electrónico de control

T1 Testigo de insuficiente presión de aceite T2 Testigo de insuficiente nivel de aceite

Mc Sn

7.29. Circuito de nivel de aceite con sensor de resistencia.

207


9 >> Circuitos de control del sistema de frenado El circuito de frenado constituye, sin duda, uno de los sistemas importantes del vehículo. De su correcto funcionamiento depende en gran medida la seguridad del conductor y demás ocupantes del automóvil; por este motivo, el cuadro de instrumentos va provisto de los testigos necesarios para controlar algunos de sus elementos, tales como el nivel de líquido de frenos, el freno de mano y el desgaste de las pastillas de freno, de los cuales depende en todo momento el correcto funcionamiento y eficacia del sistema de frenado.

9.1 > Testigo de freno de mano o bajo nivel del líquido de frenos Cuando ponemos el freno de mano se ilumina en el cuadro el testigo de control (M) de este circuito, avisando al conductor de esta circunstancia; por otro lado, si estando el freno de mano en reposo la lámpara de control permanece encendida, la causa es sin duda el bajo nivel del líquido de frenos, debiendo proceder el conductor a rellenar el circuito con la cantidad necesaria (Figura 7.30).

M

9.2 > Testigo de desgaste de las pastillas de freno En este circuito de control, las pastillas de freno llevan incorporado un conductor eléctrico, aislado de masa siempre que el espesor de las pastillas sea el adecuado. Cuando por el uso de los frenos la pastilla alcanza el nivel mínimo establecido por el fabricante, el conductor eléctrico entra en comunicación con masa a través del disco de freno, iluminándose la lámpara de desgaste (N) (Figura. 7.30).

P

N

Tapón Flotador Depósito de líquido de frenos

Algunos automóviles disponen de testigos independientes para las dos situaciones indicadas, lo que obliga a comprobar con regularidad la operatividad del circuito de bajo nivel de líquido de frenos y, en particular, el buen estado de la lámpara, ya que se va a iluminar en contadas ocasiones y, en el caso de estar fundida, el circuito estaría de forma permanente fuera de servicio. Cuando este circuito de control comparte el testigo, el estado de la lámpara se comprueba en cada ocasión que ponemos el freno de mano, y solamente resulta conveniente comprobar con regularidad la operatividad del circuito de bajo nivel de líquido de frenos, para lo cual el tapón del depósito dispone de una membrana de goma, en la que haciendo presión permite cerrar el interruptor, iluminándose el testigo si el circuito se encuentra operativo (Figura 7.31).

Fusible cuadro

Membrana de goma

Palanca freno de mano

Pastilla de freno

Bomba de freno

Interruptor freno de mano 7.30. Circuito testigo de freno de mano o bajo nivel de líquido de frenos.

Fusible cuadro Dedo M

P

Membrana de goma

Tapón

Flotador Depósito de líquido de frenos

7.31. Circuito de freno de mano y líquido de frenos con testigo compartido.

208 La iluminación del testigo avisa al conductor de que debe proceder lo antes posible al recambio de las pastillas de freno, aunque todavía dispone del espesor de pastilla necesario para continuar el viaje en buenas condiciones de frenado. En este tipo de circuito de control, en que la lámpara se ilumina en contadas ocasiones, resulta conveniente comprobar con regularidad la operatividad del circuito y, en especial, el buen estado de la lámpara; para ello, bastará con poner a masa el conductor que llega a las pastillas de freno y comprobar que efectivamente luce el testigo.

9.3 > Testigo de desgaste de las pastillas de freno con contacto de alambre (sistema Audi Volkswagen) En este sistema de control, el correspondiente forro de freno va equipado con un contacto de alambre, el cual comunica al dispositivo de mando el límite de desgaste si el espesor de los forros es inferior a 2 mm. – Testigo apagado (espesor de los forros de freno superior a 2 mm). Mientras los forros de freno no alcancen el límite de desgaste previsto (espesor inferior a 2 mm), el contacto de alambre no será dividido por la fricción del disco de freno, quedando conectado el circuito de corriente entre el dispositivo de mando y masa. En estas condiciones, el dispositivo de mando no se encuentra activado y, por lo tanto, mantiene apagado en la unidad de aviso el correspondiente testigo luminoso (Figura 7.32). – Testigo encendido (espesor de los forros de freno inferior a 2 mm). Cuando los forros de freno alcancen el límite de desgaste previsto (espesor inferior a 2 mm), el contacto de alambre será dividido por la fricción del disco de freno, quedando desconectado el circuito de corriente entre el dispositivo de mando y masa. En estas condiciones, el dispositivo de mando se encuentra activado y, por lo tanto, conecta en la unidad de aviso el correspondiente testigo luminoso (Figura 7.33).

S13

S13

S12 30a

15a

S12 30a

15a

Dispositivo de mando 7

6 30

Dispositivo de mando

27

7

Forro de freno con contacto de alambre derecho

Forro de freno con contacto de alambre derecho

Forro de freno con contacto de alambre izquierdo

Forro de freno con contacto de alambre izquierdo

7.32. Testigo de pastillas de freno apagado.

Unidad de aviso

6 30

27

7.33. Testigo de pastillas de freno encendido.

Unidad de aviso

209


10 >> Control electrónico de lámparas Sabemos que cuando conectamos un determinado circuito de luces (alumbrado, maniobra, etc.) se ilumina el testigo correspondiente. No obstante, esta circunstancia no nos garantiza que las lámparas del circuito estén operativas (puede darse el caso de una o varias lámparas fundidas y no tener en absoluto conocimiento de ello). Con el control electrónico de lámparas no solo tenemos la certeza de la puesta en funcionamiento de un determinado circuito, sino que, además, nos localiza en un display situado en el cuadro de instrumentos, las lámparas que se encuentren fundidas. Este sistema se fundamenta en conocer la intensidad de consumo en un punto del circuito; en el momento en que este disminuya significará que una de las lámparas ha dejado de funcionar. Sabemos por la ley de Ohm que la intensidad que circula por un conductor la podemos conocer por la caída de tensión que se produce en una resistencia de control colocada en serie, y de valor óhmico conocido; el valor de esta resistencia de control debe ser lo suficientemente pequeño para no afectar al funcionamiento del circuito (Figura. 7.34). Caída de tensión

Intensidad de corriente

R= 0,1Ω Intensidad

V

V = 0,1 V

I=

0,1 V V = =1A 0,1 Ω R

V = 0,2 V

I=

V 0,2 V = =2A R 0,1 Ω

7.34. Ejemplo de control de lámparas.

La caída de tensión en la resistencia de control es verificada en todo momento por un circuito electrónico, que en el caso de detectar una intensidad inferior a la de consumo ilumina un testigo en el display que localiza la lámpara fundida. El circuito electrónico se alimenta de positivo a través de la llave de contacto (+ 15) y de masa (31). Su puesta en funcionamiento se realiza al recibir positivo por el borne C, es decir, cuando el conductor acciona el interruptor de luces correspondiente. A partir de este momento, comienza a controlar la intensidad de consumo en el circuito (Figura 7.35). V

F

A R

P

C B

+15 31 7.35. Circuito de control de lámparas.

Testigo

210 10.1 > Control electrónico de lámparas de situación y freno + 15 + Situación Interruptor + 15 de freno

El circuito electrónico del sistema controla cinco consumos. Cuando detecta una lámpara fundida, hace lucir el indicador óptico correspondiente del display. Si la lámpara fundida es una de las de freno, enciende además el indicador luminoso superior, con el fin de distinguirla de una de situación (Figura 7.36).

10.2 > Contacto Reed o de lengüetas Es un interruptor encapsulado y, por lo tanto, aislado de los agentes exteriores. Tiene la propiedad de que sus contactos se cierran ante la presencia de un campo magnético. Está constituido por dos láminas metálicas (contactos o lengüetas) que se juntan por la acción de un campo magnético, cerrando de esta forma el circuito eléctrico (Figura 7.37). S1 Lámpara de situación delantera izquierda S2 Lámpara de situación delantera derecha S3 Lámpara de situación trasera izquierda S4 Lámpara de situación trasera derecha F1 Lámpara de freno izquierda

S1 S2 S3 S4 F1 F1

F2 Lámpara de freno derecha

7.36. Circuito de control electrónico de lámparas de situación y freno.

El principio de funcionamiento del contacto Reed se basa en la fuerza de atracción que ejercen entre sí polos magnéticos de distinto signo. Sabemos que cuando un material ferromagnético es atravesado por las líneas de fuerza de un campo magnético se transforma a su vez en un imán con un polo norte (salida de líneas) y un polo sur (entrada de líneas). Este fenómeno es el que se produce en las dos láminas del contacto Reed, en el que aparecen polos magnéticos de distinto signo que se atraen.

Polos distintos se atraen

Campo magnético

N

7.37. Contacto Reed o de lengüetas.

S

N

S

211


Aplicaciones del contacto Reed – Control de nivel del líquido de refrigeración del motor Este circuito dispone de un contacto Reed, encapsulado en el vástago del tapón de llenado de la botella de expansión y de un flotador en forma de anillo provisto en su parte superior de un imán (Figura 7.38). Simultáneamente con el nivel del líquido refrigerante va descendiendo el flotador con imán. Cuando el líquido alcanza el nivel mínimo establecido, el imán se encuentra a la altura del contacto Reed, lo que provoca el cierre de los contactos y el encendido de la lámpara testigo.

Lámpara testigo Junta de goma Tapón

Flotador

Imán

Contacto Reed Líquido 7.38. Contacto Reed de control de nivel de líquido de refrigeración del motor.

La puesta en funcionamiento del circuito de control informa al conductor de que no dispone del refrigerante necesario para el buen funcionamiento del motor, debiendo proceder a rellenar el circuito con la cantidad de líquido necesaria Este mismo sistema de comprobación basado en el contacto Reed se utiliza también en el control de nivel del líquido limpiaparabrisas y limpialuneta. – Relé diferencial

56 bl

56 br Resistencia de carga

_

+

Contacto Reed

El relé diferencial se compone de los siguientes elementos: • Una bobina de bobinado doble. • Un contacto Reed (contacto de lengüetas). • Dos resistencias de carga. El contacto Reed se encuentra en el núcleo de la bobina y va fundido en una ampolla de cristal para protegerlo contra la suciedad, humedad y corrosión; así mismo, la ampolla de cristal va cargada de un gas protector. El modo de funcionamiento del relé diferencial es el siguiente: Si los circuitos de corriente y lámparas están operativos, la corriente circula a través de ambos arrollamientos de la bobina. Debido a la polarización diferente de ambos arrollamientos, se compensan mutuamente los campos magnéticos creados; en consecuencia, el contacto Reed está abierto y el circuito de corriente hacia el dispositivo de mando interrumpido (contacto K). Si uno de los circuitos de corriente de la luz de cruce (fusible, lámpara) está interrumpido mientras que el otro es operativo, se forma un campo magnético en la bobina, a causa del arrollamiento por el que aún circula corriente (ver Figura 7.39). En estas condiciones, el contacto Reed está conectado y el circuito de corriente hacia el dispositivo de mando cerrado (contacto K).

_ 56 bl 1

+ K

56 br 1

Hacia el dispositivo de mando 56 bl

56 br Resistencia de carga

_

+

Contacto Reed

_ 56 bl 1

+ K

56 br 1

Hacia el dispositivo de mando 7.39. Contacto Reed de un relé diferencial.

212 – Control de lámparas de cruce (sistema Audi Volkswagen) Este sistema de control incorpora en el circuito de las luces de cruce un dispositivo de control de lámparas que se encarga de controlar los fallos en la función de los fusibles y bombillas de estos circuitos de corriente. • Funcionamiento correcto (lámparas y fusibles en buen estado): Si al conectar el circuito de las luces de cruce todos sus componentes (lámparas y fusibles) se encuentran en perfecto orden, los campos magnéticos creados en el relé diferencial estarán compensados y el contacto Reed abierto; en consecuencia, el circuito de corriente hacia el aparato de mando está interrumpido (la tensión de salida en el borne K es aproximadamente 0 V). En estas condiciones, el aparato de mando no se encuentra activado y, por lo tanto, mantiene apagado en la unidad de aviso el correspondiente testigo luminoso (Figura 7.40). • Funcionamiento incorrecto (una lámpara o fusible fundido): Si al conectar el circuito de las luces de cruce por algún fallo no se encendiese la oportuna bombilla el campo magnético creado en el relé diferencial cerraría el contacto Reed y, en consecuencia, el dispositivo de control de lámparas cerraría el circuito hacia el aparato de mando (la tensión de salida en el borne K es ahora aproximadamente de 3,5 V). En estas condiciones, el aparato de mando se encuentra activado y, por lo tanto, enciende en la unidad de aviso el correspondiente testigo luminoso (Figura. 7.41). En el caso improbable de un fallo simultáneo de ambas luces de cruce, el aparato de mando no tiene programado aviso para ello.

S10

S13

S12

56 bl 56 br

30a

15a

S11

S10

S13

S12

56 bl 56 br

30a

15a

S11

Aparato de mando 7

Dispositivo control lámparas

24

30

Aparato de mando

27

7


56 bl 56 br

56 bl1

30

27

56 bl 56 br

Relé diferencial

K

24

Relé diferencial

56 br1

K Unidad de aviso

7.40. Funcionamiento correcto de contacto Reed en lámpara de cruce.

56 bl1

56 br1 Unidad de aviso

7.41. Funcionamiento incorrecto de contacto Reed en lámpara de cruce.

213


– Control de lámparas de freno y posición traseras (sistema Audi Volkswagen) Este sistema de control incorpora en el circuito de las luces de freno y posición traseras un dispositivo de control de lámparas, que se encarga de controlar los fallos en la función de las lámparas de freno y fusibles/lámparas de posición traseras (Figura 7.42). Control de las luces de freno • Funcionamiento correcto. Si al conectar el circuito de las luces de freno las respectivas lámparas se encuentran en perfecto orden, los campos magnéticos creados en el relé diferencial estarán compensados y el contacto Reed abierto; en consecuencia, el módulo «memoria fallo luz de freno» estará desconectado y el circuito de corriente, S4 S3 S12 S7 hacia el aparato de mando interrumpido (la tensión de sa30a 30a 15a 58l lida en el borne KB es aproxiConmutador madamente 0 V). luz de freno En estas condiciones, el aparato de mando no se encuentra activado y, por lo tanto, mantiene apagada en la unidad de aviso la indicación «luz de freno averiada» (Figura 7.43). • Funcionamiento incorrecto. Si al conectar el circuito de las luces de freno una de las lámparas no se enciende por avería, el campo magnético creado en el relé diferencial cerrará el contacto Reed; en consecuencia, el módulo «memoria fallo luz de freno» estará conectado y el circuito de corriente hacia el aparato de mando cerrado (la tensión de salida en el borne KB es ahora aproximadamente de 3,5 V). En estas condiciones, el aparato de mando se encuentra activado y, por lo tanto, ilumina en la unidad de aviso la indicación «luz de freno averiada» (Figura 7.44). En el caso poco probable de un fallo simultáneo de ambas luces de freno, el aparato de mando no tiene programado aviso para ello.

Memoria fallo luz de freno

54

15a

7.42. Dispositivo de control de lámparas.

S6 58r

7 24 23 30

Kb 58l


Aparato de mando

58r

J1

27

Ks

J2

Luz de freno averiada

Relé diferencial 54l 54r

31

58l1

Unidad de aviso

58r1 Luces de posición traseras

Luces de freno

7.43. Funcionamiento correcto de control de luces de freno.

S4

S3

S12

S7

S6

30a 30a 15a

58l

58r

Aparato de mando 7

54

15a

Kb

58l

58r

J1

54l 54r

31

58l1

24 23 30

27

Ks

J2

58r1

7.44. Funcionamiento incorrecto de control de luces de freno.

Luz de freno averiada

Unidad de aviso

214 Control de las luces de posición traseras S4

S3 S12

S7

S6

30a 30a 15a

58l

58r

• Funcionamiento correcto.

Aparato de mando

Conmutador luz de freno

7 24 23 30

54

Memoria fallo luz de freno

15a

Kb 58l

Dispositivo control lámparas Relé diferencial

58r

J1

54l 54r

31

58l1

27

Ks

J2

58r1

Unidad de aviso


Luces de freno

7.45. Funcionamiento correcto del control de las luces de posición traseras.

S4

S3

S12

S7

S6

30a 30a 15a

58l

58r

54

15a

Kb

58l

58r

J1

54l 54r

31

58l1

24 23 30

27

Ks

J2

58r1


7.46. Funcionamiento incorrecto del control de las luces de posición traseras.

Con los relés J1 y J2 conectados, el circuito de corriente hacia el aparato de mando está interrumpido; en consecuencia, la tensión de salida en el borne KS es aproximadamente 0 V. En estas condiciones, el aparato de mando no se encuentra activado y, por lo tanto, mantiene apagada en la unidad de aviso el correspondiente testigo luminoso (Figura 7.45). • Funcionamiento incorrecto.

Aparato de mando 7

Si al conectar el circuito de las luces de posición los fusibles y las lámparas de posición traseras se encuentran en perfecto orden, los relés electromagnéticos J1 y J2 se encontrarán excitados (con corriente de mando) y sus contactos, cerrados.

Unidad de aviso

Si al conectar las luces de posición fallase en uno de los dos circuitos de corriente un fusible o una lámpara de posición trasera, el relé electromagnético (en este caso el J2) no tendría corriente de mando y, consecuentemente, sus contactos estarían abiertos. Con el relé J2 desconectado, el circuito de corriente hacia el aparato de mando está cerrado, y la tensión de salida en el borne KS es ahora aproximadamente de 3,5 V. En estas condiciones, el aparato de mando está activado y, por lo tanto, ilumina en la unidad de aviso el correspondiente testigo luminoso (Figura 7.46). En el caso poco probable de un fallo simultáneo de ambos fusibles de protección (S6 y S7) o lámparas de posición traseras, el aparato de mando no tiene programado aviso para ello.

215


11 >> Control de funcionamiento del coche (check control) El check control es un sistema de autodiagnosis que vigila el funcionamiento adecuado de distintos elementos de un vehículo. Cuando se produce una anomalía, tal y como un fallo de motor, la falta de cinturón de seguridad o la escasez de aceite, el conductor es avisado inmediatamente. Una pantalla independiente en el mismo tablero de instrumentos, junto al cuentakilómetros y el velocímetro, advierte de la irregularidad mediante una señal visual, acústica o ambas a la vez.

11.1 > Funciones del check control Las funciones del check control varían en los vehículos en función de su equipamiento. En la siguiente tabla y Figura 7.47 se presentan las funciones principales o más habituales en un vehículo de equipamiento medio: Funciones del check control A. Señalización nivel insuficiente líquido refrigerante motor.

H. Señalización avería luz de freno derecha. I. Señalización cierre incompleto puerta anterior izquierda.

A

E

B

F

B. Señalización nivel insuficiente líquido limpiaparabrisas/limpialuneta

G

C. Señalización nivel insuficiente del aceite del motor.

L. Señalización cierre incompleto puerta posterior izquierda.

H

D. Señalización avería luz de freno izquierda.

M. Señalización cierre incompleto puerta del maletero.

E. Señalización avería luces antiniebla posteriores.

N. Señalización cierre incompleto puerta posterior derecha.

F. Señalización avería luces de posición anteriores y posteriores.

O. Señalización cierre incompleto puerta anterior derecha.

G. Señalización avería luces de matrícula.

P. Pulsador para control nivel del aceite del motor.

C D

Stop

Stop

P

I

L

M

N

O

7.47. Visualizador ubicado en el cuadro de control.

11.2 > Constitución y principio de funcionamiento El dispositivo del check control está compuesto por un panel visualizador de indicadores ópticos (ubicado en el cuadro de instrumentos), por un módulo de mando (alojado al lado de la centralita) y por una serie de sensores (ubicados en los servicios afectados) conectados todos ellos al módulo de mando. El principio de funcionamiento del check control está basado en la capacidad de reconocer, en determinadas funciones eléctricas del coche, las siguientes condiciones: – Una carga eléctrica no apropiada. – La apertura o el cierre de un circuito eléctrico determinado.

216 Estas funciones las realiza la centralita electrónica de control del módulo de mando, que señala una función anómala, o bien el funcionamiento correcto, mediante el encendido o no de los correspondientes indicadores ópticos en el panel visualizador. En caso de avería, además del encendido del indicador óptico correspondiente (LED) en el panel visualizador, manda el encendido del indicador óptico general de avería en el cuadro de instrumentos. La centralita electrónica de control está dividida en dos partes: la primera parte de la centralita está compuesta por la unidad electrónica (1), situada en la centralita de derivación, y controla las siguientes funciones (Figura 7.48): (1) Unidad electrónica D. Luz de freno izquierda. E. Luces antiniebla posteriores. F. Luces de posición anterior y posterior. G. Luces de matrícula. 1

H. Luz de freno derecha.

2

Unidad electrónica

I. Cierre incompleto puerta anterior izquierda (microinterruptor de la cerradura).

N O

L. Cierre incompleto puerta posterior izquierda (microinterruptor de la cerradura).

Visualizador del check control (monitor) G F H E

C

E M

M. Cierre incompleto puerta del maletero, mediante el pulsador de mando de la luz del maletero. N. Cierre incompleto puerta posterior derecha (microinterruptor de la cerradura). O. Cierre incompleto puerta anterior derecha (microinterruptor de la cerradura).

F D L

F I F

B

7.48. Visión general y situación de componentes.

La segunda parte de la centralita electrónica de control está situada en el visualizador del check mismo (2) y controla directamente, mediante los sensores correspondientes los niveles de los líquidos, tales como: (2) Sensores de niveles de líquidos (Sensor A). Nivel líquido del limpiaparabrisas/limpialuneta. (Sensor B). Nivel aceite motor. (Sensor C). Nivel líquido refrigerante motor.

Entre los distintos indicadores ópticos de control del tablero de instrumentos, se encuentra también un indicador rojo (check) que tiene la función de señalar las averías de los servicios controlados junto con las que se ven en el visualizador del check.

217


11.3 > Control de nivel insuficiente del líquido refrigerante del motor y limpiaparabrisas/limpialuneta (Figura 7.49) Las señales de control del nivel del líquido refrigerante motor y del líquido limpiaparabrisas y limpialuneta son suministradas por dos sensores (20 y 21) sumergidos en las respectivas cubetas. Cuando el nivel del líquido alcanza la referencia mínima, el flotador con imán baja y pega las lengüetas del contacto Reed, cerrando de esta forma el circuito eléctrico y, consecuentemente, el encendido del indicador óptico (LED) correspondiente en cada caso. Para más detalles acerca del funcionamiento y constitución de estos sensores, ver lo explicado en el párrafo correspondiente del apartado anterior (aplicaciones del contacto Reed). Las señales enviadas por los respectivos sensores son reconocidas y visualizadas solamente después de un cierto tiempo, desde que los contactos del sensor se cierran definitivamente. El tiempo de retardo para ambos sensores es de 20 segundos, y su finalidad es evitar que el check control señale las dos averías de forma intermitente e irregular cuando se verifican cierres ocasionales de los contactos de los sensores, por causa del movimiento de los líquidos en las respectivas cubetas.

+15 106

F 15

Stop

Stop

98

106 Cuadro de control 98 Centralita de derivación

20

21

20 Sensor nivel líquido limpiaparabrisas/limpialuneta 21 Sensor nivel líquido refrigerante motor 7.49. Control de nivel de refrigerante motor y limpiaparabrisas/limpialuneta.

11.4 > Control de nivel de aceite del motor En apartados anteriores relativos al nivel de aceite del motor, vimos que el control de nivel se realizaba automáticamente al mantener la llave en la posición de marcha unos segundos sin efectuar el arranque; sin embargo, en el sistema que ahora exponemos, el control del nivel de aceite del motor solo se puede realizar manualmente al presionar el pulsador (P), que está ubicado en el panel visualizador del check control (Figuras 7.50.a y 7.50.b).

218 – El nivel de aceite se mide mediante un nuevo sensor de hilo resistivo (S), en el cual se mide la caída de tensión en dos momentos distintos, calculando luego la diferencia entre los dos valores de tensión. – En el caso de que el nivel de aceite sea el previsto, el indicador óptico de señalización (LED) se ilumina de color verde y permanece encendido hasta que se efectúa la puesta en marcha del motor, o bien se vuelve la llave a la posición de STOP. – En caso de avería, el indicador óptico se ilumina de color rojo. – Si se ha efectuado una puesta en marcha del motor, el control de nivel de aceite solo se puede realizar 2 minutos después de parado el motor. Procedimiento de comprobación Presionando el pulsador (P) con la llave en posición de marcha, el sensor es alimentado con una corriente constante de unos 200 m A. _ 150 m seg.), Después de un período de ajuste de la alimentación (T0-T1 ∼ la centralita electrónica del check control efectúa una primera medición de tensión (tiempo T1-T2 ∼_ 10 m seg.). Tras un nuevo período de tiempo (T2-T3 ∼_ 800 m seg.), el sistema efectúa una segunda medición de tensión, que compara con la primera. Según el valor diferencial obtenido se pueden verificar las siguientes condiciones (Figura 7.50.b): – Si la diferencia de tensión entre las dos mediciones es inferior a 245 m V, el nivel de aceite del motor es el correcto. – Si la diferencia de tensión es superior a 245 m V, el nivel de aceite está en su valor mínimo. – Si la tensión medida en la segunda lectura es superior a 3,5 V, significa que el sensor está cortado (c.a.). – Si la tensión es inferior a 1 V, el sensor está en cortocircuito (c.c.). Las condiciones de avería se señalizan mediante el encendido del indicador óptico (LED) en el panel visualizador del check control, situado generalmente sobre el tablero de instrumentos.

V

150 mSeg 10 mSeg

800 mSeg

C.a.

3,5

>245 mV Ok Vx1 Stop

Stop

1

P 1

2

3

Ok

4

C.c. Sensor

7.50.a. Panel visualizador.

Vx2 245 mV Vx

0

T0

T1

T2

T3

T

7.50.b. Valor diferencial del check control del limpiaparabrisas/ limpialuneta.

219


11.5 > Control de funcionamiento de luces de posición y matrícula Los elementos que realizan el control de este servicio son los siguientes (Figura 7.51): – Panel visualizador (monitor) en el cuadro de instrumentos (106). – Centralita de derivación (98). – Unidad electrónica (check) situada en el componente anterior. El sistema de control de las distintas lámparas consiste en «sentir» la caída de tensión que se determina sobre los «divisores resistivos», formados por las resistencias de las lámparas que se deben controlar y por resistencias (R) de referencia de valor óhmico bajo (0,1 Ω), las cuales se encuentran en el interior de la centralita de derivación (98).

30 15 X 31

15 X

50

30 2/30 1/85 Stop P

Park

J59 3/87 4/86

Positivo de posición

Testigo del cuadro

98 106

E13

Stop

F15

R

R

F5

R

R

R

Check Control

F6

Stop

R

D

A

+

A

D

E

F

C

B

A

– B

F

C

E

98

Centralita de derivación

F

Luz de matrícula izquierda

106

Visualizador check control y testigo luces de posición

C

Luz de matrícula derecha

E

Luz de posición posterior derecha

D

Luz de posición anterior izquierda

E13

Relé de luces de posición

A

Luz de posición anterior derecha

F5/6

Fusibles de protección

B

Luz de posición posterior izquierda

R

Resistores 0,1 Ω de referencia

7.51. Control de funcionamiento de luces de posición y matrícula.

220 Las luces de posición y matrícula (Figura 7.51) están alimentadas de forma cruzada (posición anterior izquierda, posterior derecha, matrícula izquierda y viceversa). La alimentación del circuito se realiza mediante un relé de protección (E13), instalado en la centralita de derivación (98) y mandado por el conmutador de casquillo que está colocado sobre la palanca izquierda de los mandos de señalización y servicio, dos fusibles de protección (F5 y F6) y dos grupos de tres resistores (R), después de los cuales están conectadas las entradas a la unidad electrónica (check) que controla este servicio de luces. En la línea de conexión entre los fusibles de protección y los dos grupos de resistores, hay cuatro derivaciones, de las cuales dos están conectadas directamente a la unidad electrónica (check) y sirven para suministrar a esta última la tensión de 12 V de referencia para el control del funcionamiento de los dos fusibles. Para realizar el control de las lámparas, el check compara continuamente la tensión aplicada antes de las resistencias de referencia (tensión de batería) con la caída de tensión que se determina en el divisor resistivo, compuesto por las resistencias de referencia y las propias lámparas; la diferencia de tensión no debe ser nunca inferior a un valor determinado, generalmente pocos milivoltios, en el que la unidad electrónica se basa para realizar su función. Si las lámparas funcionan correctamente (Figura 7.52), en los resistores de referencia hay una caída de tensión constante; de este modo, la diferencia entre la tensión antes de las resistencias de referencia (12 V) y la existente en los divisores resistivos supera siempre el valor límite determinado por la unidad electrónica; en estas condiciones, el check no señala avería alguna.

7.52. Luces de posición diurna.

Por el contrario, cuando una de las lámparas se funde o hay un cortocircuito, ya no se verifica la caída de tensión en el correspondiente resistor de referencia, de modo que la diferencia entre la tensión antes de las resistencias de referencia (12 V) y la existente en el divisor resistivo afectado es inferior al valor límite determinado por la unidad electrónica; en estas condiciones, el check reconoce inmediatamente la avería y la señala al usuario mediante el indicador óptico correspondiente en el panel visualizador (monitor).

221


11.6 > Control de funcionamiento de las luces antiniebla posteriores (Figura 7.53) El check control controla las luces antiniebla posteriores (A y B) de la misma manera en que controla las luces de posición y matrícula, explicado en el párrafo anterior. El relé de mando de las luces antiniebla posteriores (E10), instalado en la centralita de derivación (98) se excita solo si previamente se conectan las luces de cruce o carretera, mediante el conmutador de casquillo (141B), y se presiona el conmutador de encendido de las luces antiniebla posteriores (141A), ubicados ambos en la palanca izquierda (141) de los mandos de señalización y servicio.

30 15 X 31

15 X

50

30 2/30 1/85 Stop P

Park

J59 3/87 4/86

Testigo del cuadro D2 106

E12

Stop

F15

Stop

E10

R

Check Control

F11

R

+

A

A

B

A

B

–

141

98


106

Visualizador check control y testigo luces antiniebla posteriores

141A

Conmutador luces antiniebla posteriores

141B

Conmutador luces de posición, cruce y carretera

A

98

Luz antiniebla posterior izquierda

A

B

B

Luz antiniebla posterior derecha

E10

Relé luces antiniebla posteriores

E11

Relé faros antiniebla

F11

Fusible de protección

F15

Fusible de protección circuitos alimentados por conmutador arranque (15)

7.53. Control de funcionamiento de las luces antiniebla posteriores.

222 11.7 > Control de funcionamiento de las luces de freno (Figura 7.54) Las dos luces de freno (A y B) se controlan con el mismo sistema descrito para las funciones mencionadas anteriormente; sin embargo, tiene la particularidad de que las dos lámparas (A y B) se controlan de forma completamente independiente la una de la otra. De esta manera, pisando el pedal de freno, si una de las dos lámparas está averiada, el check control puede señalar la ubicación exacta de la lámpara defectuosa en el panel visualizador (monitor). Además, el check control permite dirigir ambas luces sin necesidad de pisar el pedal de freno. Este control se puede efectuar gracias a una tensión muy baja que el check aplica a las lámparas de freno, mediante una alimentación específica que recibe del contacto normalmente abierto del conmutador de las luces de freno (131), el cual se cierra soltando el pedal de freno. Esta tensión de poca entidad que el check aplica a las lámparas posibilita transmitir a sus filamentos una corriente débil, demasiado pequeña para encenderlas, pero suficiente para verificar su integridad.

30 15 X 31

15 X

50

30 2/30 1/85 Stop P

Park

J59 3/87 4/86

106 Stop

F15

R

Stop

Check Control

F2

R

+ A

131

A

B

98

A

98


106

Visualizador check control en el tablero de intrumentos

131

Conmutador luces de freno

A

Luz de freno izquierda

B

Luz de freno derecha

B

F2

Fusible de protección

F15

Fusible de protección circuitos alimentados por conmutador de arranque (línea 15)

7.54. Control de funcionamiento de las luces de freno.

223


11.8 > Control de cierre de las puertas (Figura. 7.55) La instalación eléctrica que controla este servicio opera en las cuatro puertas y en la puerta del maletero. El cierre incompleto de las cuatro puertas se controla independientemente, mediante cuatro microinterruptores (130-150157-175) integrados directamente en las correspondientes cerraduras, que incorporan, además, el motorreductor para bloquear la cerradura y, en las dos anteriores, los microinterruptores de mando del cierre centralizado. En cambio, el cierre incompleto de la puerta del maletero es controlado por el pulsador (233) de mando de luz del maletero. Los microinterruptores de mando del check tienen uno de sus bornes conectado a masa y el otro directamente a la unidad electrónica del check control. Cuando las puertas están cerradas, todos los microinterruptores están desconectados (circuito abierto). El cierre incompleto de una de las cuatro puertas o de la puerta del maletero provoca el cierre eléctrico del microinterruptor correspondiente, que conecta a masa la entrada de la unidad electrónica del check a la que está conectado. Desde la unidad electrónica del check, la señal llega al visualizador del check control ubicado en el cuadro de control, iluminando el indicador óptico de señalización correspondiente. Para la gestión de estas señales eléctricas, la centralita del check no realiza ninguna función activa, sino que sirve solo de interconexión entre los microinterruptores de puertas y el panel visualizador del cuadro de control. 30 15 X 31

15 X

50

30 2/30 1/85 Stop P

Park

J59 3/87 4/86

+ A

Stop

106 Check

98

Stop

F15

130

-

150 233

175

157

98


157

106

Visualizador check control en el tablero de intrumentos

175

130

Microinterruptor señalización puerta anterior izquierda

233

150

Microinterruptor señalización puerta anterior derecha

F15

7.55. Control de cierre de puertas.

Microinterruptor señalización puerta posterior izquierda Microinterruptor señalización puerta posterior derecha Microinterruptor señalización puerta del maletero Fusible de protección circuitos alimentados por conmutador de arranque (línea 15)

224

12 >> Mandos bajo el volante Los mandos bajo el volante combinan varios conmutadores. Se trata de dos manecillas situadas debajo del volante que tienen varias funciones (Figura 7.56).

7.56. Mandos bajo el volante.

En los vehículos equipados con mandos bajo el volante es necesaria una conexión entre la columna de la dirección y el volante (Figura 7.57). Esta conexión consta de un contactor giratorio (Figura. 7.58). Uno de los extremos del contactor giratorio está conectado a un conector estático, y el otro extremo está conectado al volante.

