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INTRODUCCION A LOS SENSORES, SERVOMANDOS E INDICADORES. La entrada entrada y salida salida son dos de las cuatro funciones funciones básicas básicas del computador. computador. Los circuitos circuitos de almacenamiento del computador no pueden hacer nada sin la señal de entrada procedente de un sensor, o sin enviar enviar una salida salida a un servo servo mando mando o un disposit dispositiv ivoo exhibi exhibidor dor.. Las Las señale señaless de entrada entrada y salida salida conectan al sistema del computador al que esta controlando o monitoreando. TRANSDUCTORES
Todos los sensores o servo mando son transductores. Un transductor es cualquier dispositivo que convierte ( traduce) una forma de ener!a en otra. Los sensores convierten convierten el movimiento, la temperatura, la lu" y otras clases de ener!a en ener!a el#ctrica, en forma de señal de volta$e. %l servo mando convierte la ener!a el#ctrica ( volta$e, corriente) en traba$o mecánico. &uchos sistemas del computador para autom'vil usan combinaciones de sensores y servo mando el#ctricos, electr'nicos y transductores mecánicos para lorar sus ob$etivos. Los solenoides y los diaframas de vac!o se combinan frecuentemente para producir una salida anal'ica requerida. lunos sensores son dispositivos electr'nicos de estado s'lido y otros son transductores electromecánicos que usan un transductor mecánico mecánico para producir una señal el#ctrica. el#ctrica. SENSORES
ebido a que la computadora s'lo puede leer señales de volta$e, un sensor de autom'vil tiene que convertir el movimiento, presi'n, temperatura. lu" y otra ener!a en volta$e. Los sensores del autom'vil pueden enviar señales anal'icas o diitales para procesar. Tambi#n pueden amplificar señales de volta$e antes de convertirlas. Los sensores de autom'vil env!an sus señales de entrada a la computadora en uno de estos modos* 1. - GENERANDO UN VOLTAJE.-
+olamente un sensor enerador puede producir por s! mismo un volta$e de señal. +e usan varios medios para crear una señal de volta$e, dependiendo del tipo de sensor de que se trate. lunos usan cristal de cuar"o (sensor pie"o el#ctrico). tros usan un material el#ctricamente conductivo, tales como el di'xido de circonio o funcionan electroman#ticos. electroman#ticos. 2- MODIFICANDO EL VOLTAJE DE REFERENCIA.
La mayor parte de los sensores son interruptores, resistencias y transformadores. %stos sensores no pueden enerar un volta$e solamente pueden modificar un volta$e que se les aplica. JORGE VARGAS DAURE
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-or tanto los interruptores y sensores resistidos deben funcionar con un volta$e de referencia proveniente de la computadora. %sto es un volta$e fi$o que el sensor recibe de un reulador de volta$e que esta dentro de la computadora. La mayor parte de los sistemas de control de la computadora funcionan con un volta$e de referencia de volts lunos usan el volta$e de referencia de / volts. %n cualquier caso el volta$e de referencia debe ser menor que el volta$e m!nimo de la bater!a para evitar señales no exactas del sensor. La computadora env!a el volta$e de referencia al sensor. 0uando el sensor cambia, el volta$e de retorno se altera y se retransmite a los condicionadores de entrada para su conversi'n, lueo se transmite al microprocesador. CARACTERÍSTICAS DE UN SENSOR.
+ea cual fuere la señal que env!e un sensor, diital o anal'ica, las caracter!sticas siuientes afectan la selecci'n de un sensor para un sistema en particular. %stas caracter!sticas tambi#n fi$an las especificaciones para locali"ar las fallas y dar servicio. REPRODUCIBILIDAD.
