VALOR: $ 12.50 USD COLECCIÓN DE REPORTES – No. 3
El Osciloscopio Digital USB para PC -
La única ventana a nuestro alcance para analizar la electrónica automotriz
El osciloscopio te mostrará exactamente cómo funciona un circuito automotriz, pero más importante aún, te revelará por qué no funciona. La música de orquesta en vivo,
desafinada, rompe la metódica
Ahora vayamos del salón de
suena maravillosa. El director,
armonía del compás. Algo salió
música al taller, porque como
mediante
que
mal, pero ¿qué fue? Al mirar a
técnicos, esto es precisamente a
armonizan con el tiempo, dirige el
toda la orquesta, traté de ubicar
lo que nos enfrentamos todos los
ritmo de la música. Cada nota es
al responsable, pero al buscar
días en el servicio de diagnóstico.
perfecta. Y entonces sucede lo
entre todos los músicos, me
La PCM es quien dirige el suave y
inesperado: una nota disonante y
resultó imposible.
continuo sonido del motor de
movimientos
Cuando la electrónica de un vehículo presenta una falla, se necesita de un técnico calificado para ubicar esa falla. Comienza entonces a recolectar todos los datos. Pero para hacerlo, necesita entrar al silencioso e invisible mundo del electrón. Este mundo, fascinante y dinámico como es, ciertamente resulta muy distinto del nuestro. La electricidad viaja muy,
muy
rápido.
electricidad
se
Como
la
desplaza
a
velocidades cercanas a las de la luz, tiene la capacidad de darle 7 ½ vueltas a la Tierra en un segundo. En un segundo, tu o yo podremos dar un par de pasos y nada más. Y además, puesto que la
rapidez
de
la
percepción
humana es de 100 milisegundos o quizá menos, ¿cómo puede hacer Fig. 1 - En rojo, señal del sensor de posición del árbol de levas; en verde, señal del sensor de posición del cigüeñal. Ambos resentan com ortamiento normal en a a ón súbito a a ado normal.
un técnico para investigar fallas en este mundo súper veloz del
combustión interna, con cada
información.
cilindro encendiendo al unísono
compararlo
en un compás perfecto y de
vehicular en una ciudad. Cada
repente, algo sale mal. El sereno
vehículo
motor súbitamente empieza a
específico. Mediante estructuras
fallar. ¿Dónde esta la falla? Con
cronometradas
tantas
a
semáforos, el tráfico vehicular
poder
continúa fluyendo sin que ocurran
posibilidades
nosotros,
frente
¿cómo
determinarlo?
Esto
podemos
con
el
tiene
un
tráfico destino
que
llamamos
incidentes. Ahora piensa en los vehículos como si se tratara de
Necesitamos comprender qué es
electrones y en las calles como si
lo que ocurre en los circuitos de
fueran
circuitos
control electrónico del motor. Los
Ahora
imagínate
electrones circulan por circuitos y
semáforos
entre
tienen
MOSFETs, o compuertas, que
“compuertas” que regulan sus
controlan los movimientos de los
movimientos.
electrones a través del circuito. Es
dispositivos Cada
que
compuerta
son
electrónicos. que
transistores
importante
o
está administrada por un reloj
muy
interno que permite que los
semáforos,
electrones se muevan a través del
ejecuten
circuito en intervalos precisos.
momento justo y en el orden
Estos intervalos son controlados
correcto. Cuando los semáforos
por la estructura de la compuerta
quedan fuera de sincronía, por
y la operación del programa en el
ejemplo, si todos los cuatro
microprocesador.
semáforos estuviesen en verde en
o su
que
los
los
compuertas,
función
en
el
la misma intersección, ocurrirán El programa del microprocesador
colisiones que interrumpirán el
compara
flujo del tráfico.
estos
eventos
cronometrados y entonces emite comandos con base en esta
electrón?