7.57. Conexión a la columna de la dirección.

En los últimos vehículos, los mandos bajo el volante y el contactor giratorio se unen en un único elemento. La extracción y la sustracción de los mandos bajo el volante necesitan del bloqueo del calculador del airbag. Con el fin de no dañar el contactor giratorio, hay dos condiciones necesarias para su extracción y reposición (Figura 7.59): – La marca del elemento debe estar en la posición de flechas enfrentadas. – Las ruedas delanteras deben estar alineadas con las ruedas traseras.

7.58. Contactor giratorio.

7.59. Condiciones de extracción de mandos.

225


Existen dos tipos de configuraciones de mandos bajo el volante: – Configuración clásica (Figura 7.60). Transporta la corriente mediante un cable eléctrico y un interruptor. La intensidad transportada depende de la intensidad necesaria para los consumidores. Esta configuración es más sensible, ya que puede transportar una corriente de fuerte intensidad. + +

Luces de cruce

+ +

7.60. Configuración clásica con interruptores.

– Configuración por red de diodos (Figura 7.61). Utiliza para el transporte de corriente una intensidad más débil; por tanto, esta configuración es más resistente que la configuración clásica. Al activar un mando bajo el volante, la unidad de control del habitáculo (UCH) interpreta el recorrido en la red de diodos para activar los consumidores. 3 5 2 14

Luces de cruce

9 4

12

8

UCH

13 10

7.61. Configuración de red de diodos.

Los mandos bajo el volante pueden estar conectados a los consumidores de tres formas posibles en función de la intensidad a la que trabajen (Figura 7.62): – Consumidores de intensidad débil. Se conectan directamente a los mandos situados bajo el volante. – Consumidores de intensidad media. Se conectan con interposición de la unidad de control del habitáculo. – Consumidores de intensidad alta. Se conectan con interposición de la unidad de control del habitáculo (UCH) y una unidad específica del consumidor (UPC).

A

UCH

UPC

A

A

7.62. Conexión de los consumidores bajo el volante en función de la intensidad de trabajo.

226

13 >> Otros componentes del cuadro de instrumentos 13.1 > Diodo LED como lámpara testigo Los LEDs son diodos que emiten luz al paso de la corriente eléctrica, Los hay de distintos tamaños y colores. En su montaje en los circuitos debemos tener la precaución de respetar su polaridad. Si lo instalamos al revés, no lucirá como el diodo que es. Para facilitar su montaje, el terminal positivo es de mayor longitud (Figura 7.63).

Diodo LED

− +

A

B R

7.63. Diodo LED como lámpara de testigo.

Para que el funcionamiento del diodo LED sea el correcto, debe ser conectado entre 1,5 a 1,9 V. Si está sometido a más voltaje, terminará por fundirse, y si se coloca a una tensión menor, la luz que emite será pobre; por este motivo, para conectarlo a una fuente de 12 V, se debe colocar en serie con él una resistencia de aproximadamente 1 k. El montaje de un diodo LED lo podemos ver en la Figura adjunta. Entre los puntos A y B se comporta como una lámpara testigo; en consecuencia, se puede sustituir por una lámpara siempre que esté en paralelo, es decir, el punto B debe estar conectado a masa y teniendo en cuenta las limitaciones que citamos en el párrafo siguiente. La intensidad que circula por un diodo LED es muy inferior a la de una lámpara testigo; por este motivo, en ocasiones no puede sustituir a determinadas lámparas, tal es el caso del testigo de carga, por la que circula la intensidad de excitación del rotor del alternador, que es relativamente grande en términos de electrónica (0,25 A).

13.2 > Estabilizador de tensión Para su correcto funcionamiento, los circuitos electrónicos necesitan estar alimentados a una determinada tensión y que, además, sea lo más constante posible; por este motivo, la mayoría de los circuitos electrónicos disponen de estabilizadores de tensión, integrados dentro del propio circuito (Figura 7.64). Numerosos cuadros de instrumentos disponen de estabilizador de tensión, que alimenta a distintos circuitos electrónicos miniaturizados y a relojes indicadores, como medio para garantizar un correcto funcionamiento y Corriente precisión en el registro de las lecturas estabilizada de los distintos operadores. Chapa soporte

ITT G 8938

Chapa de amarre y refrigeración

7.64. Estabilizador de tensión.

+15 Masa

El estabilizador de tensión dispone de tres terminales, alimentación, masa y salida de corriente estabilizada. Este elemento genera una gran cantidad de calor, la cual es necesario eliminar; por este motivo se montan sobre zócalos de refrigeración que transmiten el calor del estabilizador al exterior.


227

Actividades finales 1·· ¿Qué tipos de información precisan los indicadores de control de un cuadro de instrumentos? 2·· Cita los tipos de visualizaciones numéricas que se pueden dar en un cuadro de instrumentos. 3·· ¿Qué circuitos del motor son controlados principalmente por indicadores de aguja? 4·· ¿Qué elementos se pueden considerar como transmisores de la información? 5·· ¿Qué configuraciones puede tener el aforador del depósito de combustible? 6·· Analiza cómo están configurados la termorresistencia y el termocontacto de un circuito indicador de temperatura del agua.

7·· Describe en qué consisten una manorresistencia y un manocontacto de un circuito indicador de presión con lámpara testigo común de presión y temperatura.

8·· Cita los circuitos de control más importantes del sistema de frenado. 9·· ¿Qué objetivo persigue el control electrónico de lámparas y en qué se fundamenta? 10·· ¿Qué es y cómo está constituido un contacto Reed o de lengüetas? 11·· ¿Cuál es el principio de funcionamiento de un contacto Reed? 12·· ¿Cómo está compuesto un relé diferencial con contactos Reed? 13·· ¿Cuál es el principio de funcionamiento del check control y como está compuesto? 14·· Describe qué elementos se utilizan para el control de cierre de puertas (check control). 15·· Dibuja el montaje de un diodo LED como lámpara testigo. 16·· ¿Qué función tiene el estabilizador de tensión en los circuitos eléctricos? ¿Cuál es su principal inconveniente? 17·· ¿Cuál de las configuraciones posibles sobre los mandos al volante es más sensible al desgaste de las conexiones?

228

Caso final Obtener datos del cuadro de instrumentos ·· Mediante la diagnosis del vehículo se pueden obtener los datos de mantenimiento que le corresponden, los cuales para el usuario del vehículo a veces son muy difíciles de obtener.

Solución ·· A continuación se muestran los pasos que deben seguirse en un vehículo con el fin de obtener el menú oculto del cuadro de instrumentos.

1 3

1 Visualizador multifuncional 6

2 Pulsador de avance y retroceso de página (tecla avance de página) 3 Tecla de selección de sistema

5

4 Tecla «atrás» y sistema de mando fónico desconectado tecla «atrás»

2

5 Tecla «aceptar» 6 Tecla de recepción y fin de llamada telefónica

4

Volante multifunción.

1. Llave de contacto en la posición 1. 2. Con la tecla 2 se va cambiando hasta que aparezca la pantalla del contador de Km (Figura) y con la tecla 3 se va cambiando hasta que aparezca «viaje» (Figura 1). 3. Mientras está encendido este menú (viaje): – Pulsar la tecla recepción de llamadas y mantenerla pulsada (6). – En el intervalo de 1 segundo, adicionalmente pulsar la tecla 5 y mantenerla pulsada. – Con las teclas pulsadas durante 5 segundos, en el visualizador aparece el menú de «taller» (Figura 2). – Nos informa de la tensión e intensidad de la carga de la batería, así como nos permite controlar el funcionamiento del sensor de misma batería (Figura 3). – Incluso hay más pantallas que se pueden ir desplazando.

1. Contador de km.

2. Datos del vehículo.

3. Datos de tensión e intensidad.

229


4. Cuando indica conectado, indica conectado el TEST, es decir los sistemas de ESP, EBV y ABS no funcionan (Figura 4).

4. Test del sistema.

5. Al pasar la ITV, nos aparece este mensaje. Una vez pasada debe volverse a desactivar el TEST (Figura 5).

5. Desactivar test del sistema.

6. Las diferentes pantallas obtenidas informan del estado del mantenimiento y de la necesidad del mismo (Figura 6). 7. Nos indica qué mantenimiento hay que realizar (A), cuántos días y kilómetros quedan, así como qué identificación de aceite utiliza (Figura 6). 8. Indica la calidad del aceite que debe utilizarse y, finalmente, se ha de seleccionar si se ha hecho el mantenimiento (Figuras 7).

6. Datos mantenimiento del vehículo.

7. Fin de obtención de datos.

230

Ideas clave Información analógica

CUADRO DE INSTRUMENTOS Información numérica: LCD y VFD Con indicador de aguja

SISTEMAS DE CONTROL

Con lámpara testigo Transmisores de información Mecánico

VELOCÍMETROS Y CUENTAKILÓMETROS Electrónico y digital Captador inductivo

CUENTARREVOLUCIONES Captador Hall

INDICADOR DEL NIVEL DE COMBUSTIBLE

Con testigo de reserva

INDICADOR DE LA TEMPERATURA DEL AGUA

Con lámpara testigo

INDICADOR DE LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA DEL ACEITE DEL MOTOR

Con lámpara común

CONTROL NIVEL DE ACEITE DEL MOTOR

Testigo insuficiente nivel - Sensor bimetal - Sensor de resistencia Indicador del nivel de aceite

CIRCUITOS DE CONTROL DEL SISTEMA DE FRENADA

CONTROL ELECTRÓNICO DE LÁMPARAS

CONTROL DEL FUNCIONAMIENTO DEL COCHE. CHECK CONTROL

- Testigo del freno de mano o bajo nivel del líquido - Testigo del desgaste de las pastillas de freno - De situación y freno - Contacto Reed o de lengüetas - Control de lámparas de cruce, freno y posición traseras - Funciones y constitución - Control de niveles - Control de luces y puertas

MANDOS BAJO EL VOLANTE

- Configuración básica - Configuración por red de diodos

OTROS COMPONENTES

- Diodo LED como lámpara testigo - Estabilizador de tensión



Testigos luminosos: aviso de avería Los testigos luminosos nos avisan de que nuestro coche tiene un problema o incluso que está a punto de sufrir una avería. Lo primero que tienes que hacer es pararte en algún lugar seguro, ver qué le pasa a tu coche y, si no lo tienes claro, llama a tu seguro. Según el Real Automóvil Club de España (RACE), las averías más frecuentes se deben a problemas con el motor. Casi un 50 por ciento de las asistencias que realiza el club a sus asociados se deben a este motivo. El Real Automóvil Club de Cataluña (RACC), por su parte, arroja el mismo dato. En concreto, es el sistema de arranque y carga la causa del 70 por ciento de sus servicios en carretera. Pero antes de que nuestro coche se pare, nos avisa. Los testigos luminosos (esas pequeñas luces situadas en el salpicadero) suelen ser la primera señal de que nuestro vehículo no va bien. Uno de los más «peligrosos» es el del aceite. Si bien todos los coches disponen de testigo de presión del aceite del motor, no todos están equipados con el indicador de nivel. Sin aceite, el motor se gripa y es necesaria una costosa reparación. Una batería tiene una duración media de cinco años. AVERÍA GRAVE Es imprescindible revisar el nivel de aceite con regularidad. Si miras el libro de instrucciones de tu vehí-

culo, verás que el consumo máximo de aceite admitido por el fabricante puede llegar hasta un litro cada 1 000 kilómetros. Entonces, si tenemos en cuenta que el depósito de aceite del motor es de unos cinco litros, tardaremos menos de 4 000 kilómetros en gripar el motor. Si se enciende este testigo luminoso, para cuanto antes en un lugar seguro. Circular sin aceite provoca la rotura del motor si consume más de la cuenta. A continuación, comprueba el nivel de aceite y si es necesario añade más. Verifica que no hay pérdidas, que el cárter no ha sufrido ningún desperfecto y si hay fugas, llama inmediatamente a tu aseguradora o a un servicio de asistencia en carretera. En cualquier caso, y para que «no te pille el toro», revisa el nivel de aceite por lo menos cada 1 000 kilómetros. Si quieres hacerlo tú mismo y tu coche no dispone de «varilla electrónica», coloca el coche en una superficie llana. El motor, por supuesto, debe estar parado. Espera unos minutos a que el aceite llegue al cárter y después limpia la varilla que te ayudará a medir el nivel e introdúcela hasta el tope. Luego, comprueba que llega a la zona de medición correcta. 25 de marzo 2009. Motorterra.es

u

n

i

d

a

8

d

Mantenimiento de otros circuitos auxiliares SUMARIO ■

Limpiaparabrisas y limpialunetas

■

Esquemas eléctricos básicos

■

Limpiaparabrisas automático

■

Sistemas lavafaros

■

Luz de cornering

■

Regulador y limitador de velocidad

■

Ayuda al aparcamiento

■

Luneta térmica

■

Control de espejos retrovisores

■

Iluminación interior

■

Síntesis de la palabra

■

Sistemas de navegación y telefonía

OBJETIVOS ·· Conocer los sistemas de limpieza de lunas, parabrisas y faros.

·· Conocer los sistemas auxiliares de última generación.

·· Estudiar y comprender los principales circuitos auxiliares de un vehículo.

Fuente: Bosch

233

Unidad 8 - Mantenimiento de otros circuitos auxiliares

1 >> Limpiaparabrisas y limpialuneta El limpiaparabrisas desarrolla en el vehículo una función importante para la seguridad del conductor, proporcionándole visibilidad adecuada en cualquier circunstancia de marcha: lluvia, nieve, barro, polvo, etc. Últimamente, por el diseño que están adquiriendo las carrocerías de los vehículos, se hace necesaria la incorporación del limpiaparabrisas en la parte posterior (limpialuneta) aumentando la visibilidad y, con ello, la seguridad en la conducción. El limpiaparabrisas está constituido por un pequeño motor eléctrico, equipado con un sistema de reducción y un mecanismo de transmisión, que transfiere el movimiento del motor a los ejes-brazos raquetas y sus correspondientes escobillas de goma, que se desplazan por delante del parabrisas, retirando el agua que en él se deposita. El sistema de reducción de velocidad incorporado al motor eléctrico, transforma la velocidad del rotor o inducido (2 500 a 3 000 r.p.m.) en otra adecuada a los ejes-brazos raquetas de 50 a 70 oscilaciones por minuto. El motor eléctrico es de inducción por imanes permanentes y debe tener la potencia necesaria para vencer el rozamiento que existe entre las escobillas de goma y el parabrisas del vehículo, en cualquiera de las condiciones de funcionamiento.

1.1 > Tipos de limpiaparabrisas Se puede realizar una clasificación de los limpiaparabrisas teniendo en cuenta diferentes aspectos, como son los siguientes: – Según la forma de transmitir el movimiento del motor a los ejesbrazos raquetas, destacamos dos modelos: • Transmisión por biela-manivela Este sistema consiste en transformar el movimiento circular del eje motor, en movimiento alternativo de vaivén y transmitirlo a los ejes-brazos raquetas por medio de un conjunto de bielas y manivelas (Figuras 8.1.a y 8.1.b).

Tapa de protección Soporte motor Arandela retención

Pitón roscado completo Rueda dentada reductora

Placa conmutador parada automática

Manivela motor

Muelle escobilla Inducido completo

Tope Carcasa completa

8.1.a. Motor limpiaparabrisas de transmisión biela-manivela.

8.1.b. Despiece de motor limpiaparabrisas de transmisión biela-manivela.

234

Pitón roscado completo

Soporte motor

Arandela especial

Conjunto conmutador parada

Biela accionamiento Rueda dentada reductora

Tapa

Casquillo roscado

• Transmisión por cable flexible En este sistema, el movimiento circular del eje motor es transformado en el interior del soporte motor, en movimiento alternativo de vaivén por la biela de accionamiento y es transmitido a los ejes-brazos raquetas por medio del cable flexible (Figuras 8.2.a y 8.2.b.).

Tuerca fijación Guía Muelle escobilla Inducido completo Cable flexible Tope

Brida de sujeción

Carcasa completa

8.2.b. Despiece de motor del limpiaparabrisas de transmisión por cable flexible.

8.2.a. Motor limpiaparabrisas de transmisión por cable flexible.

– Según el tipo y el modo de barrido El sistema de barrido consta de escobillas de barrido (generalmente dos en la parte delantera y uno en la trasera), de motores (limpiaparabrisas o limpialuneta de tipo eléctrico o electrónico) y de una unidad de control electrónico. En algunos vehículos puede también constar de un detector de lluvia o de luminosidad. Existen dos tipos de movimientos de las escobillas del limpiaparabrisas.

84,5º

76,5º

• Paralelo (Figura 8.3): es un sistema antiguo que permite barrer aproximadamente el 80% de la superficie del parabrisas. Las dos escobillas son accionadas en la misma dirección. • Antagonista (Figura 8.4): es un movimiento invertido de las escobillas que ofrece una capacidad de barrido mayor que el movimiento paralelo. Esta tecnología aumenta la superficie de barrido aproximadamente al 90%. – Según el modo de funcionamiento existen dos tipos: manual y automático.

8.3. Movimiento de escobillas paralelo.

0 85,3º

1

81,3º

2 3

8.4. Movimiento de escobillas antagonista.

8.5. Limpiaparabrisas manual.

• Modo manual: el conductor utiliza la manecilla de los limpiaparabrisas para accionarlos y modificar la velocidad de barrido (Figura 8.5): Posición 0: el limpiaparabrisas está parado. Posición 1: barrido intermitente. Posición 2: barrido continuo. Posición 3: barrido continuo rápido.

235


En algunos vehículos se puede modificar el tiempo entre los barridos intermitentes mediante un casquillo de reglaje. – Modo automático: en los vehículos con detector de lluvia y de luminosidad se encuentra disponible este modo, que activa los limpiaparabrisas desde la pri0 1 mera gota de agua y adapta la velocidad de barrido en función de 2 3 la cantidad de agua reflejada. La activación del modo automático se efectúa con el contacto dado y la posición de la manecilla en la posición 1 (Figura 8.6). En algu- 8.6. Limpiaparabrisas automático. nos vehículos, un casquillo de cadencia permite regular el grado o medida para la eficacia del sensor. Debido a la cada vez más frecuente instalación de este sistema en los vehículos, se estudiará con mayor profundidad en el apartado 3.

1.2 > Componentes principales del limpiaparabrisas motor Se pueden diferenciar dos tipos de motores de limpiaparabrisas: motor eléctrico y electrónico. Motor eléctrico El motor eléctrico transforma la energía eléctrica en una energía mecánica capaz de accionar las escobillas del limpiaparabrisas. La mayor parte de los limpiaparabrisas funcionan con un motor eléctrico denominado clásico (Figura 8.7). Todos los limpialunetas traseros están equipados generalmente con un motor eléctrico. El motor eléctrico es un motor de corriente continua y efectúa una rotación de 360º. Este motor (Figura 8.8) está compuesto principalmente por un cuerpo motor, unos imanes permanentes y dos o tres escobillas, dependiendo del tipo de motor. El motor eléctrico delantero se compone + de tres escobillas que pertenecen a las dos velocidades de barrido posibles; ahora bien, el motor trasero 3 solo tiene dos escobillas que presentan una sola velocidad de barrido 1 2 continuo. Cuando las escobillas 1 y 2 están conectadas, los limpiaparabrisas realizan un barrido continuo lento. Cuando las escobillas 2 y 3 están conectadas, realizan un barrido continuo rápido.

+

−

8.8. Esquema de motor eléctrico del limpiaparabrisas.

8.7. Motor eléctrico del limpiaparabrisas.

236 Motor electrónico Este tipo de motor permite un movimiento más fluido de las escobillas de barrido y un número de velocidades. Además, una etapa electrónica integrada en el motor disminuye la velocidad de las escobillas con cada cambio de sentido, reduciéndose así el ruido y el desgaste de las escobillas.

M

+12V APC

+12V AVC

+

12V

8.9. Esquema de motor electrónico del limpiaparabrisas. A

8.10. Carcasa o inductor.

B

A diferencia del motor eléctrico, el motor electrónico realiza una rotación de 180º en un sentido y después en el otro. Se compone de los siguientes elementos: unos imanes permanentes, dos escobillas y una etapa electrónica del motor que determina la velocidad de barrido. Esta etapa transmite la indicación de velocidad del motor a través de una señal RCO compleja que varía según la velocidad demandada (Figura 8.9).

El motor electrónico puede también detectar la presencia de un obstáculo en el parabrisas cuando, por ejemplo, el movimiento de las escobillas es bloqueado por la nieve o la escarcha. En tal caso, el motor solicita más intensidad para poder efectuar plenamente el movimiento solicitado; la etapa electrónica del motor detecta el aumento de intensidad e informa a la unidad de control del limpiaparabrisas. Entonces, esta unidad reduce la velocidad de barrido para evitar el bloqueo y el sobrecalentamiento del motor. A continuación se detallan los subconjuntos que constituyen un motor clásico:

8.11. Rotor o inducido.

– Carcasa o inductor (Figura 8.10). A través de este componente se cierra el campo magnético del motor. Está formado por la carcasa propiamente dicha, en la que se han incorporado las siguientes piezas: • Un conjunto inductor, formado por dos imanes permanentes de tipo cerámico, adheridos al interior de la carcasa. • Un tope de material termoplástico, que sirve de apoyo axial al eje del inducido. – Rotor o inducido (Figura 8.11). Está constituido por un eje de acero, con los elementos siguientes: • Un paquete de láminas ranuradas, en las que se alojan los arrollamientos inducidos. • Un colector, al que se conectan los arrollamientos inducidos y sobre el que rozan las escobillas. En el extremo del eje se encuentra tallado el husillo sinfín, para el accionamiento de la rueda reductora de velocidad.

8.12. Soporte motor.

– Soporte motor (Figura 8.12). Es una pieza de aluminio obtenida mediante fundición inyectada; se acopla a la carcasa por medio de un rebaje circular exterior y dispone de tres apoyos con taladros roscados, para su fijación al vehículo o a la placa soporte del mecanismo de transmisión. El soporte

237


motor difiere principalmente de un limpiaparabrisas a otro en su forma, según sea el sistema de transmisión de movimiento empleado. Incorpora los siguientes elementos: • Un portaescobillas moldeado en material termoestable, sujeto por rebordeados al soporte motor, en él se alojan tres escobillas y los muelles que las presionan sobre el colector. • Tres o cuatro casquillos sinterizados; dos de ellos alojan en el eje inducido y uno o dos en el eje de la rueda reductora de velocidad. • Una guía de material termoplástico, por la que se desliza la cabeza del cable flexible, en el sistema de transmisión del mismo nombre.

Tipo A Transmisión biela-manivela

– Rueda reductora (Figura 8.13) • Está moldeada en material termoplástico de bajo coeficiente de fricción y constituye, junto con el husillo sinfín del inducido, el sistema reductor de velocidad • Los tipos de ruedas reductoras (ver figuras) varían en la forma de accionar el conmutador de parada automática y por la disposición del acoplamiento para la manivela de accionamiento. • Las ruedas A y B corresponden al sistema de transmisión por bielamanivela; llevan el eje insertado en la rueda reductora y por el otro extremo del eje, y disponen de una zona generalmente cónica estriada para el acoplamiento de la manivela de accionamiento, con fijación por tuerca. • En el sistema por cable flexible (rueda C), el eje es solidario a la rueda reductora propiamente dicha, en la que se encuentra soldado excéntricamente un perno (manivela) que da movimiento a la biela de accionamiento y ésta, a su vez, a la cabeza del cable flexible. – Conmutador de parada automática (Figura 8.14)

Tipo B Transmisión biela-manivela

Tipo C Transmisión cable flexible 8.13. Rueda reductora.

• Está constituido por una base de material termoplástico (ver Figuras), en la que por una de las caras van fijos los cables de conexión del limpiaparabrisas y por la otra, los contactos del mecanismo de parada automática. • En el conmutador para el sistema de transmisión por cable flexible, los contactos son accionados por medio de un empujador, que recibe movimiento del realce incorporado en la parte inferior de la rueda dentada reductora.

Conmutador parada automática transmisión biela-manivela 8.14. Conmutador de parada automático.

Conmutador parada automática transmisión biela-manivela

Conmutador parada automática transmisión cable flexible

238 – Tapa. Consiste en una tapa de plástico que cubre las conexiones de los cables y se fija al soporte motor con los mismos tornillos que sujetan el conmutador de parada automática.

Inducido Soporte motor

Ranuras Grasa Bola

Pitón completo

• En el sistema de cable flexible es una tapa metálica que cierra el compartimento de la biela de accionamiento del soporte motor. – Pitón roscado completo (Figura 8.15). Este elemento realiza el ajuste del juego axial del inducido. • El contacto con el extremo del eje se efectúa mediante una bola, siendo así menores las perdidas por rozamiento. En la mayoría de los casos, el ajuste es automático, por medio de un muelle de torsión sujeto por un extremo al pitón roscado, y por el otro forma una patilla que se aloja en una de las ranuras del soporte motor.

Tapa

Mecanismo de transmisión con ejes secundarios 8.15. Pitón roscado completo.

Por el tipo de mecanismo empleado para transformar el movimiento de rotación del eje de salida del motor, en movimiento de vaivén en los brazos raquetas, los limpiaparabrisas se clasifican en los siguientes sistemas: – Transmisión por biela-manivela (Figura 8.16). Está formado por una serie de piezas de acero obtenidas por estampación diseñadas con la forma correcta para la transmisión cinemática del movimiento. El giro del motor es transformado por la manivela solidaria al eje motor en un movimiento alternativo de vaivén de las barras articuladas (2 y 3), que a su vez se transmite a través de los brazos (4 y 5) a los ejes secundarios, que realizan finalmente el giro alternativo necesario. Solidarios a estos ejes, van acoplados los brazos raqueta que, con sus correspondientes escobillas de goma, realizarán el movimiento de vaivén previsto por delante del parabrisas. Ejes secundarios

Brazo 4 Brazo 5 Barra articulada 3 Barra articulada 2 (biela) Soporte motor

Giro de la manivela motor

8.16. Transmisión por biela-manivela.

– Transmisión por cable flexible (Figura 8.17.a y 8.17.b). Está formado por uno o dos soportes portaejes, unidos por un conjunto de tubos, en cuyo interior se desliza con movimiento alternativo de vaivén el cable flexible, que transmite el giro alternativo a los ejes secundarios.

239


• Los ejes secundarios llevan por un extremo soldada una corona dentada para su engranaje con el cable flexible, y en el otro, el acoplamiento para fijar el brazo raqueta que, con su correspondiente escobilla de goma, realizará el vaivén de barrido previsto.

Movimiento de vaivén Cable flexible interior

Anillo de seguridad Soporte porta-eje

Eje

Tubo final

Tapa semi-soporte

Tubo guía

Cable flexible

8.17.b. Despiece de transmisión por cable flexible.

8.17.a. Transmisión por cable flexible.

En la Figura 8.18 se muestra la instalación completa de un limpiaparabrisas con transmisión biela-manivela.

Portaescobilla

Goma limpiaparabrisas

Motor limpiaparabrisas Zócalo

Eje secundario Manivela motor

Eje secundario

Barras articuladas (bielas) 8.18. Conjunto limpiaparabrisas. Mod. Passat (transmisión biela-manivela).

240 1.3 > Limpiaparabrisas Cuando el pavimento de la carretera por la que se circula se encuentra mojado, el paso de vehículos por ella levanta una nube de agua y barro, que ensucia los parabrisas hasta el punto que resulta imposible su limpieza utilizando solamente las raquetas. Para realizar en estas condiciones la limpieza del parabrisas, se dispone un sistema de lavado que consiste en proyectar un chorro de agua o producto de limpieza contra el parabrisas, al tiempo que se hacen funcionar las raquetas.

Eyectores Empalme tubo flexible

Tubo flexible 4 × 1

Bomba eléctrica Junta de estanqueidad

El sistema está constituido básicamente por un deposito de líquido y una pequeña bomba eléctrica generalmente adosada al depósito; cuando es accionada por el conductor, envía a través de tuberías flexibles líquido del depósito a los eyectores, situados en el capó frente al cristal, que son los que proyectan finalmente un chorro de líquido sobre el parabrisas tal como se observa en la Figura 8.19.

Depósito de líquido 1,8 l.

8.19. Conjunto limpiaparabrisas.

El sistema de mando de la bomba eléctrica se dispone de manera que funcione simultáneamente con el limpiaparabrisas; de este modo, el agua proyectada queda barrida por las raquetas, efectuándose la limpieza necesaria.

1.4 > Limpialuneta Por causa del diseño que están adquiriendo últimamente las carrocerías de los vehículos y especialmente los vehículos de tipo familiar, la luneta trasera se mancha en exceso con la cortina de barro que levantan las ruedas traseras del mismo vehículo. Por este motivo se disponen mecanismos apropiados de limpieza del cristal, aumentando la visibilidad a través del espejo retrovisor interior y, con ello, la seguridad en la conducción. El mecanismo de limpialuneta trasero es semejante al de los limpiaparabrisas, con la diferencia de que aquí únicamente se precisa de una sola raqueta, que toma movimiento del motor eléctrico a través de un sistema de transmisión de biela-manivela (Figura 8.20).

Raqueta limpialuneta Eyector Zócalo

Bomba eléctrica

Manivela motor

Motor limpialuneta Barra articulada (biela) Depósito de líquido 1,5 l.

Junta de estanqueidad

8.20. Conjunto limpialuneta.

Eje secundario

En cuanto al limpialuneta se refiere, es similar en constitución y funcionamiento al limpiaparabrisas, y suele situarse en la parte trasera del vehículo, generalmente en un lateral, a la altura del paso de rueda. El circuito de mando, integrado generalmente en el conmutador del limpiaparabrisas, se dispone de manera que pueda accionarse solamente el limpialuneta o ambos mecanismos a la vez (limpialuneta y limpiaparabrisas). Algunos vehículos llevan una sola bomba para los servicios de limpiaparabrisas y limpialuneta: según su sentido de giro (derecha o izquierda) proyecta líquido sobre el parabrisas o luneta.

241


2 >> Esquemas eléctricos básicos 2.1 > Circuito limpiaparabrisas de dos velocidades y velocidad intermitente en reposo (Figura 8.21) – En reposo (Figura 8.21) En esta posición, las dos escobillas del motor están comunicadas con masa a través del conmutador interno del motor (V), relé electrónico (J31) y del conmutador (E22)). – Velocidad intermitente (Figura 8.22) El objeto de esta posición es conseguir que el sistema efectué un barrido de raquetas de forma intermitente. Cuando conectamos esta velocidad, el conmutador (E22) activa el relé electrónico a través de la corriente que le envía por el (terminal J), conmutando su contacto móvil del borne (53S) al borne (15) positivo de la línea X; en estas condiciones, el circuito de corriente hacia el motor se establece a través del relé (bornes 15 y 53M), conmutador (bornes 53E y 53), motor (borne 53) de escobillas y masa en el propio motor (borne 31). En el momento en el que el motor inicia su funcionamiento y las raquetas abandonan la posición inferior del parabrisas, el relé electrónico (J31) se desactiva, conmutando su contacto móvil del borne (15) positivo de la línea X al borne (53S), ahora con positivo a través del conmutador 30 15 X 31

30 15 X 31 53M

S5 15a

J31

53E

S5 15a

T

53S

53A

J

15

R

53B 53

53 53j

53B 53

53A 53E

53A

E22

E23 2

1

M

V1 31

V

15

31

T

53S

1

J

J31

31

53a

2´V 1´V I

53M

53E

53a

2´V 1´V I

R

53B 53

53 53j

53B 53

53A 53E

1

E22 2

1

M

M 2

E23

V1 31

V

2

E22

Conmutador del limpiaparabrisas

E22

Conmutador del limpiaparabrisas

E23

Interruptor del limpiaparabrisas

E23

Interruptor del limpiaparabrisas

F J31

Fusible

F J31

Fusible

V V1

Motor del limpiaparabrisas

Relé del limpiaparabrisas Bomba lavaparabrisas

8.21. Circuito limpiaparabrisas (en reposo).

M

V V1

Relé del limpiaparabrisas Motor del limpiaparabrisas Bomba lavaparabrisas

8.22. Circuito limpiaparabrisas (velocidad intermitente).

242 interno del motor; en consecuencia, el motor sigue alimentado por esta vía continuando las raquetas su carrera de barrido (retorno automático). Cuando estas alcanzan la posición inferior del parabrisas, el conmutador interno del motor conecta con negativo, transmitiendo masa a las dos escobillas del motor, que establece la fase de reposo. Transcurridos unos segundos, el relé electrónico se activa de nuevo provocando un nuevo ciclo de funcionamiento del motor y barrido de raquetas. El proceso se repite hasta que desconectemos la velocidad intermitente; si al hacerlo las raquetas no se encuentran en la posición inferior, se establece el retorno automático. – 1ª velocidad (Figura 8.23) • En esta posición, el circuito de corriente procedente de la línea X se establece a través del fusible de protección (F) conmutador (E22) y escobillas del motor (decaladas 180°), cerrando el circuito a masa en el propio motor; de este modo, el limpiaparabrisas comienza a funcionar a su velocidad más lenta. • En el esquema eléctrico del circuito, podemos observar que la corriente o la masa procedente del conmutador interno del motor en ningún caso puede llegar a la escobilla positiva, ya que el circuito se encuentra interrumpido en el conmutador (E22).

30 15 X 31 53M

S5 J31

15a

53S

53A

53E

T 15

31

53a

2´V

1´V I

R

53B

53

53 53j

53B 53

J

53A

1

E22

E23 2

53E 1

M V1 31

V E22 Conmutador del limpiaparabrisas E23 Interruptor del limpiaparabrisas F Fusible J31 Relé del limpiaparabrisas V Motor del limpiaparabrisas V1 Bomba limpiaparabrisas

8.23. Circuito limpiaparabrisas (1ª velocidad).

M 2

243


– 2ª velocidad (Figura 8.24) • En esta posición, el circuito de corriente procedente de la línea X se establece a través del fusible de protección (F) conmutador (E22) y escobillas del motor (decaladas menos de 180°), cerrando el circuito a masa en el propio motor; de este modo el limpiaparabrisas comienza a funcionar a su velocidad más rápida. • En el esquema eléctrico del circuito, podemos observar que la corriente o la masa procedente del conmutador interno del motor en ningún caso pueden llegar a la escobilla positiva, ya que el circuito se encuentra interrumpido en el conmutador (E22).

30 15 X 31 53M

S5 J31

15a

53S

53A 2´V

J

53E

T 15

31

53a

1´V I

R

53

53 53j

1 E23

E22 53B

53B 53

53A

2

53E 1

M V1 31

V

M 2

E22 Conmutador del limpiaparabrisas E23 Interruptor del limpiaparabrisas F Fusible J31 Relé del limpiaparabrisas V Motor del limpiaparabrisas V1 Bomba limpiaparabrisas 8.24. Circuito limpiaparabrisas (2ª velocidad).

