06Sensores y Actuadores SEAT

7/23/2019 06Sensores y Actuadores SEAT

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Servicio

CUADERNOS DIDCTICOS BSICOS

S E N S O R E SGESTIONES ELECTRNICAS

Y ACTUADORES6


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No se permite la reproduccin total o parcial de este cuaderno, ni el registro en un sistema informtico, ni la transmisin bajo cualquier formao a travs de cualquier medio, ya sea electrnico, mecnico, por fotocopia, por grabacin o por otros mtodos, sin el permiso previo y por escrito

de los titulares del copyright.TTULO: Gestiones Electrnicas. Sensores y Actuadores (C.B. n. 6) - AUTOR: Organizacin de Servicio - SEAT, S.A. Sdad. Unipersonal. Zona Franca, Calle 2

Reg. Mer. Barcelona. Tomo 23662, Folio 1, Hoja 56855

1. edicin - FECHA DE PUBLICACIN: Feb. 98 - DEPSITO LEGAL:B-3071/98Preimpresin e impresin: TECFOTO, S.L. - EDIFICI OU GRFIC - Ciutat de Granada, 55 - 08005 Barcelona - Diseo y compaginacin:WIN&KEN


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N D I C E

LOS SENSORES 4-5SENSORES PORMAGNETISMO 6-7

SENSORES POREFECTOHALL 8-9

SENSORES PORCONDUCTIVIDADELCTRICA 1 0-11

SENSORESTERMOELCTRICOS 1 2-1 3

SENSORESFOTOELCTRICOS 1 4-1 5

SENSORESPIEZOELCTRICOS 1 6-1 7

SENSORES PORULTRASONIDOS YRADIOFRECUENCIA 1 8-1 9

SENSORES: INTERRUPTORES YCONMUTADORES 20-21

ACTUADORES 22-23

ACTUADORESELECTROMAGNTICOS 24-25

ACTUADORESCALEFACTORES 26-27

ACTUADORES: ELECTROMOTORES 28-29

ELECTROMOTORES: MOTOR PASO APASO 30-31

ACTUADORESACSTICOS 32-33

ACTUADORES: PANTALLAS DECRISTALLQUIDO 34-35UNIDAD DECONTROL:TCNICASDIGITALES 36-37

UNIDAD DECONTROL: PUERTASLGICAS 38-39

UNIDAD DECONTROL: ESTRUCTURAINTERNA 40-41

E JERCICIOS DEAUTOEVALUACIN 42-46

Amigo lector, para una mejor comprensin de estecuaderno, te recomiendo repasar los nmeros1

y 3 de esta coleccin con los ttulos de:CONCEP-TOS BSICOS DE ELECTRICIDAD y COMPO-NENTES BSICOS DE ELECTRNICA.


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Transmisin de sealesEn un sistema electrnico, el sen-sor es el elemento dispuestoexpresamente para obtener infor-

macin. La palabra sensor es elnombre popular con el que seconocen los transductores. Sefabrican gran variedad de transduc-tores, capaces de convertir cual-quier parmetro fsico, qumico obiolgico en una magnitud elctri-ca. El fenmeno de la transduccinpuede darse de dos modos:

Activo: cuando la magnitud fsi-ca a detectar proporciona laenerga necesaria para la genera-cin de la seal elctrica, como

por ejemplo los sensores piezoe-lctricos o magnticos.

Pasivo: cuando la magnitud adetectar se limita a modificar

algunos de los parmetros elc-tricos caractersticos del ele-mento sensor, tales como resis-tencia, capacidad , reluctancia ,etc.

Casi siempre es necesario algntipo de acondicionamiento de laseal elctrica, aunque no se pre-cise alimentacin. Determinadossensores suministran la seal desalida en modo digital, no obstan-te lo ms habitual es encontrarque la magnitud elctrica que pro-

LOS SE N S O R E S

Los sensores son los dispositivos que convierten (traducen)

una magnitud fsica en una seal elctrica.

Se utilizan muchos tipos de sensores y su clasificacin depende

del principio de funcionamiento en que se basan.

B6-01

Cuadro sinptico de la gestinelectrnica del motor

Los sensores proporcionan las sealespara que la Unidad de Control pueda

accionar los actuadores.

SENSORES ACTUADORESUNIDAD DE CONTROL


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porciona sea de tipo analgica.Un ejemplo sencillo de sensorlo compone el aforador de com-bustible, el cual transforma el

nivel del depsito en una sealelctrica.

Clasificacinde los sensoresLa respuesta que proporciona unsensor depende de la magnitud fsi-ca que puede ser detectada y tra-ducida en una variacin elctrica ydel principio fsico en que se base.Existen numerosos sensores quemiden parmetros muy diversos.Para su estudio atendiendo al

principio de funcionamiento sehan clasificado en los siguien-tes t ipos:

Magntico.Por efecto hall.Por conductividad elctrica.Termoelctricos.Fotoelctricos.Piezoelctricos.Por ultrasonidos.Por radiofrecuencia.Interruptores y conmutadores.Generalmente los sensores vanasociados a alguna Unidad deControl Electrnico, donde seproduce el acondicionamientode la seal.

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La seal proporcionada por el sensor generalmente es acondicionadaelectrnicamente para que la Unidad de

Control pueda entender e interpretar los datos.

Entrada de la seal Acondicionamientoy procesamiento de la seal

Aplicacin de la seal


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interior una corriente alterna.Cuando gira la rueda dentada losdientes pasan cerca del imn y lareluctancia, es decir, el camino

que sigue el flujo magnticoentre la bobina y el imn vara yesta variacin provoca la apari-cin de una tensin inducida enla bobina.La frecuencia de la corriente desalida de la bobina es proporcio-nal a la velocidad de la rueda.