Un sencillo sensor diital debe conmutar una señal d#bil a intensa, en un punto especifico, dentro de la ama de valores que detecta. Un interruptor de temperatura puede cerrar a 12345. -uede abrir nuevamente a 12345 o a 16345. Los puntos en que abre y cierra son decisiones de diseño. Una ve" que se determinan estos puntos el interruptor debe cerrar y abrir siempre en los puntos que se requiere de un sensor. Un sensor anal'ico produce una señal que varia en proporci'n a la cantidad o condici'n que s# esta midiendo. Tambi#n, debe entrear una señal que se pueda reproducir en cada incremento del cambio. +i un sensor anal'ico tiene que proporcionar un cambio de señal de temperatura, debe hacerlo en toda su ama de funcionamiento. 7n más, los incrementos de la señal deben poderse reproducir hacia arriba y hacia aba$o. EXACTITUD
Todas las señales de los sensores tienen ciertas tolerancias o limites en su exactitud. Una ve" que se fi$an los requerimientos de exactitud, el sensor debe traba$ar dentro de esas tolerancias. %stas tolerancias de diseño se fi$an las especificaciones para la prueba de funcionamiento del sensor. e modo seme$ante un sensor anal'ico puede proporcionar un cambio de señal de 83 9 o : 8 milivols para cada rado 9; 3,1 rado de temperatura. %stas tolerancias se basan los lo requerimientos de exactitud del sistema de la computadora y ayudan tambi#n a determinar las especificaciones de prueba para el sensor. ALCANCE DE FUNCIONAMIENTO
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Un interruptor diital de temperatura cierra a una temperatura espec!fica* 123 9; 4 5, por e$emplo. -uede abrir tambi#n en el mismo punto o en otro punto* 163 rados 9 ; rados, por e$emplo. Los interruptores sencillos de posici'n del obturador detectan las posiciones de vac!o y muy abierto funcionan de iual modo. s! funcionan los interruptores sencillos de presi'n. %l alcance de funcionamiento de un sensor diital es precisamente uno o dos puntos de conmutaci'n... %l alcance de funcionamiento de un sensor anal'ico es más amplio. -uede requerirse que un sensor anal'ico de temperatura enere señales proporcionales dentro de una ama de 34 a 8345 o de 1334 a <334 5. %l alcance de un sensor anal'ico de presi'n puede ser de a / psi, o de 3 a <3 puladas de mercurio. Un sensor anal'ico de posici'n del acelerador puede entrear señales que sean proporcionales a las posiciones del obturador de 34 a /34. %l alcance de funcionamiento se llama maren dinámico del sensor, y tambi#n se refle$a en las especificaciones de prueba. 5uera de los l!mites superior e inferior de maren dinámico, la señal del sensor no es proporcional al valor variable que se está midiendo. La mayor parte de las computadoras están proramadas para inorar una señal exterior del maren dinámico. LINEALIDAD
entro del maren dinámico una señal anal'ica del sensor debe ser tan consecuentemente proporcional al valor de la medici'n, como pueda. %sta expresi'n se llama Linealidad de la señal. %sta expresi'n de exactitud del sensor en todo su maren dinámico. +i una señal del sensor de temperatura var!a incrementos de 83 milivols por cada rado de cambio de temperatura, debe ser as! idealmente, del l!mite inferior hasta #l limite superior del maren dinámico. Una curva perfecta de la señal de Linealidad es un diaonal recta. %n la práctica, no hay sensor que una Linealidad perfecta. La curva de señal de un sensor t!pico tiene la forma de + que varia más o menos de una l!nea recta. La Linealidad es en eneral muy exacta, cerca del centro del maren dinámico. Los proramas de la computadora contienen datos de memoria para compensar las señales no lineales en el maren del sensor. Los circuitos para procesar la señal a$ustan la señal de entrada para dar a la computadora una indicaci'n exacta de la variable que mide el sensor. OTRAS CARACTERÍSTICAS DEL SENSOR.
Todos los sensores para autom'vil se construyen para funcionar a laro pla"o, y sean confiables en un ambiente dif!cil, deben proporcionar señales confiables a pesar de la temperatura, vibraci'n y suciedad extremas, la sencille" ayuda a la contabilidad y por ello muchos sensores son pie"as sencillas para fines enerales. %l sensor de presi'n, por e$emplo, puede emplearse en el sistema de inyecci'n de combustible en el cuerpo del acelerador y en un sistema de inyecci'n m7ltiple. Un sensor sencillo y com7n de temperatura puede tener diferentes aplicaciones en diferentes sistemas. Los sensores proporcionan señales de ba$os volta$e y ba$a corriente. Un funcionamiento de ba$a capacidad quiere decir que no pone una ran cara en el sistema el#ctrico del veh!culo, pero tambi#n lo hace susceptibles a la interferencia electroman#tica. -or tanto, el diseño des sensor y la instalaci'n, incluyen a menudo la supresi'n y disposici'n de dispositivos de blinda$e. La ubicaci'n del alambrado y las JORGE VARGAS DAURE
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conexiones de ba$a resistencia son cr!ticas para la transmisi'n apropiada de la señal del sensor. Todas estas caracter!sticas del sensor son puntos importantes para verificar y dar servicio correctamente. 0on estos hechos en mente, se puede proceder a examinar los tipos espec!ficos de sensores. INTERRUPTORES Y DISTRIBUIDORES