– Bomba limpiaparabrisas (Figura 8.25) • Cuando mantenemos accionado el interruptor del limpiaparabrisas (E23), alimentamos por un lado la bomba lavaparabrisas (V1), que a través de los eyectores proyecta agua sobre el parabrisas y, por otro, a través del terminal T alimentamos el relé electrónico (J31), que pone en funcionamiento el motor del limpiaparabrisas con el fin de efectuar ciclos de barrido y realizar la correcta limpieza del cristal parabrisas.

244 • Cuando el conductor deja de presionar el interruptor (E23), cesa la proyección de agua y se interrumpe la alimentación del relé a través del terminal T; no obstante, el relé mantiene la alimentación del motor limpiaparabrisas durante unos cuatro segundos más, tiempo necesario para realizar dos barridos finales que eliminen todo resto de agua del parabrisas.

30 15 X 31 53M

S5 J31

15a

53S

53A

53E

T 15

31

53a

2´V

1´V I

R

53B

53

53

53B 53

J

53A

1

E22

E23 2

53j

53E 1

M V1 31

V

M 2

E22 Conmutador del limpiaparabrisas E23 Interruptor del limpiaparabrisas F Fusible J31 Relé del limpiaparabrisas V Motor del limpiaparabrisas V1 Bomba limpiaparabrisas

8.25. Circuito de bomba limpiaparabrisas.

– Retorno automático (Figura 8.26) Se trata de conseguir que al desconectar el conmutador (E22) las raquetas se detengan siempre en la posición de reposo (la más baja de su recorrido) y no interfieran en ningún caso en la visibilidad del conductor. • Para obtener el efecto señalado, el mecanismo se diseña para que al retornar el conmutador (E22) a su posición de reposo y las raquetas no se encuentren en la posición más baja (reposo), el motor (V) reciba corriente a través del conmutador interno del que va provisto, relé electrónico (J31) y conmutador (E22) en reposo (ver esquema eléctrico).

245


• Cuando las raquetas están alcanzando su posición de reposo, el contacto móvil del conmutador del motor (V) se desconecta de positivo, dejando sin alimentación al motor; no obstante, el rotor o inducido sigue girando por inercia, al tiempo que el contacto móvil establece conexión con masa, transmitiendo esta polaridad a las dos escobillas. • Es necesario frenar el giro por inercia del motor con el fin de evitar que el contacto móvil del conmutador interno conexione de nuevo con positivo, alimentando de nuevo al motor y repitiéndose indefinidamente el ciclo de funcionamiento; para ello, durante el giro inercial del motor (sin alimentación) las bobinas del rotor cortan el campo magnético permanente del estátor, creándose en ellas por variación de flujo una corriente inducida y un campo magnético antagonista al del estátor que se opone al giro del rotor, lo que constituye el freno eléctrico del motor que detiene el inducido, coincidiendo con la posición de reposo de las raquetas.

2.2 > Limpialuneta Dado que las explicaciones relativas al funcionamiento del limpialuneta son similares a las del limpiaparabrisas, solo representamos los esquemas eléctricos de cada una de las posiciones de funcionamiento (Figuras 8.27, 8.28 y 8.29). 30 15 X 31

30 15 X 31 53M

S5 15a

J31 53S

53A

53E

2´V 1´V I 53B 53

J T

15

31 J30

53

31

53a R

15

S5 15A

L

1

E22

E23

53E 53A

2

53 53j

E23 53

53B 53

53A 53E

M

1 V1

31

V

53A 53E

M

M 2

E22 Conmutador del limpiaparabrisas E23 Interruptor del limpiaparabrisas

53

53L

V59 31

V12

E23 Conmutador limpialuneta posterior J30 Relé del limpialuneta posterior

F Fusible J31 Relé del limpiaparabrisas

V59 Bomba del limpialuneta posterior

V Motor del limpiaparabrisas V1 Bomba limpiaparabrisas

F Fusible V12 Motor del limpialuneta posterior

8.26. Circuito de retorno automático.

1

8.27. Circuito en reposo.

M 2

246

30 15 X 31 15

S5

31

15A

J30 53

L

53E

53A

E23 53

53

53A

53E

M

31

V12

53L

E23 Conmutador limpialuneta posterior J30 Relé del limpialuneta posterior V59 Bomba del limpialuneta posterior

1 M

F Fusible V12 Motor de limpialuneta posterior

V59 2

8.28. Regado y barrido.

30 15 X 31 15

S5

31

15A

J30 53

L

53E

53A

E23 53

53

53A

53E

M

31

V12

8.29. Retorno automático.

53L

E23 Conmutador limpialuneta posterior J30 Relé del limpialuneta posterior V59 Bomba del limpialuneta posterior F Fusible V12 Motor del limpialuneta posterior

1 M

V59 2

247


3 >> Limpiaparabrisas automático Este dispositivo permite, a partir de su puesta en acción desde el mando limpiaparabrisas (Figura 8.30), asegurar la puesta en funcionamiento y la gestión automática del limpiaparabrisas delantero, en función de la intensidad de la lluvia.

3.1 > Componentes Se pueden agrupar en elementos estándar y elementos específicos. – Elementos estándar (Figura 8.31) • Brazos portaescobillas (1) • Motor limpiaparabrisas y su mecanismo de transmisión del movimiento (2) • Bomba lavaparabrisas fijada al depósito de líquido (3) 1

8.30. Conmutador limpiaparabrisas automático.

2

3 8.31. Componentes estándar del limpiaparabrisas automático.

– Elementos específicos (Figura 8.32) 5

8

6

A 7 4 10

11

12

6

Cajetín electrónico (4) (captador de lluvia) encargado de dirigir la limpieza y la prolongación de la misma después del lavado Parabrisas (5) provisto de una serigrafía en la superficie interna que enmascara las fijaciones del captador de lluvia (6) y de la base del retrovisor (7) Serigrafía con ventanita transparente A (zona de detección) Retrovisor con carcasa de plástico incorporada (8) que esconde el captador de lluvia Conmutador limpiaparabrisas (9) con función AUTO

9

8.32. Componentes específicos del limpiaparabrisas automático.

Dos relés de 25 A (sin resistencia en paralelo, sin diodo) gobernados por el captador de lluvia; uno de ellos se utiliza para el mando de Marcha/Parado (10) y el otro para el cambio de Pequeña Velocidad/Gran Velocidad (11) Haz de cables (12) que desciende del guarnecido del techo

248 3.2 > Bloque sinóptico de funcionamiento (Figura 8.33) B Mando directo de la pequeña velocidad (modelo seguridad)

5003

C Mando de los relés (marcha/parada 5002, gran velocidad 5003)

5015

D

D Mando del motor limpiaparabrisas (pequeña o gran velocidad)

E

5002

D

E Retorno del motor limpiaparabrisas (parada fija) F Mando del conmutador limpiaparabrisas (5): - Parada - Automático (AUTO) - Pequeña velocidad - Lavaparabrisas - Gran velocidad

C B

F

5001

5

8.33. Bloque sinóptico de funcionamiento del limpiaparabrisas automático.

3.3 > Captador de lluvia (Figura 8.34) – Principio de funcionamiento El cajetín captador de lluvia está provisto de un captador óptico compuesto, entre otros elementos, por un diodo emisor de luz (3) y un diodo receptor (1), asociados a sus respectivos prismas (7) llamados guías de entrada. El sistema funciona sobre el principio físico de refracción y reflexión de la luz. El rayo de luz infrarrojo de intensidad conocida, emitido por el diodo emisor de luz (3), se propaga hasta el diodo receptor (1), sufriendo cuatro reflexiones totales en la superficie exterior del parabrisas (8). La unión óptica captador/parabrisas está asegurada por dos ventanas con juntas de silicona transparentes (4), cuyo apoyo y limpieza sobre el parabrisas deben ser perfectos. Cuando las gotas de agua (6) alcanzan el parabrisas en la zona sensible del captador, una parte del rayo luminoso se refracta (parte de la luz se refleja hacia fuera), disminuyendo de este modo la cantidad de luz captada por el diodo receptor (1). En estas condiciones, la tarjeta electrónica (2) detecta la atenuación y la velocidad de atenuación de la señal, poniendo en funcionamiento el motor limpiaparabrisas. 1

8 8.34. Captador de lluvia.

4

7

2

6

4

3

5

4

249


Según la intensidad de la lluvia u otros fenómenos meteorológicos, la electrónica determina la cadencia de barrido, alimentando a los motores del limpiaparabrisas a través de una línea en serie que tiene más o menos velocidad (Figura 8.35 a y b). Captador de lluvia - principio de funcionamiento

Limpiaparabrisas en marcha Limpiaparabrisas parados

+

+

12 V

12 V

Lluvia Bruma continua

El cajetín captador de lluvia dispone de un calentamiento regulado (5) iniciado por la posición (+ ACC) que permite eliminar la presencia de hielo y vaho en la zona de detección del captador (Figura 8.36). 1 Tarjeta electrónica con calentamiento, diodos, soporte y conector

1

2 Guías de entrada de luz 6

3 Cajetín interno de soporte óptico 4 Acoplador de silicona 5 Cajetín marco, con horquilla de fijación 6 Semirresorte de apoyo para el bloque óptico

2 3

5

Bruma

Seco

Seco

Proyección de agua

Nieve

8.35b. Respuesta del captador en función de las condiciones meteorológicas.

8.35a. Haces luminosos en función de la intensidad de lluvia.

7

En un túnel

7 Tapa

4 8.36. Despiece de captador de lluvia.

3.4 > Seguridad Este sistema dispone de un dispositivo de protección del motor limpiaparabrisas, que actúa en caso de bloqueo del mismo; la protección solo es efectiva en las posiciones siguientes: – AUTO, gran velocidad y limpiaparabrisas: en caso de fallo del captador de lluvia, el funcionamiento del motor limpiaparabrisas sigue siendo posible en las posiciones siguientes: Pequeña velocidad y pequeña velocidad inestable (barrido por impulsos): en este caso, el motor limpiaparabrisas no encuentra la posición de reposo (el retorno automático no es operativo). El depósito de suciedades secas (barro, sal, mosquitos, etc.) en la superficie exterior del parabrisas no tiene incidencia en el funcionamiento de la sensibilidad del sistema.

250 3.5 > Lógica de funcionamiento (Figura 8.37) – Posiciones en el conmutador limpiaparabrisas 6 1 Limpiaparabrisas (tirar del mando hacia el volante)

5

2 Pequeña velocidad inestable (barrido por impulsos)

4 3

3 Parada 2

4 Automático (AUTO) 5 Pequeña velocidad 6 Gran velocidad

1

8.37. Posiciones en el conmutador limpiaparabrisas.

– Puesta en acción del modo automático La función de limpiado automático solo es operativa con el conmutador de encendido y arranque en las posiciones (+ACC) o (+DC). Partiendo de la posición de parada (3), poner el conmutador del limpiaparabrisas en la posición AUTO (4). Esta acción conlleva un barrido en pequeña velocidad de iniciación del captador (reconocimiento del estado del parabrisas). A partir de este momento el sistema está preparado para funcionar. – Rearme del sistema después del corte de (+ACC) o (+DC) (Figuras 8.38.A y 8.38.B) 6

6

A

5

B

5

4

4

3

3

2

2

8.38. Rearme del sistema después del corte.

Por seguridad, el sistema automático de limpiaparabrisas se desactiva al quitar el contacto. Después de poner el (+ACC) o (+DC), la activación del modo automático se obtiene de las dos maneras siguientes: A: posición AUTO (4) - posición parada (3) - posición AUTO (4). La activación de la función es señalada por un ciclo de barrido. B: posición AUTO (4) - posición pequeña velocidad (5) - posición AUTO (4). La activación de la función es señalada por dos ciclos de barrido.

251


– Funcionamiento fuera del modo automático Las funciones clásicas del limpiaparabrisas se conservan: • • • • •

(1) Limpiaparabrisas (tirar del mando hacia el volante) (2) Pequeña velocidad inestable (barrido por impulsos) (3) Parada (5) Pequeña velocidad (6) Gran velocidad

3.6 > Esquemas eléctricos – Esquema eléctrico con mando en posición 3: reposo (Figura 8.39). 30 15 X 31

F 24 20 A

2a

3b 5a 2b

F 30 15 A

F2 15 A

6b 5b1b 4b 6a

5 0 1

2 1 In 0

20ºc 7210

0005

1 6 1 2 5 4 3

1 2 5 4 3

5002

5003

1

1 2 3

5 6 7 8 9

0004

2 4 1 5 3

1 2 3

M 5400

1 2 M

5110

5001 5015

8.39. Circuito limpiaparabrisas con mando en posición 3 de reposo.

5100

252 En el anterior circuito (Figura 8.39), observábamos el esquema eléctrico con el mando en posición de reposo. Seguidamente, vamos a examinar los esquemas eléctricos correspondientes al mando del limpiaparabrisas en posición auto y auto con cambio de velocidad. – Esquema eléctrico con mando en posición 4: AUTO (Figura 8.40) – Esquema eléctrico con mando en posición 4: AUTO (Figura 8.41), cambio de pequeña velocidad a gran velocidad

30

30

15 X 31

15 X 31

F 30 15 A

F 24 20 A

2a

2a

3b 5a 2b

6b 5b 1b 4b 6a 5

0

20ºc

2 1 In 0

1

3b 5a 2b

F2 15 A

6b 5b 1b 4b 6a 5

0

F 30 15 A

F 24 20 A

F2 15 A

20ºc

2 1 In 0

1

7210

7210 0005

0005

1 6

1 6 1 2 5 4 3

1 2 5 4 3

5002

5003

1 2 5 4 3

1 2 5 4 3

5002

5003

1

1

1 2 3

5 6 7 8 9

2 4 1 5 3

1 2 3

M 5400

0004

0004

5015

5 6 7 8 9

2 4 1 5 3

1 2 3

M

M

5400

5110

5001

1 2 3

1 2

5100

8.40. Circuito limpiaparabrisas con mando en posición 4: AUTO

1 2

M 5110

5001 5015

5100

8.41. Circuito limpiaparabrisas con mando en posición 4: AUTO. Cambio de velocidad.

253


4 >> Sistemas limpiafaros Todos los conductores habituales ya conocen esta situación: debido a los faros sucios, la iluminación de la calzada es insuficiente. Limpiarlos a mano periódicamente se convierte en una obligación. Pero al cabo de poco tiempo de circular con el vehículo, los faros ya vuelven a ensuciarse debido a las partículas que se arremolinan desde otros vehículos, lo que no solo provoca una pérdida de luminosidad, sino también un deslumbramiento de los vehículos que circulan en sentido contrario. En la figura 8.42 se puede comprobar la influencia de los faros sucios sobre la seguridad de la conducción.

4.1 > Estructura y modo de funcionamiento

Faros limpios: máxima visibilidad, sin deslumbramientos. Faros sucios: poca visibilidad, alto nivel de deslumbramientos. 8.42. Desviación y absorción de los rayos de luz debido a las partículas de suciedad. Hella.

Un sistema de limpieza completo consta de los siguientes componentes (Figura 8.43): – Toberas de cámara de turbulencias con distintas distribuciones de agua en sistemas de toberas fijas o móviles. – Válvula de mando/válvula central. – Grupo de tubos flexibles con sistema conectable. – Contenedor de agua con bomba centrífuga. – Direccionamiento: sistema de mando temporizador electrónico o relé. Existen dos sistemas diferentes:

+56 +30

Depósito de líquido con bomba

ss t 31 31

pP

M

Válvula principal o pieza en T Surtidores telescópicos o filtros

– Sistema de limpiaparabrisas con brazo limpiaparaRetardo de temporizador brisas (Figura 8.44). La utilización del sistema del brazo se limita a los dispersores con tapa de vidrio. 8.43. Componentes de un sistema de limpieza. Hella. – Sistema de lavado a alta presión con boquilla y basado en el principio de surtidor de agua (Figura 8.45). El sistema de lavado a alta presión se puede utilizar con dispersores de cristal y de plástico. El efecto limpiador depende de la distancia entre las boquillas y el dispersor con tapa, la cantidad y la presión (máxima de 4,5 bares).

8.44. Lavado con brazo limpiaparabrisas sobre faro.

8.45. Lavado de faro a presión con boquilla.

254 A continuación se indican los componentes de un sistema de alta presión: – Depósito de agua con bomba rotatoria y válvula de retorno. – Brazo de boquillas, que puede ser telescópico. – Sistema telescópico. Funciona cuando el conductor acciona la función de limpiaparabrisas con los faros activados (Figura 8.46). a

A

b

B

A

B

A Boquilla telescópica en acción

A Boquilla telescópica en acción

B Principio funcional de un sistema telescópico

B Principio funcional de un sistema telescópico

8.46. Funcionamiento de un sistema de limpiafaros telescópico. a: en reposo. b: activado.

Generalmente, el control del sistema limpiafaros se realiza con el sistema limpiaparabrisas. Cada vez que el conductor limpia el parabrisas, porque así lo cree necesario, los faros también se limpiarán automáticamente. Este acoplamiento solo se realiza si la luz está conectada. En caso de activarse la bomba centrífuga, ésta comprime el agua en un cilindro, cuyo émbolo saldrá con la cabeza de tobera sobrepuesta hasta presionar contra un muelle de compresión, desplazando la tobera en posición de trabajo. Hasta alcanzar la posición de trabajo, una válvula se encarga de que primero solo se realice el movimiento sin que pueda salir agua de las toberas. Una vez alcanzada la posición de trabajo, la válvula se abre y el agua rocía los faros. Tras desconectar la bomba, el muelle recuperador hace que el émbolo retorne a la posición de reposo. Un impulso de lavado dura, en el caso de toberas estacionarias, aproximadamente 0,5 segundos y, en el caso de toberas telescópicas (debido al tiempo de salida), aproximadamente 0,8 segundos. Los posibles fallos del sistema pueden darse de la siguiente forma: La bomba centrífuga no funciona: comprobar la alimentación de corriente y el fusible. La bomba ha podido sufrir una inversión de polaridad: controlar la polaridad (pueden trabajar en ambas direcciones). El sistema no está purgado: purgar el aire del sistema accionándolo varias veces ininterrumpidamente. El tubo flexible está doblado o tiene fugas. Las toberas o válvulas están obturadas. eliminar las partículas exteriores y aclarar con agua el sistema. Los componentes están congelados: aumentar el nivel de anticongelante.

255


5 >> Luz de cornering La luz de cornering es una función asumida por la red de a bordo del vehículo que consiste en la activación de uno de los dos antinieblas delanteros cuando se produce un giro cerrado a baja velocidad. El faro antiniebla activado es siempre el del lado interior de la curva, indicado por giro del volante. Con esta función se pretende optimizar la iluminación de la calzada y de la zona colindante para aumentar la seguridad de ocupantes y de peatones. En la figura 8.47 se aprecian las ventajas que aporta esta función. Las condiciones de activación de la luz de cornering son las siguientes (Figura 8.48): – – – –

Velocidad del vehículo entre 0 y 40 km/h. Luces antiniebla delanteras desconectadas. Luces de cruce/carretera conectadas. Intermitente derecho/izquierdo activado o ángulo de volante igual o superior a 70º. Si el vehículo no equipa ESP, se emplea la señal de activación del intermitente.

Para la desactivación de la función basta con que se incumpla alguna de las condiciones indicadas o si el ángulo de volante es inferior a 40º. En la gráfica adjunta (Figura 8.48) se observa el ciclo de histéresis del ángulo de volante.

8.47. Vehículo sin luz de cornering y vehículo con luz de cornering.

ON

Ángulo de volante (º) OFF 40

8.48. Condiciones de activación de la luz de cornering y activación de la luz de cornering según el ángulo del volante.

70

256

6 >> Regulador y limitador de velocidad La conducción del automóvil puede a veces generar estrés y fatiga que provocan momentos de falta de atención y que dan origen a numerosos accidentes. Por eso, muchas marcas optan por introducir en sus vehículos sistemas de asistencia como el regulador y el limitador de la velocidad del vehículo. El regulador de velocidad está pensado para conservar una velocidad programada y el limitador de velocidad para evitar que se sobrepase una velocidad igualmente programada. El limitador de velocidad se usa principalmente en ciudad o en las zonas de circulación a velocidad limitada. Cuando el limitador está activo, el conductor puede accionar normalmente el pedal del acelerador hasta la velocidad límite programada; por encima de esta velocidad límite, el hecho de pisar el pedal del acelerador no incrementa dicha velocidad. En caso de urgencia es posible, no obstante, superar la velocidad límite, superando el punto duro del pedal del acelerador. Contrariamente al limitador, el regulador es utilizado principalmente en las autopistas o en las vías rápidas cuando las condiciones de circulación son fluidas. Tras la activación del regulador, el conductor puede levantar el pie del pedal del acelerador: el vehículo se mantiene automáticamente a la velocidad programada. Por razones de seguridad el conductor puede desactivar el regulador de velocidad en cualquier momento, pisando el pedal del freno, del embrague o mediante los contactos en el volante. Los sistemas de limitación y regulador de velocidad utilizan los mismos elementos, solo se diferencian en la estrategia. Los dos sistemas se componen de los elementos siguientes (Figura 8.49):

1

Interruptor de tres posiciones (parada-regulador de velocidad-limitador de velocidad)

2

Contactos en el volante

3

Cuadro de instrumentos

4

Un calculador de inyección

5

Un pedal de acelerador con potenciómetro

6

Contactor del pedal de freno (doble contacto)

7

Contactor del embrague (inicio de carrera)

8

Un calculador de la caja de velocidades automática (si el vehículo está equipado)

9

Un calculador ABS

10 4

8 3

9

10 Una caja mariposa motorizada (motor gasolina) o inyectores diésel (motores diésel)

8.49. Componentes del sistema de limitación y regulación de velocidad.

2 6 1 7

5


257

El principal mando del que dispone el conductor es un interruptor de tres posiciones (Figura 8.50) que permite realizar las siguientes operaciones: 1. Activar el regulador de velocidad. 2. Activar el limitador de velocidad. 3. Desactivar el sistema de forma permanente. – Los mandos del volante (dos) son los siguientes (Figura 8.51): • A la izquierda del volante las teclas + y – permiten aumentar o disminuir la velocidad programada. • A la derecha del volante la letra R permite reactivar el sistema activo, recuperando la velocidad programada anteriormente, y la letra O, que desactiva el sistema en curso y permite ser reactivada por la tecla R. – Los diferentes pedales permiten también al conductor actuar en los sistemas y sobre todo desactivarlas en caso de urgencia. El potenciómetro del pedal del acelerador permite desactivar el sistema de regulación o limitación cuando el conductor pisa el pedal venciendo el punto duro. Cuando el regulador está activo, un contactor colocado en el pedal del freno permite desactivar la función, cualquiera que sea el tipo de transmisión. En los vehículos equipados con caja de velocidades mecánica, un contactor situado en el pedal de embrague permite desactivar el regulador. Y en los vehículos equipados con caja de cambios automática, la desactivación se obtiene con el paso de la palanca de cambios a la posición de neutro. La función principal del calculador de inyección es aplicar los valores de consigna. En los vehículos de gasolina, el calculador de inyección pilota la caja de mariposa y en los vehículos diésel el calculador modifica los tiempos de inyección de los inyectores diésel. El calculador de inyección adapta su estrategia en función de las informaciones recibidas por los diferentes mandos y calculadores. Cuando el conductor activa el regulador o el limitador (1) (Figura 8.52), el interruptor transmite una señal de 12V al calculador de inyección (3). A partir de una velocidad superior a 30 km/h, una presión en la tecla + o – (2) envía una señal al calculador de inyección, el cual adapta su estrategia en función de las nuevas informaciones.

8.51. Mandos en el volante.

8.50. Mando principal de limitación y regulación de velocidad.

258 El calculador del ABS (4) envía la información de la velocidad al calculador de inyección y al cuadro de instrumentos (5) a través de la red multiplexada. Estas informaciones permiten al calculador de inyección adecuarse a las velocidades programadas, pilotando la caja mariposa para los vehículos de gasolina o los inyectores para los vehículos diésel (6). El pilotaje se modifica en función de las informaciones transmitidas por los elementos siguientes: 1 Mando regulador-limitador 2 Mando + - regulador-limitador 3 Calculador de inyección 4 Calculador ABS 5 Cuadro de instrumentos 6 Caja mariposa 7 Potenciómetro del pedal del acelerador 8 Pedal del embrague 9 Pedal del freno 10 Calculador de la caja de velocidades

1

2

3

6

+ E

M

−

10

2 1

3

4 5

0

6

ABS

5

4

9

8.52. Cuadro de funcionamiento del regulador y limitador de velocidad.

8

7

259


7 >> Ayuda al aparcamiento El sistema de ayuda al aparcamiento permite reducir el número de choques acaecidos durante las maniobras de estacionamiento (Figura 8.53). La mayoría de los choques se debe a una falta de visibilidad o a una mala evaluación de las distancia. La activación se realiza mediante la colocación de la marcha atrás: el sistema nos señaliza la puesta en servicio por medio de un tono de disposición con un breve destello de todos los LED de indicación. La forma de desactivación del sistema se realiza quitando la marcha atrás.

7.1 > Funcionamiento del sistema Existen diferentes sistemas de montaje de este equipo; la explicación se va a basar en un sistema general, cuatro sensores delanteros y cuatro traseros (4D 4T). En la Figura 8.54 se pueden observar las combinaciones posibles de montaje según el kit de montaje utilizado.

3 sensores traseros

3 sensores traseros + 2 sensores delanteros


4 sensores traseros



8.54. Diferentes sistemas de montaje de ayuda al aparcamiento.

– Funcionamiento del sistema trasero Los obstáculos ubicados en el centro del vehículo se indican a partir de una distancia de 1 500 mm y en los lados exteriores a partir de 1 000 mm. El funcionamiento del sistema con cuatro sensores traseros y con tres sensores traseros es idéntico; lo único que puede variar son las distancias mínimas de señalización si el vehículo lleva o no el gancho de remolque instalado (Figura 8.55). En una aplicación con enganche de remolque, las distancias en el eje trasero varían, pasando de tener como distancia mínima 300 mm, a una distancia mínima de 450 mm. En instalaciones en las que utilicemos tres sensores traseros, el vehículo no debe llevar gancho de remolque. Como se puede observar en la Figura, las distancias de comienzo de detección de los dos sistemas ya sea de tres sensores, ya sea de cuatro sensores, es la misma, mientras que el final de la detección varía según el sistema en 5 cm. Es una diferencia tan pequeña que apenas se llegaría a notar.

8.53. Sistema de ayuda al aparcamiento.

260

7

6 5 4 3 2 1

mm 3

<1500

<1150

<850

<670

<550

<450

<350

<520

<400

<300

mm 4

<1500

<1150

<850

<670

8.55. Ubicación exterior de sensores traseros y ejemplo de inicio del radio de acción de los sensores y las distancias en mm.

Como se puede apreciar en la Figura 8.56, vemos que la detección visual y sonora varían por completo; la información visual va de los LED A-F y se iluminan de la siguiente manera: A, B, C, D son de color ámbar; E, F son de color rojo (según nos aproximemos al obstáculo, habrá más LED encendidos o menos).

ON

B

CDE F

A

ON-OFF-ON

1 G

8.56. Detección visual y sonora.

2

3

4

5

6

7

La señalización acústica se realiza de forma diferente: solo se empieza a escuchar el avisador acústico si la proximidad del objeto está por debajo de los 670 mm y modifica el intervalo sonoro según la proximidad del objeto hasta un sonido continuo, que nos indica la detección del vehículo. Es importante saber que el tono de la señal se desconecta tras cinco segundos al disminuir la distancia al obstáculo; en zona de alerta máxima o tono continuo, es necesario saber que el tono de señal no se desconecta nunca.

– Funcionamiento del sistema delantero El sistema frontal solo se puede operar en combinación con el sistema trasero. El sistema frontal vigila el espacio de circulación delante del vehículo y permanece siempre activo en las siguientes condiciones: • Con la marcha atrás colocada. El sistema frontal está activo a través de un circuito temporizado de 20 s en las siguientes condiciones: • Al conectar el encendido. • Apretando el pulsador del estado desconectado a conectado. • Al sacar la marcha atrás. Si en este tiempo (20 s) se identifica un obstáculo, el sistema frontal permanece activo, hasta que ya no se identifique el obstáculo. A partir

261


de ese momento, el sistema frontal está aún activo durante 20 s, luego se desconecta y suena un tono agudo breve doble. La disposición en servicio del sistema frontal es señalada por el LED G de la indicación frontal y el LED ubicado en el pulsador. La desactivación se puede llevar acabo de las siguientes maneras: • Apretando el pulsador del estado conectado al desconectado. • Fin del funcionamiento ulterior, circuito temporizador 20 s. Los obstáculos ubicados en el centro del vehículo se indican a partir de una distancia de 1 000 mm y en los lados exteriores a partir de 800 mm (Figura 8.57). Luego la señalización acústica y visual en el indicador frontal trabaja igual que en el indicador trasero.

7 7

6

5

43

2

654 3 2 1

8.57. Ondas de los sensores de la parte delantera.

La gran diferencia entre la parte delantera y la trasera radica en el indicador: en la parte trasera no hay nada que nos indique que el sistema está activo, mientras que en la parte delantera sí tenemos esa opción. El sistema de ayuda al aparcamiento (Figura 8.58) se compone de un calculador, de sensores de ultrasonidos piezo-eléctricos integrados en el paragolpes trasero y delantero (existen vehículos con ayuda al aparcamiento delantero que incorporan los captadores en el paragolpes delantero, tal como se muestra en la Figura 8.59) y de un chivato o zumbador situado en la parte trasera; en algunos vehículos existe también un interruptor de inhibición del sistema (al cerrarse el interruptor se enciende el diodo LED que indica la inhibición).

Chivato

8.58. Componentes del sistema de ayuda al aparcamiento.

El calculador de ayuda al aparcamiento interpreta las señales que proceden de los captadores y decide la frecuencia de emisión del bip sonoro.

8.59. Sensores delanteros.

262 Cuando el conductor introduce la marcha atrás (Figura 8.60), el cierre de un contactor de marcha atrás envía un potencial de 12 V al calculador de ayuda al aparcamiento; este alimenta entonces los cuatro sensores de ultrasonidos y activa el chivato. Un bip sonoro indica que el sistema funciona correctamente. Cada uno de los sensores envía una onda de ultrasonidos; el eco o rebote de esta onda es recibido por los sensores y se transmite al calculador bajo la forma de una corriente pulsada modulada. Entonces, el calculador interpreta esta corriente para determinar la presencia de proximidad del obstáculo y frecuencia del bip sonoro.

+12 V

+12 V

8.60. Cuadro de funcionamiento del sistema de ayuda al aparcamiento.

La presencia de escarcha o barro puede modificar el funcionamiento del sistema, por eso es importante verificar su limpieza. Los sensores pueden detectar algún obstáculo fijo o en movimiento a partir de 150 cm del vehículo. El chivato comienza a emitir a una frecuencia regular; a medida que el vehículo se acerca al obstáculo, la frecuencia del bip aumenta y se convierte en continuo cuando el obstáculo está a 25 cm del vehículo. El calculador desconecta el sistema cuando se acopla un remolque al vehículo. Para ello, la unidad de control para la identificación del gancho de remolque vuelca un mensaje al CAN-BUS de confort. Los sensores ultrasónicos emiten breves impulsos acústicos según el principio de ondas acústicas de eco, que son reflectados por posibles obstáculos y son registrados de nuevo por los sensores como señal de eco. Los ultrasonidos son sonidos cuya frecuencia de vibración es superior al límite perceptible por el oído humano (Figura 8.61). Diafragma

Onda sonora

Circuito integrado

N

N

S

S

N

N

− V

−

+

EMISOR

Onda sonora

+

V

Receptor Imán permanente

Emisor-receptor de ultrasonidos

8.61. Sensores ultrasónicos.

La propagación es por el aire y su frecuencia puede modificarse cuando encuentran un objeto o rebotan sobre él.

263


8 >> Luneta térmica La unidad de control de la red de a bordo gobierna la conexión y desconexión de la luneta térmica y del testigo del pulsador (Figura 8.62). Las condiciones para la conexión de la luneta térmica son: encendido conectado y tensión de servicio en el borne «L» del alternador. La activación se produce al recibir la unidad el impulso de negativo del pulsador de la luneta térmica. La unidad, al conectar la luneta, envía una señal de positivo al testigo iluminándose el pictograma que se encuentra en el pulsador. La desconexión se realiza al recibir nuevamente un impulso de negativo del pulsador, o automáticamente a los 450 s de su conexión con el objetivo de preservar la tensión de batería. También es posible la desconexión debido a la función de control de la gestión de la carga eléctrica; en este caso la unidad lo indicará mediante el parpadeo del testigo de la luneta térmica.

Unidad de control para red de a bordo Pulsador de luneta térmica

31

31 Testigo de luneta térmica 31 Alternador, borne

G

Conmutador de encendido y arranque 30

Fusible

Luneta térmica 30 31

8.62. Cuadro de funcionamiento de la luneta térmica.

264

9 >> Control de espejos retrovisores Las unidades de control de la puerta del conductor y del acompañante ejercen el control de los espejos retrovisores en las funciones de: orientación, plegado y calefacción (Figura. 8.63). Para ejecutar las funciones de orientación y plegado, la unidad de la puerta del conductor recibe las señales de los conmutadores de regulación de los espejos exteriores, selector de regulación de los retrovisores exteriores y de regulación de los espejos con función de replegado. Cuando desde los citados conmutadores se envía una señal a la unidad de la puerta del conductor, ésta alimenta, si corresponde, a alguno de los motores de abatimiento y regulación. Si la señal afecta también al retrovisor del lado del acompañante, convierte la señal en mensaje CAN-BUS y la vuelca a línea de confort para que lo recoja la unidad de puerta del lado del acompañante y ejecute la orden para el retrovisor de ese lado. Para la calefacción de los espejos se tiene en cuenta el estado de la luneta térmica, la temperatura exterior y la velocidad del vehículo. Esta información se envía a través de CAN-BUS de confort desde la unidad de control del climatronic y la unidad de control del ABS para ser recogida por ambas unidades de puerta.