Interruptor de seguridadEl interruptor de seguridad,tambin denominado contactoreed, se utiliza como interrup-tor electromecnico en los siste-mas Airbag.Se compone de una ampolla decristal en cuyo interior se hallandos contactos metlicos separa-dos; al someter a la ampolla a uncampo magntico, proporciona-do por un cilindro imantado que

se desplaza, los contactos cie-rran el circuito elctrico. Unmuelle mantiene el cilindro enuna posicin que impide el dispa-

ro involuntario.

Otras aplicacionesLos sensores de tipo magnticoencuentran muchas aplicacionesdentro del automvil, apareciendocada da nuevas funciones, entrelas que cabe destacar:

Transmisor de la posicin de lacorredera de regulacin (TDi,SDi).

Transmisor de la carrera de agujade inyector en los sistemas TDi.

Sensor de campo magntico(brjula) en sistemas de navega-cin por satlite (GPS).

Los sensores basados en el tiporeed se utilizan tambin como:

Transmisor de nivel de l quido defrenos.

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Funcionamiento del interruptor de seguridad tipo reed Cuando se desplaza el anillo imantado,

se cierra el contacto elctrico.

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TRANSMISOR DE NIVELDE LQUIDO DE FRENOS

Smbolo del TRANSMISOR DE NIVELDE LQUIDO DE FRENOS

Flotadormagntico

Soportecon interruptor

reed


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Gracias a las caractersticas elctricas de los sensores hall, su campo de aplicacin

se extiende desde los clsicos detectores de posicin y velocidad del motor, hasta

otras aplicaciones ms sofisticadas y menos conocidas como el transmisor de aceleracin

en sistemas electrnicos de estabilidad programada (ESP).

SE N S OR E S P OR EFECTO H A L LFundamentosLos sensores hall se basan en eldenominado efecto hall que se pro-duce cuando un cierto tipo de semi-

conductor al ser recorrido por unacorriente y sometido a un campomagntico, genera en sus extremosuna diferencia de tensin.La ilustracin representa el funcio-namiento de un sensor de efectohall. Una pequea pastilla contieneel material semiconductor. Cuandoes sometido a la accin de uncampo magntico, las lneas de fuer-za producen un desplazamientointerno de cargas elctricas, lo queorigina que aparezca una diferenciade cargas, y por lo tanto de tensin,entre los extremos del elementosensor, con un valor proporcional a

la intensidad del flujo magntico.La pastilla hall va montada sobreun circuito integrado que seencarga de conformar la seal.

Las cualidades del sensor hall posibili-tan que pueda utilizarse para un grannmero de aplicaciones donde serequiere una respuesta rpida y per-fectamente cuadrada.Pero tambin se aprovecha elprincipio de funcionamiento paramedir la intensidad de un campomagntico, siendo ste el princi-pio en que se basan el transmisorde aceleracin transversal y tam-bin las pinzas amperimtricas,que miden la corriente que circu-la por un cable a partir del campomagntico detectado alrededordel cable.

Funcionamiento interno de sensor hallEl campo magntico modifica el flujo de

electrones y hace aparecer una diferencia detensin en extremos de la pastilla hall.

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Smbolo del SENSOR HALL*

* El smbolo del sensor hall es genrico para todos los

dispositivos de su naturaleza.

TRANSMISOR HALL

Pastilla hall

Campo magntico

Flujo de electrones

-+


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AplicacionesTransmisor hall

El transmisor hall se utilizacomo detector de revolucio-nes y de posicin angular delcigeal.En determinados sistemas eltransmisor va alojado en el dis-tribuidor. Un rotor dotado conventanas gira interrumpiendo elcampo magntico que incidesobre l, lo cual produce impul-sos elctricos que sern utiliza-

dos por los sistemas de gestinelectrnica del motor.

Otras aplicacionesLos sensores de efecto hall resul-tan muy apropiados para otras

muchas aplicaciones, entre las quese encuentran:

Transmisor de aceleracin trans-versal en el sistema electrnico

de estabilidad programada(ESP).

Deteccin del nivel del vehculopara proceder a la nivelacin dealtura.

Regulacin de la posicin de losfaros de tipo Xenn.

Sensor de revoluciones para elcuentakilmetros.

Transmisor de posicin delactuador de mariposa (Mono-motronic).

Transmisor gonimetro para medirel ngulo de giro de la direccin ensistemas ESP.

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Funcionamiento interno del transmisor de aceleracin transversalEl movimiento de la masa ssmica debidoa la fuerza transversal del vehculo, producesobre la pastilla hall una tensin elctricaque es proporcional al grado de aceleracin

del vehculo.

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Pastilla hall

Masa ssmica

E N P R O F U N D I D A D

El corazn de un emisor hall lo constituye unpequeo circuito integrado que contiene,adems de la clula o pastilla sensible al campo magntico, la electrnica asociadapara proporcionar una seal cuadrada.La clula hall, cuando detecta el campomagntico, genera una pequea tensinque alimenta la base de un transistor, demodo que el transistor montado con el em i-sor a masa conduce y pone el colector amasa. Por esta razn al comprobar la seal de mando de un transmisor hall, cuando laclula est sometida al campo magntico,la onda cuadrada se encuentra a nivel bajo(transistor conduciendo a masa).