Un
osciloscopio
le
permite hacerlo. Un
osciloscopio
rastrea
el
movimiento de electrones en un circuito. Y esto lo realiza mediante mostrando gráficas de voltaje contra el tiempo directamente en
la pantalla del osciloscopio. El nivel de voltaje desplegado en la gráfica depende directamente 2 cosas: del flujo de corriente disponible y de la resistencia presente en el circuito. Si un técnico toma lecturas de las variaciones de voltaje en esas gráficas
y
enseguida
las
interpreta, entonces con relativa facilidad,
el
técnico
puede
determinar qué fue lo que ocurrió dentro del circuito electrónico. Para utilizar un osciloscopio a su máximo potencial, las señales deben compararse una contra otra.
Nunca
te
concentres
demasiado en la última falla o “efectos subsecuentes” , porque
antes debes hallar el principio de la primera falla, o su causa, para
realizar un diagnóstico exitoso. (Entiendo que esto suena algo confuso, pero con la resolución siguiente de un ejemplo de un caso difícil, será más claro.) Como
puedes
apreciar,
es
evidente que la estructura de funcionamiento cronometrado de un circuito, es la clave para comprender el orden consecutivo de eventos aislados en el que se presenta una falla. ¿A qué me refiero? Sencillo: si conoces, o al menos comprendes la lógica de operación
de
un
circuito,
entonces cualquier desviación que se presente será tan obvia para ti que cuando la veas, saltará frene a tus ojos, siempre y cuando lo veas en un osciloscopio.
Fig. 2 - Oscilograma mostrando 5 señales de onda algunos milisegundos previos al apagón: en amarillo, inyector 1; rojo, inyector 2; verde, inyector 3; azul, inyector 4; púrpura, señal TAC digital cuadrada de control de circuitos primarios de encendido. Observa el
Veamos uno de varios ejemplos
pico negativo descendente del inyector 1. Ese p ico no debe estar ahí. ¿Qué cr ees que pudiera haberlo provocado?
sobre cómo un osciloscopio puede
operación del motor. Enseguida,
momento del apagón, las lecturas
ayudarte a encontrar defectos. En
tomé
ambos
de los inyectores perdieron el
nuestro primer ejemplo estamos
sensores pero esta vez apagué el
orden y sus pulsos quedaron
revisando un Honda Civic 2001,
motor yo mismo; esta nueva
como lo puedes ver en la Fig. 3.
que
tiene
un
problema
la
lectura
de
lectura la comparé con la del
Observa
intermitente que provoca que el
momento
súbito.
perdieron su secuencia. Las trazas
vehículo se apague de súbito.
Obviamente, esto lo hice para
verde y amarilla están totalmente
Antes de conectar el osciloscopio,
determinar
alguna
fuera de tiempo con la operación
primero verifiqué la presión de
diferencia significativa en estas
del orden de encendido. Incluso,
combustible al momento justo del
señales,
la traza amarilla está activada por
apagón súbito y esta estaba en 44
oscilograma del momento del
el
psi, así que el apagón no se debía
apagón
el
comparación con el resto de los
a falta de combustible ni por
momento en que yo mismo giré la
inyectores y además, el inyector 1
bomba averiada. Obviamente en
llave para apagarlo. Encontré que
comenzó su activación casi a la
lo
bien.
no había ninguna diferencia entre
par del inyector 2. Son varias
Naturalmente, el problema era de
ambos oscilogramas. Por lo tanto,
origen electrónico. El osciloscopio
los sensores de árbol de levas y de
se conectó a varios circuitos de la
posición del cigüeñal no eran los
PCM. Como sospechaba de lo
causantes.
mecánico
toda
está
del
apagón
si
existía
contrastando súbito
contra
1º) 2º)
el
sensores del árbol de levas y del cigüeñal, los puse a prueba.
Seguí buscando.
Primero en la Fig. 1, la traza roja está conectada al sensor CAM de
Lo que ahora hice fue conectar 4
posición del árbol de levas. La
puntas de prueba a los inyectores;
traza verde está conectada a la
como puedes apreciar en el
señal del sensor CKP de posición
oscilograma
del
lectura
inyectores obedecen la secuencia
corresponde a momentos previos
del orden de encendido 1-3-4-2.
y llega hasta el momento del
Mientras registraba las lecturas y
apagón.
operaba
cigüeñal.