– Conmutador de regulación de retrovisores exteriores – Conmutador selector de regulación de retrovisores exteriores – Conmutador de regulación de espejo con función de replegado

58d

– Retrovisor exterior calefactable, lado conductor

– Unidad de control de puerta, lado conductor

M

– Motor de abatimiento espejo, lado conductor

M

– Motores de regulación de espejo retrovisor, lado conductor

31 M

– Unidad de control central para sistema de confort

– Retrovisor exterior calefactable, lado acompañante

– Unidad de control de puerta, lado acompañante M

– Unidad de control para climatronic

– Motor para abatimiento espejo, lado acompañante

M

– Motores de regulación de espejo retrovisor, lado acompañante M

8.63. Cuadro de funcionamiento de control de los espejos retrovisores.

265


9.1 > Orientación (Figura 8.64.a) Para la orientación de los espejos debe colocarse el conmutador selector en posición «retrovisor izquierdo» o «retrovisor derecho». A continuación, se ajusta la posición deseada a través del conmutador de regulación de espejos retrovisores. Por otra parte, el sistema permite la orientación automática del espejo del acompañante. Al insertar la marcha atrás, y con el conmutador selector en posición «retrovisor derecho», el espejo del acompañante se orienta hacia abajo. Esto permite ver el bordillo al aparcar el vehículo. El espejo vuelve a su posición original cuando se cumple alguna de estas tres condiciones: – La marcha atrás está desconectada y se superan los 15 km/h. – El conmutador está situado fuera de la posición «retrovisor derecho». – El encendido está desconectado.

9.2 > Plegado (Figura 8.64.b) El plegado de los retrovisores se selecciona llevando el conmutador de repliegue a la posición «plegado». Si el vehículo supera los 15 km/h, la función de plegado queda bloqueada; sin embargo, los retrovisores pueden desplegarse a través del conmutador de replegado.

9.3 > Calefacción (Figura 8.64.c) Para el funcionamiento de la calefacción, la luneta térmica debe estar activada y la temperatura exterior debe ser inferior a 20º C. En los primeros dos minutos de activación, la potencia calorífica es del 100%. Después, la potencia calorífica se calcula en función de la temperatura exterior y la velocidad del vehículo, manteniéndose siempre la temperatura del espejo a 20º C. La calefacción se activa a través de una señal PWM. La activación de la calefacción siempre es sincronizada para ambos espejos. A

B

8.64. Control de los espejos retrovisores. A: Orientación. B: Plegado. C: Calefacción.

C

266

10 >> Iluminación interior con control electrónico La unidad de control central de confort regula la activación de las siguientes lámparas: luces interiores, luces de espejo de cortesía, luz de guantera, luz de maletero y luces en zona reposapiés (Figura 8.66).

10.1 > Luces interiores Contiene dos, una delantera en el panel central y otra trasera en la parte posterior del techo. La luz interior delantera contiene además dos luces de lectura, una para el conductor y otra para el acompañante. La luz interior trasera posee dos lámparas, izquierda y derecha que hacen la función de luz de lectura al activar el pulsador respectivo. Si alguna puerta está abierta, no es posible apagar la luz interior trasera desde los pulsadores. Ambas luces las regula la unidad de control central de confort a través de negativo en las siguientes situaciones: – – – –

Al desbloquear el vehículo. Al abrir una de las puertas. Al extraer la llave del encendido. En caso de colisión con detonación de algún airbag.

Las luces se apagan 30 s después de cerrar la última puerta, o inmediatamente al bloquear el vehículo o conectar el encendido. Si alguna puerta permanece abierta, la luz se apaga a los 10 minutos para preservar la carga de la batería.

10.2 > Luces de espejo de cortesía y de guantera Las lámparas de iluminación de los espejos de cortesía (Figura 8.65), así como la luz de guantera, son alimentadas por el mismo cable de positivo desde la unidad central de confort cuando el respectivo conmutador se cierra.

10.3 > Luz de maletero La unidad central de confort alimenta tanto con positivo como con negativo a la luz de maletero cuando recibe señal de masa del conmutador de alumbrado del maletero con este último abierto.

8.65. Iluminación luces de cortesía. BMW.

Si el maletero permanece abierto durante más de 10 minutos, el sistema apaga la luz automáticamente.

267


10.4 > Luces en zona reposapiés Existen cuatro luces ubicadas en el vano reposapiés del lado del conductor y del acompañante, y en el vano reposapiés trasero izquierdo y trasero derecho. En todos los casos, la unidad de confort controla por cable negativo la activación de las luces. Cada una de las luces se enciende cuando se abre la puerta correspondiente a ese lado (Figura 8.66). Unidades de control de puerta, lado conductor, acompañante, trasera izquierda y trasera derecha

Luz interior delantera

Mando a distancia Unidad de control central para sistema de confort

Conmutadores de contacto de puerta, lado conductor, acompañante, trasera izquierda y trasera derecha

31

Luz interior trasera

58d

Unidad de control para la electrónica de la columna de dirección

Cuadro de instrumentos 2

1

3

4 5

0

6

30

Conmutador de encendido y arranque

Luz de guantera 31

Unidad de control para airbag

Lámpara de iluminación del espejo de cortesía

Luz de zona reposapiés izquierda

Luz de zona reposapiés derecha

31

30

Lámpara de iluminación del espejo de cortesía

Luz de zona reposapiés trasera izquierda

Luz de zona reposapiés trasera derecha

31

30

8.66. Cuadro de funcionamiento de luces interiores del habitáculo.

Lámpara de maletero

268

11 >> La síntesis de la palabra 11.1 > Sin ayuda a la navegación El cuadro de instrumentos recibe permanentemente las informaciones sobre el estado del vehículo. Además, trata estas informaciones y visualiza los mensajes de aviso o enciende los testigos cuando el vehículo presenta algún fallo. En los vehículos equipados con síntesis de la palabra, los avisos de orden visual son reforzados con un mensaje hablado. El conductor es así informado de los fallos del vehículo mientras sigue concentrado en la conducción. El sistema de síntesis de la palabra se compone de los siguientes elementos (Figura 8.67): – Un interruptor de mando que incluye un botón de inhibición del sistema y otro de repetición de los mensajes (1). – El cuadro de instrumentos que trata los datos sobre el estado del vehículo (2). – Un cajetín de síntesis de la palabra que recibe las informaciones del cuadro de instrumentos y transmite el mensaje que se va a difundir (3). – Un altavoz que va a difundir el mensaje (4). El cuadro de instrumentos recibe las informaciones sobre el estado del vehículo de diferentes captadores o diferentes calculadores, tales como la unidad de control del habitáculo y el calculador de ABS. Después de haber analizado las informaciones el cuadro de instrumentos decide difundir el mensaje y lo comunica bajo la forma de una señal codificada al cajetín de síntesis de la palabra a través de la unión multiplexada. El cajetín de síntesis de la palabra interpreta la señal que procede del cuadro de instrumentos y transmite el mensaje al altavoz por vía inalámbrica. La señal del cuadro de instrumentos contiene un código que corresponde a un mensaje almacenado en el cajetín de síntesis de la palabra. El cuadro de instrumentos proporciona también al cajetín de síntesis de la palabra las +12 V APC 2

+12 V AVC 3

UCH 2 1

3

4 5

0

6

ABS 1

4 1 Interruptor de mando

3 Cajetín de síntesis de la palabra


4 Altavoz

8.67. Cuadro de funcionamiento de la síntesis de la palabra sin ayuda a la navegación.

269


informaciones sobre el volumen de difusión del mensaje, el idioma y el orden de prioridad de los mensajes; de hecho, si se detectan varios fallos a la vez, el cuadro de instrumentos define el orden de importancia en el que se debe difundir. Si el autorradio funciona mientras se van a difundir los mensajes, el cajetín de síntesis conecta a masa el altavoz momentáneamente, con lo que el autorradio deja de emitir mientras se está difundiendo el mensaje. El volumen sonoro del mensaje es determinado por el cuadro de instrumentos en función de la velocidad del vehículo, transmitida por el calculador del ABS. La elección del idioma de difusión se efectúa mediante el útil de diagnóstico a través del menú del cuadro de instrumentos. La confirmación de un idioma se efectúa tras la configuración que sigue a un corte de alimentación de la batería. Cada idioma es identificado por un código que el cuadro de instrumentos transmite al cajetín de síntesis de la palabra para la difusión del mensaje. Un doble interruptor permite inhibir el sistema o repetir los mensajes en curso de difusión o ya difundidos.

11.2 > Con ayuda a la navegación En los vehículos equipados con un sistema de navegación y de la síntesis de la palabra, es importante establecer un orden de prioridad de los mensajes. En estos vehículos, la unidad central de comunicación o UCC (1) (Figura 8.68) establece el orden de prioridad para la difusión de los mensajes. Generalmente los mensajes que proceden del cuadro de instrumentos (2) son más importantes que los que proceden del sistema de navegación. Una vez definidas las prioridades, la UCC comunica cada uno de los mensajes al altavoz (3). En caso de estar funcionando el autorradio, este es desconectado por la UCC mediante su puesta a masa (4), para así dar paso a la información de los mensajes.

2 SERV

+12 V APC +12 V AVC

1

UCH 2 1

3

4 5

0

6

ABS

UCC GPS 3

1 Unidad central de comunicación

3 Altavoz


4 Autorradio

8.68. Cuadro de funcionamiento de la síntesis de la palabra con ayuda a la navegación.

4

270

12 >> Sistemas de navegación Existen sistemas que localizan el vehículo mediante satélites y guían al conductor hacia el destino elegido. Las indicaciones aparecen en un visualizador o en una pantalla; también se proporciona un guiado oral (Figura 8.69). El conductor no necesita consultar un mapa de papel ni buscar su recorrido, por lo que podrá concentrarse totalmente en la conducción. Además, algunos sistemas pueden recibir el estado del tráfico real y proporcionar una ruta alternativa en los embotellamientos. Con todo esto el estrés y los nervios desaparecen dando lugar a una conducción totalmente segura. 8.69. Visualizador.

El funcionamiento de los sistemas de guiado y navegación es posible mediante la utilización de los satélites (Figura 8.70). La tecnología GPS o de posicionamiento global permite localizar el vehículo con precisión. Varios satélites (3) alrededor de la Tierra en seis órbitas diferentes son utilizados para los sistemas de localización y navegación. Los satélites emiten una señal codificada que es analizada por el sistema de navegación del vehículo.

Órbita terrestre 2

3

4

1 Tierra 8.70. Órbitas del sistema GPS.

El vehículo recibe la información de los tres satélites, lo que permite determinar la posición del vehículo. Un cuarto satélite se puede utilizar de ayuda para que la información sea más precisa. Los sistemas de navegación no interrogan permanentemente a los satélites y pueden utilizar otras informaciones para localizar el vehículo. Además de los datos de GPS, el sistema puede utilizar las informaciones del vehículo que procedan de los elementos siguientes (Figura 8.71): – El giroscopio (1), integrado en el calculador de navegación, que informa de las rotaciones en curvas e intersecciones. – El calculador de ABS (2), que proporciona la velocidad del vehículo, calculando así la distancia recorrida. – El contactor de marcha atrás (3), que indica la dirección de la marcha. Estos datos se comparan después con el mapa digital y las informaciones GPS, con el fin de localizar con toda precisión la posición del vehículo.

271


3 1

2 1 Giroscopio 2 Calculador de ABS 3 Contactor de marcha atrás 8.71. Otros componentes del sistema GPS.

Tras la sustitución del calculador de navegación o el desplazamiento del vehículo sin alimentación, puede que el sistema necesite unos minutos para encontrar su posición exacta. Para volver a localizar el vehículo, basta con circular durante unos minutos en una zona geográfica presente en la cartografía del mismo. Los sistemas de navegación han evolucionado mucho durante los últimos años, existiendo los siguientes (Figuras 8.72 a y b): – 1ª generación: navegación (Figura. 8.72.a). Se trata de un sistema de radionavegación, es decir, un sistema guiado compuesto de un guiado vocal y de una visualización pictográfica. Este sistema ha sido mejorado con la integración de la información del tráfico. – 2ª generación: navegación-comunicación (Figura 8.72.b). Poseen una visualización cartográfica realista y un autorradio de gama alta. Es el primer sistema con la pantalla con cartografía. Además, incorpora un sistema de telefonía gracias a un kit manos libres evolucionado y a la tecnología bluetooth. Este sistema también está equipado con un sistema de reconocimiento de voz, que permite solicitar al conductor la navegación y la telefonía. a

b

8.72. Sistemas GPS; a: 1ª generación; b: 2ª generación.

272

13 >> Sistemas de telefonía La utilización del teléfono durante la conducción puede ser peligrosa, ya que disminuye la concentración e incrementa la probabilidad de accidentes. Para evitar esto, los vehículos disponen de sistemas de kit de manos libres; además, algunos vehículos cuentan con tecnología bluetooth, que posibilita el funcionamiento de un teléfono móvil en el sistema de telefonía del vehículo. Un mando situado en el volante permite acceder a todas las funcionalidades. Además, si el vehículo cuenta con un sistema de reconocimiento de voz, el teléfono puede ser accionado por la voz. – El sistema de telefonía se compone de los siguientes elementos: • Un satélite de mando o un mando central multimedia. • Un calculador de telefonía, integrado o no al calculador de navegación. • Una antena GSM que recibe las señales telefónicas. • Una visualización de las funciones que varía según el vehículo y nivel de equipamiento (pantalla). • Un kit de manos libres con soporte y cuna para recibir el teléfono. • Unos altavoces. • Un micrófono. El conductor dispone de dos elementos principales para accionar el teléfono: el satélite de mando y en algunos vehículos el mando central multimedia (Figura 8.73). El satélite de mando dispone de un botón que permite lanzar, mandar o recibir una llamada. Una moleta situada en la parte posterior del satélite de mando permite marcar el número; cada cifra es validada por un botón situado bajo el mando del satélite de mando. El sistema de telefonía integrado en el vehículo se gestiona por medio de un calculador específico. El emplazamiento del calculador del teléfono varía según el equipamiento del vehículo. En los vehículos equipados con sistema de navegación y comunicación, el calculador del teléfono está integrado en el calculador de navegación.

BACK TEL

DEST SOURCE AUDIO

+ MODE OK

-

MAP

INFO

SET

ROUTE ZOOM

LIGHT

8.73. Satélite de mando y mando central multimedia.

273


La antena GSM permite mejorar la calidad de recepción de las señales telefónicas. Según el equipamiento del vehículo, la antena GSM presenta las formas siguientes: – Antena bifunción, GSM y GPS (Figura 8.74.a.). – Antena trifunción, GSM, GPS y AM-FM (Figura 8.74.b).

8.74.a. Antena bifunción.

8.74.b. Antena trifunción.

Estas antenas pueden tener emplazamientos diferentes, pero están situadas generalmente en el techo para tener una recepción óptima. El kit de manos libres permite al conductor utilizar la infraestructura del vehículo para hacer funcionar su teléfono móvil. Esta instalación toma entonces el relevo para gestionar las funciones siguientes: – – – –

Recepción de señales telefónicas por la antena GSM del vehículo. Los mandos del teléfono por el satélite de mando. La difusión de la conversación por los altavoces delanteros del vehículo. La visualización de las informaciones relativas al teléfono en la pantalla o en el cuadro de instrumentos.

Existe una gran variedad de kit de manos libres, entre los que destacan los siguientes: – Preequipo kit manos libres. – Kit manos libres con calculador de telefonía (incorpora reconocimiento de voz). – Kit manos libres integrado en el sistema de navegación. La tecnología bluetooth (Figura 8.75) es un protocolo de comunicación inalámbrico que utiliza las ondas de radio. Esta tecnología permite unir todo tipo de periféricos que contengan un chip bluetooth, tales como teléfonos móviles y ordenadores portátiles, entre otros. El radio de acción está limitado entre 10 y 100 m, según la norma bluetooth utilizada. El teléfono bluetooth comunica a través del chip situado en el calculador de navegación y además emplea así la infraestructura del vehículo para conservación, emisión y recepción de la llamada. Las características más relevantes de la tecnología bluetooth son su robustez, baja potencia y bajo costo. Las especificaciones del bluetooth, mantienen una estructura uniforme que permite comunicarse entre sí a una amplia gama de aparatos.

8.75. Icono bluetooth.

274 Pero la gran fortaleza de la tecnología bluetooth es su capacidad de manejar datos y voz al mismo tiempo. Esto permite a los usuarios disfrutar de una gran variedad de soluciones innovadoras como el auricular manos libres de un celular, funciones de fax e impresión, sincronización de aplicaciones entre PDA, computadoras portátiles y celulares, entre otras (Figura 8.76). La tecnología bluetooth está disponible en algunos de los vehículos equipados con sistemas de navegación por DVD. Esto permite utilizar el manos libres con algunos teléfonos. Una vez que el teléfono está conectado con el vehículo (se pueden conectar hasta cuatro teléfonos con el vehículo) y que la información (agenda telefónica) ha sido transferida al sistema de navegación, el usuario puede disfrutar de los siguientes beneficios: – Operación del teléfono sin utilizar las manos, mediante un micrófono incorporado y las bocinas del sistema de audio. – Responder a llamadas entrantes tocando el control en el volante o la pantalla del sistema de navegación. – Silenciamiento del audio de forma automática al hacer o recibir una llamada. – Marcar números de teléfono en la pantalla del sistema de navegación. – Realizar llamadas a números de la agenda telefónica (1 000 números). – Devolver una llamada de los números salientes o de los números entrantes (cinco últimas llamadas). – Marcado con un solo toque a puntos de interés en el sistema de navegación.

8.76. Interconexión bluetooth.

275


Actividades finales 1·· Cita y explica los tipos de limpiaparabrisas según la forma de transmitir el movimiento del motor a las raquetas. 2·· Dibuja y analiza los tipos y modos de barrido de las escobillas del limpiaparabrisas. 3·· ¿En qué se basa el modo de funcionamiento automático de un limpiaparabrisas? 4·· ¿Qué diferencias existen, en cuanto al funcionamiento y componentes, entre un motor de limpiaparabrisas eléctrico y otro electrónico?

5·· ¿Cómo está constituido un rotor o inducido de limpiaparabrisas? 6·· Analiza los componentes específicos de un limpiaparabrisas automático. 7·· Explica el principio de funcionamiento del captador de lluvia. 8·· Cita y explica los sistemas de limpiafaros. 9·· ¿En qué se basa la luz de cornering? 10·· ¿Dónde se usa principalmente el regulador y el limitador de velocidad? 11·· Cita los componentes que forman parte de la instalación del regulador y limitador de velocidad. 12·· ¿Qué elementos permiten desactivar temporalmente el regulador de velocidad? 13·· Enumera los componentes principales del sistema de ayuda al aparcamiento. 14·· ¿Qué elementos pueden impedir el correcto funcionamiento de los captadores de ayuda al aparcamiento? 15·· Explica el principio de funcionamiento de los sistemas de guiado y navegación. 16·· ¿Qué formas puede presentar la antena de un sistema de telefonía? 17·· ¿En qué se basa la tecnología bluetooth? 18·· Completa en tu cuaderno el esquema de funcionamiento de un limpiaparabrisas con motor electrónico.

M

? UCH

M

8.77. Circuito limpiaparabrisas con motor electrónico.

?

276

Caso final Fallos en el sistema limpiafaros ·· Se detecta en un sistema de limpiafaros sobre base de cilindros telescópicos que, al accionarlos, la bomba no funciona. Realiza el diagnóstico.

Solución ·· Ejemplos de diagnóstico En caso de que, al accionar la función de lavado, la bomba centrífuga no se active (ningún ruido de funcionamiento claramente perceptible), deberá comprobarse la alimentación de corriente, así como el fusible. Si, cuando la bomba está en funcionamiento, el cono de rociado sólo está en un lado o trabaja muy débilmente, debe comprobarse la polaridad. Este paso de trabajo se deduce puesto que las bombas centrífugas trabajan en las dos direcciones de marcha y solo se diferencian por la potencia hidráulica. También es importante el correcto tendido de los tubos flexibles puesto que un tubo doblado reduce de manera decisiva la circulación. Si un tubo flexible presenta una fuga, la pieza defectuosa puede separarse y los dos extremos del tubo flexible pueden unirse de nuevo mediante una pieza de unión (Figura 1).

1. Tubos flexibles.

En ocasiones puede ocurrir que, a causa de suciedad que llega al sistema a través del depósito de agua de lavado, se obstruyan las válvulas o toberas. En ese caso, lo único útil es una limpieza básica de toda la instalación. Las toberas de inyección pueden sacarse de los cilindros de presión. Además, el brazo telescópico debe extraerse contra la presión del resorte, debe soltarse el enganche con un pequeño destornillador (Figura 2) y soltarse la tobera del cilindro tirando hacia delante.

2. Extracción de tobera.

277


Para lograr una eficacia óptima de limpieza, debe comprobarse el ajuste de las toberas y en caso necesario ajustarse conforme a los datos del fabricante. Para ello hay una palanca de ajuste especial que se encuentra en la tobera de lavado (Figura 3).

3. Comprobación del ajuste de toberas.

Consejos para la manipulación de sistemas limpiafaros: – Algunos productos de limpieza, en caso de dosificación excesiva, pueden producir demasiada espuma, ya que este efecto se intensifica por las toberas de cámara de turbulencia. – La espuma puede permanecer adherida al faro durante mucho tiempo, lo cual distorsiona la distribución de la luz. – Por este motivo se debe respetar siempre la proporción correcta de mezclado del agua y el producto de limpieza (Figura 4).

4. Limpieza de faros.

278

Ideas clave

LIMPIAPARABRISAS

Tipos

Componentes

– Según forma de transmitir movimiento – Según tipo y forma de barrido – Según modo de funcionamiento Motor – Motor eléctrico y electrónico – Carcasa o inductor – Rotor o inducido – Soporte motor – Rueda reductora – Conmutador parada automática – Tapa – Pistón roscado completo Mecanismo de transmisión – Por biela-manivela – Por cable flexible

LIMPIAPARABRISAS

Sistema de lavado

LIMPIALUNETA

Sistema de lavado trasero

ESQUEMAS ELÉCTRICOS

– En reposo – Velocidad intermitente – Retorno automático

LIMPIAPARABRISAS AUTOMÁTICO SISTEMA LIMPIAFAROS LUZ DE CORNERING REGULADOR Y LIMITADOR DE VELOCIDAD

– Componentes – Captador de lluvia – Con brazo limpiaparabrisas – Con lavado a alta presión con boquilla – Activación de antiniebla – Regulador: usado en ciudad – Limitador: usado en autopistas

LUNETA CONTROL DE ESPEJOS RETROVISORES ILUMINACIÓN INTERIOR CON CONTROL ELECTRÓNICO

– Orientación, plegado y calefacción

– Luces interiores, de espejo de cortesía, guantera, maletero y zona reposapiés

SÍNTESIS DE LA PALABRA

– Con o sin ayuda a la navegación

SISTEMA DE NAVEGACIÓN

– GPS, kit manos libres, bluetooth, mando central multimedia y antenas.



COCHES CONECTADOS A INTERNET FORD E INTEL PRESENTARON SUS NOVEDADES EN UN CES MARCADO POR EL RESPETO AL MEDIO AMBIENTE

crosoft, permite que conectando un teléfono móvil de última generación al ordenador del coche, éste pueda acceder a Internet, además de crear una red wifi que podrán utilizar el resto de ocupantes del vehículo. Sin embargo, por motivos de seguridad, este servicio sólo estará activo mientras el automóvil este parado. «Es un diseño increíblemente inteligente que nos Con los ojos en la carretera y las manos en el vo-

permitirá estar conectados con el mundo», ase-

lante. Así es como Alan Mulally, presidente de Ford,

guró Mulally durante su participación en el CES,

quiere que los usuarios conduzcan sus vehículos.

a la vez que explicó que los modelos estadouni-

Para ello, el gigante automovilístico estadouni-

denses Ford Edge y Lincoln MKX Crossover de

dense ha presentado, en el Consumer Electronic

2010 serán los primeros en equiparse con MyFord

Show de Las Vegas, MyFordTouch, un completo

Touch, una tecnología que posteriormente lle-

ordenador de a bordo con pantalla táctil y re-

gará al mercado internacional de la mano del

conocimiento de voz, que permitirá a los con-

nuevo Ford Focus.

ductores contestar las llamadas telefónicas, acon-

La compañía espera que esta tecnología ayude

dicionar la temperatura del vehículo o cambiar la

a que la compañía vuelva a ser rentable en 2011,

emisora sin descuidar el volante ni un segundo.

como prometió Mulally, y que en 2015 esté ya in-

Así, si le llega un mensaje de texto no necesitará

tegrada en el 80% de su producción en Estados

leerlo, el coche se encargará de hacerlo.

Unidos.

Por si esto fuera poco, el novedoso dispositivo,

8 de enero 2010.

desarrollado en estrecha colaboración con Mi-

Publico.es

u

n

i

d

a

9

d

Sistemas de comunicación de datos SUMARIO ■

Introducción

■

Electrónica analógica y digital

■

Arquitectura multiplexada

■

CAN-BUS

■

VAN-BUS

■

LIN-BUS

■

MOST-BUS

■

FLEXRAY

■

Normas de seguridad

OBJETIVOS ·· Conocer y estudiar los principios de electrónica analógica y digital.

·· Conocer las ventajas de la arquitectura multiplexada.

·· Estudiar y diferenciar los diferentes sistemas de redes multiplexadas.

281


1 >> Introducción La electrónica aplicada al automóvil ha evolucionado en los últimos años enormemente para conseguir incrementar de forma sustancial el nivel de seguridad, de confort y de control de la contaminación y consumo de carburante. Sea cual sea la función que se deba controlar electrónicamente el proceso, siempre se compone de las mismas fases (Figura 9.1): – Es preciso leer el valor de la variable que se va a controlar y convertirlo en señal eléctrica (dato). Esta labor la realizan los captadores o sensores. – Hay que hacer llegar los datos a los calculadores. El transporte de datos se realiza a través de la instalación eléctrica cuya manifestación más sofisticada es la red multiplexada. – Los calculadores analizan los datos, añaden sus cálculos y elaboran nuevos datos que envían a la red y generan las órdenes necesarias para que los actuadores modifiquen la variable que se va a controlar. – Los actuadores reciben las órdenes de los calculadores a través de la instalación eléctrica.

Sensores

CPU

Actuadores

Controlador Transceptor

= Transmisor + Receptor

Cable de CAN-BUS

9.1. Concepto de comunicación de la electrónica.

Antiguamente todos los sistemas, electromecánicos entonces, eran completamente independientes. Solo tenían en común que se alimentaban de una misma fuente de energía: la batería. Incluso a veces una misma función precisaba de dos captadores; por ejemplo, la temperatura del agua motor se indicaba a través de un sensor de temperatura y la alerta se hacía por medio de un termocontacto. En los vehículos modernos se tiende a que sea un solo captador el que se encargue de una determinada señal. En ocasiones, para hacer más seguro su funcionamiento se duplican de tal forma que si uno falla, el sistema avisa al conductor de que existe un fallo pero sigue funcionando con la señal del otro captador. Lo mismo ocurre con algunos controladores. Con esta simplificación no solo se ahorran captadores sino también hilos en la instalación. No obstante, la misma señal la pueden utilizar muchos sistemas y también ha aumentado la cantidad de estos sistemas. El balance global es un aumento considerable de los hilos de transporte de estas señales en la instalación eléctrica. Este hecho ha obligado a los constructores a implementar en esta instalación redes multiplexadas, sobre todo en vehículos de gama alta que tengan automatizadas mucha funciones.

282

2 >> Electrónica analógica y digital 2.1 > Electrónica analógica La electrónica analógica es aquella que trata las señales analógicas, siendo estas en las que la tensión puede adquirir cualquier valor a lo largo del tiempo en que se produce. Una señal analógica siempre tiene un valor de tensión, sea positivo, cero o negativo; nunca ha de tener un valor indeterminado (Figura 9.2). Los captadores analógicos que tenemos en el automóvil son aquellos que ofrecen una tensión variable en función de una condición física, tales como un sensor de presión, un sensor de temperatura, un sensor de caudal de aire, un sensor de posición, etc.

FR

CH A

HOLD

500 mS

0.5 V

TIME

VOLT

GMD

CH B 0,5 V

CHNL

9.2. Señal analógica de un sensor de presión diferencial

MENU

FR

CH A

HOLD

500 mV

TIME

20 mS

VOLT

CH B 0,5 V

GMD

CHNL

MENU

9.3. Señal digital de un sensor de presión diferencial (MAP).

2.2 > Electrónica digital

Período

La electrónica digital es aquella que trata las señales digitales, siendo estas las que están compuestas de tensiones que pueden adquirir dos niveles de tensión, denominándose normalmente nivel alto y bajo, o niveles lógico 1 (bit 1) y 0 (bit 0) respectivamente (Figura 9.3). Este tipo de señal puede ser generada por un interruptor de mariposa, un captador hall, un interruptor de elevalunas, etc. También podemos encontrar este tipo de señales en comunicación digital entre unidades (CAN). Una de las grandes ventajas de la señal numérica o digital frente a la analógica es su gran inmunidad frente a corrientes parasitarias.

Nivel alto

Nivel bajo tH

tL

9.4. Partes de una señal digital.

Las señales digitales están indicadas directamente para ser utilizadas para reconocer una acción o una situación específica, por ejemplo subir un elevalunas, abrir una puerta, momento de un salto de chispa, etc., según la situación del captador. Los puntos más importantes de una señal digital son los siguientes (Figura 9.4):

283


– Período: tiempo que dura un ciclo. Este tiempo es fijo si el ciclo es fijo para todas las señales. – tH: tiempo a nivel alto. Siendo el nivel alto la tensión equivalente que se toma como nivel alto de la señal. Este valor depende de la tensión máxima; por ejemplo si esta es de 5 V, la tensión de nivel alto es el umbral superior a 2 V – tL: tiempo a nivel bajo. Siendo el nivel bajo la tensión equivalente que se toma como nivel bajo de la señal. Este valor depende de la tensión máxima; por ejemplo si esta es de 5 V, la tensión de nivel bajo es el umbral inferior a 0,8V.

2.3 > Codificación numérica decimal-binaria-hexadecimal Digitalizar una señal analógica es pasar un valor de tensión a un valor numérico binario, de forma que una unidad pueda conocer dicho valor. La necesidad de digitalizar una señal es evitar las variaciones de valor por caídas de tensión. Cada valor analógico ahora corresponde a un valor numérico binario (Figura 9.5). El número de bits que compone el valor correspondiente depende del tamaño del número que define el valor analógico, de forma que: nd = 2nb, siendo nd el número decimal y nb el número de bits que se tiene. – Sistemas numéricos Los sistemas de representación (numeración) más importantes son:

0V

5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

1001110001000 1000110010100 0111110100000 0110110101100 0101110111000 0100111000100 0011111010000 0010111011100 0001111101000 0000111110100 0000000000000

mV mV mV mV mV mV mV mV mV mV mV

1V 100 mS 9.5. Conversión analógica-digital.

Decimal

Binario

Hexadecimal

0

0000

0

1

0001

1

2

0010

2

3

0011

3

4

0100

4

5

0101

5

6

0110

6

7

0111

7

8

1000

8

9

1001

9

1010

A

1011

B

1100

C

1101

D

1110

E

1111

F

• El decimal (d), utiliza diez cifras desde el 0 hasta el 10 9. Aparte de las cifras se valoran los sitios en que se encuentran los dígitos. El valor del dígito (potencia11 ción del 10) aumenta de derecha a izquierda. 12 • El binario (b), posee dos cifras, de 0 a 1. Aparte de las cifras se valoran los sitios en que se encuentran 13 los dígitos. El valor del dígito (potenciación del 2) 14 aumenta de derecha a izquierda. Ventaja para el 15 proceso: solo existen dos diferentes cifras (0/1) o estados eléctricos (On/Off). • El hexadecimal (h), utiliza dieciséis símbolos, (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14 y F = 15). Aparte de las cifras se valoran los sitios en que se encuentran los dígitos. El valor del dígito aumenta de derecha a izquierda. En la tabla del margen se expone la conversión de los sistemas anteriormente analizados. Toda la arquitectura de los circuitos digitales está basada en el sistema binario. El hexadecimal se usa a efectos de programación y direccionamiento de datos.

284 – Unidades de información

Conversión Para convertir kilobits a kilobytes hay que dividir por 8, lo mismo que habría que hacer con las velocidades de transmisión: 256 kbits por segundo = 32 kbytes por segundo.

Debido al uso del sistema binario, las unidades de información solo pueden representar dos valores numéricos diferentes llamados biestables (0 y 1). A estos dos valores se les denomina unidades básicas de información, ya que solo pueden representar dos estados distintos, concretos y lógicos, es decir, indicar la ausencia o presencia de señal (tensión o corriente) eléctrica. El acrónimo utilizado para su denominación es bit (del inglés binary digit). Por lo que se denomina bit al bloque de información lógico mínimo que puede representar un circuito digital. Por acuerdo y por poder agrupar más cantidad de datos, normalmente los bits se unen en grupos de 8 para formar un byte, que lógicamente contiene más información, ya que puede almacenar 8 biestables formando diferentes combinaciones y, por lo tanto, diferentes números (Figura 9.6). BYTE

1

1

0

0

1

BYTE

0

0

1

0

0

0

1

1

1

0

1

BIT

BIT Mayor peso

Menor peso

9.6. Representación de bit y byte.

Las velocidades de transmisión de datos, se miden normalmente en kilobits por segundo (Kbits/seg o Kbps) o bien megabits por segundo (Mbits/seg) como se puede observar en la tabla: 1 byte

8 bits

1 kilobyte

1.024 bytes

8,192 kilobits

1 megabyte

1.024 kilobytes

8,3886 megabits

1 gigabyte

1.024 megabytes

8,5899 giga

Como la mayoría de los captadores nos proporciona señales analógicas, se necesita un circuito electrónico que nos convierta estas señales analógicas en señales digitales, que son las que interpretan los calculadores. El circuito que realiza esta función se denomina convertidor A/D (Figura 9.7). 1

1

1

Señal analógica 0

0

Señal digital Conversor de señal 9.7. Convertidor A/D.

285


3 >> Arquitectura multiplexada 3.1 > Necesidad de la red multiplexada Dado el continuo aumento del equipamiento eléctrico/electrónico en los vehículos, los principales fabricantes se han visto en la necesidad de modificar la arquitectura eléctrica con la que dotan a los automóviles. Hasta el momento, cada equipamiento eléctrico en el automóvil es independiente respecto al resto, de forma que el volumen y peso de los cableados (más de 40 kg con longitudes superiores a los 2 km) es excesivo, dado el gran número de unidades de mando con que se equipa al vehículo. También se ve dificultada la forma de compartir recursos entre distintas centralitas, pudiéndose dar la necesidad de montar sensores similares de forma duplicada para informar a las diferentes centralitas sin posibilidad de compartir dicha información. Todo este panorama ha derivado en una solución técnica denominada red multiplexada, que básicamente consiste en interconectar las diferentes unidades de mando entre sí mediante un cableado en serie específico (BUS datos), de forma que todas las centralitas interconectadas a través del BUS pueden intercambiar y compartir informaciones, reduciéndose de forma significativa el volumen, peso y complejidad de la instalación eléctrica/electrónica en los vehículos. Evidentemente, el número de líneas que están conectadas es menor; en cambio la disposición y la cantidad de información que se mueve en la red es mayor. En este caso, el sistema ha de disponer de un elemento moderador de dicha información; esa función la realizará la unidad de control del multiplexado. Dicho elemento puede recibir diferentes nombres según la marca que lo instale. De lo anteriormente expuesto se resume que con una arquitectura multiplexada se pueden conseguir las siguientes ventajas: – Reducir el número de sensores y cableado necesarios en el cada vez mayor número de sistemas del vehículo con control electrónico, lo cual permite: • Abaratamiento. • Menor peso y mayor espacio disponible. • Mayor fiabilidad (menor número de conexiones y, por tanto, de averías). • Mayor velocidad y seguridad en el intercambio de información. • Posibilidad de mayor número y complejidad de funciones. Por tanto, el multiplexado en el automóvil es un sistema de conexión en red de todos los elementos controlados por la UCE, de forma que pueden compartir información entre ellos mediante una o más vías de transmisión y con determinadas reglas para comunicarse. Al conjunto de comandos establecidos por convención o reglas que deben conocer tanto emisor como receptor para poder establecer una comunicación en una red de datos, se denomina protocolo.