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FundamentosLa conductividad define la facilidadcon que circula la corriente poruna sustancia cuando se halla some-tida a determinadas condicionesfsicas.La conductividad de un materialpuede originarse por un cambio ensu estructura atmica, en la cualse permite que los electrones pue-dan circular libremente o bienfacilitar el paso de iones de otrassustancias (los iones son tomos

cargados elctricamente).La conductividad depende delnmero de electrones libres, y enlos metales es funcin inversa dela temperatura. A temperaturasprximas al cero absoluto la con-

ductividad alcanza valores casi infi-nitos (resistencia nula) para algu-nos metales, fenmeno que seconoce con el nombre de super-

conductividad.

AplicacionesSonda lambda

La sonda lambda (tambin denomina-da sonda de oxgeno) mide la propor-cin de oxgeno en el tubo de escape.La sonda est compuesta por uncuerpo cermico recubierto de un

electrodo permeable a los gases (pla-tino). La parte exterior de la sonda sehalla en contacto con el flujo de gasesde escape,mientras que la parte inte-rior est en contacto con el aireambiente.

Los sensores por conductividad elctrica agrupan a los que modifican

su resistencia elctrica o su conductividad; tal es el caso de los potencimetros que

varan su resistencia o la sonda lambda que modifica su conductividad elctrica.

La sonda lambda mide la proporcin deoxgeno de los gases de escape.

SE N S OR E S P OR C O N D U C T I V I D A D EL C T R I C A

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SONDA LAMBDA

Smbolo de la SONDA LAMBDA

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Tubo de escape

O2

O2O2

O2

O2

O2O2O2

O2

O2

Interior del tubo de escape

Sonda lambda


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FundamentosLos metales, as como algunosotros compuestos, presentan unaclara sensibilidad a los cambios de

temperatura.El aumento de temperatura dilatalos cuerpos y, en el caso de losmetales, modifica su resistenciaelctrica. Esta caracterstica es elfundamento de lastermorresisten-cias: sensores cuya variacin deresistencia guarda proporcin conla temperatura a la que estnsometidas.Algunos compuestos se fabricanespecialmente para conseguirun coeficiente de temperaturanegativo o positivo, dando origena las resistencias tipo PTC oNTC.

Un caso particular de termorresis-tencia, muy precisa y de respuestalineal, es la que utiliza como elemen-to sensor el platino puro que posee

una resistencia de1 00 a 0 C.

AplicacionesTransmisor de temperatura

del lquido refrigeranteSe construye en un cuerpohueco, en cuyo interior se hallacolocada la resistencia tipo NTC;cuando aumenta la temperatura ala que es sometida, su resistenciaexperimenta una disminucin ensu valor y esta alteracin conver-tida en una variacin de tensines lo que se transmite al elemen-to asociado para que puedaconocerse la temperatura.

Los sensores termoelctricos proporcionan una variacin elctrica cuando

existe una alteracin en la temperatura.

Constituyen el principio de funcionamiento del transmisor de temperatura,

pero tambin del medidor de masa de aire.

Funcionamiento de una resistencia NTC Al aumen tar la tempe ratura dismi nuye la

resistencia al paso de los electrones, facili-tando as un mayor flujo de los mismos.

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SE N S O R E S T E R M O E L C T R I C O S

Smbolo del TRANSMISOR DE TEMPERATURA

TRANSMISOR DE TEMPERATURADEL LQUIDO REFRIGERANTE

Resistencia NTC

Flujo deelectrones


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Medidor de masa de aireEl medidor de masa de aire se uti-liza en los sistemas de gestinelectrnica del motor. Se intercala

en el conducto de aspiracin paramedir el caudal msico de aire queentra al motor y poder as deter-minar los parmetros de funciona-miento que correspondan. El sen-sor lo compone un hilo de platino(resistencia tipo PTC) o pelculacaliente que modifica su resisten-cia al paso del aire.Un circuito electrnico regula lacorriente del elemento sensor pro-vocando una sobretemperaturasuperior a los1 00 C con respec-to a la temperatura ambiente; lacorriente necesaria para mantenerlocaliente es proporcional al enfria-miento que experimenta el filamen-to por el flujo de aire de entradaal motor. La corriente que atravie-

sa el elemento sensor es propor-cional a la masa de aire aspiradapor el motor y constituye la mag-

nitud que llevada a la Unidad deControl, servir para determinarlos valores de masa de aire aspira-do por el motor.

Una resistencia NTC, colocada antesdel elemento sensor, sirve pararegistrar la temperatura del aireaspirado y establecer as la regula-cin de la corriente del filamentosegn la temperatura ambiente, demodo que la medida de masa de aireaspirado se inicie siempre tomandocomo referencia la temperaturaambiente.

Otras aplicacionesOtros sensores de temperaturatambin utilizados en el automvily que cabe resaltar son:

Transmisor de temperatura delaceite del motor.

Transmisor de temperatura delaire de admisin en sistemas de

gestin del motor SPI.Transmisor de temperatura exte-

rior en sistemas de climatizacin.

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Funcionamiento de un medidor de masa de aireEl sensor lo compone generalmente un hilode platino caldeado que modifica suresistencia al enfriarse por el paso del aire,lo que se traduce en una

variacin de tensin.