Un interruptor es un sensor diital más sencillo. Un interruptor abre y cierra un circuito y entrea una señal de volta$e elevado o ba$o. Una terminal de interruptor recibe un volta$e de entrada proveniente del sistema el#ctrico a menudo, a trav#s de la computadora. La otra terminal devuelve la señal de volta$e, cuando abre. La computadora puede responder ya sea con una señal alta, o ambas dependiendo de su prorama. INTERRUPTORES
Todos los interruptores son dispositivos mecánicos, pero puede accionarlos una conexi'n mecánica o contactos mecánicos, la presi'n o temperatura. Un interruptor sencillo de posici'n del acelerador lo cierra un encadenamiento o un tope de contacto cuando se cierra el obturador en vac!o o en apertura amplia, o en ambos. Los interruptores de presi'n detectan la presi'n hidráulica o neumática. Los interruptores de presi'n de aceite del motor y los interruptores de presi'n de aceite del motor y los interruptores de presi'n de transmisi'n son más vie$os que las computadoras, pero se usan mucho en las computadoras modernas de control electr'nico. La presi'n que act7a sobre el pist'n m'vil o el diaframa hace que los contactos del interruptor se abran y cierren. La mayor parte de los sistemas climati"adores tiene interruptores especiales para detectar la presi'n alta o ba$a del refrierante. Los interruptores sencillos de presi'n neumática tambi#n tienen diaframa m'vil que abren y cierran los contactos del interruptor. La presi'n positiva del aire o la presi'n neativa del aire (vac!o) pueden activar el diaframa. los interruptores de presi'n tambi#n los puede activar una cámara aneroide o cápsula. La cámara aneroide es un tubo ondulado, al vac!o en su interior. Las variaciones de presi'n fuera de la cámara ocasionan que se expanda o se contraia. %ste movimiento puede abrir y cerrar los contactos del interruptor exactamente como lo hace un diaframa. ebido a las cápsulas del aneroide son más caras que el diaframa y el movimiento más precisos, su uso se reserva eneralmente para sensores anal'icos más que simples interruptores. Los interruptores de temperatura abren y cierran cuando la temperatura se eleva y cae por un punto espec!fico de conmutaci'n. %l interruptor más sencillo de temperatura es un elemento bimetalismo que forma parte del conductor del circuito. %l elemento esta formado por dos cintas de metal que está unido. 0ada cinta metálica se expande y se contrae a diferente velocidad cuando esta expuesta a cambios de temperatura. %stas velocidades diferentes de expansi'n ocasionan que el elemento se doble cuando se calienta o se enfr!a. La mayor parte de los interruptores se cierran cuando están fr!os. 0uando la temperatura ambiente calienta el elemento, #ste se dobla y abre los contactos del interruptor. %l interruptor se cierra otra ve" cuando el elemento se enfr!a y vuelve a la primera posici'n.
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Los interruptor bimetalicos pueden calentarse tambi#n con el flu$o de corriente a trav#s del elemento. ebido a que la mayor parte de los sensores de un sistema computacional son dispositivos de poca ener!a, la corriente, para que un interruptor bimetalicos se caliente el#ctricamente, proviene de un circuito separado. %sto conduce al diseño de un crono contador o un interruptor tempori"ado. CRONOCONTACTORES
Un cronocontactor combinado con un interruptor puede retardar una señal. &uchas combinaciones de interruptor y cronocontactor son interruptores t#rmicos minuteros, como los que utili"a la inyecci'n de combustible. %l interruptor entrea la señal que controla el inyector de partida en fr!o. %l cierre del interruptor depende de la temperatura del motor o de la corriente que pasa a trav#s del bobinado calefactor. espu#s de un tiempo especificado, la corriente calienta al termostato bimetalicos y abre el circuito para apaar el inyector de arranque en fr!o. RESISTORES
Un resistor puede enviar una señal anal'ica de volta$e proporcional a la temperatura, presi'n, movimiento y otras variables. Un resistor, como interruptor no puede enerar volta$e. +olamente puede modificar un volta$e que se aplica al. -or tanto, los sensores resistivos del autom'vil funcionan con un volta$e de referencia que proviene del computador. =ay dos tipos s# resistencias variables que se utili"an como sensores* >e'statos y potenci'metros. %stos se utili"an t!picamente para detectar movimiento, posici'n y presi'n. e los dos, los potenci'metros son los más comunes como sensores de entrada a la computadora. Un potenci'metro cambia el movimiento mecánico en una señal de volta$e y con frecuencia se usa para indicar la posici'n de un componente espec!fico, como una válvula. Los termistores, medidores de deformaci'n pie"oresistivos y sensores t#rmicos o de pel!cula caliente son otros sensores resistivos que se usan para medir la temperatura y la presi'n. POTENCIOMETROS.
Un potenci'metro es una resistencia variable que tiene tres terminales. %n un extremo del resistor se aplica un volta$e de referencia, el otro extremo se conecta a tierra. La tercera terminal se conecta al ro"ador o contacto que se desli"a por todo el resistor. ependiendo de que el contacto se encuentre cerca del extremo que se conecta a la fuente o del extremo que se conecta a tierra, el volta$e será alto o ba$o. Una corriente constante que atraviesa el resistor mantendr!a una temperatura constante. -or tanto la resistencia no cambia debido a las variaciones de temperatura. %sto aseura una ca!da constante de volta$e a trav#s de la resistencia de modo que el volta$e de retorno cambie solamente con relaci'n al movimiento del contacto desli"ante. REOSTATOS.