Vista general de los sistemas de BUS En principio, se distingue entre dos grupos de sistemas de BUS: – Sistemas de BUS principales – Sistemas de BUS secundarios Los sistemas de BUS principales son responsables del intercambio de datos que engloban todo el sistema. Los sistemas de BUS secundarios intercambian datos dentro del sistema. Se utilizan para el intercambio de cantidades relativamente reducidas de datos en sistemas limitados.

286 – En un sistema sin multiplexado, es notable la cantidad de cables necesarios para los enlaces entre diferentes UCE y para intercomunicar todos los sistemas del vehículo. Multiplexar una red es enviar la información que puede necesitar más de una unidad, en formato serie por un cable (Figura 9.8).

Caja de cambios

Motronik Acelerador Motronik CAN

Acelerador

CAN

Caja de cambios

ABS ASR ESP

CAN

CAN

ABS/ASR/ESP

9.8. Comparativa entre una red no multiplexada y multiplexada.

El BUS de datos sirve para transmitir información. Por él circulan los datos y las instrucciones. El flujo es de doble sentido y a mayor número de bits mayor podrá ser la velocidad de transmisión que se consiga. Es como una autopista de información. Cuando la velocidad de transmisión en un BUS: • < 125 kbits, se dice que es lento (low speed) • > 125 kbits, BUS rápido (high speed)

3.2 > Tipos de redes multiplexadas Dependiendo del fabricante, nos podemos encontrar diferentes tipos de líneas multiplexadas, en las que las velocidades de transmisión y sus protocolos son diferentes. Por tanto, la gran variedad de redes multiplexadas puede estar en función de: – El canal de transmisión: cables eléctricos, fibra óptica y ondas de radio. – El tipo de señal para transmitir la información: corriente eléctrica, luz, etc. – El protocolo de comunicación: son las reglas que permiten la comunicación (tipo de código, dirección, orden de transmisión, etc.). Consiste básicamente en unas variaciones del voltaje en el BUS de datos (bits) agrupados entre sí de una forma predeterminada denominada campo de datos. También se puede decir que el protocolo usado es del tipo serial o serie, refiriéndose a que las informaciones son volcadas al BUS de datos por las centralitas una detrás de otra siguiendo una prioridad reflejada en el campo de datos. Por ejemplo, si casualmente la centralita del ABS y la centralita de la climatización vuelcan su información al BUS al mismo tiempo, tendrá preferencia la información de la centralita del ABS frente a la centralita de la climatización porque el campo de datos de la centralita del ABS tiene prioridad frente al campo de datos de la centralita de la climatización. La centralita de la climatización esperará a que la centralita del ABS vuelque su información al BUS de datos y a continuación será esta última la que vuelque sus datos al BUS.


Las centralitas deberán estar equipadas en su interior con un controlador/ transceptor que posibilite la conversión de los datos suministrados por la centralita en datos que se pueden volcar al BUS y a la vez interpretar las informaciones del BUS para que puedan ser reconocidas por la centralita. En función de la complejidad y velocidad requerida en la red multiplexada, los fabricantes tienden a implementar en sus vehículos las siguientes soluciones: CAN-BUS (Controller Area Network) (grupo motopropulsor), comunicación entre diferentes unidades del grupo, motor, ABS, climatización, suspensión, cambio, diagnosis, etc. VAN (Vehicle Area Network), grupo confort, seguridad, electrónica de abordo, etc. J1850 Normalización según SAE, utilizado originalmente en vehículos americanos y enfocado hacia la diagnosis. ISO 9141, protocolo de comunicación sobre todo utilizada para diagnosis de sistemas. LIN (Local Interconnect Network), utilizado para sensores y actuadores inteligentes. D2B (Domestic Digital Gus), este BUS es del tipo óptico, y ha sido utilizado para transmisiones de audio o vídeo. MOST (Media Oriented Systems Transport), corresponde a la evolución del anterior, también óptico, para transmitir audio, vídeo, DVD, radio, Internet, etc. FLEXRAY. Se trata de un protocolo de comunicación de alta velocidad (10 Mbit/s), que nace para cubrir las futuras necesidades del automóvil moderno, fruto de un consorcio inicialmente compuesto por: BMV, Daimler-Chrysler, General Motors, Freescale, Philips y Robert Bosch GmbH, al que se ha añadido posteriormente Fiat y Siemens VDO, ST-Microelectronics, Fujitsu, Microelectronics, Europe Gmbh, Avidyne y Esterel. Technologies. Todo hace pensar que, en un futuro próximo, este protocolo sustituirá al CAN en automoción. Bluetooth, comunicación inalámbrica entre diferentes equipos, ordenador, PDA, móvil, antena GPS.

En un mismo vehículo nos podemos encontrar redes de diferentes tipos, dependiendo de las aplicaciones a las que vayan destinadas. Estas redes podrán estar todas conectadas entre sí o permanecer algunas independientes, como por ejemplo: – Una LIN, para aplicaciones en las que una velocidad baja/media sea suficiente. – Una CAN, para aplicaciones que precisen media/alta velocidad. – Una MOST, para muy alta velocidad. – Una FLEXRAY, para aplicaciones que requieran una seguridad máxima. La interconexión entre las redes de diferente tipo se realizará, en general, mediante un componente físico denominado gateway, parámetro que se analizará en posteriores apartados.

287

288 3.3 > Estructura del multiplexado Para la comprensión inicial de la estructura multiplexada nos vamos a referir solo a una de las redes multiplexadas más usuales en el mercado: CAN-BUS. Con posterioridad conoceremos los otros tipos de redes. La estructura del multiplexado podemos diferenciarla en dos aspectos: uno relacionado con la estructura y orden de los datos y otro con la organización y distribución física de los periféricos. Organización y distribución de los periféricos Todas las unidades conectadas a la misma red multiplexada estarán conectadas por dos cables eléctricos donde se aplicarán los datos que se han de transmitir. En algunos casos estos cables pueden ser de fibra óptica. Cada unidad tendrá un controlador para poder comunicarse con la red multiplexada, teniendo marcados criterios de prioridades para introducir una información en la red. En algunos casos esos criterios de prioridad los otorga una UCE específica para el control del multiplexado. Los dos cables que componen las líneas de comunicación, denominados L (low) y H (high), normalmente van trenzados y sobre ellos se envían señales digitales inversas entre ellas, evitando así que generen un campo magnético alrededor del par de cables, y debido que la lectura de la información suele ser diferencial (resta de las dos), si una interferencia entra en la línea, entrará en las dos, y por tanto la diferencia de las dos quedará anulada. Cada UCE debe tener una resistencia de final de línea, de valor específico para cada sistema (entre 100 a 120 ohmios), para evitar que la señal transmitida se distorsione y genere interferencias en forma de onda. La aplicación es colocar las resistencias al principio de la línea y al final de la línea, haciendo su efecto sobre todo el conductor (Figura 9.9).

Unidad de control Motronik con controlador CAN y transmisor CAN

Unidad de control para caja de cambios con controlador CAN y transmisor CAN

Resistencia final de línea

Resistencia final de línea Cable de CAN Cable de CAN

9.9. Red multiplexada.

289


La transmisión sobre la línea es en forma de serie, es decir, se transmite una información detrás de otra (con toda su estructura de datos). La topología de la red es el equivalente a la arquitectura que tendrá dicha red. Las topologías de redes informáticas son muy variadas, pudiéndose encontrar como las más empleadas las siguientes: – BUS: las estructuras en BUS disponen a todas las unidades conectadas en paralelo (Figura 9.10) mediante un cable (BUS). – Anillo: las centralitas se conectan entre sí formando un anillo cerrado (Figura 9.11). Las informaciones siguen un camino circular hasta que encuentran la centralita a la que va dirigida la información. Se necesita que una de las centralitas coordine el tráfico de las informaciones. Si una centralita falla, presenta el inconveniente de que afecta a toda la red.

Unidad Control 2

Unidad Control 3

Unidad Control 4

Unidad Control 1

Unidad Control 5

Unidad Control 6

9.10. Estructura multiplexada en paralelo.

– Estrella: todas las centralitas están unidas por igual a una centralita principal (Figura 9.12). La centralita principal gestiona el flujo de información entre centralitas. Como inconveniente presenta que si falla la centralita principal, la red deja de funcionar.

Unidad Control 1

Unidad Control 2

Unidad Control 3

Unidad Control 4

Unidad Control 5

Unidad Control 6

Unidad Control 7

Unidad Control 8

9.11. Estructura multiplexada en anillo.

Unidad Control 1

En los vehículos se ha implementado genéricamente la topología de tipo BUS, que presenta las siguientes ventajas:

Unidad Control 2

Unidad central

– El fallo de una centralita no implica la anulación del funcionamiento de la red. – Se puede ampliar el número de centralitas en la red de Unidad Unidad una forma sencilla. Control 4 Control 5 – Se pueden interconectar diferentes tipos de buses de datos (CAN-BUS, LIN-BUS, VAN-BUS) entre sí me- 9.12. Estructura multiplexada en estrella. diante una centralita específica denominada gateway (pasarela). Algunos fabricantes denominan a esta centralita de interconexión entre redes de tipo BUS como Nodo Body Computer (NBC) o unidad de control de la red de a bordo. Estructura de los datos Los datos que se desplazan por el multiplexado tienen una estructura diferente dependiendo del protocolo utilizado. Si el sistema está compuesto por dos líneas, la señal es aplicada sobre las dos líneas, de forma que la señal es la misma para ambas, pero una opuesta a la otra. Aquí nos podemos encontrar que los niveles de tensión sean 0 y

Unidad Control 3

Unidad Control 6

290 5 voltios para las dos líneas (VAN) o bien diferentes niveles de tensión para cada línea (1,5 a 2,5 para CAN-L y 2,5 a 3,5 para CAN-H). (Figura 9.13).

VAN

5

DATA

DATA

0 DATA 5

DATA 0

V 3,5 2,5

CAN H

CAN H CAN L

1,5

L

9.13. Estructura de datos.

El dato obtenido de la señal (valor del bit) es la diferencia de las tensiones aplicada en los dos cables, obteniéndose un valor de bit 0 o de bit 1. Estructura del mensaje Los bits enviados por las líneas suelen estar codificados para poder detectar errores de datos y poder corregirlos, siendo los codificadores más habituales los NRZ (no pasa por 0 en varios niveles 1 seguidos) y Manchester (en caso de varios niveles iguales seguidos, se introduce un bit inverso) (Figura 9.14). 0

1

0

0

1 1

0

1

1

1 NRZ encoding

Idl e level

No hay flanco de cambio de nivel

0

1

0

0

1 1

Data

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

Manchester encoding Cambio de bit por los dos “0” seguidos

9.14. Estructura del mensaje.

291


Gateway Se trata de un componente físico implementado dentro de la UCE de red de abordo. El componente es un procesador y un programa, que tiene la misión de controlar la comunicación entre las unidades conectadas al CAN-BUS (Figuras 9.15 y 9.16).

Mensaje 1

Mensaje

Telegrama de datos CAN-BUS de tracción

CAN-BUS de confort

gateway Nuevo mensaje

9.15. Gateway, conversor de los mensajes entre líneas de CAN-BUS.

Sus funciones básicas son las siguientes: a) Conversor de mensajes. En la red de a bordo suelen existir diferentes tipos de comunicación CAN, CAN confort, CAN tracción, CAN seguridad, VAN, etc. La gateway tiene la función de convertir los mensajes de interés de un protocolo en otro. b) Procesador de mensajes. Procesa los mensajes que viajan por la red tanto de salida como de entrada de la unidad de red a bordo para su funcionamiento. c) Controlador de mensajes. Controla el funcionamiento de la línea CAN, estableciendo el inicio y el final de la comunicación cuando no hay movimiento de la señal. d) Intermediario en diagnóstico. En la diagnosis a través del conector correspondiente (OBD2), hace de intermediario en la diagnosis de todos los componentes que están conectados a través de CAN. Cuadro de instrumentos 2

3

80

4

1

60

Transmisor de temperatura del líquido refrigerante

100 120 140 160

40

5

180 20

0 12.24 6

0

200 220

CAN-H

CAN-BUS de tracción

CAN-L

CAN-L CAN-H

Unidad de control de la red de a bordo y gateway

Transmisor de temperatura exterior

Unidad de control del motor CAN-BUS de tracción CAN-H CAN-L

Transmisor de posición del pedal del acelerador

Unidad de control del climatronic

9.16. Traductor de los mensajes entre el equipo de diagnóstico y las UCE del sistema.

292

4 >> CAN-BUS (Controller Area Network) Se compone de una red de centralitas unidas por un BUS de datos formado por un par de cables de cobre trenzado con una velocidad de transmisión alta (250 a 500 kbit/seg) (Figura 9.17). Se usa en aquellas áreas donde se necesite una gran velocidad en la transmisión de datos para obtener una respuesta del sistema prácticamente en tiempo real (gestión motor, dirección asistida electrónica, sistema de frenos ABS, etc.). Terminador

Controladores

Transmisor-receptor

Transmisor-receptor Controlador Impulsos eléctricos Terminador Cables trenzados

Línea CAN-BUS

9.17. Componentes de red multiplexada CAN-BUS.

Algunos fabricantes la denominan CAN del área de tracción o C-CAN. Existen versiones de menor velocidad (100 kbts/s) usadas en el área de confort. La red multiplexada CAN-BUS precisa de tres tipos de componentes específicos: – Protocolo – Software – Hardware: BUS, línea común a todas las UCE, CONTROLADOR (1/uce), TRANSCEPTOR (1/uce) y TERMINAL, dos resistencias (una en cada extremo de la línea)

4.1 > Controlador CAN Controlador CAN

Microprocesador

Tx0

RX0 RX1

TxD

TxD Ref

Terminador RT

Transmisorreceptor

Cable H Línea CAN-BUS

Cable L 9.18. Controlador CAN.

RT

Va alojado en la propia centralita electrónica y recibe de ella los datos que deben volcarse al BUS para transformarlo en datos que puedan ser interpretados por el transceptor CAN (Figura 9.18). Asimismo, recibe los datos del BUS a través del transceptor CAN y los traduce a datos que puedan ser entendidos por la centralita. Trabaja con niveles muy bajos de tensión y determina la velocidad de transmisión de los mensajes. Interviene en la sincronización necesaria entre las centralitas para transmitir los mensajes. El transceptor CAN también está alojado en la propia centralita y transforma los datos que recibe del controlador CAN y los vuelca directamente en el BUS. También recibe los datos provenientes del BUS y los transforma para que puedan ser entendidos por el controlador CAN. Amplifica la señal cuando se vuelca al BUS y las reduce cuando la recoge. Este elemento no modifica el contenido del mensaje.

293


4.2 > Transmisor-receptor (transceptor) El trasmisor-receptor es básicamente un circuito integrado que está situado en cada una de las unidades de control abonadas al sistema; trabaja con intensidades próximas a 0.5 A y en ningún caso interviene modificando el contenido del mensaje. Funcionalmente está situado entre los cables que forman la línea CAN-BUS y el controlador (Figura 9.19). Tiene los siguientes cometidos:

Transmisor-receptor

– Recibe los datos del controlador, los transforma y los vuelca en la línea. – Recibe los datos del BUS, los transforma y los pasa al controlador CAN. – Acondiciona los niveles de tensión entre BUS y controlador (amplificando la señal cuando la información se vuelca en la línea y reduciéndola cuando es recogida de la misma y suministrada al controlador).

4.3 > Cables del BUS de datos o línea común de comunicación Formado por dos cables, son la vía física común por donde circula toda la información entre las UCE conectadas entre sí en paralelo. La información se transmite por diferencia de tensión entre los dos cables denominada transmisión diferencial de datos. Al cable de niveles altos de tensión se le denomina H (High) y al de niveles bajos L (Low). Con ello se evita que las perturbaciones afecten a la transmisión (la diferencia se mantiene). La información que circula por ambos cables es la misma, solo que expresada con impulsos de tensión opuestos (Figura 9.20).

Controlador 9.19. Ubicación de transmisor-receptor.

Dominante

Recesivo

CAN High

CAN Low

9.20. Información en cables del BUS de datos.

Debido a la naturaleza diferencial de la transmisión CAN, esta es insensible a las interferencias electromagnéticas: puesto que ambos cables son afectados del mismo modo, la señal diferencial no es afectada (Figura 9.21).

-U

+U

-U

+U

-U

+U

-U

Los cables del BUS se trenzan para evitar influencias parásitas sobre la transmisión de datos (Figura 9.22). 9.21. Señal en los cables del BUS de datos. Con ello se consigue, además, anular las posibles emisiones perturbadoras de los campos magnéticos del propio BUS. El paso de trenzado está especificado en el protocolo y no debe ser modificado. La longitud de los cables está limitada, fundamentalmente, por la velocidad de transmisión. Por ejemplo, para una velocidad de 1 Mb, la longitud máxima es de 40 m. Asímismo, la sección de los cables suele ser de 0,6 mm2. Área de control

Sección en mm2

Colores

Paso del trenzado

Confort

0,35-0,5

H = Amarillo L = Negro

20 mm

Motopropulsortren de rodaje

0,35-0,5

H = Naranja/verde L = Naranja/marrón

20 mm

9.22. Aspecto exterior de los cables del BUS de datos.

294 Según el fabricante, a la conexiones de las UCE con el BUS se les llama de diferentes formas: unión, empalme, episure e incluso nodo. En general estas conexiones son exteriores a las UCE. En algunos casos estas uniones quedan dentro de la carcasa de una UCE (Figura 9.23).

CAN-BUS de datos (con nodo en la unidad de control para Motronic) 9.23. Conexión exterior e interior de UCE.

4.4 > Terminadores o elementos de cierre Son unas resistencias colocadas al principio y al final de los cables que forman el BUS. Están alojadas en dos centralitas colocadas a los extremos del BUS (Figura 9.24). Permiten adaptar el funcionamiento del BUS para distintas longitudes de cables y número de centralitas conectadas. También impiden la reflexión (rebote) del mensaje cuando este llega al final del BUS que podría perturbar el funcionamiento.

9.24. Resistencias de extremos del BUS.

En algunas ocasiones nos podemos encontrar con que la función de las dos resistencias terminadoras es realizada por varias resistencias repartidas entre las diferentes UCE (Figura 9.25). Unidad de control del motor 66 ohmios

Cuadro de instrumentos 2,6 kiloohmios

Unidad de control ABS 2,6 kiloohmios

Transceptor 66 Ohm

2,6 kOhm

CAN-Low

CAN-High

9.25. Resistencias intercaladas en el BUS.

2,4 kOhm

295


4.5 > Protocolo de transmisión de datos En el sistema CAN se dice que todas las centralitas son master (maestras) de forma que una emite un mensaje y todas escuchan a la vez; si la información emitida tiene relevancia para una centralita determinada, se tendrá en cuenta dicha información; de lo contrario, la centralita no la tendrá en cuenta. A esta forma de transmisión se le denomina broadcast (radiodifusión). El mensaje o trama enviado denominado protocolo consta de un gran número de bits unidos entre sí. Se compone de siete campos con una función específica cada uno de ellos (Figura 9.26): Funciones de los campos del mensaje Campo de inicio, SOF (1 bit). Indica el inicio de la trama, y se inicia colocando un BIT dominante 0 en la línea, que está a nivel alto, por tanto libre. Campo de arbitrario o de estado (12-30 bits). Consta de dos partes: Un identificador ID (11-29 BITS), que identifica al elemento que está transmitiendo. Este tiene criterio de prioridad, siendo este el más dominante (primero que pone un 0 en este campo). – RTR (remote transmission request - 1 bit), indica si envía 0 o recoge 1 un dato. Campo de comando o control (6 bits). Consta de: – RES (2 bits), son de reserva, para futuras evoluciones. – DLC (4 bits), indica la longitud del campo de datos, su combinación binaria indica cuantos BYTES tiene (0001 = 1 bytes; 0100 = 4 bytes) Campo de datos (0-64 bits). En este campo se pone el mensaje que ha de ser enviado; su tamaño lo indica el valor de DLC. Si el indicado RTR vale 1, este campo estará insertado por otro identificador. Campo de verificación (16 bits). Se usa para detectar errores en la transmisión y consta de: – CRC (15 bits), chequea y detecta un error en algún bit y la posición del mismo. – CRC DEL (1 bit), delimitador, es el indicador de final de CRC, siempre vale 1. Campo de acuse de recibo o confirmación (2 bits). Indica al transmisor la correcta recepción de los datos; de lo contrario, se indica al transmisor que repita el mensaje. Consta de dos bits: – ACK (1 bit), bit de acuse de recibo por parte del receptor (0= ok; 1=no ok). – ACK DEL (1 bit), delimitador, es el indicador de final de ACK, siempre vale 1. Fin de trama (7 bits). Con este campo se finaliza el mensaje. Se tiene la última posibilidad de dar aviso de error para efectuar una nueva repetición del mensaje. EOF (7 bits), 7 bits a nivel alto, indica que la línea queda libre. IFS (3 BITS), Intertrama (inter frame space. trama libre 3 bits como mínimo).

Mensaje de datos

Formato estándar

Formato aumentado

Identificador RTR SOF BUS desocupado

BUS desocupado

1

1

11 SRR

11

1

1 IDE=1

Delimitador CRC Campo de control

IDE=0

1

Campo de datos 0...64

6

18

1

6

ACK

CRC 15

0... 64

Delimitador ACK EOF

1 1

15

Identificador ulterior

9.26. Mensaje de datos CAN.

El protocolo descrito consta de un gran número de bits unidos entre sí. Este protocolo es idéntico en cada cable del BUS de datos pero con valores inversos de tensión (Figura 9.28).

1

7

1 1

1

3

7

Intermission BUS desocupado

3

BUS desocupado

296 Si uno de los cables se interrumpe, la comunicación puede seguir por el otro (Figura 9.27). La suma de las tensiones en ambos cables en cualquier momento es nula y los efectos electromagnéticos de dichos cables se anulan entre sí, teniendo un comportamiento neutro hacia el exterior (Figura 9.28).

5V 0V

9.27. Interrupción de señal en un cable.

Existen dos estados operativos de un bit (Figura 9.29): – Estado del bit con valor 1: estado de tensión en el cable del BUS de datos respecto a masa (aproximadamente 5 voltios en el área de confort o 2,5 voltios en el área de tracción). A este bit se le denomina pasivo o recesivo. – Estado del bit con valor 0 sin variación del estado de tensión en el BUS de datos respecto a masa (aproximadamente 0 voltios en el área de confort o de tracción). A este estado del bit se le denomina activo o dominante.

5V 0V 5V 0V

9.28. Anulación de campos electromagnéticos y valores de tensión. 5V

0V

Valor recesivo

1

0

1

1

0

0

1

0

1

1

Valor dominante

9.29. Estados operativos.

Con dos bits enlazados se pueden transmitir hasta cuatro informaciones diferentes codificadas de una forma entendible por todas las centralitas. A modo de ejemplo, la tabla indicada a continuación codifica cuatro informaciones diferentes sobre la temperatura del líquido refrigerante del motor:

Bit de

Valor Prioridad

0 voltios

0

Dominante

5 voltios

1

Recesivo

Prioridad Campo para Protocolo de transmitir estado 1

Sistema de frenos

001 1010 0000

2

Gestión motor

010 1000 0000

3

Gestión cambio

100 0100 0000

Representación gráfica

Temperatura líquido refrigerante

Variante

Segundo bit

Primer bit

Uno

0 voltios

0 voltios

10 °C

Dos

0 voltios

5 voltios

20 °C

Tres

5 voltios

0 voltios

30 °C

Cuatro

5 voltios

5 voltios

40 °C

En el caso de que varias centralitas quieran emitir simultáneamente, se debe dar una prioridad que queda reflejada en el protocolo mediante un código de 11 bits en el campo de estado de dicho protocolo, teniendo en cuenta que un bit 0 (dominante) tiene prioridad sobre un bit 1 (recesivo). Como ejemplo, en la tabla al margen se observan las prioridades de tres protocolos de datos y su campo de estado respectivo. Se debe tener en cuenta que, en cuanto a la seguridad en la conducción, el sistema de frenos tiene mayor prioridad que la gestión del motor y este último tiene mayor prioridad que la gestión del cambio de velocidades a la hora de volcar sus datos al BUS de datos.

297


5 >> VAN-BUS (Vehicle Area Network) Es una red similar a la red de tipo CAN-BUS en la que la velocidad de transmisión de los datos es mediana (de 50 a 62,5 Kbits/s). Su uso se enmarca en áreas de confort, donde una respuesta del sistema a tiempo real no es tan necesaria (climatizador, regulación de asientos, tablero de instrumentos, etc.). Algunos fabricantes la denominan BCAN.

DATA VAN DATA 5 DATA

0 5

DATA

0 9.30. Señal VAN.

El BUS está compuesto por dos cables de cobre de 0,6 2 mm trenzados para evitar interferencias electromagnéticas y no existen resistencias de terminación en el BUS (terminadores). La información digital discurre en forma de tensión diferenciada en las dos líneas llamadas DATAA y DATAB. La señal eléctrica se transmite con valores inversos de tensión entre las dos líneas (Figura 9.30).

+ − VALOR DEL BIT 1 0 VAN DATA − DATA > 0 === BIT 1 DATA − DATA < 0 === BIT 0

1

0

1

0

1

CAN VCAN H − VCAN L ≤ 2V === BIT 0 VCAN H − VCAN L = 0V === BIT 1

La estructura de las centralitas al igual que en CAN es 9.31. Diferencias entre VAN y CAN. de tipo master (maestras).Todas las centralitas pueden emitir y recibir mensajes a la vez respetando la prioridad en el protocolo de transmisión de los datos. Además, se debe usar una pasarela o gateway para permitir la comunicación entre dos redes que funcionen a diferente velocidad (unión entre BUS de tipo CAN y BUS de tipo VAN). (Figura 9.31).

5.1 > Protocolo de transmisión de datos (Figura 9.32.a y b) – Identificador principio de trama • Preámbulo (8 bits), 4 golpes de reloj a nivel bajo y 4 a nivel alto, sirve para conseguir el sincronismo de todos los relojes entre unidades. • Star (2 bits), su valor es 0 y 1, indicando el inicio de mensaje. – Campo identificador (12 bits), del componente que transmite, pueden identificarse hasta 4096 diferentes. – Campo comando • EXT (1 bit), para la futura ampliación. • RAK (1 bit), petición de acuse de recibo al receptor. • R/W (1 bit) hace referencia si el dato es escrito o pedido. • RTR (1 bit), petición de datos en la misma trama. 0=respuesta en la misma trama; 1=respuesta en trama diferente. – Campo de datos, contiene el dato enviado, puede ocupar de 0 a 28 bits de tamaño. – Campo de control de validez de mensaje, CRC (15 bits), indica si el mensaje es correcto o no. Detecta errores. – Campo de final de datos útiles, EOD (2 bits), indica que sea acabado de enviar el dato. Su valor es 00. – Campo de acuse de recibo, ACK (2 bits), confirmación de haber recibido el mensaje. Si no hay acuse, su valor es 11; si hay acuse, 10. – Campo final de trama, EOF (8 bits), nivel alto de 8 ciclos de reloj. – Separador de trama, IFS(4 bits), nivel bajo de 4 ciclos de reloj.

298

Princ. de trama

Identificador

Comando

Datos

Campo de control

EOD

ACK

Fin de trama

Preámbulo Símbolo de fin de datos

Símbolo principio de datos

Acuse

Separador de trama

9.32.a. Protocolo VAN.

DATA

000011110100010000010000110001000010000111010001011111001100 Preámbulo

Identificador

Com

Datos

Crc

EOD ACK

Reloj de emisión

Fin de trama

IFS

Separador de trama

DATA

9.32.b. Análisis de una señal VAN.

299


6 >> LIN-BUS (Local Interconnect Network) Es una red configurada por centralitas unidas por un BUS de un solo cable de cobre con una velocidad de transmisión baja (20 Kbit/s). Este tipo de red se implementa en áreas donde el tiempo de respuesta no tiene una importancia capital (luces interiores y exteriores, espejos retrovisores, autorradio, etc.).

Historia del LIN-BUS Fue ideado por el consorcio LIN que está formado por Audi, Volkswagen, BMW, Daimler-Chrysler, Motorola, Volcano Communications Technologies (VCT) y Volvo.

6.1 > Generalidades La red es pequeña en las unidades de control que están ubicadas en una zona limitada del vehículo, por ejemplo en las puertas. La arquitectura del sistema consiste en una unidad LIN maestra que se comunica con sus diferentes unidades LIN esclavas (Figura 9.33). El intercambio de datos entre diferentes sistemas LIN en un vehículo se realiza mediante la red CAN-BUS, por lo que es necesario una unidad pasarela o gateway, que permita la conexión entre las diferentes redes. Es un BUS de datos monoalámbrico, es decir, utiliza un solo conductor eléctrico para la transmisión de datos. Este tipo de red tiene otras características como las siguientes: – Longitud de cableado hasta 40 metros. 2 – BUS monoalámbrico con sección en el conductor de 0,35 mm . – No requiere pantalla de protección contra las perturbaciones electromagnéticas.

6.2 > Unidad maestra (Figura 9.34) La unidad LIN maestra es la que va unida al CAN-BUS del vehículo y permite: – Controlar la transmisión de datos y su velocidad – Asumir la traducción de los mensajes entre las unidades LIN conectadas a ella y el CAN-BUS de datos del vehículo. – Permite la diagnosis de las unidades LIN esclavas que están conectadas a ella. En su software interno se define la prioridad de transmisión de los mensajes en su propio BUS.

LIN maestra 1 Unidad de control para climatizador

Sensores

Climatizador

LIN esclava

LIN esclava 1 Calefacción del parabrisas

+

LIN esclava 3 Calefactor adicional PTC derecho

CAN

LIN maestra 2 Módulo del techo, delante

9.33. Arquitectura LIN.

LIN esclava 2 Turbina de aire fresco

LIN esclava 4 Calefactor adicional PTC izquierdo

Módulo del techo

LIN esclava 1 Motor del techo corredizo

LIN maestra tº

M −

9.34. LIN maestra y esclava.

300 6.3 > Unidad esclava (Figura 9.34) En una red LIN pueden ser unidades esclavas las unidades de control dependientes de la unidad LIN maestra, sensores o actuadores (Figura 9.34). Los sensores deben integrar unos componentes electrónicos que permitan la conversión de la señal analógica en una señal digital que pueda ser transmitida a través del LIN-BUS. Varios sensores o actuadores transmiten o reciben información a través de una sola línea en la red LIN-BUS.

Nivel recesivo 2V/Div.=

0,5ms/Div.

La señal digital del LIN-BUS puede tener dos niveles (Figura 9.35): – Nivel recesivo: si no se transmite ningún mensaje o se transmite un bit recesivo, el cable del BUS tendrá una tensión prácticamente equivalente a la de la batería del vehículo. – Nivel dominante: la unidad de control que transmite el mensaje conecta el cable del BUS a masa de forma que la tensión en la línea del BUS es de prácticamente 0 voltios.

Nivel dominante 9.35. Señal de LIN-BUS.

Seguridad de transmisión Con la determinación de las tolerancias para la transmisión y recepción en la gama de los niveles recesivo y dominante se tiene dada una transmisión estable (Figura 9.36). Para poder recibir señales válidas a pesar de existir interferencias parásitas se han configurado más extensas las gamas de tensiones admisibles por el lado de la recepción.

Gama de tensiones de transmisión Ubat.

2V/Div.=

Urecesiva mín.

Udominante máx.

Gama de tensiones recepción Ubat.

0,5ms/Div.

80 %

Urecesiva mín.

60 %

Udominante máx.

40 %

20 % Borne 31

Borne 31

9.36. Gama de tensiones de transmisión y recepción.

301


6.4 > Estructura de los mensajes Se debe conseguir una seguridad en la transmisión de datos, de forma que perturbaciones electromagnéticas o fluctuaciones en la tensión de la red del vehículo no desvirtúen el contenido de los mensajes. Esto se obtiene gracias a las tolerancias en los niveles de tensión que se utilizan para la emisión o recepción de los mensajes. La gama de tensiones para la transmisión de datos es para el bit recesivo a partir de un 80% de la tensión de la red del vehículo y para el bit dominante hasta un 20% de la tensión en la red del vehículo. – Encabezamiento del mensaje (Figura 9.37): es transmitido cíclicamente por la unidad LIN maestra e indica el comienzo de un mensaje para todas las unidades LIN esclavas. También permite la sincronización de todas las unidades LIN esclavas sobre la unidad LIN maestra; esto es necesario para permitir un intercambio de datos sin errores. Este campo permite la identificación del mensaje. – Contenido del mensaje: también se le denomina respuesta. En él van incluidos los datos del mensaje. Dispone de un bit de arranque que inicia el mensaje, un byte de datos donde se aloja la información y un bit de parada para la finalización.

Limitación de la sincronización Pausa de sincronización 2V/Div.=

9.37. Encabezamiento del mensaje.

Los mensajes emitidos por la unidad LIN maestra pueden ser para pedir una información (por ejemplo datos de un sensor) o para ordenar una acción (por ejemplo activar un actuador). Por lo tanto, se darán dos tipos de contenidos en los mensajes (respuestas). – Mensaje con respuesta esclava: en este caso la unidad LIN maestra solicita información de la unidad LIN esclava. Esta última inserta su información en la parte de respuesta del mensaje para que sea interpretada por la unidad LIN maestra (Figura 9.38). LIN esclava 1 Calefación del parabrisas

LIN maestra Panel de mandos e indicación para climatizador

Consulta de velocidad de la turbina de aire

9.38. Mensaje con respuesta esclava.

Régimen = 150 1/min

0,2ms/Div.