Esta
Tras hacer el barrido,
(Fig.
el
2),
los
vehículo,
4
los
estas dos señales permanecieron
inyectores se comportaron de
iguales y sin distorsión durante la
manera normal, sin embargo, al
doble
que
de
los
inyectores
tiempo
en
desviaciones. Recuerda: es muy
“reset”. Este ‘reset’ sufrido por la
En la figura 2, las trazas amarilla,
importante tener presente que en
PCM es ocasionado por una
roja, verde y azul están todas
las lecturas anteriores de los
interrupción del reloj interno, o
conectadas al circuito de control
sensores del árbol de levas y del
señales
que
de los inyectores. La traza púrpura
cigüeñal,
permiten que el programa realice
está conectada al circuito TAC de
los cálculos y ponga en operación
encendido, que va marcando los
los
pulsos
no
hubo
ninguna
anomalía.
cronometradas,
comandos
de
de
cada
bobina
de
Ahora que ya había recolectado
activación/desacticación,
para
encendido. Esto es clave porque
algunos pedacitos de información
que los inyectores funcionen en
cada bobina está s ecuencialmente
del momento justo de la falla,
los
por
hermanada con el pulso de cada
procedí a examinarlas en busca de
intervalos
Sin
inyector. Y así es como encontré la
las pistas
embargo,
señales
causa del problema. Observa que
que necesitaba para
continuar con mi investigación.
momentos
justos
y
adecuados. cuando
las
cronometradas, o las compuertas,
el
se salen fuera de especificación,
oscilograma, muestra como la
Las dos señales principales de
se
traza amarilla presenta un pico
control
interrupción del “programa de
del
tiempo
son
los
presenta
entonces
una
derecho
descendente
de
del
polaridad
sensores del árbol de levas (CMP)
actividades”
que
y de posición del cigüeñal (CKP),
operaciones
críticas
están en buen estado y no
operación del motor. Esto, en
Para evaluar esta señal como es
exhiben conductas irregulares ni
consecuencia, genera una falla de
debido, (observa la Fig. 4), con el
desviaciones. Por lo tanto, no son
motor. La PCM puede sufrir
software de nuestro osciloscopio
las responsables del problema.
“resets”
el
vamos a apagar el resto de los
¿Entonces que sucede?
cronómetro interno, falla de las
canales, haremos “zoom” en la
señales de entrada de control de
zona
tiempo, tierras o voltajes de
modificando la escala de voltaje y
alimentación en mal estado, o
el tiempo de barrido, para así
Cuando la secuencia de activación
ruido eléctrico ingresando a la
tener un acercamiento y nos
de los inyectores se distorsiona y
PCM. Para determinar la causa del
resulte
el tiempo de activación de los
‘reseteo’ de la PCM, las puntas de
comprender
inyectores se incrementa, s ignifica
prueba del osciloscopio deben
ambas señales.
que la PCM está experimentando
removerse.
Se trata de lo siguiente.
debido
a
controla
extremo
para
fallas
negativa.
la
un “evento de reinicio”, o un
que
nos
más
fácil la
interesa
y
rápido
relación
entre
Ahora resulta obvio que la traza púrpura
queda
perfectamente
alineada con el pico amarillo descendente. Recuerda:
la
traza
púrpura
representa a la señal TAC que nos indica el momento en que la PCM dispara la bobina de encendido en la caída de voltaje de la señal digital cuadrada. (La comparación también puedes hacerla con la señal tradicional del primario de encendido que ya conoces. En este caso elegí la señal TAC, porque al ser una simple señal digital cuadrada, resulta un poco más sencillo y nítido para analizar en términos visuales, pero la lógica comparativa es la misma.)