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Un re'stato es un resistor variable de dos terminales. +e aplica un volta$e de referencia a una terminal fi$a en un extremo del resistor. La otra terminal se conecta a un contacto m'vil y proporciona una señal de volta$e de retorno. La ca!da de volta$e a trav#s del resistor vario con el contacto m'vil. La temperatura del resistor tambi#n varia porque la corriente que fluye a trav#s de cantidades variables de resistencia, cuando el contacto se mueve. -or tanto, la señal de volta$e de retorno no es tan constante como la de un potenci'metro. +in embaro. +e usan los >e'statos como sensores del sistema cuando la >eproducibilidad de la señal no es extremadamente cr!tica. Los >e'statos requieren menos conexiones al circuito y son más sencillos de construir. %l contacto m'vil de un potenci'metro puede moverse en l!nea recta o en arco. %stos dispositivos pueden detectar el movimiento lineal y la posici'n o el movimiento iratorio y la posici'n anular. coplados a un diaframa m'vil o a otro transductor mecánico, pueden detectar tambi#n las variaciones de presi'n. Un re'stato sencillo es sensible a la corriente en un circuito. Un potenci'metro entrea un volta$e reulado a otra resistencia en un circuito. TERMISTORES.
Un termistor es un resistor variable de estado s'lido que tiene dos terminales de conexi'n. La resistencia de cualquier resistor cambia cuando la temperatura, pero las variaciones de la resistencia a trav#s del maren de funcionamiento de termistor los hacen muy exacto como sensor anal'ico de temperatura. Los termistores se dividen en dos rupos* resistores de coeficiente positivo de temperatura (-T0) y resistores de coeficiente neativo de temperatura (?T0. %stos nombres simplemente quieren decir que* ⇒ ⇒
La resistencia de un termistor -T0 aumenta cuando aumenta la temperatura. La resistencia de un ?T0 disminuye cuando aumenta la temperatura.
La fiura muestra las curvas caracter!sticas de funcionamiento de los termistores -T0 y ?T0. mbas se usan en el sistema de los autom'viles, pero el termistor ?T0 es más com7n. %l calor puede provenir de una fuente externa o de la corriente a trav#s del resistor. Los termistores -T0 auto calentados pueden emplearse como limitadores de corriente y cronometradores #l los sistemas electr'nicos. Los termistores ?T0 que se calientan externamente son los sensores anal'icos más comunes para la temperatura que enfr!a el motor y para la temperatura del aire de entrada. Los termistores ?T0 pueden usarse tambi#n en circuitos indicadores. %n el caso del termistor controla el volta$e que se aplica a una lámpara de alarma de combustible ba$o. 0uando el combustible cubre el termistor en el tanque, su temperatura es ba$a y su resistencia alta. %l volta$e que se aplica a la lámpara es ba$o, y por el circuito corre una corriente d#bil. 0uando ba$a el nivel de combustible, el termistor no está cubierto. +e calienta y la resistencia disminuye. +i se aplica un volta$e más alto a la lámpara, fluye más corriente y la lámpara se enciende.
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Los sensores con termistor ?T0 se hacen de material semiconductor de alta resistencia a ba$a temperatura. La computadora aplica un volta$e de referencia a una terminal del termistor y recibe el volta$e de retorno de la otra terminal. 0uando el termistor se calienta, el volta$e de retorno aumenta. SENSORES PIEZORRESISTIVOS
Un cristal pie"oel#ctrico desarrolla un volta$e a trav#s de sus superficies cuando se le aplica presi'n. Los cristales seme$antes cambian su resistencia cuando se les aplica una presi'n. %sta caracter!stica hace de los sensores pie"o resistivos unos dispositivos excelentes para medir la presi'n anal'ica. Un sensor pie"orresistivo t!pico consta de un pequeño diaframa de s!lice sellada a una placa de cuar"o. +e desocupa la cámara que está en el centro para crear un vac!o. lrededor del borde del diaframa se forman cuatro resistores al adulterar la s!lice. La presi'n que se aplica al diaframa hace que este se doble, lo cual hace cambiar la resistencia de los resistores. Los resistores se conectan a un circuito externo en una disposici'n de puente de @heatstone. +e aplica un volta$e constante de referencia a la terminal de entrada del sensor. %ste circuito de puente es una disposici'n serie paralelo entre la terminal de entrada y conexi'n de tierra, los resistores >1 y >8 están en serie y están en paralelo con los resistores >< y >A que están en serie. 0uando no se aplica ninuna presi'n al diaframa del sensor, las resistencias son iuales. Las ca!das de volta$e a trav#s de >1, >8, >< y >A son iuales y no hay diferencia de volta$e entre las terminales y B, que son las conexiones de salida. %l circuito esta equilibrado. 0uando cambia la presi'n en el sensor, la resistencia cambian en proporci'n a la presi'n que hay en el diaframa. >1 y >< aumentan y >8 y >A disminuyen. %sto desequilibra el circuito del puente y crea una diferencia de volta$e entre las terminales y B. %sta es el volta$e de salida del sensor, que tambi#n es proporcional a la presi'n que se aplica al diaframa de s!lice. Los sensores pie"orresistivo se usan com7nmente para medir la presi'n absoluta del m7ltiple de admisi'n al motor. Tambi#n puede usarse como medidores de desform' mecánico para medir la fuer"a f!sica. SENSORES MAGNETORRESITIVOS.