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Smbolo del MEDIDOR DE MASA DE AIRE

MEDIDOR DE MASA DE AIRE

Entrada de aire Hilo de platinocaliente

Resistencia NTC


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FundamentosLos sensores fotoelctricos abar-can a varios tipos de elementosque son sensibles a diferentes for-

mas de radiacin luminosa: visible,infrarroja, ultravioleta, etc.Hay sensores que transforman laenerga luminosa que reciben enenerga elctrica, como lasclulassolares , cuyo funcionamiento sebasa en el hecho de que cuandoincide luz sobre un material semi-conductor, algunos electrones reci-ben la energa suficiente para esca-par de la rbita que ocupaban en eltomo, transformndose en elec-trones libres capaces de crear unacorriente elctrica.Hay otros sensores que reaccio-nan de modo diferente a la exposi-cin luminosa, ya que se produceuna disminucin de su resistencia

elctrica, como es el caso de lasfotorresistencias .Otro elemento sensible a la luzsolar lo constituye elfotodiodo ;

se trata de un semiconductor queen ausencia de luz deja pasar unareducida corriente. A medida queaumenta la radiacin solar, creceel flujo de corriente y cuanto msintensa es la radiacin mayor elflujo de corriente.Hay fotodiodos sensibles a otroespectro de la luz como son losinfrarrojos o ultravioleta.

AplicacionesClulas solares

Las clulas solares se empleancomo generadores de corrienteen los sistemas de climatizacinque disponen techo corredizocon colector solar.

SE N S O R E S FOTOE L CT RI COS

Los sensores fotoelctricos se utilizan en aplicaciones donde se aprovecha la energa

solar o bien se pretende transmitir informacin a travs de infrarrojos.

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FOTOSENSOR PARA RADIACINSOLAR

Funcionamiento de la clula fotoelctricaLos rayos luminosos desprenden electrones y se

produce una corriente elctrica.

Smbolo del FOTOSENSOR

Electrones


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Se montan varias clulas forman-do una placa en el techo corredi-zo, y sirven para aprovechar laradiacin solar que incide sobre

el vehculo y transformarla enenerga elctrica. Con la energaas obtenida se acciona una turbi-na que renueve el aire en el inte-rior del habitculo, rebajando deeste modo la temperatura variosgrados.Una Unidad de Control se encar-ga de accionar y regular el fun-cionamiento del sistema.

Sensor de infrarrojos (IR)El sensor de infrarrojos es utiliza-do en determinados sistemas decierre centralizado con mando adistancia.El elemento sensor lo forma ungrupo de fotodiodos sensible al

espectro de la radiacin infrarroja.Durante su funcionamiento el sen-sor captar la seal luminosa (invi-sible para el ojo humano) emitidapor el emisor que contiene elcdigo de activacin-desactivacindel cierre.

Otras aplicacionesTambin se utiliza el fotodiodo comofotosensor destinado a medir laradiacin solar.En sistemas de climatizacin, el

fotodiodo va montado en el salpi-cadero, la intensidad de corrienteque fluye por l depender delnivel de luminosidad que recibe,de modo que la Unidad de Controlpuede regular as el funcionamien-to del aire acondicionado.

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Apl icacin de un fot odi odo para med ir laradiacin solar en un sistema

de climatizacin.

En el interior del sensor de infrarrojos (IR)se encuentran dispuestos varios diodos

sensibles al espectro de luz infrarroja.

Diodo emisor

Diodos receptores

Fotosensorde radiacin solar

FOTODIODO


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FundamentosEl efectopiezoelctrico consisteen la aparicin de una polarizacinelctrica en un material al defor-

marse bajo la accin de una fuer-za. Segn el material empleado, elfenmeno puede generar unapequea tensin o variar su resis-tencia elctrica.Determinados cristales naturales(cuarzo) o sintticos tienen unadisposicin atmica tal que cuandoson sometidos a una fuerza decompres in , su est ructura sedeforma de tal modo que las cargaselctricas (electrones y protones)se desplazan en sentido opuesto,perdiendo su equilibrio natural, loque hace surgir una diferencia detensin entre una cara y otra. Elsensor piezoelctrico as obtenidoes de tipo activo y permite eldesarrollo de dispositivos capaces

de medir fuerzas de compresin,vibracin y aceleracin.Otro tipo de sensor, ste de tipopasivo, es el piezorresistivo , el

cual se basa en la variacin de laresistencia de un compuesto de sili-cio (material semiconductor) dis-puesto sobre una superficie dexido, formando una pelcula.Cuando el sensor es sometido a unadeformacin de su geometra, sustomos tambin varan su disposi-cin modificando el camino de loselectrones libres, lo que modifica suresistencia elctrica.Se utiliza como elemento sensor depresin y el mtodo de medida loconstituye una delgada capa de sili-cio (resistencia) impresa sobre undiafragma, la cual es sensible a ladeformacin que experimenta eldiafragma cuando es sometido a unapresin.

Los dispositivos piezoelctricos producen una variacin

de su resistencia elctrica o generan

una tensin como respuesta a las fuerzas mecnicas a las que

es sometido en forma de presin.

SE N S O R E S P I E Z O E L C T R I C O S

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TRANSMISOR DE PRESIN

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Estructura interna de un cristal piezo elc tri co

Al deformar se el cr is tal , las car gas elctr icasse desplazan y aparece una tensin

elctrica entre sus extremos.

Smbolo del TRANSMISOR DE PRESIN

Cargas en equilibrio Desplazamientode las cargas

a los extremos

Cristal piezoelctrico


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AplicacionesTransmisor de presin

del colector El transmisor de presin es detipo pasivo, convierte la variacin depresin en el colector en una varia-cin de tensin, gracias a un divisorde tensin formado por resistencias.Se compone de un recinto dondehay dispuesto un diafragma sensiblea la presin absoluta del colector;sobre el diafragma se hallan las resis-tencias de material piezorresistivo,formando parte de un circuito demedida. Cuando el diafragma sedeforma por accin de la presin enel colector, el transmisor proporcio-na una valor de tensin en propor-cin directa con el grado de presin(la carga del motor) que hay en esemomento.Con esta informacin, la Unidad deControl Electrnico podr determi-nar los parmetros de funcionamien-to del motor.