LIN esclava 2: la turbina de aire fresco aumenta el régimen

Campo de sincronización

Campo del identificador

302 – Mensaje con mandato de maestra: la unidad LIN maestra inserta en la parte de respuesta del mensaje la orden hacia la unidad LIN esclava. Esta última analiza los datos recibidos y ejecuta las funciones solicitadas (Figura 9.39). LIN esclava 1 Calefación del parabrisas

LIN maestra Panel de mandos e indicación para climatizador

Poner el régimen de la turbina de aire Régimen = 200 1/min

LIN esclava 2: la turbina de aire fresco aumenta el régimen a 200 1/min

9.39. Mensaje con respuesta maestra.

El sistema LIN usa una jerarquía maestro-esclavo en la organización de sus componentes (la unidad de mando maestra controla las unidades de mando esclavas o los sensores y actuadores esclavos). Por ello es necesaria una organización en el tráfico de mensajes en el BUS. De eso se encarga la unidad de mando maestra que transmite cíclicamente los mensajes sobre el BUS. Las unidades de control maestras tienen implementados todos los encabezamientos para el control de un vehículo con todo el equipamiento. En el caso en que el vehículo no disponga de un equipamiento determinado, su mensaje no dispondrá de la respuesta adjunta al encabezamiento y este mensaje no se tendrá en cuenta en el LIN-BUS. Este sistema de emisión de mensajes permite reducir la cantidad de versiones de unidades LIN maestras.

6.5 > Protección ante intrusión externa Podría darse el caso de acceso a la red LIN-BUS a través de un cable del BUS instalado en el exterior del vehículo (por ejemplo, unidad abre-puertas de garaje situada en el paragolpes delantero). Mediante un sistema informático (PC, PDA, etc.), se podría acceder al sistema y obligar al desbloqueo de las puertas del vehículo. Para evitar esta contingencia, en el sistema LIN-BUS las unidades maestras transmiten los mensajes con un identificador en el encabezamiento. Las unidades LIN maestras verifican todos los mensajes e imposibilitan el acceso externo a la red LIN.

303


7 >> MOST-BUS (Media Oriented Systems Transport) Está compuesto por una red de centralitas unidas por fibra óptica. La información se propaga mediante ondas luminosas (luz); esta velocidad de transmisión puede llegar a ser muy alta (21,2 Mbits/seg) y es idónea para transmitir información de tipo multimedia (audio y vídeo de alta definición, GPS, telefonía). Es decir, el MOST no solo es una red en el sentido convencional, sino que representa una tecnología integrada para sistemas multimedia y de control de redes. A diferencia del sistema CAN-BUS, los mensajes son dirigidos a un destinatario en particular. Medio de transporte

Telemática

Cambiador CD

UCE para información, delante

Receptor de TV

Pantalla

Interfaz de diagnosis para bus de datos (gateway)

Panel de mandos Receptor de radio

Lector de tarjetas

El medio físico de transporte de la señal es la luz a través de unos cables que permiten su transmisión como es la fibra óptica. La señal óptica no se verá perturbada por parásitos radioeléctricos.

Mando por voz

Navegación

Amplificador

Hasta ahora, la señal de audio y vídeo se transmitía en 9.40. Topología MOST-BUS. formato analógico, con el consecuente aumento en el número de cables conductores. En la red MOST la información se transmite en formato digital, necesitándose solo un canal conductor de la inVelocidad insuficiente formación. del CAN-BUS

El sistema MOST-BUS tiene una tipología anular (Figura 9.40).

7.1 > Velocidades de transmisión Como se decía en la introducción del apartado, el MOST-BUS permite transmitir con velocidades de hasta 21,2 Mbit/seg, siendo el sistema ideal para transmitir grandes flujos de información digital a gran velocidad; por ejemplo, los diferentes sistemas enumerados a continuación necesitan una velocidad elevada en la transmisión de sus datos (Figura 9.41). Se observa que permanece libre un flujo de 5,94 Mbit/seg en el BUS, asegurándose un correcto flujo de los datos.

El sistema CAN-BUS permite como máximo una velocidad de transmisión de los datos de 1 Mbit/seg. Esto es insuficiente cuando se trata de transmitir información digital mulitmedia en donde el flujo de datos debe ser muy intenso y a gran velocidad. Por ejemplo: la transmisión de señal digital de televisión con sonido estereofónico necesita de una velocidad de unos 6 Mbit/seg.

5,94 Mbit/s

Libre

2,2 Mbit/s

Navegación 0,43 Mbit/s

Fuente de audio 1 (estereofónica), p. ej. a través de auriculares traseros derechos

4,4 Mbit/s

Teléfono (GSM)

Fuente de audio 2 (estereofónica), p. ej. a través de auriculares traseros izquierdos

Vídeo (MPEG) 4,4 Mbit/s

1,54 Mbit/s 1,54 Mbit/s 1,54 Mbit/s

9.41. Velocidad de transmisión de datos a través de MOST-BUS.

Vídeo reducido (MPEG)

Fuente de audio 3 (sonido surround), p. ej. a través de sistema digital de sonido

304 7.2 > Topografía

Canales del MOST Canal de control: A través del canal de control se transmiten señales de control como por ejemplo la regulación del volumen y datos para el diagnóstico. Canal sincrónico: El canal sincrónico se reserva principalmente para el envío de datos de audio. Canal asincrónico: El canal asincrónico transmite datos gráficos del sistema de navegación, como por ejemplo la visualización de mapas y las flechas de indicación de dirección.

Es de tipo anular, es decir, todas las unidades forman un anillo cerrado. Las centralitas emiten su mensaje a través del conductor de fibra óptica hacia la centralita que está a continuación dentro del anillo (Figura 9.40). Esta transmisión continúa de centralita a centralita hasta que los datos vuelven a la centralita que originó la transmisión. Una de las centralitas del sistema asume la función de gestor de los mensajes, controlando los estados operativos del sistema (modo desexcitado, modo de espera o modo de activación de corriente) y la administración de los mensajes (orden de emisión de los mensajes).

7.3 > Estructura de las unidades de control Los datos que circulan por el MOST-BUS se transmiten por ondas luminosas con una longitud de onda de 650 nm y son visibles como luz roja. Las centralitas conectadas al MOST-BUS no «entienden» esta información luminosa, necesitándose una conversión entre señal luminosa y señal eléctrica que sea entendible por las centralitas (Figura 9.42).

Conductor optoelectrónico

Conector óptico

Alimentación de tensión interna del aparato + − Conector eléctrico

Diodo Luminoso Fotodiodo Transceptor MOST Unidad de transmisión-recepción

Componentes específicos del aparato Microcontrolador estándar

9.42. Unidad de control MOST.

Por ello, las unidades de control abonadas al MOST-BUS necesitan de una serie de componentes internos que permitan esta conversión de las señales. Estos componentes internos son: – Conector óptico: a través de él pasan las señales luminosas hacia el interior de la centralita o se emiten señales luminosas hacia la siguiente centralita. – Conector eléctrico: a través de este conector se alimenta de tensión a la centralita y se permite la diagnosis del anillo MOST-BUS para el caso en que existiese la rotura del BUS (fractura). – Alimentación interna: permite la desactivación de componentes específicos en el interior de la centralita para reducir el consumo eléctrico en el estado de reposo del sistema. – Unidad de transmisión y recepción (Fiber Optical Transmitter): compuesto por un fotodiodo y un diodo luminoso. Permite la conversión de

305


señales luminosas en eléctricas para la recepción de 400 nm datos, y para la emisión de datos convierte las señales eléctricas en luminosas. También se le denomina FOT. La información viaja entre unidades en forma Ultravioleta digital mediante un haz de luz monocroma de λ = 650 nm visible con luz roja (Figura 9.43). 9.43. Tipo de luz visible. – Transceptor MOST: convierte las señales que recibe del FOT en señales entendibles por el microprocesador de la unidad de control. A su vez, convierte las instrucciones emitidas por el microprocesador interno de la unidad de control en señales eléctricas entendibles por el FOT. También discrimina los mensajes destinados a otras unidades de control dejándolas pasar hacia la siguiente unidad de control. – Microcontrolador: es la unidad central de proceso (CPU) de la centralita. Tiene un microprocesador que gestiona todo el funcionamiento de la centralita.

650 nm

Infrarrojo

p. ej. amplificador Receptor

Transmisor

7.4 > Conductor optoelectrónico También se le denomina conductor de fibra óptica. Se encarga de transmitir los mensajes emitidos por las centralitas en forma de ondas luminosas (Figura 9.44). La luz se desplaza de forma rectilínea y, sin embargo, el conductor debe permitir dobleces en su recorrido. La distancia entre emisor y receptor puede ser de varios metros. Puede existir perdida en la potencia luminosa de la señal debido al paso de la luz a través de un medio. A esta pérdida se le llama amortiguación de la señal. El conductor optoelectrónico no debe sufrir daños debido a vibraciones o trabajos en su montaje. Debe soportar las fluctuaciones de temperatura normales que existen en un vehículo (-40 ºC hasta +85 ºC). Para cumplir las condiciones enumeradas, el conductor se fabrica con varias capas (Figura 9.45):

Receptor

Transceptor

Transmisor p. ej. unidad de control telemática

9.44. Conductor optoelectrónico.

– Núcleo, parte principal del conductor fabricado en polimetilmetacrilato. Conduce la luz gracias al principio de reflexión total. Apenas tiene pérdidas por amortiguación en la señal. – Recubrimiento reflectante, fabricado a base de un polimeroCamisa de color fluorado prácticamente transparente necesario para conseguir la Recubrimiento reflectante reflexión total. – Camisa negra, fabricada de poliamida. Protege al núcleo contra la entrada de luz exterior. – Camisa de color, se monta para proteger el inerior del cable Camisa negra contra daños mecánicos, protege Núcleo contra la temperatura y permite un color externo de identifi9.45. Estructura conductor optoeléctrico. cación.

ø 1,0 ø 0,98

ø 1,5 ø 2,3

306

Reflexión total

La transmisión de las ondas luminosas se realiza gracias al fenómeno de reflexión total de la luz en el núcleo del cable (Figura 9.46). La reflexión total se consigue cuando dicha luz incide con un ángulo poco pronunciado en la zona de contacto entre dos materiales que posean distinta densidad óptica. La densidad óptica se entiende como la facilidad que tiene la luz para atravesar un material. El rayo de luz se refleja por completo en la zona de contacto entre los materiales de diferente densidad óptica.

9.46. Transmisión de ondas, reflexión total.

Radio > 25 mm

Radio < 25 mm

En el caso del conductor optoelectrónico, el núcleo tiene mayor densidad óptica que el recubrimiento reflectante que lo envuelve. De este modo se consigue que en la zona de contacto entre el núcleo y su recubrimiento se produzca la reflexión total de la luz, de forma que esta va rebotando por el interior del cable transmitiéndose a través del mismo. Este fenómeno depende del ángulo de incidencia que tenga la luz en el interior del cable respecto a la zona donde rebota. Si este ángulo es demasiado pronunciado se pueden producir perdidas de ondas luminosas. Esto puede ocurrir si se dobla demasiado el conductor o si se pliega. Se deberá tener en cuenta que el radio de dobladura no debe ser menor de 25 mm (Figura 9.47).

7.5 > Amortiguador de la señal La amortiguación de la señal se entiende como la pérdida de potencia de la señal luminosa. Se mide en decibelios (dB) (Figura 9.48). Las causas que originan una amortiguación en la señal óptica son: 9.47. Radio de dobladura.

Conector hembra Int. Amortiguación: 0,5 dB Intensidad de amortiguación TOTAL: 1,4 dB Conductor optoelectrónico Int. Amortiguación: 0,6 dB Conector hembra Int. Amortiguación: 0,3 dB

9.48. Amortiguación de la señal.

– Radio de curvatura muy pequeño. – Rotura de las fundas. – Conexiones defectuosas (desalineación, suciedad en la superficie frontal, etc.). – Aplastamiento, corte, etc., del cableado. La amortiguación de la señal será la suma de la amortiguación provocada por cada uno de los componentes por los que pasa. También deben tenerse en cuenta ciertas normas sobre el manejo del conductor optoelectrónico: – No se permite el pegado ni la soldadura de cualquier tipo en el optoconductor. – No se permite el trenzado de un optoconductor con otro, ni con un cable de cobre tradicional. – Desperfectos por corte, perforación, aplastadura, etc., de la camisa o del núcleo del optoconductor. No se debe depositar peso sobre el mismo ni pisarlo. – Desperfectos o suciedad en la superficie frontal del optoconductor. Se deben retirar las protecciones del optoconductor solo en el momento del montaje. – Nudos o similares sobre el optoconductor. Se debe respetar la longitud y trazado original de la línea.

307


7.6 > Estados operativos a) Modo desexcitado. La corriente del sistema se halla a en mínimo consumo. Los periféricos de la red están a la espera para su activación desde el gestor del sistema. El sistema pasa a modo desexcitado cuando todas las centralitas del MOST-BUS señalan su intención para pasar a este modo o cuando no existe señal de b activación de otras redes a través de la pasarela de la red del vehículo (gateway). b) Modo en espera (Figura 9.49.a). También se denomina en stand-by. Aparentemente el sistema está parado, pues no existe señal de que este activo (pantalla TV apagada, equipo de sonido desconectado, etc.). Este modo está activo durante el arranque y funcionamiento del vehículo. La activación será posible a través de la pasarela (gateway), por ejemplo al abrir la puerta del conductor o activar el 9.49. a: modo en espera; b: con activación de corriente. encendido, etc. c) Modo activación de corriente (Figura 9.49.b). Todas las funciones del sistema están a disposición de los usuarios. Este modo se activa o a través de la pasarela (gateway) por orden de otros BUS dispuestos en el vehículo o por activación directa de un usuario mediante un panel de mandos (por ejemplo, conectar el equipo de audio).

7.7 > El mensaje Los mensajes se denominan encuadres o frames y se transmiten de centralita a centralita a una frecuencia de 44,1 Hz dentro del anillo (Figura 9.50). Esta frecuencia es la misma que usan los aparatos digitales (CD/DVD, radio digital) y permite acoplarlos a este BUS. Un encuadre tiene un tamaño de 64 bytes organizados en los siguientes sectores: – Campo de comienzo, de 4 bits. Indica el comienzo del encuadre (Figura 9.51.a). – Campo delimitador, de 4 bits. Delimita perfectamente el campo de comienzo de datos (Figura 9.51.b). – Campo de datos, de 60 Bytes (480 bits). En él se fijan los datos útiles para generar audio o vídeo. a

Campo de datos (480 bits)

II byte de verificación (8 bits) Campo de estado (7 bits)

Campo de comienzo (4 bits) Campo delimitador (4 bits) 9.50. Estructura de un mensaje MOST.

I byte de verificación (8 bits)

b

Campo de paridad (1 bits) 9.51. a: campo de comienzo. b: campo delimitador.

308 Tipos de datos: existen dos tipos de datos (Figura 9.52): Los síncronos corresponden a sonido y vídeo de tipo multimedia (películas, temas musicales) en los que debe existir una fluidez constante sin interrupción. Los asíncronos corresponden a mapas de GPS, páginas de Internet, correo electrónico y cálculos del navegador en donde la fluidez en la emisión no tiene tanta importancia. Datos asíncronos 0 - 36 bytes

Datos síncronos 24 - 60 bytes 9.52. Datos síncronos y asíncronos.

Tienen preferencia los datos síncronos sobre los asíncronos dentro del BUS.

Bytes de verificación, encuadre 2

Bytes de verificación, encuadre 1

– Bytes de verificación: se transmite el identificador del emisor, del receptor y las sentencias hacia el receptor (por ejemplo subir/bajar volumen). Estos bytes de verificación se guardan en las centralitas para formar un encuadre (mensaje) de verificación que contiene datos de diagnosis y control (Figura 9.53). – Campo de estado (Figura 9.54.a): transporta información sobre la transmisión del mensaje para el receptor. – Campo de paridad (Figura 9.55.b): se comprueba por última vez que el mensaje (encuadre) está completo. Este campo decide si se debe transmitir de nuevo.

7.8 > Diagnosis 9.53. Bytes de verificación.

a

b

El sistema dispone de un gestor de diagnosis para comprobar la integridad del anillo del MOST-BUS. A la interrupción en la transmisión de los datos del anillo se denomina fractura del anillo. Una fractura puede ser originada por un corte en el conductor optoelectrónico, deficiente alimentación de las centralitas o avería en las propias centralitas. Para poder acceder a todas las centralitas para su diagnosis, a pesar de una fractura en el anillo, se dispone de un cable de diagnosis que une a todas las centralitas formando una estrella. Las consecuencias de una fractura del anillo son:

9.54. a: campo de estado; b: campo de paridad.

– – – –

Falta de reproducción del audio y vídeo. No se puede ajustar a través del panel de mandos. Se memoriza la avería en el gestor de diagnóstico. El sistema es capaz de analizar aumentos en el amortiguamiento de la señal a causa, por ejemplo, de estrecheces en el cable optoelectrónico.

309


8 >> FlexRay FlexRay es un nuevo sistema de comunicación, introducido con el fin de satisfacer los mayores requerimientos de la futura conexión en red de las funciones actuales y futuras en el vehículo. El motivo para el desarrollo de FlexRay han sido los crecientes requerimientos técnicos de un sistema de comunicación para la interconexión en red de unidades de mando en el vehículo, así como la demanda patente de una solución abierta y con posibilidades de estandarización para sistemas de infraestructura. Para el desarrollo conjunto de FlexRay se ha fundado el consorcio FlexRay, que incluye actualmente entre sus miembros casi la totalidad de los fabricantes de automóviles importantes en el mundo y sus proveedores, así como los fabricantes de semiconductores y especialistas en sistemas modulares del sector de la tecnología de comunicación. FlexRay brinda una transmisión de datos de alta eficacia y apta para aplicaciones en tiempo real entre los componentes eléctricos y mecatrónicos del vehículo. FlexRay trabaja con una velocidad de transmisión de datos de 10 MBit/s y es, por tanto, claramente más rápido que los sistemas de BUS de datos utilizados actualmente en los vehículos para el sector de la carrocería y la propulsión/el tren de rodaje. FlexRay transmite por dos canales: canal A y canal B (Figura 9.55). En ocasiones, según las necesidades del BUS o de las funciones del nodo conectado a la red, puede transmitir por un solo canal.

NodoA

Nodo B

Nodo C

Nodo D

Nodo E

Canal A

Las principales ventajas de FlexRay son: – Gran amplitud de banda • Velocidad de transmisión de 9.55. Topología FlexRay. datos 10 MBits/s (como comparación, un BUS CAN: 0,5 MBit/s). • Ciclos cortos de 2,5 ms (como comparación, un BUS-CAN: 10 ms). • Permite configurar estructuras sencillas y claras de BUS de datos (por ejemplo, se evitan los gateways). – Modo de funcionamiento con secuencia temporal fija y descriptible (determinismo) • Transmisión garantizada de mensajes en tiempo real (como comparación, CAN no es apto para aplicaciones de tiempo real). • Sincronización de las unidades de mando. En un sistema de regulación distribuido en varias ubicaciones, pueden recogerse al mismo tiempo los valores nominales de diferentes unidades de mando. – Alta disponibilidad y seguridad • Gracias al determinismo y al segundo canal opcional (segundo canal para la transmisión redundante de datos). – Integración más sencilla en sistemas

Canal B

310 8.1 > Aplicaciones de FlexRay X-By-Wire

Multiplexado en airbags. Bytefligth El sistema byteflight ha sido desarrollado por BMW en colaboración con Motorola, Elmos e Infineon preferentemente para procesos en vehículos relevantes para la seguridad. Este sistema de BUS se utiliza principalmente para la transmisión de los datos del sistema de airbags, para los cuales el tiempo es especialmente crítico. La tecnología byteflight resulta especialmente interesante para el sector automovilístico, ya que deben cubrirse necesidades extremas en tiempo real con elevadas velocidades de transmisión. Asimismo, la transmisión de datos también debe funcionar sin errores en un entorno electromagnético especialmente difícil.

Como se ha comentado anteriormente, la irrupción de FlexRay en el mundo de la automoción está directamente relacionada con la incorporación de las aplicaciones X-by-Wire. Las aplicaciones X-by-Wire son sistemas en donde se reemplaza la mecánica y la hidráulica por electrónica y BUS de comunicación, donde ‘X’ es cualquier función en el coche que requiere de seguridad y fiabilidad como el control de giro de un volante, un sistema de frenado, control de la potencia del motor y transmisión o el control de la suspensión. Estas aplicaciones proveen un incremento de control en las funciones básicas del coche, así como suponen un incremento de volumen disponible considerable, una disminución de peso importante, un rápido ensamblaje en la cadena de montaje del coche, así como rápidas y fáciles reparaciones. De esta manera vemos rápidamente dos grandes ventajas: la primera y más clara es la influencia de estos factores en la reducción de costes del vehículo; por otra parte, el poder tener un control exhaustivo del vehículo nos permite dar cierta inteligencia al vehículo, lo que conlleva una mejora de la conducción y el confort así como aumentar su eficiencia y ayudar notablemente al conductor en el manejo del vehículo. Además, al sustituir las piezas mecánicas se eliminan fricciones innecesarias. Todo ello se traduce en una reducción del consumo.

9 >> Normas de seguridad A continuación, se citan algunos consejos básicos de seguridad, que se deberán tener en cuenta a la hora de manipular vehículos con sistemas de comunicación de datos: – No usar arrancadores externos para la puesta en marcha del vehículo que generen sobretensión (picos de tensión). Pueden afectar a los circuitos electrónicos del vehículo. Se debe usar una batería en buen estado. Se consiente el arranque desde otro vehículo mediante pinzas. – Solo se permite uso de polímetros de alta impedancia. La verificación de circuitos electrónicos con polímetros de baja calidad (baja impedancia) puede afectar al funcionamiento del circuito electrónico medido o incluso averiarlo. – El operario debe usar muñequera conductora conectada a tierra para descargarse de la electricidad estática que pueda tener acumulada sobre sí mismo. La descarga de electricidad estática sobre circuitos electrónicos puede inutilizarlos. – Los cableados de los sistemas multiplexados no se deben alterar ni en su recorrido ni en su longitud. No se permite la reparación de los cableados multiplexadas (soldadura o unión de los conductores); se deben instalar tramos enteros servidos como conjunto de reparación. – Se debe extremar la limpieza en la conexión de los cables optoconductores de los sistemas MOST-BUS. Suciedad o raspaduras en la zona de unión ocasionarán una gran amortiguación de la señal óptica. No se deben doblar o dar radio de curvatura acentuados (< 25mm ) a los cables octoconductores de los sitemas MOST-BUS.

311


Actividades finales 1·· ¿Cuáles son las fases principales de comunicación en la electrónica de un vehículo? 2·· ¿Qué diferencia existe entre una señal analógica y digital? 3·· Cita los puntos más importantes de una señal digital. 4·· Explica los diferentes sistemas de representación numéricos. 5·· ¿Qué es un bit? ¿y un byte? 6·· ¿Qué ventajas se consiguen con una red multiplexada? 7·· ¿De qué factores puede depender la gran variedad de redes multiplexadas? 8·· ¿Cita los tipos de redes multiplexadas en función de su complejidad y velocidad? 9·· ¿Qué es la topología de una red multiplexada? 10·· ¿Qué es el gateway? 11·· Cita los cometidos de un transceptor. 12·· ¿Qué misión tienen los terminadores o elementos de cierre? 13·· ¿Cuáles son los estados operativos de un bit CAN? 14·· ¿Cuáles son las características básica de una red multiplexada MOST-BUS? 15·· ¿Cuáles son los componentes internos de una unidad de control MOST? Identifícalos en la Figura siguiente, y complétalo en tu cuaderno.

+ −

16·· ¿Cuál es la función del conductor optoelectrónico? 17·· Cita las principales ventajas de una red FLEXRAY.

312

Caso final Diagnóstico en la red CAN ·· Se ha detectado que no funciona el elevalunas de un vehículo del lado del copiloto. Identifica la avería.

Solución ·· Prueba de funcionamiento: 1. ¿Es posible accionar el elevalunas desde el lado del conductor? Sí: en este caso, las unidades de control de ambas puertas, las líneas de los BUS de datos CAN y el motor del elevalunas funcionan correctamente. El fallo radica probablemente en el conmutador del elevalunas del lado del copiloto. No: ¿Pueden realizarse otras operaciones (p. ej. ajuste del espejo)? Si es posible ejecutar otras funciones, debemos partir del hecho de que las unidades de control de la puerta y el BUS de datos CAN funcionan correctamente. Las posibles causas de fallo son el conmutador del elevalunas del lado del conductor o el motor del elevalunas del lado del copiloto. Esto puede determinarse mediante una comprobación del funcionamiento desde el lado del copiloto. Si el elevalunas funciona, puede excluirse que la causa radique en el motor del elevalunas. Debe considerarse como causa del fallo el conmutador del lado del conductor. En caso de que no pueda realizarse ninguna otra función desde el lado del conductor para el lado del copiloto, el fallo posiblemente radica en el BUS de datos CAN o en las unidades de control. 1. Señales CAN. Diagnóstico bueno.

Comparación entre diagnóstico bueno y diagnóstico malo en el osciloscopio Diagnóstico bueno: ambas señales, CAN-H y CAN-L, están presen tes (Figura 1). Diagnóstico malo: solo hay una señal visible (Figura 2). Para conectar el osciloscopio con el BUS de datos CAN, la conexión deberá realizarse en un lugar apropiado. En general, la conexión se realiza en la conexión de enchufe entre la unidad de control y la línea de BUS de datos CAN. En el vehículos que hemos tomado como ejemplo, en el lado del copiloto, en la canaleta para cables situada debajo de la regleta para el apoyapiés se encuentra un distribuidor de potencial.

2. Señales CAN. Diagnóstico malo.

Aquí concurren todas las líneas de bus de datos de las unidades de control. El osciloscopio puede conectarse sin problemas a este distribuidor de potencial.

313


Si no se detecta ninguna señal en el osciloscopio conectado, el BUS de datos está dañado. Para poder determinar en qué zona se encuentra el fallo, puede desconectarse cada una de las conexiones de enchufe. Para ello, deberá observarse el osciloscopio. Si, tras desconectar una de las conexiones de enchufe, se observan señales en el osciloscopio, el BUS de datos vuelve a funcionar. El fallo se encuentra en el sistema perteneciente a la conexión de enchufe. Todos los enchufes que se han desconectado antes deberán volver a conectarse de nuevo. El siguiente problema es asignar la conexión de enchufe perteneciente al sistema defectuoso a una unidad de control. Por parte del fabricante del automóvil, no se da ninguna indicación. Para que la búsqueda sea lo más simple y efectiva posible, deberán encontrarse los sistemas que no funcionan utilizando de nuevo el método de «ir probando». Mediante los datos específicos del vehículo, a través de la interconexión y los lugares de montaje de cada una de las unidades de control, puede encontrarse el sistema defectuoso (Figuras 3, 4 y 5).

3. Mando del elevalunas.

4. Ubicación de la unidad de control en la puerta.

5. Unidad de control con sus conexiones.

Desconectando la conexión de enchufe del BUS de datos en la unidad de control y conectando la conexión de enchufe al distribuidor de potencial puede determinarse si el fallo se encuentra en la conexión de cableado o en la unidad de control. Si en el osciloscopio se detectan señales, el BUS de datos trabaja y la conexión de cableado funciona correctamente. Si las señales no se detectan tras conectar los bornes de la unidad de control, existe un defecto en esta. Si se determina que la conexión del cableado es defectuosa, puede determinarse con una medición de la resistencia y de la tensión un contacto a masa o positivo o una conexión entre las líneas. En los vehículos que no disponen de un distribuidor de potencial, la localización de fallos será considerablemente más complicada. El osciloscopio debe conectarse a la línea de BUS de datos en un lugar adecuado (p. ej. una conexión de enchufe en la unidad de control). A continuación, deberán desmontarse las unidades de control existentes una a una y las conexiones de enchufe del bus de datos deberán desconectarse directamente en la unidad de control. Para ello son necesarios los datos específicos del vehículo, para determinar qué unidades de de control se encuentran montadas en el vehículo y dónde están situadas. Antes y después de desconectar las conexiones de enchufe, deberá volver a observarse el osciloscopio. El procedimiento que se deberá seguir no se diferencia del vehículo que hemos tomado como ejemplo. Para comprobar las resistencias terminales, el BUS de datos debe encontrarse en estado de reposo (modo Sleep). Para la medición, las unidades de control deberán estar conectadas. La resistencia total que se obtiene de las dos resistencias de 120 ohmios conectadas en paralelo es de 60 ohmios. Este se mide entre las líneas CAN-High y CAN-Low.

314

Ideas clave

TIPOS DE ELECTRÓNICA

- Electrónica analógica - Electrónica digital • Bit • Byte

ARQUITECTURA MULTIPLEXADA

-

Bus de datos Emisor Receptor Protocolo

TIPOS DE REDES MULTIPLEXADAS

-

CAN VAN J1850 ISO 9141 BLUETOOTH

ESTRUCTURA MULTIPLEXADA

-

Topología de red (BUS, anillo, estrella) Estructura de datos Estructura de mensaje Gateway

-

LIN D2B MOST FLEXRAY

CAN-BUS

- Alta velocidad (controlador, transceptor, cables del BUS, terminadores y protocolo)

VAN-BUS

- Velocidad media (área de confort)

LIN-BUS

- Áreas de velocidad baja

MOST-BUS

FLEXRAY

- Velocidad alta - Topología anular - Conductor de fibra óptica - Velocidad alta - Transmisión en dos canales



EL PROTOCOLO DE INTERNET LLEGA AL AUTOMÓVIL

I

ngenieros de BMW Group Investigación y Tecnología trabajan en una solución revolucionaria para las redes de a bordo en automóviles basada en el Protocolo de Internet, un protocolo de comunicación estándar en todo el mundo. Los ingenieros de BMW Group Investigación y Tecnología están trabajando en lo que ellos denominan una «visión» de la tecnología de redes en los automóviles. Los investigadores disfrutan de una libertad creativa que les permite plantearse las redes de a bordo en los coches como si no hubiese ningún statu quo y pudiesen empezar de cero, sin tener que ajustarse a ningún requerimiento previo. Lo que han propuesto es una revolución dentro de la electrónica del automóvil. Hoy en día, hasta un 90% de las innovaciones en los vehículos conllevan la utilización de electrónica y software y, por ese motivo, el número de unidades de control (como las empleadas para el motor o el Control Dinámico de Estabilidad) ha crecido significativamente. En los vehículos de la clase premium de la actualidad se utilizan hasta 70 unidades de control. De hecho, los últimos modelos incorporan varios cientos de funciones eléctricas y electrónicas y hasta 115 MBytes de programas y datos a bordo. Actualmente puede llegar a haber cinco sistemas BUS distintos, como CAN, LIN, MOST o FlexRay, funcionando a la vez para transmitir datos electrónicamente de un lado a otro del vehículo. Todos estos sistemas cumplen perfectamente su función en sus respectivas áreas de aplicación, pero todos ellos hablan sus propios idiomas, los cuales –continuando con la metáfora– han de ser traduci-

dos cada vez que una información tiene que ser utilizada por varios sistemas. Los investigadores propusieron el Protocolo de Internet (IP): el lenguaje de la red de redes y de muchos dispositivos electrónicos, como reproductores MP3 o computadoras portátiles. La instalación del prototipo utiliza, en la medida de lo posible, componentes estándar de PC y sistemas relacionados. También se encuentran integradas en la red IP las ECUs (Unidades de Control Electrónico) que se usan en el vehículo, como el control del motor (DME), el sistema de control del chasis DSC (Control Dinámico de Estabilidad) y la que controla la radio, por ejemplo. Las conexiones desarrolladas por los ingenieros de investigación unen la comunicación por BUS del vehículo a la red IP en tiempo real. A esta eficiente red también se pueden conectar un servidor multimedia y una cámara. Con esta instalación se puede demostrar que una red basada en el Protocolo de Internet es capaz de gestionar en tiempo real sistemas de control del chasis importantes para la seguridad y, simultáneamente, un gran volumen de datos multimedia. La innovadora red de a bordo basada en IP logra que la infraestructura del vehículo sea más flexible. En el futuro y gracias a Plug&Play, será más sencillo para los talleres integrar en los vehículos unidades de control con nuevas funciones o para que el usuario pueda utilizar sus nuevos dispositivos electrónicos. No todas las aplicaciones tendrán que estar montadas «permanentemente» en el coche, ya que la red de a bordo basada en IP estará conectada a Internet. Eldiferencial.com. octubre 2007

u

n

i

d

a

10

d

Autodiagnóstico de equipos eléctricos y electrónicos SUMARIO ■

Diagnóstico, análisis y reparación de vehículos

■

Equipos de comprobación y diagnóstico

■

Diagnóstico de redes multiplexadas

OBJETIVOS ·· Conocer los criterios de diagnóstico ante una reparación eléctrica o electrónica.

·· Conocer y manejar los equipos de comprobación y diagnóstico.

·· Interpretar y estudiar las gráficas obtenidas durante el diagnóstico de redes multiplexadas.

317


1 >> Diagnóstico, análisis y reparación de vehículos 1.1 > Introducción Cuando en un automóvil se produce una avería, se la puede tratar a tres niveles distintos. – Diagnóstico: nos llevará a averiguar qué es lo que está pasando en el vehículo averiado. – Análisis: esta fase nos permite establecer las causas de este fallo y, por supuesto, prever acciones correctivas en el origen, es decir, en fábrica o incluso en el diseño del vehículo. Es evidente que se necesita un diagnóstico preciso para poder efectuar un análisis certero (si no sabemos qué está pasando, difícilmente sabremos por qué está pasando). – Reparación: con los medios adecuados, se subsana la avería de forma provisional o bien definitiva. Para reparar no es preciso pasar por la fase de análisis pero sí por la de diagnóstico. En ocasiones, el análisis ayuda a que el diagnóstico sea más fiable. Cuando el diagnóstico es claro y seguro, la acción correctora soluciona directamente el fallo; pero si se trata de una avería esporádica o no se puede alcanzar un diagnóstico totalmente seguro, la tarea se complica, obligando al reparador a llevar a cabo pruebas que son a menudo muy costosas, pidiendo incluso la colaboración del cliente para efectuarlas. De lo anteriormente expuesto, se desprende la importancia que tiene el diagnóstico a la hora de reparar un vehículo. A continuación estableceremos unas premisas que ayudaran al operario en esta tarea: – Es necesario disponer de la documentación necesaria y saberla utilizar (Figura 10.1). – El taller debe disponer de los medios adecuados (equipos de diagnóstico) y conocer su funcionamiento y limitaciones. A98

N10/2

N22/7

N26/9

N28/1

N32/1

N32/2

N66/2

N62

N69/1

N69/2

N69/4

N70

N69/3

N69/5

N110

CAN B N121/1 CAN G

A1

E1n1

N10/1 CAN D E2n1

A2 A2/56 A40/3

N73

CAN A

MOST

N123/4 N125/1

CAN E A76/1

N3/9 N3/10

CAN C

N2/10

N80

N30/4

CAN H N118

N15/3 Y3/8n4

N15/5

10.1. Ejemplo de red eléctrica multiplexada.

B24/15

N51/5

N40/4 N40/5

N40/3 N87/3 N87/5

A76

N88

CAN A: CAN de telemática CAN B: CAN de cabina CAN C: CAN de cadena cinemática CAN D: CAN de diagnóstico CAN E: CAN del tren de rodaje CAN G: CAN de la parte delantera del vehículo CAN H: CAN de la dinámica de marcha MOST: Media Oriented System Transport

N40/6 N40/8 N40/9

318 – Al igual que en el vehículo moderno están integradas la mecánica, la electricidad y la electrónica, en el taller moderno deben estarlo también, al menos a nivel de función, permitiendo así una comunicación transparente entre el técnico electrónico, electricista y mecánico. • Si es un solo técnico quien realiza el diagnóstico electrónico, este debe tener una formación mecánica y eléctrica además de la formación electrónica e informática, suficiente para que en todo momento entienda el funcionamiento de todos los procesos electromecánicos que va a diagnosticar. Es frecuente que los medios de diagnóstico modernos revelen defectos de incoherencia (realizan una acción y no obtienen los resultados esperados); en estos casos, es preciso que el técnico sepa interpretar lo ocurrido.