lunos materiales man#ticos cambian su resistencia en un campo man#tico iratorio. La maneto resistores pueden conectarse en un circuito puente seme$ante al de los pie"orresistores. La computadora proporciona el volta$e constante de referencia. Un campo man#tico iratorio cambia la resistencia de los resistores y desequilibra el circuito del puente. %sto produce un volta$e de salida variable proporcional a la velocidad de cambio del campo man#tico. SENSORES RESISTIVOS CON CALENTADOR
La aplicaci'n de corriente el#ctrica a un alambre de platino o pantalla detectara de papel metálico como parte de un circuito puente, puede controlar la computadora, para mantener el alambre a JORGE VARGAS DAURE
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una temperatura constante sin tomar en cuenta la temperatura de aire ambiente. La corriente que se requiere para mantener la temperatura del alambre a pantalla se cambia lueo en una señal de volta$e del resistor. %ste tipo de sensor es muy 7til para la medici'n de flu$o de aire en masa que se encuentra en alunos sistemas de inyecci'n de combustible. %l aire que fluye por el alambre caliente o pantalla tiende a enfriarlo, de acuerdo con la temperatura y velocidad del flu$o de aire. 0uando esto ocurre la computadora aplica más corriente para mantener al alambre a una temperatura constante. La cantidad de corriente que se requiere para mantener la temperatura del alambre la interpreta la computadora como la cantidad de masa de aire que entra al motor. 0omo los resistores, los sensores de transformador env!an una señal anal'ica de retorno a la computadora en repuesta al volta$e de referencia. %l transformador es un $ueo de bobinas de inducci'n con un n7cleo m'vil. %sta clase de dispositivo se llama sensor de transformador diferencial lineal variable. %l acoplamiento electroman#tico entre los devanados de entrada y salida var!a con la posici'n del n7cleo. l devanado de entrada se le aplica un volta$e oscilante de referencia (13 Ch". os devanados de salida se equilibran d# modo que el volta$e de salida de cada uno sea la misma con el n7cleo en la posici'n central. 0uando el n7cleo se mueve, el volta$e de salida de un devanado es superior a la del otro devanado. Los dos volta$es se procesan para producir un volta$e de señal sencilla del sensor, que es proporcional a la cantidad y direcci'n del movimiento. %sta clase de sensor de transformaci'n se usa como un tipo de sensor de presi'n absoluta del m7ltiple (&-. %n este diseño una cápsula aneroide hace que se expanda y contraia y mueva el n7cleo. Los sensores LDT se usan tambi#n para medir el movimiento lineal, como la posici'n del acelerador. %n estos diseños, el n7cleo se mueve por medio de conexiones mecánicas. GENERADORES DE VOLTAJE.
Unos sensores pueden enerar un volta$e de señal. Los sensores de pulso del distribuidor usan una rueda disparadora iratoria para variar la reluctancia en un polo man#tico y la bobina de captaci'n. lunos fabricantes de autos los llaman sensores de reluctancia. Las computadoras para motor pueden usar estas señales como una referencia para la reulaci'n básica. La frecuencia de señal indica tambi#n la velocidad del motor. Los eneradores de pulso pueden usar tambi#n para indicar la posici'n del ciEeñal, velocidad del motor y orden de encendido. lunos sistemas utili"an eneradores de pulso o sensor de reluctancia en el bloque del motor para responder a un diente a un corte en el balanceador arm'nico. Los sensores de encendido sin distribuidor utili"an sensores separados de esta clase para indicar la velocidad y posici'n del ciEeñal. tro sistema utili"a un distribuidor de efecto hall en el distribuidor para indicar la posici'n del ciEeñal y la puesta a punto básica. SENSOR DE OXIGENO PARA LOS GASES DE ESCAPE.