Otras aplicacionesHay muchos otros sensores basa-dos en los fenmenos piezoelctri-cos, como por ejemplo los siguien-tes de tipo activo:Sensor de picado, utilizado en los

sistemas de encendido electrnicocon avance programado.

Transmisor de revoluciones y decarga para motores diesel.

Sensor de la magnitud de virajeen el sistema electrnico deestabilidad programada (EPS).

Sensor de aceleracin Airbag paramedir la aceleracin y decelera-cin del vehculo.

En cuanto a los de tipopasivo,pueden citarse:

Sensor altimtrico que mide lapres in a tmosfr ica , dest ina-do en sistemas de gestin delmotor.

Transmisor de presin de frenada.

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Funcionamiento del transmisor de pre si n de l cole cto r La presin altera la forma del material piezorresistivo modificando su resistenciaelctrica.

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SENSOR DE PICADO

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Smbolo del SENSOR DE PICADO

Presin baja Presin alta


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Fundamentos sobreultrasonidosLos ultrasonidos se definen comolos sonidos cuya frecuencia devibracin es superior al lmite per-ceptible por el odo humano. Sepropagan por el aire y su frecuen-cia puede modificarse al encontraro rebotar en un objeto.Para generar ultrasonidos se utili-za un transmisor, similar a unpequeo altavoz cermico, queresuena a una elevada frecuencia

(por encima de los 40 kHz) ycuando el receptor, que es pareci-do a un micrfono, capta la vibra-cin, emite seales elctricas quepueden ser detectadas electrni-camente.

AplicacionesSensor volumtrico

El sensor volumtrico por ultraso-nidos se utiliza como detector depresencia en sistemas antirrobo.

El transmisor y receptor se hallandispuestos en el interior del habi-tculo. El emisor genera un sonidode elevada frecuencia, y el recep-

tor recibe el eco y lo transformaen una seal elctrica (de modoanlogo a un micrfono). Si seproduce cualquier movimiento enel interior del vehculo se modifi-ca el valor del eco registrado.La Unidad de Control se sirve deesta seal para identificar la posi-ble entrada de personas no auto-rizadas al interior del vehculo.

Otras aplicacionesOtra aplicacin de los ultrasoni-dos es como transmisor ultra-snico, en el sistema de asistenciaacstica de aparcamiento (APS).

Fundamentos sobreradiofrecuenciaLa transmisin y recepcin varadio de informacin se denominaradiofrecuencia, englobando esta

SE N S OR E S P OR U LT RASONI DOSY RA D I O F R E C U E N C I A

Los ultrasonidos y la radiofrecuencia son procedimientos muy eficaces

para el control a distancia y la exploracin de volmenes.

Sensor volumtricoEl volumen a vigilar es barrido por

ultrasonidos que son odos por unmicrfono. La alteracin o interrupcin de los

ultrasonidos detectados por el receptor dispara la alarma.

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SENSOR VOLUMTRICO

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Smbolo del SENSOR VOLUMTRICO


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definicin la comunicacin me-diante ondas radioelctricas emi-tidas al espacio y recibidas por unreceptor.

Las ondas que se emiten al espa-cio y que contienen la informa-cin, son generadas por una corrien-te alterna de alta frecuencia querecorre una antena.El receptor recibe estas ondas yles extrae la informacin convir-tindola en una orden: activacin,apagado, etc.

AplicacionesMando a distancia

Los sistemas de mando a distan-cia mediante radiofrecuencia loscomponen un pequeo emisortransportable y el receptor, quese encuentra en el interior delvehculo.Al accionar el emisor, genera eirradia al aire una onda portado-ra que contiene el cdigo con lainformacin. El receptor recibe elcdigo y lo compara con el con-tenido en su programa y si amboscoinciden, activa la funcin orde-nada: activacin o desactivacindel cierre, o activacin y desacti-vacin de la alarma antirrobo.

Otras aplicacionesOtros elementos sensores deradiofrecuencia sonlas antenasreceptoras .

La unidad de lectura de la llave delinmovilizador electrnico es unaantena receptora.Otros tipos de antenas son las de

audio, las cuales pueden ser detipo activo, que incorporan supropia electrnica para amplificarla seal, destacando por su reduci-do tamao; y las antenas pasivas,que por el contrario no necesitanalimentacin, pero sus cualidadesvienen condicionadas por su longi-tud, ya que de ella depende lamejor recepcin de una banda defrecuencias determinada.

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Man do a dista nci a de cierr e central izado y activacin de alarmas por radiofrecuencia.

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EMISOR DE RADIOFRECUENCIA

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FundamentosExiste un buen nmero de sensorescuya seal es proporcionada poraccionamiento de origen mecnico,trmico o de cualquier otra natura-leza fsica; y generalmente suaccin se limita a cerrar o abrir uncircuito elctrico, siendo este pro-cedimiento la consigna de mando.Aunque son muchos los sensoresde este tipo, se cita a continuacinalguna muestra de ellos.