1.2 > Arquitectura general Antiguamente (antes del año 1990), los vehículos disponían de sistemas electromecánicos totalmente independientes. Para que funcionasen, únicamente bastaba con conectarlos a la batería a través de unos mandos y, en caso necesario, utilizaban cada uno sus sensores. Normalmente no disponían de electrónica y si tenían algún elemento electrónico no era inteligente, por lo que el sistema no era diagnosticable por un medio exterior. El diagnóstico en estos casos era muy simple y se basaba sobre todo en la experiencia del técnico; cuando un sistema no funcionaba, después de una inspección visual por si había algún elemento «quemado», se pasaba a unas mediciones eléctricas con la lamparilla o en el mejor de los casos con un polímetro. En la mayor parte de los casos era preciso un análisis minucioso para poder reparar la avería. En la actualidad, la arquitectura eléctrico-electrónica del vehículo nos permite en gran parte de los casos la posibilidad de realizar un diagnóstico certero sin tener que examinar cada una de las piezas que componen el sistema. Es el medio de diagnóstico el que nos orienta hacia la pieza que está fallando.

1.3 > Diagnóstico de fallos, su interpretación Los calculadores actuales disponen de una memoria (normalmente Flash) no volátil, en cuyas posiciones se anotan los códigos de la avería (DTCDiagnostic Trouble Code) que se han producido y si persisten o no. La lectura de esta memoria a través del medio de diagnóstico, con el logiciel adecuado para decodificar los DTC, tiene la capacidad de proporcionarnos una información precisa de lo que ha ocurrido en el vehículo aunque haya sido de forma eventual. Dependiendo del tipo de avería que se produzca, una información adicional puede ser grabada. Estos normalmente reflejan los valores de los parámetros de funcionamiento del sistema en el momento preciso de producirse la avería. Esta información solo es accesible con medios especiales de los que dispone el proveedor, estudios, analistas especializados, etc. Los talleres de reparación no suelen disponer de estos medios de diagnóstico.


1.4 > Registro dinámico de señales No siempre la disfunción de un sistema provoca la activación de un DTC; o de otra forma, no siempre el calculador detecta que una avería, incluso eléctrica, se haya producido. En estos casos es muy útil la información que nos da el medio de diagnóstico sobre la lectura de parámetros. Es el técnico quien debe averiguar si los datos que le llegan al calculador corresponden a la realidad (la deriva de la resistencia en un captador de temperatura o el deterioro de la pista imantada de un captador de velocidad de rueda, son ejemplos de elementos que pueden sufrir este fenómeno). En casos muy aislados, para averiguar la causa de la avería y poderla solucionar no basta con la lectura de DTC, ni con ver el valor de los parámetros afectados. En estas situaciones es preciso realizar un registro de las señales que a juicio del técnico afectan a la producción del problema. El gráfico de las distintas señales registradas y la evolución comparativa de unas con otras puede servir de gran ayuda para el análisis (Figura 10.2). Time

400 200

0s

Recirculación aire habitáculo (%)

44,53125 Velocidad aire (%)

0 60 50 40 60 50

48,046875 Pilotaje cilindro compresor (%)

0 Presión freón (bar)

40 100 50 0 15 10

13,25 Régimen motor (rpm)

800 Temperatura evaporador (ºC)

0 2000 0 20 0

-2,5

Temperatura exterior (ºC)

22 Temperatura interior (ºC)

24

22 21 20 24 22 20

10.2. Registro de diferentes señales.

1.5 > Actualización de la versión del software de las UCE y aprendizaje de códigos En ocasiones, es preciso cargar en los calculadores nuevas versiones de software y/o calibración. Esto ocurre cuando se sustituye un calculador averiado, ya que, para disminuir la diversidad de piezas, se fabrican de tal forma que sirvan para distintas versiones de vehículo; las particularidades de cada versión (calibración) se graban en el calculador con el medio de diagnóstico a través de la red multiplexada. En este caso, suele resultar necesario realizar con el mismo medio un aprendizaje de códigos y una configuración que responda a la funcionalidad del vehículo.

319

320 En ocasiones, una evolución en el software de ciertos calculadores supone una mejora en el funcionamiento del vehículo. La versión correspondiente a esta evolución puede ser cargada en el calculador por el mismo procedimiento (Figura 10.3).

10.3. Ejemplo de programación de un calculador sobre equipo de diagnosis.

1.6 > OBD (On Board Diagnostic)

OBD 2 Todos los códigos de avería están relacionados con las emisiones del vehículo. El conductor en ocasiones no reconoce los códigos de avería OBD 2 como un fallo. Por ejemplo, un deterioro de la conversión del catalizador es algo que el conductor no detecta como cambio en la conducción.

La conexión del medio de diagnóstico con las redes multiplexadas del vehículo se realiza a través del conector. En la siguiente Figura podemos observar su esquema, que viene impuesto por la normativa OBD (Figura 10.4):

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16

2

Comunicación SAE VPW/PWM, SAE J1850

4

Masa vehículo

5

Masa señal

6

CAN, línea alta, SAE J2284

7

Comunicación ISO 9141-2 (línea K)

10 Comunicación PWM, SAE j1850 14 CAN, línea baja, SAE J2284 15 Comunicación ISO 9141-2 (línea L) 16 Positivo batería 10.4. Conector de diagnóstico.

El conector de diagnóstico está compuesto por 16 pins, y debe estar situado en la zona del conductor, debajo del panel de instrumentos.


321

2 >> Equipos de comprobación y diagnóstico y localización de averías A continuación se proporcionan algunas indicaciones sobre aparatos de comprobación y de diagnóstico, sobre la localización de averías y la obtención de informaciones técnicas.

2.1 > Equipos Con el fin de poder llevar a cabo una localización de averías eficiente en los vehículos actuales, es importante disponer de aparatos de comprobación y de diagnóstico. Entre ellos se cuentan: Multímetro Es el aparato de medición más utilizado en el taller. Puede emplearse para todas las mediciones rápidas de tensión o de resistencia (Figura 10.5). Un buen multímetro debe poseer el siguiente equipamiento mínimo: Requisitos mínimos de un multímetro CC V = diversas gamas de medición para tensión continua (mV, V) CC A = diversas gamas de medición para corriente continua (mA, A) CA V = diversas gamas de medición para tensión alterna CA A = diversas gamas de medición para corriente alterna

10.5. Medición en modo multímetro.

Ω = diversas gamas de medición para resistencia

u = zumbador de paso Osciloscopio El oscilospio es necesario para registrar y representar las señales de los diversos sensores, ya que puede representar oscilaciones, frecuencias, duraciones de impulso y amplitudes de la señal recibida. Su principio de funcionamiento es sencillo: registra en el eje vertical (y) un gráfico a partir de la tensión medida y, en el eje horizontal (x), el tiempo de medición transcurrido (Figura 10.6). El tiempo de reacción corto permite diagnosticar averías que aparecen intermitentemente. Por lo tanto, se pueden observar las consecuencias causadas por las intervenciones en el componente, como por ejemplo la extracción del conector múltiple. Mediante el osciloscopio también se puede comprobar el estado general de un sistema de gestión del motor. Un buen ejemplo de esto es el sensor de oxígeno. Mediante la representación de la señal de oxígeno resulta posible constatar cualquier irregularidad en el comportamiento funcional del sistema en su conjunto. Una oscilación correcta constituye un indicio fiable de que el sistema funciona correctamente.

10.6. Señal obtenida en osciloscopio.

322 Aparato de diagnóstico P0473 Sensor de presión de los gases de escape elevado P0562 Tensión baja del sistema P0780 Mal funcionamiento del cambio

El aparato de diagnóstico resulta cada vez más imprescindible en el trabajo de taller actual (Figura 10.7). Para un uso eficaz, este aparato también deberá contar con algunas funciones básicas: – Lectura de la memoria de averías, con indicación en texto claro. Los códigos de avería o códigos de fallo siempre constan de cinco símbolos. El primero siempre es una letra, P, C, B o U, seguida de cuatro números (Figura 10.8).

10.7. Obtención de diagnóstico de un vehículo. Hella.

P

P: cadena cinemática C: chasis B: carrocería U: red

0

0: código estándar 1: código del fabricante

5

1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8:

6 2

Léalos e indique dónde está el problema

P0473 Sensor de presión de los gases de escape elevado P0562 Tensión baja del sistema P0780 Mal funcionamiento del cambio

sistema de aire/combustible inyectores de combustible sistema de encendido sistema de control de las emisiones regulación del ralentí y la velocidad sistema informático del vehículo transmisión transmisión

10.8. Estructura de un código de error. Hella.

Códigos de avería La P corresponde a powertrain o tren de rodaje, y designa las averías relacionadas con el motor o la transmisión. La C corresponde a chassie o chasis, e indica las averías relacionadas con el chasis del vehículo, los frenos, las ruedas, etc. La B corresponde a body o carrocería, e identifica las averías relacionadas con la carrocería, el tablero de instrumentos, etc. La U corresponde a network o red, y designa las averías relacionadas con el ordenador del vehículo o el sistema de comunicación.

Junto con el primer número, las letras, P, C, B y U se codifican del siguiente modo: • El primer número del código determina si se trata código de avería propio de la norma o del propio fabricante. • El segundo número del código indica a qué sistema afecta el código: 1: indica medición de aire/combustible 2: indica inyectores de combustible 3: indica fallo de encendido 4: indica el sistema de control de las emisiones (EGR, AIR, CAT, EVAP) 5: indica ralentí y regulación de la velocidad 6: indica el sistema informático del vehículo 7 y 8: indican la transmisión • Los números 3 y 4 del código se leen juntos y determinan cuál es el problema. Estos números son casi los mismos que en el estándar OBDI. – Borrado de la memoria de averías. El sistema permite eliminar los códigos de avería guardados. Esto se debe realizar con cuidado, ya que también se eliminan los denominados datos de calibración de la UCE del vehículo. Los datos de calibración son la información que ha sido recopilada por el sistema de datos del vehículo para compensar las tolerancias de los sensores, las variaciones o el desgaste del motor. No se requiere ninguna contraseña, pero el sistema abre una ventana para que el usuario confirme la operación. Si se sigue adelante, la MIL (icono de avería) se apaga y desaparecen todos los códigos de avería (Figura 10.9).

323


– Indicación de los bloques de valores de medición. Se pueden leer los datos relativos al funcionamiento actual procedentes de la UCE, por ejemplo la tensión de la sonda lambda, la velocidad del vehículo, las rpm del motor y la temperatura del motor (Figura 10.10). Los valores se actualizan de forma continua. Los valores leídos pueden guardarse en un ordenador portátil. A continuación, estos valores pueden representarse en forma de diagramas o como lecturas de instrumentos en la pantalla del ordenador. – Comprobación de actuadores. Es un modo de control orientado; el objetivo es regular con un equipo externo los sistemas de la UCE del vehículo, los test y los componentes (Figura 10.11).

P0500 Mal funcionamiento del sensor de velocidad U0140 Pérdida de la comunicación con el módulo de control de la carrocería ¿Eliminar los códigos de avería?

CHECK ENGINE

10.9. Borrado de averías. Hella.

Además, existen algunas opciones recomendables que conviene considerar en los requisitos exigibles al aparato de diagnóstico:

Lambda (V): 0.03 Velocidad del vehículo: 79.8 RPM: 2501 Temp. del refrigerante: 85.1

Requisitos mínimos de un aparato de diagnóstico Debería ser transportable. Cubrir cobertura de marcas de vehículos y de tipos específica del mercado. Restauración y reprogramación de indicaciones de intervalo de servicio.

10.10. Obtención de valores instantáneos. Hella.

El aparato debería ofrecer la posibilidad de codificar. Por ejemplo, unidades de control. Debería ser posible la transferencia de datos a través de PC/impresora.

¿Activar inyectores de combustible?

Una ejecución lo más sencilla posible de las actualizaciones.

Por lo general, un aparato de diagnóstico plenamente equipado cuenta también con un osciloscopio y un multímetro integrados.

2.2 > Localización de averías 10.11. Control de actuadores desde el equipo de diagnosis. Hella.

La localización de averías empieza ya en el momento de recibir el vehículo. Durante la conversación con el cliente y durante un recorrido de prueba se pueden recabar muchas informaciones importantes. El cliente puede explicar con exactitud cuándo y en qué condiciones se produce el fallo. Con estas informaciones, ya habrá dado el primer paso hacia el diagnóstico.

Si no se dispone de ninguna información del cliente, debido a que durante la recepción del vehículo no se realizó recorrido de prueba ni cuestionario anterior, surgen los primeros problemas. Por ejemplo, no es posible trazar o reproducir el fallo: ¿cómo se puede localizar una avería que no está ahí?

324 Si se logra saber exactamente cuándo y en qué condiciones se produce un fallo, este siempre puede ser reproducido y se pueden encontrar las primeras soluciones. Con el fin de recabar la máxima cantidad posible de información, se recomienda elaborar una lista de verificación en la que se recojan todas las condiciones y los estados de marcha posibles. Esto permite interrogar al cliente de forma rápida y eficaz.

10.12. Lectura de averías. Hella.

Si el vehículo está en el taller, se debe leer la memoria de averías (Figura 10.12). Aquí entra en acción por primera vez el aparato de diagnóstico. Si no hay ninguna avería almacenada en la memoria de averías, se deben realizar mediciones y comprobaciones adicionales para determinar si se trata de un componente defectuoso, como por ejemplo un sensor, de un fallo en el cableado o de un problema mecánico. La solución simple de sustituir el componente no solo produce costes, sino que a menudo no conduce al éxito deseado. Básicamente, es preciso tener en cuenta que, si bien la unidad de control detecta una avería, no puede determinar si el problema radica en el componente, en el cableado o en la mecánica. La lectura de las listas de datos nos puede proporcionar información adicional. Aquí se comparan los valores teóricos y reales de la unidad de control. Ejemplo: la temperatura del motor es superior a 80 °C, pero el sensor de temperatura del motor comunica a la unidad de control un valor de tan solo 20 °C. Tales fallos manifiestos pueden localizarse mediante la lectura de las listas de datos. Si no fuera posible leer las listas de datos o no se detectara ninguna avería, se deben llevar a cabo las siguientes comprobaciones y mediciones adicionales: – Inspección visual

a) Imagen del osciloscopio. Sensor de posición del cigüeñal en buen estado.

Mediante una inspección visual se pueden detectar rápidamente resistencias de paso aparecidas en conectores y/o contactos de enchufe debido a la oxidación o a defectos mecánicos. De este modo se pueden localizar también daños importantes en sensores, actuadores y cables, por ejemplo causados por mordedura de garduña. Si no se constatara ningún defecto apreciable durante la inspección visual, el siguiente paso es la comprobación de los componentes. – Mediciones en sensores y actuadores

b) Imagen del osciloscopio. Sensor de posición del cigüeñal en mal estado.

10.13. Imágenes del osciloscopio.

Para comprobar sensores y actuadores, se puede medir la resistencia interna mediante un multímetro. Conviene proceder con precaución en el caso de los sensores de efecto hall, dado que una medición de la resistencia puede destruirlos. La comparación entre los valores teóricos y reales puede aportar información sobre el estado de los componentes. Tomemos de nuevo como ejemplo un sensor de temperatura. Mediante la medición de la resistencia a distintas temperaturas, se puede determinar si los valores reales coinciden con los valores teóricos requeridos. Mediante el osciloscopio se pueden representar imágenes de señales de los sensores. También en este caso se puede determinar, mediante la comparación entre imágenes correctas y defectuosas, si el sensor proporciona a la unidad de control una señal lo suficientemente buena o si la causa de la entrada de error es otra (Figura 10.13).

325


3 >> Diagnóstico de redes multiplexadas En este apartado se describirá la diagnosis de unos de los sistemas más comúnmente instalados en lo vehículos, el sistema CAN-BUS. Los sistemas de seguridad que incorporan el CAN-BUS permiten que las probabilidades de fallo en el proceso de comunicación sean muy bajas, pero sigue siendo posible que cables (Figura 10.14), contactos y las propias unidades de mando presenten alguna disfunción.

10.14. Conector multiplexado.

Para el análisis de una avería, se debe tener presente que una unidad de mando averiada abonada al CAN-BUS en ningún caso impide que el sistema trabaje con normalidad. Lógicamente no será posible llevar a cabo las funciones que implican el uso de información que proporciona la unidad averiada, pero sí todas las demás. Por ejemplo, si quedase fuera de servicio la unidad de mando de una puerta, no funcionaría el cierre eléctrico ni se podría accionar el del resto de las puertas. En el supuesto de que la avería se presentara en los cables del BUS, sería posible accionar eléctricamente la cerradura de dicha puerta, pero no las demás. Recuérdese que esto solo ocurriría si los dos cables se cortaran o se cortocircuitaran a masa. También es posible localizar fallos en el CAN-BUS consultando el sistema de autodiagnosis del vehículo, donde se podrá averiguar desde el estado de funcionamiento del sistema hasta las unidades de mando asociadas al mismo, pero necesariamente se ha de disponer del equipo de chequeo apropiado (Figura 10.15.a y b).

10.15.a. Lista de calculadores en una red multiplexada sin fallos.

10.15.b. Lista de calculadores en una red multiplexada con fallos.

326 Otra alternativa es emplear un programa informático que permita visualizar el tráfico de datos en el CAN-BUS, indique el contenido de los mensajes y realice la estadística de mensajes, rendimiento y fallos (Figura 10.16).

3 1 2 345 6 78

4

5

U 1

2

3

6

8 Índice

Explicación

7

t

9 Índice

Explicación

1

Pausa de sincronización

6

Campo de datos

2

Área de sincronización

7

Suma de verificación

3

Identificador

8

Encabezado de mensaje

4

Inicio

9

Cuerpo del mensaje

5

Parada

10.16. Estructura de la señal en un BUS.

3.1 > Proceso de diagnóstico Reparación

Análisis y diagnóstico Información de servicio Información de diagnóstico Descripción de síntomas 10.17. Diagrama de diagnóstico.

Se tendrán en cuenta los siguientes pasos en el comienzo del análisis de una red multiplexada (Figura 10.17): – Consiste en conseguir una buena descripción de los síntomas del fallo por parte del cliente. – Lectura de la información de diagnóstico del vehículo. – Adquirir información de servicio actualizada en la base de datos del cliente o en otra fuente. – El profesional analiza la información recopilada. El resultado de este análisis es la identificación y la localización del fallo en el vehículo. La información que se obtiene en cada etapa puede variar según el tipo de paso. – Causa de avería, averías consecuentes y síntomas de avería Para la explicación de este apartado tomaremos como ejemplo un fallo en la función de usuario para indicación de velocidad, debido a que el sensor de rueda proporciona una señal de salida incorrecta. En este ejemplo la causa de la avería es un cable suelto en el sensor de rueda (Figura 10.18). Se calculan valores de velocidad incorrectos y por ello tiene lugar una avería consecuente. Por tanto, obtendremos lo siguiente: • Causa de la avería: depende de uno o más componentes estropeados o de perturbaciones. • Avería consecuente: consecuencias internas de una avería. • Síntoma de la avería: función defectuosa que puede percibir el usuario.

327


Causa de la avería

ABS

Caja A

Síntoma de la avería 2 1

3

Caja B

Caja C

4 5

0

6

IC

Terminaciones

Avería consecuente ABS Unidad de control de mando del ABS IC

Caja D

Unidad de mando del instrumento combinado

10.18. Causa de avería.

10.19. Diferentes tipos de avería en una red multiplexada.

Un BUS de comunicación de dos cables puede averiarse de diferentes maneras (Figura 10.19): a) La línea de BUS de comunicación está cortada. La comunicación entre los dos subsistemas continúa funcionando. b) La línea de BUS de comunicación provoca un cortocircuito en el suelo. Normalmente se detiene toda la comunicación. c) La línea de BUS de comunicación provoca un cortocircuito en la tensión de la batería. Normalmente también se detiene toda la comunicación. d) Las líneas de BUS de comunicación provocan un cortocircuito entre sí, lo que en un sistema de tensión diferencial hace que la comunicación se detenga. e) El BUS de comunicación ha perdido conexión con la red de terminación, lo que en un sistema de tensión diferencial hace que la comunicación se detenga. Otra avería muy común puede ser debida a una perturbación, por ejemplo el campo magnético de un móvil, lo que produce un fallo de comunicación. Esto puede ser causa de error en la suma de control, en la velocidad o en el formato del mensaje (Figura 10.20).

ABS 2 1

3

4 5

0

6

IC BC

ABS Unidad de mando del ABS IC

Caja E


BC Unidad de mando de la carrocería 10.20. Perturbación en la red multiplexada.

328

Tensión 12.0 V Mensaje OK Avería Avería Estado Otra info. Info. Especial Momento 5A 1 Activo Demasiado alto Otras lámparas OK 5500ms 3B 2 No activo Tiempo vencido Mensaje velocidad 10000ms del vehículo

Tensión 0 V Código de avería 5A 3B

ABS

ABS 2 1

3

4

2 5

0

1

6

IC

3

4 5

0

6

IC BC

ABS Unidad de mando del ABS BC Unidad de mando de la carrocería

IC

BC


10.21. Código de fallo.

ABS Unidad de mando del ABS

IC

BC Unidad de mando de la carrocería


10.22. Estado completo de las averías.

– Información de diagnóstico

Unidad de mando electrónica Sensor de aire de flujo alto, valor normal: 2 – 6 V Sensor de aire de flujo alto: 0.5 V ESTADO: INCORRECTO Sensor de aire de flujo alto: 0.5 V Medido a rpm: 2 500 Temperatura: + 85ºC 10.23. Control de señales importantes.

Si un mensaje está ausente o es incorrecto, esto producirá un código de fallo (Figura 10.21). Un código de avería muestra siempre el tipo de avería de que se trata y dónde se ha producido, información sobre si la avería persiste o no, si el valor era demasiado alto o bajo, y también información sobre otras señales en el momento en cuestión (Figura 10.22). El sistema de diagnóstico controla todas las señales importantes a intervalos regulares tan pronto como se conecta la llave de encendido. Para cada parámetro de medición hay un intervalo predefinido, dentro del cual deberá encontrarse el valor de medición (Figura 10.23).

– Códigos de avería secundarios Por ejemplo, si surge una avería en un sensor de rueda, la función de diagnóstico en el sistema de frenos almacena un código de avería. Esto afecta a la función de usuario «indicación de velocidad». Esta es transmitida a la unidad de mando de la carrocería, la cual almacena un código de avería. Además, la unidad de mando del instrumento combinado almacena también un código de avería. Los códigos de avería generados en la unidad de mando de la carrocería y en la unidad de mano del instrumento combinado se denominan secundarios. Estos códigos pueden proporcionar información adicional en ciertos casos. – Comunicación entre sistemas del vehículo Cuando se lee la información de diagnóstico procedente de un vehículo, se puede elegir entre comunicar con la totalidad de los sistemas o con un sistema cada vez (Figura 10.24). Cuando se comunica con un solo sistema, es difícil conseguir una visión de conjunto. Esto hace que pueda resultar difícil determinar cuáles son los fallos primarios y cuáles los secundarios. No obstante, una ventaja de la que se dispone es de una cantidad de información limitada.

329


Si se leen los códigos de fallo procedentes de la totalidad de los sistemas del vehículo de una vez, puede ser que se obtenga tanta información que resulte poco manejable, pero se consigue una buena visión del conjunto del vehículo. Actualmente se usa una toma de diagnóstico donde se pueden leer y borrar los códigos de fallo (Figura 10.4).

PFC ABS

CC

TCS

TL

ITC

ECS

RII

IC

ABS FBC AIRB

PDR

PDR BC

SV DO

PDR

ABS Unidad de mando del ABS IC


BC Unidad de mando de la carrocería 10.24. Ejemplo de posible comunicación entre sistemas de funcionamiento de un vehículo.

3.2 > Mediciones en el CAN-BUS de datos con el tester de diagnosis La medición de los desarrollos de la tensión en los sistemas del CAN-BUS de datos se puede llevar a cabo con ayuda de un osciloscopio digital con memoria, siendo esta una función del tester de diagnosis. Sin embargo, no es posible representar con el osciloscopio: – Los contenidos de la información en el CAN-BUS de datos. – La participación de todas las unidades de control en la comunicación. En la Figura 10.25 se muestra una señal CAN-High y señal CAN-Low correctas. 2 v/Div.=

10 ms/Div.

Señal CAN-Low: No se transmite protocolo

2 v/Div.=

Señal CAN-High: Transmitida sin protocolo

10.25. Señales correctas del sistema CAN.

Señal CAN-Low: Se transmite el protocolo de datos

Señal CAN-High: Se transmite el protocolo de datos

Se debe tener en cuenta: Durante las mediciones en el CAN-BUS hay que fijarse muy detalladamente en el ajuste dado a la base de tiempo, en la tensión y en los disparos de los impulsos de excitación.

330 Señales del CAN-BUS. Diagnóstico de averías En este apartado se van a describir las formas de onda básicas del CANBUS de confort y tracción. La medición de la evolución temporal de la tensión en los sistemas del CAN-BUS de datos se puede llevar a cabo con ayuda del osciloscopio digital con memoria. El CAN-BUS de confort carece de resistencias terminales como las utilizadas en el CAN de tracción. Tiene resistencias descentralizadas, instaladas en las diferentes unidades de control, que presentan a su vez diferentes magnitudes (560 o bien 5,6 KΩ). Por ello, el CAN-BUS sigue funcionando si se interrumpe la comunicación hacia una unidad de control; únicamente se ausentarán los mensajes de dicha unidad de control. Además, el sistema CAN de confort sigue funcionando en modo monoalámbrico en los siguientes casos: – – – –

Cortocircuito entre CAN-High y CAN-Low Corto con positivo por parte de un cable CAN Corto con masa por parte de un cable CAN Interrupción de un cable CAN

CAN-BUS de confort. Señales correctas Las tensiones están en oposición (cuando el nivel de tensión en el canal High es positivo, la tensión en el canal Low es 0 y viceversa). De esta forma se evita generar perturbaciones electromagnéticas que interfieran con otros sistemas electrónicos del vehículo. En la Figura 10.26 que tenemos a continuación se muestra la evolución temporal de estas señales:

2 v/Div.=

10 ms/Div.

Cable CAN-Low: Sin mensajes

Mensajes Cable CAN-High: Sin mensajes Mensajes 2 v/Div.=

10.26. Evolución de las señales CAN-BUS confort.

Se recuerda que el CAN confort va a gobernar principalmente los siguientes sistemas: – Unidad de control para red de a bordo. – Electrónica de la columna de dirección.

331


Línea CAN-High y CAN-Low: averías a) CAN-High y Low puesta a 12 V de la batería. 2 v/Div.=

10 ms/Div.

2 v/Div.=

10 ms/Div. Señal Low, tensión de batería

Señal High, tensión de batería

Señal Low OK

Señal High OK

2 v/Div.=

2 v/Div.= 10.27. CAN-High puesta a 12 V de batería.

10.28. CAN-Low puesta a 12 V de batería.

b) CAN-High y Low: puesto a masa 2 v/Div.=

10 ms/Div.

2 v/Div.=

5 ms/Div.

Señal Low – picos de tensión Señal High OK

Señal High sobre la línea 2 v/Div.=

2 v/Div.=

10.29. CAN-High puesta a masa.

Señal Low sobre la línea de cero

10.30. CAN-Low puesta a masa.

En la Figura 10.30, la característica distintiva en comparación con la avería denominada «cortocircuito entre los cables CAN-Low y CAN-High» es la línea continua del cero. c) CAN High y CAN Low: interrupción del cable En función del punto de medida, se obtienen gráficos diferentes. Si se mide en el resto de las unidades de control, la señal obtenida es:

2 v/Div.=

5 ms/Div.

Más mensajes correctos que incorrectos

Señal Low OK

2 v/Div.=

Señal High no sincrónica con señal Low

10.31. CAN-High con interrupción del cable.

Puntos de medición

332

2 v/Div.=

5 ms/Div.

Más mensajes correctos que incorrectos

Puntos de medición

Señal Low no sincrónica con señal High

2 v/Div.=

Señal High OK

10.32. CAN-Low con interrupción del cable.

Si se mide en la unidad de control interrumpida, se obtiene:

2 v/Div.=

5 ms/Div.

Más mensajes incorrectos que correctos

Punto de medición

Señal Low OK

2 v/Div.=

Señal High no sincrónica con señal Low

10.33. CAN-High con interrupción del cable.

2 v/Div.=

10 ms/Div.

Más mensajes incorrectos que correctos Señal Low no sincrónica con señal High

Señal High OK 2 v/Div.=

10.34. CAN-Low con interrupción del cable.

Punto de medición

333


A continuación se muestran señales de CAN confort y tracción similares a las anteriores pero con otro formato diferente: a) CAN confort correcto

10.35. Señal CAN Confort correcta.

b) CAN confort High corto con masa

c) CAN confort Low corto con masa

10.36. Señal CAN confort High corto con masa.

10.37. Señal CAN confort Low corto con masa.

d) CAN confort Low, interrupción cable

10.38. Señal CAN confort Low con interrupción del cable.

e) CAN confort High corto con positivo

10.39. Señal CAN confort High corto con positivo.

334 f) CAN tracción High y Low funcionamiento sincrónico

10.40. Señal CAN tracción High y Low: funcionamiento correcto.

g) CAN tracción High corto con masa

10.41. Señal CAN tracción High corto con masa.

h) CAN tracción corto entre CAN-Low y CAN-High

10.42. Señal CAN tracción corto entre CAN-Low y CAN-High.


Actividades finales 1·· ¿Qué niveles se plantean a la hora de diagnosticar una avería? 2·· ¿Qué significa la conexión OBD? 3·· Detalla los PIN de una conexión de diagnosis OBD. 4·· ¿Qué función principal tiene un osciloscopio? ¿Cuál es su principio de funcionamiento? 5·· Escribe el significado de las letras de un código de fallo. 6·· Detalla el posible significado del segundo número de un código de avería. 7·· ¿Cuál es la primera comprobación que se puede realizar sobre un sensor o actuador? 8·· Realiza un esquema en el que se reflejen los pasos que se han de seguir ante un proceso de diagnóstico. 9·· ¿De qué formas se puede averiar un BUS de comunicación? 10·· ¿En qué casos puede seguir funcionando el sistema CAN confort en monoalámbrico? 11·· ¿En qué momento entra en acción el aparato de diagnóstico en una avería? 12·· ¿Cuáles son los requisitos mínimos de un voltímetro en un taller de electromecánica? 13 ·· ¿Cuáles son los sistemas gobernados por el CAN-Confort? 14·· ¿Cuál de los siguientes códigos no es un código de avería? a) P0562 b) C1562 c) B0562 d) V1562

15 ·· ¿Cuáles son los pasos a seguir para realizar el análisis de una red multiplexada?

335

336

Caso final Manejo del equipo de diagnóstico. ·· Realización de una nueva calibración de la unidad de control de la mariposa de alimentación Solución ·· Esta operación debe realizarse mediante el equipo de diagnosis destinado a tal efecto, en la opción de ajuste básico. Antes de realizar el ajuste básico de la unidad de control, se va a realizar un primer diagnóstico del motor. El diagnóstico comienza con la lectura de posibles averías grabadas en la memoria de averías 00 (Figura 1). Si se encuentra alguna avería memorizada, esta se debe anotar (Figura 2) e ir al manual de reparaciones para consultar de qué avería se trata. Además, el manual nos indicará los pasos adecuados para comprobar la avería. Una vez realizado el seguimiento de la avería, esta será borrada.

´

1. Inicio del diagnóstico del vehículo.

2. Memoria de averías.

El equipo también puede realizar la activación de los actuadores en caso de que sea necesario. En la siguiente Figura 3 se muestran algunos de los actuadores que pueden comprobarse. Por razones de seguridad se deberá actuar dos veces sobre la flecha para activar los actuadores (Figura 4).

4. Tecla de activación de actuadores. 3. Posible comprobación de actuadores.

337


La función 04, ajuste básico (Figura 5), se puede utilizar para adaptar una nueva unidad de control como, por ejemplo, la de la mariposa de alimentación. Esto se hace de la manera siguiente: primero se debe borrar la memoria de ajuste de la unidad de control; para ello se elige la opción 10, adaptación del menú (Figura 6).

5. Ajuste básico.

6. Adaptación al menú.

Después, en ajuste básico se elige el grupo de indicaciones 60; la mariposa de alimentación se quedará programada en la unidad de gestión del motor (Figuras 7 y 8).

7. Grupo de indicaciones.

8. Programación mariposa de alimentación.

Transcurren muy pocos segundos hasta que la unidad de control ha aprendido los nuevos números de ajuste (Figura 9). Conviene tener en cuenta que como se han borrado los valores de la unidad de control del motor también puede ser necesaria la calibración de otros actuadores, obrando de la misma forma. Los nuevos valores de ajuste no se quedan grabados en la unidad de control hasta que no se haya desconectado el encendido durante al menos 25 segundos. 9. Programación realizada.