%l sensor de oxieno para los ases de escape es un enerador de volta$e, 7nico, de di'xido de circonio que mide el contenido de oxieno en el escape. Fenera señales anal'icas de 3 a 1 volts, JORGE VARGAS DAURE
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comparando la diferencia entre #l oxieno que hay en el aire ambiente. %l sensor %F se basa en el concepto Lambda. Lambda es el s!mbolo rieo que los inenieros usan para indicar la proporci'n de un n7mero de otro. -ara controlar el aire combustible, lambda indica la proporci'n de aire en exceso a la cantidad estequiom#trica de aire. una proporci'n de 1A.G de aire y combustible, es donde se combina la mayor cantidad de aire posible con el combustible. ?o hay exceso de aire, no hay falta de aire. Lambda, entonces es iual 1. %n me"cla pobre, con proporci'n de 1, 12, o 1G es a 1 queda un exceso de aire despu#s de la combusti'n. La proporci'n lambda de exceso de aire al aire deseado es mayor que 1. -uede ser 1.3<, 1.3G, 1,1, o al7n otro n7mero. 0on una me"cla rica, de 18, 1<, 1A,1, hay falta de aire y la proporci'n lambda es inferior a 1. -uede ser 3,/G, 3,/<, 3,6/, etc. 0on una proporci'n menor de 3,6 o mayor de 1,83 el motor no funciona. %stas proporciones de aire y combustible de 11.G* 1 y 16*1. %l sensor %F traba$a como una bater!a alvánica para enerar volta$e hasta 1 volts. +u maren efectivo de señal es de 3,1 a 3,/ volts (133 a /33 milivols. 0uando el contenido de oxieno en el escape es ba$o (una me"cla rica), el volta$e del sensor es alta (A3 a /33 milivolts). 0uando el contenido de oxieno en el escape es elevado (me"cla pobre) el volta$e en el sensor es ba$a (133 a A3 milivolts. La fiura muestra el maren de funcionamiento del sensor de temperatura de unos 63340. ?'tese que el volta$e del sensor cambia con mayor rapide" cerca de una proporci'n lambda de 1 (proporci'n de aire combustible de 1A.G*1), lo cual lo hace ideal para mantener una proporci'n estequiom#trica. %l sensor debe calentarse al menos hasta <3340 antes de que enere una señal exacta, y proporcione los tiempos más rápidos de conmutaci'n, aproximadamente a 63340. %sta es la ra"'n más importante para el control del combustible sin auto correcci'n, con un motor fr!o. %l sensor %F se instala en el m7ltiple de escape o en el tubo de escape y consta de dos electrodos de platino separados por un electrolito cerámico de di'xido de circonio atrae los iones libres de oxieno, que tiene una cara neativa. Un electrodo se expone al aire ambiente (exterior) por medio de ventilas en la cubierta del sensor, y recoe muchos iones de 8. +in embaro, recoe menos iones y se hace menos positivo. 0uando hay una ran diferencia entre #l oxieno del escape y #l oxieno del aire (me"cla rica) los iones neativos de oxieno que hay en electrodo exterior van al electrodo positivo interior. %sto es una simple corriente el#ctrica (flu$o de electrones. %l sensor desarrolla un volta$e entre los electrodos. 0uando hay más oxieno en el escape (me"cla pobre) hay menos diferencia entre los iones de 8 que hay en los electrodos y un volta$e más ba$o. La fiura resume las relaciones de me"cla de aire combustible, contenido de oxieno del escape, volta$e del sensor y repuesta del computador. Un punto importante a recordar sobre el sensor %F es que mide oxieno* no mide la proporci'n de aire y combustible. +i el motor tiene falla de encendido. ?o se consume #l oxieno en la combusti'n. =ay ran cantidad de oxieno en la me"cla no quemada en el escape. %l sensor entrea una señal falsa de la me"cla pobre. %sta es una ra"'n porque es esencial el control de la computadora de la puesta a punto del encendido y el %F> para controlar efectivamente la medici'n de combustible. Todos los sensores %F funcionan de acuerdo a los principios que se explicaron antes, pero los detalles de su estructura son diferentes. lunos sensores tienen una conexi'n de un solo alambre para la señal de salida. %xiste la conexi'n a masa de la cubierta del sensor y el m7ltiple o tubo de escape. tros sensores tienen un conectador de dos alambres, que proporciona una conexi'n de masa a trav#s de la computadora. Los sensores de un alambre y los de dos alambres no son intercambiables. La fiura JORGE VARGAS DAURE
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muestra un manuito siliconico que protee el sensor y proporciona un respiradero a la circulaci'n de aire del ambiente. La posici'n del manuito es importante para este sensor para este sensor. +i lo empu$an hacia aba$o, sacándolo del cuerpo, bloqueara el respiradero y creara un volta$e de señal inexacta. =ay una creciente tendencia a usar sensores %F con calentador. %stos sensores tienen un tercer alambre que entrea corriente de la bater!a de 1 ampere o menos, a los electrodos del sensor, siempre que el interruptor de encendido está en posici'n de encendido. %sta corriente calienta más rápido con el motor fr!o y ayuda a mantener la temperatura del sensor para que se produ"ca una señal más exacta de volta$e. Los sensores %F con calentador se usan frecuentemente en motores turbo alimentados en donde el sensor se instala en la corriente aba$o del turbo. Hl turbo absorbe mucha ener!a calor!fica en el escape, lo cual retarda el calentamiento del sensor en un motor fr!o y puede ocasionar que el sensor se enfr!e por laros periodos de funcionamiento en vac!o y a ba$a velocidad. Un sensor %F con calentamiento tiene un par adicional de alambre para proporcionar corriente de calentamiento al termistor -T0 que hay en el sensor. Los sensores %F se instalan siempre en el m7ltiple de escape o los tubos de escape, pero la ubicaci'n exacta varia en diferentes motores. lunos motores en D tienen sensores separados en cada m7ltiple, alunos tienen dos sensores* uno antes y otros despu#s del convertidor catal!tico. OTROS SENSORES SENSOR DE FLUJO DE AIRE.