AplicacionesInterruptor de presinde aceiteTambin llamado manocontacto,se compone de un interruptorde presin en comunicacin conel circuito de engrase, que sehalla tarado a una determinadafuerza. El interruptor es accio-

nado por la presin del aceiteen el crter, abriendo o cerran-do el circuito cuando se alcanzauna presin determinada de

tarado, lo que provoca el apaga-do de la lmpara testigo en elcuadro de instrumentos.

Conmutador trmicodel ventilador El conmutador trmico del ventila-dor pone en marcha el ventiladordel radiador del lquido refrigeran-te del motor, a dos velocidades,gracias al sistema de conmutacinque activa dos contactos a diferen-te temperatura.El elemento sensor es una cpsula decera que se dilata por efecto trmicoy en cuyo desplazamiento empujados contactos tarados a diferentefuerza. En consecuencia cada contac-to cierra el circuito a una fuerza de

SE N S O R E S: IN TE R RU P TO R ES Y C ONM UTADORE S

Hay una amplia gama de sensores cuyo funcionamiento se limita nicamente a

interrumpir un circuito elctrico o conmutar a otro cuando es activado,

bien mecnicamente o por la accin de otro fenmeno fsico

(presin de aceite, temperatura, rotura de cristales, etc.).

Funcionamiento del sensor de presin de aceite.

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Smbolo del CONMUTADOR TRMICODEL VENTILADOR

Sin presin Con presin

CONMUTADOR TRMICODEL VENTILADOR

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DefinicinEn un sistema de gestin electr-nica los sensores son los elemen-tos encargados de obtener la

informacin, es decir, proporcio-nan las seales de entrada a laUnidad de Control para que stapueda determinar la orden de sali-da. Esta orden de salida es conver-tida en una seal elctrica que seenva a un accionador o actuadorque convertir la energa elctricaen otra forma de energa.Los tipos de actuadores presentesen un automvil son muy variados;van desde los muy sencillos y

directos como un rel que recibeuna corriente y acciona un contac-to, a otros que incorporan su pro-pia electrnica de conversin,

como es el caso por ejemplo delas pantallas, las cuales disponende sus propios circuitos electrni-cos para transformar la seal deentrada en una cifra o cualquierotra indicacin visual.

Clasificacinde los actuadoresAl igual que sucede con los senso-res, los actuadores son dispositi-vos que proliferan cada vez ms en

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Se define como actuador a todo aquel dispositivo que transforma la energa

elctrica que recibe en otro tipo de energa, normalmente mecnica o trmica que

ejecuta finalmente las condiciones de funcionamiento del sistema, que previamente

ha establecido la Unidad de Control Electrnico.

Cuadro sinptico de la gestin de un motor Un nmero determinado de

actuadores ejecutan las rdenesde la Unidad de Control.

AC T U A D O R E S

SENSORES ACTUADORESUNIDAD DE CONTROL


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FundamentosLos actuadores electromagnticosse basan en el magnetismo, quepuede ser de origen natural,

mediante un imn, o creado por laelectricidad (efecto electroimn).Tambin se incluyen aqu otrosfenmenos relacionados con laelectricidad y el magnetismo:como la induccin electromagnti-ca que consigue generar alta ten-sin, principio de los transforma-dores de encendido.

AplicacionesRels

El funcionamiento del rel sebasa en el efecto electroimnque tiene lugar cuando circulacorriente por una bobina arrolla-da a un ncleo de hierro dulce.El rel se construye para facilitar

que corrientes de elevado valorpuedan circular de modo contro-lado, con una pequea corrientede mando. Dispone de dos circui-

tos, uno de potencia por dondecircular la corriente de la bate-ra hacia el elemento consumidory otro circuito de mando, de bajoconsumo que puede ser goberna-do con corrientes dbiles desdecualquier Unidad de Control.

Vlvulas de inyeccinLas vlvulas de inyeccin, tam-bin llamadas inyectores oelectrovlvulas , son dispositi-vos electromagnticos que fun-cionan abriendo y cerrando elcircuito de presin de combus-tible en respuesta a los impul-sos que le aplica la Unidad deControl.

Mediante los actuadores electromagnticos, aprovechando el efecto electroimn

creado por la corriente al circular por una bobina, es posible controlar elevadas

corrientes de potencia, as como la circulacin de fluidos en circuitos

hidrulicos o neumticos (rels, electrovlvulas, etc.).

Tambin es posible la transformacin de la tensin para el encendido.

AC T U A D O R E S EL E C T R O M A G N T I C O S

El rel dispone de dos circuitos, uno depotencia y otro circuito de mando o control.

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REL

B6-38

Smbolo del REL

Circuito de potencia

Circuito de mando


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Estas vlvulas van montadas enlos equipos de inyeccin dondenormalmente se destina una vl-vula para cada cilindro como en

los sistemas de gestin del motorSimos.Constan de un cuerpo de vlvuladonde se encuentra la bobina yuna aguja inyectora mantenida enposicin de reposo (cerrando elpaso de combustible) mediante laaccin de un muelle. Cuando labobina recibe corriente, la agujaes levantada debido al efecto elec-troimn de su asiento y el com-bustible puede salir a presin porla ranura calibrada.La cantidad exacta de combus-tible que suministra la vlvuladepende del tiempo de inyeccin,es decir, del tiempo que permane-ce abierta; y este valor es deter-

minado por la Unidad de ControlElectrnico segn las condi-ciones de funcionamiento delmotor.

El caudal establecido se con-vierte as en impulsos elctricosque recibe la vlvula y la modi-ficacin del caudal se consiguehaciendo variar el tiempo deinyeccin (entre uno y variosmilisegundos).