¿Entonces Fig. 3 – Señales de onda de los 4 inyectores justo en el momento del apagón. (Este es un apagón posterior al de la Figura 2.) En amarillo inyector 1; en verde, iny ector 3; en azul, inyector 4; en púrpura, inyector 2. ¿Cuáles son las 4 anomalías evidentes en este oscilograma?
problema?
cuál
es
el
El problema con este Honda Civic
residuo carbonoso, los electrones
control, ofrece un camino de flujo
es que una de las cuatro bobinas
fluirán por el camino que oponga
por el que la alta energía inducida
de encendido tiene una pequeña
menos resistencia eléctrica. En
en el embobinado secundario,
acumulación
residuo
este caso, el residuo carbonoso,
encuentre una vía de descarga
carbonoso entre el embobinado
para ir de vuelta al circuito
hacia los circuitos integrados de la
primario
primario.
PCM. Como es de esperarse, este
y
de el
embobinado
secundario. Tú bien lo sabes:
altísimo voltaje ingresando a la
cuando la resistencia entre los
Puesto
que
el
embobinado
PCM distorsiona la estructura
electrodos de la bujía es mayor
primario está conectado a voltaje
cronometrada
que la resistencia del
de alimentación y al circuito de
microprocesador.
interna
del
En consecuencia, la secuencia de inyección es deformada, lo cual ocasiona todo tipo de síntomas, como la distorsión en el orden y duración de pulsos de inyección, lo que en este caso arroja como resultado
natural,
un
apagón
súbito. Observa que la polaridad negativa del pico solo se exhibe en un solo circuito de control de inyector. Esto es muy común cuando las bobinas
de
encendido
tienen
residuos carbonosos dentro de ellas, formando así arcos voltaicos que fluyen en el sentido inverso, desde el embobinado secundario hacia el embobinado primario y hacia los circuitos de control, con Fig. 4 – Acercamiento de las señales de onda del inyector 1 y pulsos de la señal TAC. (Las demás señales de inyectores fueron inhabilitadas para apreciar mejor estas dos.) El orden de encendido es 1-3-4-2. Naturalmente, cada señal cuadrada TAC viene después de su respectivo pulso de inyección, respetando la lógica del orden de encendido; entonces, los pulsos que vemos en púrpura DESPUES del pulso de inyección corresponden al orden 1-34, leídos de izquierda a derecha. La caída de los pulsos TAC son la descarga de la chispa en el secundario. (La caída del pulso 2 del ciclo anterior se puede apreciar en el extremo izquierdo del oscilograma.) Observa que la caída de voltaje del pulso del cilindro 4 coincide en el momento exacto del pico negativo amarillo. Compara con la Fig. 1.
todas las consecuencias que ello ocasiona.
Un sitio muy común en donde
disponibles
para
que
puedas
este pico negativo se manifiesta
comparar diversas señales de
pico
es en el oscilograma de los
manera simultánea.
defectuosa (observa de nuevo la
inyectores.
Lo que hallarás, literalmente, es el apuntando
a
la
bobina
Fig. 4). Observa en la figura 4, que el pico
La bobina de encendido produce
negativo
se
presentó
una descarga eléctrica negativa,
después de que el inyector se
oscilograma
debido a que la bobina de
había
el
fácilmente te darás cuenta que en
encendido está arrollada de tal
momento en el que se presenta,
este Honda Civic 2001 la bobina
manera, que hace que la punta
es justo el momento en que la
defectuosa era la del cilindro 4.
aislada de la bujía adquiera una
señal
Haz el ejercicio y conclúyelo tú
polaridad negativa, y así la rosca
encendido cierra su circuito.
desactivado,
TAC
del
mucho
pero
primario
de
de
la
Fig.