338

Ideas clave

Diagnóstico

NIVELES ANTE REPARACIÓN DE UNA AVERÍA ELÉCTRICA O ELECTRÓNICA

Análisis Reparación

Multímetro, medición directa

EQUIPOS DE COMPROBACIÓN Y DIAGNÓSTICO

Osciloscopio, registro de señales Aparato de diagnóstico

Causa de avería Averías consecuentes Síntoma de avería

DIAGNÓSTICO DE REDES MULTIPLEXADAS

Información de diagnóstico Códigos secundarios de averías Comunicación entre sistemas

– Lectura de memoria de averías – Borrado de memoria de averías – Valores de medición – Comprobación de actuadores



Imprescindible en la reparación Una de las principales características de los actuales equipos de diagnosis es su sencillez de uso, sumamente intuitivo, junto con la incorporación de una amplia documentación técnica. Abarca, asimismo, el mayor número posible de vehículos en un mismo aparato y dispone de actualizaciones frecuentes y útiles. «Un equipo de diagnosis debe adaptarse a la mayor parte de los sistemas de vehículos, ser fácil de utilizar y, sobre todo, ser capaz de codificar componentes», aseguran las firmas consultadas, que también valoran su constante actualización «para estar a la altura de los continuos cambios tecnológicos». El objetivo final de una herramienta de diagnosis es ofrecer al mecánico una solución que permita localizar y reparar una avería en el menor tiempo y de la forma más segura y fiable. De hecho, estos equipos se han desarrollado siguiendo muy de cerca la propia evolución de los sistemas del vehículo: la mayoría cuenta con capacidad de diagnóstico por CAN, ajustes básicos y configuraciones, detección automática de sistemas… Los equipos de diagnosis multimarca son capaces de diagnosticar con éxito más del 80% de los vehículos. Para un taller independiente multimarca es una excelente noticia, ya que hoy en día es inviable el acceso a las costosas máquinas monomarca que harían falta para cubrir el 100% de los vehículos (pero únicamente de su propia marca). Por otra parte, los equipos desean diferenciarse unos de otros y lo hacen, principalmente, mediante un catálogo con un amplio abanico de productos, respondiendo a las necesidades más específicas. Hablar de tecnología en el automóvil es hacerlo de los equipos de diagnosis, imprescindibles en la reparación actual. Las tendencias están muy relacionadas con los avances en materia informática y de comunicación. En el hardware, por ejemplo, el objetivo es que el equipo garantice trabajar de una forma autónoma y bajo PC con tecnología wireless. El futuro a corto plazo está en la red: Internet va a aportar un valor añadido a todos los equipos que se puedan conectar en tiempo real, permitiendo buscar información, actualizándose de forma automática, diagnosticando on line con un call center… Sin duda, la tecnología es protagonista indiscutible del hoy y el mañana de la industria del motor. En la actualidad, el 30% de los componentes del vehículo son electrónicos: el taller que no domine este segmento y no disponga de las herramientas adecuadas no podrá realizar ni siquiera las reparaciones más sencillas. www.talleresencomunicación.com, septiembre 2011

340

Apéndice: relación de figuras 1 >>

Principios de las instalaciones eléctricas en vehículos

2.14.

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11. 1.12. 1.13. 1.14. 1.15. 1.16. 1.17. 1.18. 1.19. 1.20. 1.21. 1.22. 1.23. 1.24.

2.15.

1.44. 1.45. 1.46. 1.47. 1.48. 1.49. 1.50. 1.51. 1.52. 1.53.

Alambre. Cable. Cable coaxial. Fibra óptica. Monoconductor. Multiconductores. Cubierta protectora. Cable multifilar. Ejemplo de reducción de cables en un mismo modelo de vehículo. Fusibles. Circuito eléctrico protegido con fusible. Símbolo y aspecto de diferentes tipos de fusibles. Caja de fusibles. Detalles de fusible de clavija. Circuito eléctrico con un consumidor. Circuito eléctrico con dos consumidores. Esquema eléctrico Audi. Pictograma de un motor de arranque. Bloque de un componente. Símbolos de los esquemas de recorrido de corriente. Simbología según normativa DIN 40900. Enlace de un componente en forma de líneas. Enlace de un componente y UEC sin líneas. Colores Renault de los principales estados eléctricos de funcionamiento. Masa de carrocería. Masa de un motor de arranque. Símbolos de función eléctrica y electrónica de un cajetín de interconexión. Cajetín interconexión en habitáculo y en vano motor. Simbología de conectores Nissan. Simbología de conectores Nissan. Conector Daewoo. Conector Mercedes. Terminal macho (ver foto). Terminal hembra (ver foto). Paso de cables en instalación Mercedes. Seguimiento de la instalación de un vehículo. Esquema eléctrico Peugeot 206 hdi. Nomenclatura BOSCH. Esquema eléctrico BOSCH. Interpretación de esquemas BMW. Esquema eléctrico Ford. Simbología Ford. Representación de un esquema eléctrico y agrupación de componentes (letras de la A a la Q). Grupo FIATVAG. Iluminación del compartimento trasero en el modelo familiar. Esquema de iluminación trasera. Estado de conexión a masa. Equipo básico de reparación eléctrico. Multímetro. Osciloscopio. Terminales de diagnosis. Comprobación de fusibles (procedimiento A). Comprobación de fusibles (procedimiento B). Comprobación de fusibles (procedimiento C).

2 >>

Componentes eléctricos y electrónicos básicos

2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8. 2.9. 2.10. 2.11. 2.12. 2.13.

Flujo de corriente real. Flujo de corriente convencional. Esquema y disposición de los bornes en un relé. Circuito eléctrico con relé (en reposo). Circuito eléctrico con relé (en funcionamiento). Relé simple con doble salida. Relé convencional con fusible exterior de protección. Relé simple con doble salida. Relé convencional con diodo en paralelo. Relé convencional múltiple. Relé conmutador (en reposo). Relé conmutador (en funcionamiento). Relé convencional con diodo en paralelo en cortocircuito.

1.25. 1.26. 1.27. 1.28. 1.29. 1.30. 1.31. 1.32. 1.33. 1.34. 1.35. 1.36. 1.37. 1.38. 1.39. 1.40. 1.41. 1.42. 1.43.

2.51. 2.52. 2.53. 2.54. 2.55. 2.56. 2.57. 2.58. 2.59. 2.60.

Relé convencional con diodo en paralelo y diodo serie de protección (conexión defectuosa). Relé convencional con diodo en paralelo y diodo serie de protección (conexión correcta). Código de colores de las resistencias. Resistencias. Potencia nominal de las resistencias. Símbolo eléctrico de la resistencia lineal. Resistencia de película de carbón. Resistencia de película metálica. Resistencia bobinada de cerámica. Símbolo eléctrico de resistencia variable. Reóstato de dos terminales. Reóstato de tres terminales. Reóstato de tres terminales. Potenciómetro. Curva de un resistor NTC. Curva de un resistor PTC. Curva de un resistor LDR. Curva de una resistencia VDR. Aplicación típica de la VDR en protección de circuitos contra picos transitorios de alta tensión. Principales parámetros de los interruptores. Formas de utilizar los interruptores. Interruptores de accionamiento manual. Interruptor de movimiento. Interruptores de presión/depresión. Interruptor de temperatura. Interruptor de nivel. Representación gráfica de un diodo. Diodo Zener. Curva característica y simbología del diodo Zener. Circuito simple de estabilización con diodo Zener. Armaduras del condensador. Circuito básico con varicap. Símbolo del fotodiodo. Estructura y símbolo y aspecto exterior del LED. Símbolo del LED bicolor. Circuito básico con resistencia previa y diodo LED. Circuito de conexión de los LED en display de siete segmentos. Estructura y representación de caracteres en el display LED de siete segmentos. Display de cristal líquido LCD. Símbolos de los transistores NPN y PNP. Funciones de un transistor. Símbolos eléctricos y estructura del condensador. Funcionamiento de un condensador. Calculadores sobre vehículo. Unidad de control. Etapas de funcionamiento de un calculador. Ejemplo de funcionamiento de un calculador. Tratamiento de la información con memoria volátil y no volátil.

3 >>

Principios básicos de la iluminación

3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6.a. 3.6.b. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.11. 3.12. 3.13. 3.14. 3.15.

Distribución de la luz de cruce. Intensidad luminosa. Flujo luminoso. Iluminación de una superficie. Gráfico de temperaturas de color o luz. Parámetros de cruce. Parámetros de cruce. Parámetros de carretera. Proyector de cristal móvil. Proyector de cristal fijo y reflector móvil. Lavafaros. Influencia del diámetro del reflector. Reflector parabólico (haz de carretera). Reflector parabólico (haz de cruce). Reflector de superficie compleja. Reflectores HNS (Homogeneous Numerically Calculated Surface) parabólico (haz de carretera). Proyector de superficie compleja (SC1). Proyector de superficie compleja (SC2).

2.16. 2.17. 2.18. 2.19. 2.20. 2.21. 2.22. 2.23. 2.24. 2.25.a. 2.25.b. 2.26. 2.27. 2.28. 2.29. 2.30. 2.31. 2.32. 2.33. 2.34. 2.35. 2.36. 2.37. 2.38. 2.39. 2.40. 2.41. 2.42. 2.43. 2.44. 2.45. 2.46. 2.47. 2.48. 2.49. 2.50.

3.16.a. 3.16.b.

341


3.16.c. 3.17.a. 3.17.b. 3.18. 3.19. 3.20. 3.21. 3.22. 3.23. 3.24. 3.25. 3.26. 3.27. 3.28. 3.29.a. 3.29b. 3.30. 3.31. 3.32. 3.33. 3.34. 3.35. 3.36.

Proyector de superficie compleja (SC3). Partes principales de un reflector elíptico. Hella. Principio de funcionamiento de un reflector elíptico (faro de proyección). Principio de funcionamiento de un reflector polielipsoidal (faro de proyección). Elementos de un cristal de dispersión. Cristales de dispersión de vidrio. Hella. Cristales de dispersión de plástico. Lámpara de incandescencia. Lámpara de halógeno H4. Lámpara de halógeno H4 (sección). Sección transversal de las zonas de temperatura de una lámpara de halógeno. Hella. Principales lámparas de halógeno. Lámpara halógena H15. Partes de una lámpara de descarga de gas xenón. Hella. Fases de encendido de la lámpara de descarga de gas. Esquema de encendido de una lámpara de xenón básica D1. Hella. Comparativa de haz luminoso de una lámpara de halógeno y de xenón. Lámpara de descarga xenón D1S. Lámparas de descarga de gas. Comparativa entre lámparas D2S y D2R. Comparativa de lámparas. Piloto trasero con tecnología LED. Hella. Temperatura de luz.

4 >>

Mantenimiento del circuito de iluminación en la parte delantera e interior del vehículo

4.1. 4.2. 4.3.

Luz de carretera. Trayectoria de los rayos luminosos. Luz de cruce. Trayectoria de los rayos luminosos. Comprobación de la iluminación y del límite entre la zona iluminada y la oscura con luz de cruce (reglaje del corte del haz). Medidas de instalación de iluminación delantera. Hella. Faro parabólico. Reflector homofocal. Faro de proyección PES. Comparación de alcance de luz de cruce en faro parabólico y elíptico. Representación de la trayectoria de los rayos de un faro PES. Alcance de luz de cruce de unos faros PES. Distribución de la luz a nivel de la calzada. Componentes de un faro con lámpara de descarga de gas. Unidad de ignición de lámpara de descarga de xenón. Hella. Sistema de cuatro faros con lámpara de descarga de gas para servicio de cruce. Faro de proyección PES con lámpara de descarga de gas D2S (sistema Litronic 2 de Bosch). Faro de proyección PES con lámpara de descarga de gas D2S (sistema Velarc de Valeo). Faro de reflexión parabólico con lámpara de descarga de gas D2R y regulación dinámica integrada del alcance de luces (sistema Litronic 4 de Bosch). Faro de reflexión parabólico con lámpara de descarga de gas D2R (sistema Velarc de Valeo). Faro de xenón bifunción. Iluminación bifunción con lámpara de descarga de gas (sistema BiLitronic de reflexión Bosch). Iluminación bifunción con lámpara de descarga de gas (sistema Velarc de reflexión Valeo). Iluminación bifunción con lámpara de descarga de gas Bi-Litronic de proyección Bosch. Iluminación bifunción Velarc de proyección Valeo. Proyector Velarc bifunción de Valeo. Comparación entre la iluminación actual y bifunción. Precaución de no tocar lámpara de xenón. Componentes de un faro moderno. Alojamiento de un faro moderno. Circuito de luces de cruce, carretera y ráfagas (en reposo). Luz de posición con diodos LED. Hella. Luz de posición con diodos LED. Consecuencias de un haz de cruce mal reglado. Regloscopio. Comprobación de la iluminación y del límite entre la zona iluminada y la oscura con luz de cruce (reglaje del corte de haz). Tornillos de orientación de los faros. Regulación de faros sin aparato de ajuste. Alcance de las luces de cruce sobre calzada plana sin regulación.

4.4. 4.5. 4.6. 4.7. 4.8. 4.9. 4.10. 4.11. 4.12. 4.13. 4.14. 4.15. 4.16. 4.17. 4.18. 4.19. 4.20. 4.21. 4.22. 4.23. 4.24. 4.25. 4.26. 4.27. 4.28. 4.29. 4.30. 4.31. 4.32. 4.33. 4.34. 4.35. 4.36. 4.37.

4.38. 4.39. 4.40. 4.41. 4.42. 4.43. 4.44. 4.45. 4.46. 4.47. 4.48. 4.49. 4.50. 4.51. 4.52. 4.53. 4.54. 4.55. 4.56. 4.57. 4.58. 4.59. 4.60. 4.61. 4.62. 4.63. 4.64. 4.65. 4.66. 4.67. 4.68. 4.69. 4.70. 4.71. 4.72. 4.73. 4.74. 4.75. 4.76. 4.77.

Alcance geométrico para la parte horizontal del límite entre la zona iluminada y la oscura de la luz de cruce para los diferentes estados de carga. Circuito de regulación del alcance de luces (en reposo). Sistemas de nivelación de faros. Mando de luces escalonado. Representación de principio de un sistema de regulación automática del alcance de luces (sistema dinámico). Comparación gráfica de un vehículo sin regulación dinámica de luces y con regulación. Hella. Bloques de un sistema de nivelación de faros dinámico. Componentes del sistema de regulación de alcance de luces ultrasónico. Hella. Medidas de instalación del sensor ultrasónico sobre vehículo. Hella. Conmutador. Hella. Motorreductores eléctricos de iluminación. Valeo. Circuito con corrector de faros (en reposo). Ubicación de transmisores de nivel. Obturado de faro. Componentes de un faro bixenón. Servomotor. Haz luminoso del sistema AFS. Elementos básicos y sección transversal de un faro bixenón con luz de viraje dinámica. Hella. Estructura de un faro bixenón. Componentes de un faro bixenón con luz de viraje dinámica. Sensor de posición del módulo orientable. Electroimán de regulación de obturador. Funcionamiento del servomotor de luz de viraje dinámica. Ángulos de variación de los faros sobre el plano horizontal. Esquema de funcionamiento de regulación de luz de viraje dinámica. Diagrama de cableado de la regulación de viraje dinámica de faros bixenón. Hella. Mando de luces con faros antiniebla. Distribución de la luz de un faro antiniebla con reflector parabólico. Distribución de la luz de un faro antiniebla con técnica CD. Montaje de faros adicionales. Hella. Iluminación interior Toyota. Circuito de las luces interiores de habitáculo (en reposo). Cuadro de instrumentos iluminado. Símbolos luminosos de mandos y conmutadores. Circuito del cuadro de instrumentos. Iluminación de mandos. Iluminación de conmutadores. Display. Circuito del cuadro de instrumentos. Faros de xenón con iluminación diurna de diodos.

5 >>

Mantenimiento del circuito de luces de señalización, maniobra y reglamentación

5.1.a. 5.1.b. 5.2. 5.3.a. 5.3.b. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7. 5.8. 5.9. 5.10. 5.11. 5.12.

Sistema de flujo reflejado. Efecto de ondulaciones. Sistema de flujo directo. Sistema con óptica de reflector y óptica Fresnel. Luz recogida y dirigida. Piloto con dispersor desmontable. Piloto con dispersor soldado. Dispersor o tulipa. Cuerpo del dispersor. Portalámparas. Catadióptricos: trayecto de la luz. Catadióptricos: funcionamiento. Intermitentes con tecnología LED. Hella. Hella. Sin frenar, frenada normal, frenada con fuerza (frenada de emergencia). Pilotos LED laterales. Lámparas intermitentes laterales. Circuito de luces de intermitencias sin emergencia (en reposo). Luces de posición color blanco delanteras. Luces posición color rojo traseras. Conmutador giratorio. Circuito de luces de situación con avisador de olvido de luces (en reposo). Luces de gálibo delanteras. Luces diurnas LED. Hella. Diagrama de instalación de luces diurnas. Hella. Tipos de luces de freno elevadas. Comparativa de retraso en el encendido.

5.13. 5.14. 5.15. 5.16. 5.17. 5.18. 5.19. 5.20. 5.21. 5.22. 5.23. 5.24.

342 7.32. 7.33. 7.34. 7.35. 7.36. 7.37. 7.38.

5.37. 5.38. 5.39.

Luces de freno y de freno elevado (en reposo). Luces de marcha atrás (en reposo). Conmutador de luces antiniebla. Iluminación de luz de matrícula. Conmutador de luces de emergencia. Circuito combinado de luces de señalización (Volkswagen Polo). Proyector con marcas de homo-logación. Características de iluminación de la luz de cruce. Niveles máximos de iluminación. Ángulo mínimo horizontal de la distribución luminosa para la luz de posición trasera. Ángulo mínimo horizontal de la distribución luminosa para la luz de freno. Normas de montaje de los pilotos. Tabla de distribución luminosa normalizada (valores en %) para las luces de posición y de freno. Datos de homologación normalizadas en el proyector. Datos de homologación normalizadas en el piloto. Marcado de un faro moderno. Opel Insignia.

6 >>

Mantenimiento del circuito acústico del vehículo

6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 6.7. 6.8. 6.9. 6.10. 6.11. 6.12. 6.13. 6.14. 6.15. 6.16. 6.17. 6.18.

Diferentes tipos de bocina. Variación de la frecuencia. Gráfico comparativo. Datos técnicos de una bocina. Campo de audibilidad humano. Tono agudo y tono grave. Despiece de bocina electromagnética. Bocinas electromagnéticas. Bocinas eléctricas de doble tono. Despiece de bocina electroneumática. Bocina triple para camión. Despiece de bocina neumática. a. Alarma habitual (sonido global); b. Alarma con sonido de banda ancha. Pulsador bocina en volante. Relé y circuito de la bocina. Circuito de avisadores sonoros de doble tono sin relé (en reposo). Circuito de avisadores sonoros de doble tono con relé (en reposo). Circuito de bocina con gestión electrónica.

7.50.a. 7.50.b. 7.51. 7.52. 7.53. 7.54. 7.55. 7.56. 7.57. 7.58. 7.59. 7.60. 7.61. 7.62.

7 >>

Los circuitos del cuadro de instrumentos y de a bordo

7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 7.5. 7.6. 7.7. 7.8. 7.9. 7.10. 7.11. 7.12. 7.13. 7.14. 7.15. 7.16. 7.17. 7.18. 7.19. 7.20.a y 7.20.b.

Cuadro de instrumentos. Bosch. Información analógico (A) y numérico (B). Visualización LCD. Manecilla de ordenador de a bordo. Circuito de cuadro de instrumentos básico, al dar el contacto. Indicador de aguja o reloj. Circuito con Indicador de aguja. Testigos con lámpara. Circuito indicador con lámpara de testigo. Estructura de un transmisor de información. Velocímetro y cuentakilómetros. Despiece de velocímetro y cuentakilómetros. Sensor de efecto Hall. Captador de ABS. Cuentarrevoluciones. Imagen y curva características de un captador inductivo. Imagen y curva característica de un captador Hall. Circuito indicador de nivel de combustible con testigo de reserva. Circuito indicador de nivel de combustible con depósito tubular.

5.25. 5.26. 5.27. 5.28. 5.29. 5.30. 5.31. 5.32. 5.33. 5.34. 5.35. 5.36.

7.21. 7.22. 7.23. 7.24. 7.25. 7.26. 7.27. 7.28. 7.29. 7.30. 7.31.

Funcionamiento del indicador de temperatura del agua con lámpara testigo. Termocontacto. Indicador de presión: a. posición de contacto; b. posición durante la marcha. Ejemplo de manorresistencia. Circuito indicador de la temperatura del aceite. Sensor bimetal de nivel de aceite. Detalle del sensor de nivel de aceite: a. sumergido en aceite; b. sin sumergir. Indicador de nivel de aceite bifunción. Circuito de un sensor de aceite bifunción. Circuito de nivel de aceite con sensor de resistencia. Circuito testigo de freno de mano o bajo nivel de líquido de frenos. Circuito de freno de mano y líquido de frenos con testigo compartido.

7.63. 7.64.

Testigo de pastillas de freno apagado. Testigo de pastillas de freno encendido. Ejemplo de control de lámparas. Circuito de control de lámparas. Circuito de control electrónico de lámparas de situación y freno. Contacto Reed o de lengüetas. Contacto Reed de control de nivel de líquido de refrigeración del motor. Contacto Reed de un relé diferencial. Funcionamiento correcto de contacto Reed en lámpara de cruce. Funcionamiento incorrecto de contacto Reed en lámpara de cruce. Dispositivo de control de lámparas. Funcionamiento correcto de control de luces de freno. Funcionamiento incorrecto de control de luces de freno. Funcionamiento correcto del control de las luces de posición traseras. Funcionamiento incorrecto del control de las luces de posición traseras. Visualizador ubicado en el cuadro de control. Visión general y situación de componentes. Control de nivel de refrigerante motor y limpiaparabrisas/limpialuneta. Panel visualizador. Valor diferencial del check control del limpiaparabrisas/ limpialuneta. Control de funcionamiento de luces de posición y matrícula. Luces de posición diurna. Control de funcionamiento de las luces antiniebla posteriores. Control de funcionamiento de las luces de freno. Control de cierre de puertas. Mandos bajo el volante. Conexión a la columna de la dirección. Contactor giratorio. Condiciones de extracción de mandos. Configuración clásica con interruptores. Configuración de red de diodos. Conexión de los consumidores bajo el volante en función de la intensidad de trabajo. Diodo LED como lámpara de testigo. Estabilizador de tensión.

8 >>

Mantenimiento de otros circuitos auxiliares

8.1.a. 8.1.b. 8.2.a. 8.2.b.

Motor limpiaparabrisas de transmisión biela-manivela. Despiece de motor limpiaparabrisas de transmisión biela-manivela. Motor limpiaparabrisas de transmisión biela-manivela. Despiece de motor del limpiaparabrisas de transmisión por cable flexible. Movimiento de escobillas paralelo. Movimiento de escobillas antagonista. Limpiaparabrisas manual. Limpiaparabrisas automático. Motor eléctrico del limpiaparabrisas. Esquema de motor eléctrico del limpia-parabrisas. Esquema de motor electrónico del limpia-parabrisas. Carcasa o inductor. Rotor o inducido. Soporte motor. Rueda reductora. Conmutador de parada automático. Pitón roscado completo. Transmisión por biela-manivela. Transmisión por cable flexible. Despiece de transmisión por cable flexible. Conjunto limpiaparabrisas. Mod. Passat (transmisión biela-manivela). Conjunto limpiaparabrisas. Conjunto limpialuneta. Circuito limpiaparabrisas (en reposo). Circuito limpiaparabrisas (velocidad intermitente). Circuito limpiaparabrisas (1ª velocidad). Circuito limpiaparabrisas (2ª velocidad). Circuito de bomba limpiaparabrisas. Circuito de retorno automático. Circuito en reposo. Regado y barrido. Retorno automático. Conmutador limpiaparabrisas auto-mático. Componentes estándar del limpiaparabrisas automático. Componentes específicos del limpiaparabrisas automático. Bloque sinóptico de funcionamiento del limpiaparabrisas automático. Captador de lluvia. Haces luminosos en función de la intensidad de lluvia.

7.39. 7.40. 7.41. 7.42. 7.43. 7.44. 7.45. 7.46. 7.47. 7.48. 7.49.

8.3. 8.4. 8.5. 8.6. 8.7. 8.8. 8.9. 8.10. 8.11. 8.12. 8.13. 8.14. 8.15. 8.16. 8.17.a. 8.17.b. 8.18. 8.19. 8.20. 8.21. 8.22. 8.23. 8.24. 8.25. 8.26. 8.27. 8.28. 8.29. 8.30. 8.31. 8.32. 8.33. 8.34. 8.35a.

343


8.35b. 8.36. 8.37. 8.38. 8.39. 8.40. 8.41.

8.69. 8.70. 8.71. 8.72. 8.73. 8.74. 8.75. 8.76. 8.77.

Respuesta del captador en función de las condiciones meteorológicas. Despiece de captador de lluvia. Posiciones en el conmutador limpiaparabrisas. Rearme del sistema después del corte. Circuito limpiaparabrisas con mando en posición 3 de reposo. Circuito limpiaparabrisas con mando en posición 4: AUTO Circuito limpiaparabrisas con mando en posición 4: AUTO. Cambio de velocidad. Desviación y absorción de los rayos de luz debido a las partículas de suciedad. Hella. Componentes de un sistema de limpieza. Hella. Lavado con brazo limpiaparabrisas sobre faro. Lavado de faro a presión con boquilla. Funcionamiento de un sistema de limpiafaros telescópico. a: en reposo. b: activado. Vehículo sin luz de cornering y vehículo con luz de cornering. Condiciones de activación de la luz de cornering y activación de la luz de cornering según el ángulo del volante. Componentes del sistema de limitación y regulación de velocidad. Mando principal de limitación y regulación de velocidad. Mandos en el volante. Cuadro de funcionamiento del regulador y limitador de velocidad. Sistema de ayuda al aparcamiento. Diferentes sistemas de montaje de ayuda al aparcamiento. Ubicación exterior de sensores traseros y ejemplo de inicio del radio de acción de los sensores y las distancias en mm. Detección visual y sonora. Ondas de los sensores de la parte delantera. Componentes del sistema de ayuda al aparcamiento. Sensores delanteros. Cuadro de funcionamiento del sistema de ayuda al aparcamiento. Sensores ultrasónicos. Cuadro de funcionamiento de la luneta térmica. Cuadro de funcionamiento de control de los espejos retrovisores. Control de los espejos retrovisores. A: Orientación. B: Plegado. C: Calefacción. Iluminación luces de cortesía. BMW. Cuadro de funcionamiento de luces interiores del habitáculo. Cuadro de funcionamiento de la síntesis de la palabra sin ayuda a la navegación. Cuadro de funcionamiento de la síntesis de la palabra con ayuda a la navegación. Visualizador. Órbitas del sistema GPS. Otros componentes del sistema GPS. Sistemas GPS; a: 1ª generación; b: 2ª generación. Satélite de mando y mando central multimedia. Antenas GSM. Icono bluetooth. Interconexión bluetooth. Circuito limpiaparabrisas con motor electrónico.

9 >>

Sistemas de comunicación de datos

9.1. 9.2. 9.3. 9.4. 9.5. 9.6. 9.7. 9.8. 9.9. 9.10. 9.11. 9.12. 9.13. 9.14. 9.15. 9.16.

Concepto de comunicación de la electrónica. Señal analógica de un sensor de presión diferencial Señal digital de un sensor de presión diferencial (MAP). Partes de una señal digital. Conversión analógica-digital. Representación de bit y byte. Convertidor A/D. Comparativa entre una red no multiplexada y multiplexada. Red multiplexada. Estructura multiplexada en paralelo. Estructura multiplexada en anillo. Estructura multiplexada en estrella. Estructura de datos. Estructura del mensaje. Gateway, conversor de los mensajes entre líneas de CAN-BUS. Traductor de los mensajes entre el equipo de diagnóstico y las UCE del sistema. Componentes de red multiplexada CAN-BUS. Controlador CAN. Ubicación de transmisor-receptor. Información en cables del BUS de datos. Señal en los cables del BUS de datos. Aspecto exterior de los cables del BUS de datos. Conexión exterior e interior de UCE. Resistencias de extremos del BUS. Resistencias intercaladas en el BUS.

8.42. 8.43. 8.44. 8.45. 8.46. 8.47. 8.48. 8.49. 8.50. 8.51. 8.52. 8.53. 8.54. 8.55. 8.56. 8.57. 8.58. 8.59. 8.60. 8.61. 8.62. 8.63. 8.64. 8.65. 8.66. 8.67. 8.68.

9.17. 9.18. 9.19. 9.20. 9.21. 9.22. 9.23. 9.24. 9.25.

9.26. 9.27. 9.28. 9.29. 9.30. 9.31. 9.32.a. 9.32.b. 9.33. 9.34. 9.35. 9.36. 9.37. 9.38. 9.39. 9.40. 9.41. 9.42. 9.43. 9.44. 9.45. 9.46. 9.47. 9.48. 9.49. 9.50. 9.51. 9.52. 9.53. 9.54. 9.55.

Mensaje de datos CAN. Interrupción de señal en un cable. Anulación de campos electro-magnéticos y valores de tensión. Estados operativos. Señal VAN. Diferencias entre VAN y CAN. Protocolo VAN. Análisis de una señal VAN. Arquitectura LIN. LIN maestra y esclava. Señal de LIN-BUS. Gama de tensiones de transmisión y recepción. Encabezamiento del mensaje. Mensaje con respuesta esclava. Mensaje con respuesta maestra. Topología MOST-BUS. Velocidad de transmisión de datos a través de MOST-BUS. Unidad de control MOST. Tipo de luz visible. Conductor optoelectrónico. Estructura conductor optoeléctrico. Transmisión de ondas, reflexión total. Radio de dobladura. Amortiguación de la señal. a: modo en espera; b: con activación de corriente. Estructura de un mensaje MOST. a: campo de comienzo. b: campo delimitador. Datos síncronos y asíncronos. Bytes de verificación. a: campo de estado; b: campo de paridad. Topología FlexRay.

10 >> Autodiagnóstico de equipos eléctricos y electrónicos 10.1. 10.2. 10.3. 10.4. 10.5. 10.6. 10.7. 10.8. 10.9. 10.10. 10.11. 10.12. 10.13. 10.14. 10.15.a. 10.15.b. 10.16. 10.17. 10.18. 10.19. 10.20. 10.21. 10.22. 10.23. 10.24. 10.25. 10.26. 10.27. 10.28. 10.29. 10.30. 10.31. 10.32. 10.33. 10.34. 10.35. 10.36. 10.37. 10.38. 10.39. 10.40. 10.41. 10.42.

Ejemplo de red eléctrica multiplexada. Registro de diferentes señales. Ejemplo de programación de un calculador sobre equipo de diagnosis. Conector de diagnóstico. Medición en modo multímetro. Señal obtenida en osciloscopio. Obtención de diagnóstico de un vehículo. Hella. Estructura de un código de error. Hella. Borrado de averías. Hella. Obtención de valores instantáneos. Hella. Control de actuadores desde el equipo de diagnosis. Hella. Lectura de averías. Hella. Imágenes del osciloscopio. Conector multiplexado. Lista de calculadores en una red multiplexada sin fallos. Lista de calculadores en una red multiplexada con fallos. Estructura de la señal en un BUS. Diagrama de diagnóstico. Causa de avería. Diferentes tipos de avería en una red multiplexada. Perturbación en la red multiplexada. Código de fallo. Estado completo de las averías. Control de señales importantes. Ejemplo de posible comunicación entre sistemas de funcionamiento de un vehículo. Señales correctas del sistema CAN. Evolución de las señales CAN-BUS confort. CAN-High puesta a 12 V de batería. CAN-Low puesta a 12 V de batería. CAN-High puesta a masa. CAN-Low puesta a masa. CAN-High con interrupción del cable. CAN-Low con interrupción del cable. CAN-High con interrupción del cable. CAN-Low con interrupción del cable. Señal CAN Confort correcta. Señal CAN confort High corto con masa. Señal CAN confort Low corto con masa. Señal CAN confort Low con interrupción del cable. Señal CAN confort High corto con positivo. Señal CAN tracción High y Low: funcionamiento correcto. Señal CAN tracción High corto con masa. Señal CAN tracción corto entre CAN-Low y CAN-High.

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© Enrique Sánchez Fernández © MACMILLAN IBERIA, S.A. empresa que pertenece al GRUPO MACMILLAN c/ Capitán Haya, 1 – planta 14ª. Edificio Eurocentro 28020 Madrid (ESPAÑA) Teléfono: (+34) 91 524 94 20 Agradecimientos: A Manuel Sanleón Carlón, por su inestimable ayuda, Eva Rodríguez, Marta Sánchez, Arturo Sánchez, Joaquín Sánchez, María Antonia Fernández, Juan Carlos Moreno, Hella, Bosch, Centro Zaragoza, Audi, Talleres Moreno, Km 77, Eurotaller, Eina Multimedia, IES Juanelo Turriano. Edición: Silvia Filoche Corrección: Álvaro J. Reyes Coordinación de maquetación: Ángeles Marcos Maquetación: JB Estudio Gráfico, S.L. Diseño de cubierta e interiores: equipo Macmillan Profesional Realización de cubierta: Silvia Pasteris, Ángeles Marcos Ilustraciones: JB Estudio Gráfico, S.L. Fotografías: Hella, Valeo, Bosch, Km 77, ForoCoches, BMW, Audi, Volkswagen, Lexus, Ford, Toyota, age fotostock, Ingimage. ISBN EDICIÓN ELECTRÓNICA: 978-84-15836-97-1 Reservados todos los derechos. Queda prohibida, sin autorización escrita de los titulares del copyright, la reproducción total o parcial, o distribución de esta obra, incluido el diseño de cubierta, por cualquier medio o procedimiento, comprendido el tratamiento informático y la reprografía. La infracción de los derechos mencionados puede ser constitutiva de delito contra la propiedad intelectual (Art. 270 y siguientes del Código Penal).


El libro Circuitos Eléctricos Auxiliares del Vehículo analiza los principales sistemas y circuitos eléctricos y electrónicos de un automóvil, entre los que caben destacar los de iluminación, acústica, instrumentación, multiplexado y otros circuitos auxiliares. Además, en cada una de las unidades se desarrollan los equipos y métodos de comprobación y diagnosis de los sistemas anteriormente citados. El estudio de estos sistemas y circuitos se desarrolla en diez unidades didácticas, comenzando por los principios básicos de las instalaciones eléctricas y sus componentes. Estos conocimientos previos son la base para comprender el resto de unidades más específicas, como son las de iluminación, acústica, cuadro de instrumentos y red de a bordo, otros circuitos auxiliares y multiplexado. Todas las unidades están acompañadas de un elevado número de esquemas y circuitos eléctricos, fotografías, gráficos y casos prácticos con su resolución paso a paso para consolidar y aplicar todos los conceptos y procedimientos expuestos en las unidades.


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