Otras aplicacionesHay muchas aplicaciones donde seutilizan actuadores electromagn-ticos, como:

Electrovlvula de ventilacin deldepsito de carbn activo.

Acoplamiento magntico delcompresor de aire acondicio-nado.

Transformador de encendido.

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Funcionamiento de una vlvulade inyeccinCuando la bobina recibe corriente, la agujaes levantada de su asiento y el combustible

puede salir a presin por la ranura calibrada.

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VLVULA DE INYECCIN

B6-39

Smbolo de VLVULA DE INYECCIN

Cerrado Abierto

Aguja

Bobina


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FundamentosEL motor paso a paso est consti-tuido por un rotor de imanes per-manentes y varias bobinas que

configuran el estator. El rotor seencuentra en el interior de unaarmadura o jaula y se encuentramagnetizada con el mismo nmerode polos que los que puede crearuna de las bobinas.La correspondencia entre el rotor(polos fijos) y el estator (polosvariables) es la causa que provocael giro escalonado del rotor, yaque las bobinas, arrolladas a unasmasas polares, pueden ser alimen-tadas alternativamente, creandosobre las masas campos magnti-

cos con polaridad opuesta a laarmadura del imn, de tal modoque se produce desplazamientodel rotor hasta la posicin siguien-

te, es decir una fraccin (por estarazn se le denomina motor pasoa paso).La fraccin de giro o paso depen-

de del nmero de polos del imn yde las bobinas de alimentacin(fases).La Unidad de Control Elec-trnico se encarga de la excita-cin de las bobinas, cambiandoalternativamente la polaridad decada grupo de bobinas para pro-ducir el giro o para cambiar elsentido de giro.

Un tipo especial de electromotor lo constituye el motor denominado paso a paso,

cuyas caractersticas lo hacen muy adecuado para la regulacin

y el giro controlado.

EL E CT ROM OTORE S: MOTOR PA S O A PA S O

B6-49Funcionamiento del motor paso a paso.

B6-48

MOTOR PASO A PASO

Smbolo del MOTOR PASO A PASO

Bobina B

A

Rotor

Estator

B

A

Impulsos de alimentacinsimultnea de las bobinas


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AplicacionesVlvula estabilizadora

de ralent La estabilizadora de ralent del

motor dotado con gestin SPI,emplea un motor paso a pasopara controlar el rgimen deralent mediante la modificacinde un paso de aire adicional al dela mariposa de los gases.Est compuesto por un estatorque posee dos bobinas y el rotorcon los imanes permanentes, quetiene el eje roscado.Un cono de ajuste se halla rosca-do al eje del rotor, de tal modoque cuando el eje gira el cono sedesplaza. El cono se intercala en

el paso de aire adicional demodo que segn el sentido degiro del motor el cono cerrar oabrir el paso de aire.

Otras aplicacionesAdems de esta aplicacin, losmotores paso a paso tambin seutilizan para servicios, como porejemplo:

Regulacin de las trampillas devent i lacin del s is tema Cli-matronic.

Indicadores del cuadro de instru-mentos del Arosa (cuentarrevo-luciones, cuentakilmetros, nivelde combustible y temperaturadel motor).

31B6-50

Funcionamiento de la vlvula estabilizadora

de ralent mediante motor paso a paso.

B6-51

MOTOR PASO A PASO PARAREGULACIN DE TRAMPILLAS

Motor paso paso

Vlvula abierta

Vlvula cerrada


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Fundamentos de losaltavocesSegn el principio fsico de funciona-miento los altavoces pueden ser de

diversos tipos, los ms usuales sonlos electrodinmicos, electrostticosy piezoelctricos.Ya que es muy difcil conseguir queun solo altavoz pueda reproducir elmargen de frecuencias audible (20Hz-20 000 Hz), en los sistemas dealta fidelidad se utilizan varios altavo-ces,que reparten la seal:graves, agu-dos o medios.El ms corriente para equipos demsica es el de tipo electrodinmico,el cual se basa en el efecto electro-magntico que transforma las oscila-ciones elctricas de amplitud y fre-cuencia en vibraciones mecnicas,vibraciones que a su vez mediante un

elemento rgido producen ondassonoras que se transmiten al espacio.El elemento rgido que produce elsonido pude ser una membrana cons-

truida con diferentes materiales:papel, aluminio, plstico, lmina decermica (cuarzo), etc. Cada una delas cuales proporciona unas caracte-rsticas sonoras peculiares.Una bobina por la que circulacorriente es la encargada de exci-tar y hacer vibrar la membrana delaltavoz.Hay avisadores acsticos de tipo pie-zoelctrico donde la membrana essustituida por una fina lmina decermica. La vibracin se produce alentrar en resonancia la lmina trasser excitada con una corriente alter-na; variando la frecuencia de excita-cin es posible modificar el tono.

En los actuadores acsticos se agrupa a los altavoces y avisadores acsticos;

dispositivos ambos que sirven para proporcionar mayor confort durante

la conduccin y un mtodo de advertencia sonora.

AC T U A D O R E S AC S T I C O S

Funcionamiento de un altavoz.B6-52

Corriente de alimentacin

Bobina

Imn permanente

Membrana del altavoz

Ondas sonoras


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FundamentoEl principio de funcionamiento dela pantalla de cristal lquido odisplay tipo LCD (Liquid CristalDisplay) se basa en la opacidad otransparencia que se observa en uncristal lquido cuando es sometidoa la accin de un campo elctrico.Entre dos superficies transparen-tes se introduce un lquido decristal como medio indicador. Ellquido ha de contener sustanciasorgnicas, es decir, los denomina-

dos cristales lquidos. Por mediode electrodos aplicados a las dossuperficies se puede crear uncampo elctrico que influye sobrela permeabilidad luminosa dellquido, es decir, sobre el mayor omenor paso de luz. Si a estos elec-trodos se les da una forma con-creta pueden representar cual-quier smbolo.