2,
mismo. Verás que no es tan difícil
de la bujía adquiera una polaridad positiva. Esto es así porque la
Si revisas con detenimiento el
como
¿Cuál es la lección entonces?
parece.
necesitas
punta aislada de la bujía es capaz
ubicar
Lo
hacer
cuál
es
único
es, el
que
primero, pulso
de
de mantener una temperatura
Cuando detectes picos negativos
encendido que le corresponde al
mucho más elevada, lo cual les
en
los
cilindro 1 y enseguida, contar el
brinda a los electrones un camino
inyectores, o de otro tipo de
orden de encendido de izquierda
que les facilita la ionización entre
actuadores controlados por la
a derecha. Donde el pico anómala
PCM, la causa más probable
y el pulso correspondiente se
También cerciórate de que tu
es/son
crucen,
osciloscopio tenga varios canales
encendido.
los
oscilogramas
de
los electrodos de la bujía. Cuando te encuentres rastreando ruido eléctrico o picos de voltaje en tus oscilogramas, utiliza la función de arrastre de izquierda a derecha con el mouse de tu computadora. Es una función fundamental
en
todos
los
osciloscopios modernos y el tuyo te la debe ofrecer, pues es precisamente esta función la que nos permite ubicar este tipo de picos fugaces para el ojo humano. la(s)
bobina(s)
de
habrás
componente
hallado
defectuoso
al que
produzca dicho pulso. Y si es un vehículo que utiliza varias ¿cómo
bobinas
de
saber
encendido,
cuál
es
la
defectuosa?
Un caso como este obliga a la mayoría de los técnicos a darse por vencidos, porque a final de cuentas,
Es muy sencillo:
bobina
¿cómo entre
podría
cuatro,
una
ser
la
causante de que todo un motor se Solo
necesitas
oscilograma exhibiendo
explorar
del el
el
componente
pico
apague?... al fin y al cabo, nuestra lógica tradicional nos dice que
“si
anómala;
el vehículo enciende y ningún
entonces, haciendo los ajustes en
cilindro falla, entonces las bobinas
la pantalla de tu osciloscopio,
están bien…
relaciónalo con el oscilograma de
estuviera defectuosa, lo más que
encendido y ubícalo con el cilindro
podría suceder es que solo el
correspondiente, respetando el
cilindro correspondiente fallaría.”
pero si una bobina
orden de encendido, desde luego. Y esa hipótesis es válida hasta cierto punto, no obstante, en este
reporte acabo de demostrarte
cuenta de muchas cosas que te
donde sea que haya voltajes en un
que una bobina individual sí es
ayudarán a reparar vehículos de
circuito. Cuando comiences en
capaz de alterar los procesos
forma
Es
serio a operar tu osciloscopio en
cuando
justamente el conocimiento de la
actividades de práctica y sobre
aquélla le devuelve arriba de
tecnología lo que te distinguirá de
todo en labores de diagnóstico,
30,000 voltios a través del circuito
entre los demás técnicos.
aprenderás muchas cosas sobre
internos
de
PCM ,
la
rápida
y
efectiva.
primario, más que suficiente para confundirla y apagar el motor.
electricidad y electrónica. En poco Este
ha
sido
solamente
un
tiempo, el uso continuo de tu
ejemplo aislado de los usos que
osciloscopio
recibe
con
genuino entendimiento sobre el
un
conexión USB a una laptop, pero
funcionamiento conjunto de los
vehículo de súbito se apaga,
existen muchas otras maneras de
circuitos, pero más importante
entonces tal vez un sensor de
aprovechar
aún,
árbol de levas o de cigüeñal están
instrumento único en su clase. Tú
funcionen y más importante aún,
defectuosos, o quizá pienses que
puedes utilizar un osciloscopio en
te
Es
comprensible
técnico
supongas
que que
como si
el combustible se cortó, o que el sensor MAP se queda pegado, o que la PCM tiene un problema, o lo que sea. Las posibilidades son muchas y es válido considerarlas todas… lo que
no
se
vale
es
saltarnos
las
pruebas, remplazar componentes y creer que estamos haciendo lo correcto. Tienes que analizar, tienes que estudiar, tienes que leer, tienes que hacerlo bien. No hay opción. Porque si no lo haces bien, alguien más lo hará en tu lugar. Como
puedes
percatarte,
el
osciloscopio es tu ventana al mundo
de
la
electrónica
automotriz. Si te decides a mirar a través de esta ventana, te darás
el
osciloscopio
al
máximo
este
te
brindará
un
te mostrará cuando no mostrará
el
por
qué.