Los sensores de flu$o de aire eneralmente son sensores anal'icos que usan un potenci'metro para variar la señal de volta$e de retorno en proporci'n a 1 volumen de flu$o de aire. -roporcionan informaci'n para reular el flu$o de combustible en relaci'n con el flu$o de aire, como los hace el tubo ventur! del carburador. SENSORES DE PRESIÓN EN EL MÚLTIPLE, VACÍO Y PRESIÓN BAROMTRICA.
%stos pueden ser sensores de volumen aire, o ambos. La mayor parte son dispositivos anal'icos que usan un sensor pie"o resistivos o un transformador o potenci'metro activado por un diaframa de vac!o o una cámara aneroide. %stos sensores permiten que el computador a$uste la medici'n de combustible con relaci'n al volumen de aire y la cara del motor. -ermiten tambi#n que la computadora a$uste simultáneamente la puesta a punto y el %F> con relaci'n a la cara. >ecu#rdese que el vac!o es una presi'n neativa del motorI la presi'n barom#trica es la presi'n atmosf#rica y la presi'n absoluta del m7ltiple es la presi'n barom#trica menos el vac!o. Una combinaci'n de esta informaci'n permite un control del motor, mas preciso de lo que el vac!o del m7ltiple puede proporcionar directamente. SENSOR DE TEMPERATURA.
+i una computadora necesita saber si el enfriador de la temperatura del aire está por arriba a por deba$o de un punto de traba$o, este traba$o lo hará un sencillo interruptor bimetalicos. +i la JORGE VARGAS DAURE
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computadora necesita saber cualquier temperatura dentro de un maren, se necesitara un termistor. -ara medir el combustible, los sensores de enfriamiento y de la temperatura del aire harán el traba$o de una bobina filtro de carburador y proporcionaran el control de un depurador de aire termostato. Tambi#n permitirán que la computadora a$uste con exactitud la puesta a punto de encendido y el flu$o de la %F>. SENSORES DE POSICIÓN DEL ACELERADOR.
Un sensor de posici'n del acelerador indica si un motor está en reposo, acelerador totalmente abierto o un punto intermedio. %s tanto un sensor de cara, como de velocidad. Un sensor de posici'n del acelerador puede ser un sencillo interruptor de acelerador totalmente abierto o un interruptor de posici'n de reposo, para indicar los extremos de despla"amiento del acelerador con un volta$e alto o ba$o. &ucho sistema usa un potenci'metro como sensores de acelerador. %l acelerador mueve un contacto desli"ante a trav#s de un resistor para enviar una señal anal'ica que indica la posici'n del acelerador. SENSORES DE PUESTA A TIEMPO DEL ENCENDIDO, POSICIÓN DEL CIG!E"AL Y VELOCIDAD DEL MOTOR.
%stos env!an señales tanto anal'icas como diitales para controlar la puesta a tiempo, la medici'n de combustible y la %F>. SENSORES DE VELOCIDAD DEL VE#ÍCULO
lunos sistemas de control necesitan controlar el enclavamiento del convertidor de par motor, y la selecci'n del enrana$e de transmisi'n. Los sensores de velocidad son, en eneral, eneradores de pulsos o sensores 'pticos en el veloc!metro. SENSORES EGR
%s importante conocer la velocidad de flu$o de %F> para controlar la puesta a punto y la medici'n del combustible, as! como el funcionamiento de la válvula %F>. &uchas válvulas %F> tienen un transductor que consta de un potenci'metro con un contacto desli"ante en la parte superior del vástao de la válvula. trav#s de la descripci'n del motor, la computadora conoce una cierta señal de volta$e de retorno a una cierta posici'n de la válvula, lo que es iual a la velocidad espec!fica del flu$o de la %F>. 0uando se combinan las señales de velocidad, cara y temperatura, la computadora utili"a esta informaci'n para a$ustar la puesta a punto, %F> y medici'n de combustible. SENSORES DE CLIMATIZACIÓN.
La mayor parte de los sensores de climati"aci'n son interruptores que indican cuando se acopla el embraue del compresor. %l compresor 0 puede usar a 13 caballos de fuer"a extra, lo cual aumenta la cara del motor. 0uando el compresor sabe que el compresor está enranado, puede a$ustar la puesta a punto, el flu$o de combustible, velocidad en vac!o y otras variables para compensar la cara extra. JORGE VARGAS DAURE
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Apuntes de Electrónica
SENSORES DE DETONACIÓN.
La mayor parte de los sensores de detonaci'n contienen un cristal pie"o. >esistido que cambia su resistencia cuando se les aplica una presi'n. 0uando existe una detonaci'n, la presi'n es uniforme en todo el cristal. +i se le aplica un volta$e de referencia al sensor, el volta$e de señal de retorno permanece en su valor proramado. 0uando hay una detonaci'n, #sta cambia la presi'n. %sto cambia la resistencia del sensor y as! tambi#n el volta$e de la señal de retorno. SERVOMANDOS SISTEMA DE CONTROL.
Un servo mando es un dispositivo de salida que cambia las señales de volta$e en acci'n mecánica. La mayor parte del servo mando de control son solenoides y reveladores. +in embaro, alunos son motores paso a paso. Un solenoide es un dispositivo electroman#tico que utili"a el manetismo para mover un n7cleo metálico, cambiando as! un volta$e el#ctrico en movimiento mecánico. Un rel# usa una corriente el#ctrica para controlar otra corriente el#ctrica. Un motor paso a paso es un motor de corriente directa que avan"a en pasos increm#ntales de deseneri"ado (no;volta$e) a totalmente enereni"ado. (Dolta$e total. SOLENOIDES
La computadora controla el volta$e hacia el solenoide, pero en eneral, no conmuta volta$e del sistema. +e aplica el volta$e de la bater!a a una terminal del solenoide de la computadora abre y cierra un conmutador de puesta a tierra que se conecta a otra terminal. s! mucho servo mando se conecta a masa (tierra) a trav#s de la computadora por lo que es esencial una conexi'n seura a tierra de la computadora para que el sistema funcione apropiadamente. %l solenoide puede enereni"arse por periodos irreulares o conectarse o desconectarse cierto n7mero de ciclos por seundos. AMPLITUD DE PULSO Y MODULACION DE LA AMPLITUD DE PULSO.
%l control computari"ado de los equipos de medici'n activados por un solenoide utili"a un concepto que se llama modulaci'n de la amplitud de pulso. %sta es una expresi'n que uno oye con relaci'n a muchos dispositivos de medici'n, activados por un solenoide. +i un solenoide de pura de filtro, o un vac!o de %F> se mantiene eneri"ado por laro periodo de tiempo no hay porque preocuparse de la modulaci'n de amplitud de pulso. %l ciclo completo de funcionamiento de cualquier otro dispositivo medidor activado por un solenoide es la secuencia de encendido o apaado y reresar. Un dispositivo puede funcionar a cualquier n7mero de ciclos por seundo, dependiendo de su diseño* 13. 83, 23. etc. +in embaro para un solenoide encendido apaado que act7a con rapide". La amplitud de pulso es la cantidad de tiempo que está eneri"ado el dispositivo medido en miliseundo. Una boquilla de inyecci'n que se usa en un sistema de inyecci'n de combustible proporciona un buen e$emplo de amplitud de pulso. JORGE VARGAS DAURE
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Apuntes de Electrónica
La computadora var!a la amplitud del pulso con relaci'n a la cantidad de combustible que requiere un motor particular en un momento dado. La amplitud de un pulso corto entrea poco combustibleI la amplitud de un pulso más rande entrea más combustible. La computadora var!a o modula la amplitud de pulso para fi$ar el r#imen de traba$o que lorará a la salida requerida por el solenoide. REGIMEN DE TRABAJO
%l r#imen de traba$o es el porcenta$e del ciclo completo en el cual el solenoide esta conectado (eneri"ado. tro modo de decirlo es que el r#imen de traba$o es la proporci'n de la amplitud del pulso con la amplitud completa del ciclo. La amplitud de pulso se mide en el tiempo absolutoI el r#imen de traba$o se mide como porcenta$e. Un pulso de volta$e medido desde la computadora, determina el r#imen de traba$o. La fiura muestra la relaci'n de amplitud de pulso, r#imen de traba$o variable y tiempo fi$o de traba$o para un solenoide de control de me"cla del carburador de retroalimentaci'n. RELE
%l impulsor de la salida de la computadora abre y cierra el circuito de control de un rele de mando que proviene de un microprocesador. 0uando el circuito de control está abierto, el circuito de alimentaci'n está abierto, y no pasa ener!a por el rele al dispositivo que se está controlando. 0uando se cierra el circuito de control, la bobina eneri"ada enera un campo man#tico que hace que se cierre el interruptor del relevador accionando un dispositivo de control. MOTORES PASO A PASO.
Los motores pasa a paso son tambi#n servo mando diital. Un motor paso a paso puede tener de 133 a 183 pasos de movimiento, desereni"ado ha totalmente eneri"ado, dependiendo del volta$e. Los motores paso a paso se usan com7nmente como controles de velocidad en vac!o. -or lo eneral, el motor de 0 act7a directamente sobre la cadena de conexi'n del acelerador de los motores carburados. %n el sistema de inyecci'n de combustible. Hste se controla eneralmente una derivaci'n de aire para la marcha en vac!o dentro del cuerpo del acelerador.
JORGE VARGAS DAURE