De este modo una pantalla puedepresentar, mediante una matrizde puntos, cualquier smbolo, gr-fico o carcter; convirtindose en

un excelente medio de comunica-cin visual.La pantalla necesita de una elec-trnica de control propia para sufuncionamiento.

AplicacionesPantalla del cuadro

de instrumentosLa principal aplicacin de la pan-talla es como indicador de datosen el cuadro de instrumentos.Una sola pantalla puede mostrarvarias indicaciones simultnea-mente y servir al mismo tiempocomo monitor que permita lavisualizacin de otros datos quepuedan estar almacenados en lamemoria.

Combinadas con la instrumentacin convencional, las pantallas o indicadores

de cristal lquido son capaces de reproducir prcticamente cualquier cifra,

smbolo o signo en el campo visual del conductor y tambin servir

para otras aplicaciones, como ser la base del retrovisor antideslumbrante.

ACTUADORES: PA NTA LLA S DE CRISTAL LQUIDO

El cristal lquido se hace opacocuando es polarizado.

B6-55

Sin polarizar:Transparente

Polarizado:

Opaco


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Es posible el diseo de pantallasque incorporen distintas clasesde informacin as como diver-sos smbolos explicativos.

La pantalla se integra en un cua-dro de instrumentos o bien formaparte de una unidad de manejo,como el caso del Climatronic,donde la pantalla muestra la fun-cin programada de cada tecla yel estado de la funcin seleccio-nada.

Retrovisor antideslumbranteautomticoEste especial espejo retrovisor,consta de una electrnica decontrol y el elemento del espejo.El elemento de espejo tiene unacarga de gel electroqumico (simi-lar al cristal lquido) situado entreel cristal del espejo y un cristaltransparente. El gel se encuentraentre dos capas electroconducto-

ras y en ausencia de tensin estransparente.Cuando el vehculo es alcanzadopor una luz desde atrs, es detec-tado por un fotosensor y la elec-trnica aplica una tensin a lasplacas conductoras que al polari-zar el gel lo van haciendo opaco.En funcin del grado de deslum-bramiento, el gel se oscurecercon mayor intensidad, evitando elefecto deslumbrante.

Otras aplicacionesAunque hay gran nmero de apli-caciones donde hay pantalla, pue-den citarse entre ellos:

Equipo de radio.Relojes horarios.Pantallas de sistemas de nave-

gacin.

Pantalla indicadora de datos en el cuadro deinstrumentos.

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Espejo retrovisor antideslumbrante.

B6-57

B6-56

Luz incidente deslumbranteGel electroqumico

Reflejo sin efecto deslumbrante


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A

B

C

RESULTADOS OBTENIDOSRespuestas correctas

Total respuestas 5

Respuestas necesariaspara superar la prueba 4

3. El medidor de masa de airepor hilo caliente se basa enuna resistencia tipo:

A. NTC.B. LDR.C. PTC.

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A B C

5. Cul de las siguientes aplicaciones que utilizan el efecto hall esfalsa?

A. Medidor de aceleracin transversal.B. Sensor de campo magntico en sistemas GPS.C. Medidor del ngulo de giro de la direccin.D. Sensor de revoluciones.E. Medida de la corriente elctrica.

4. Identifique a partir de los smbolos siguientes el sensor que lecorresponde.


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7. Determine a qu actuador corresponde cada uno de los smbo-los siguientes:

6. Las bujas de precalenta-miento de tipo autorregula-

das trabajan como una resis-tencia que, al calentarse, suvalor:

A. Aumenta.B. Disminuye.C. Se interrumpe.

A B C

A

B

C

2. ACTUADORES


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9. En el motor paso a paso, quproduce el desplazamientodel rotor?

A. La alimentacin alternativade las bobinas.

B. La alimentacin simultneade las bobinas.

C. La alimentacin paralela delas bobinas.

8. Identificar las dos seales de excitacin que corresponden a laposicin de mxima y mnima apertura de una vlvula estabili-zadora de ralent de giro limitado:

A

B

C

A


Total respuestas 4


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B C


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1 0. El trmino control digitalsignifica que la unidad demando funciona con:

A. Tcnica analgica.B. Impulsos binarios.C. Frecuencia variable.

1 2. La diferencia fundamentalde una Unidad de Controlcon respecto a otra desti-

nada a distinta aplicacinest en:

A. La memoria RAM.B. El programa en la memoria

ROM.C. El microprocesador.

11 . En sistemas digitales, cuando en base a dos o ms condiciones

se debe tomar una decisin, qu componentes se utilizan?

A. Puertas lgicas.B. Microprocesador.C. Memoria RAM.


Total respuestas 3


SOLUCIONES:

1 : 1 = C , 2 = F , 3 = E , 4 = B , 5 = A , 6 = D . 2 : B . 3 : C . 4 : A = S e n s o r d e p i c a d o . B = F o t o s e n s o r . C = S e n s o r h a l l . 5 : B . 6 : A .

7 : A = M o t o r p a s o a p a s o . B = R e l . C = A l t a v o z a c t i v o . 8 : A . 9 : A . 1 0 : B . 1 1 : A . 1 2 : B .

3. UNIDAD DE CONTROL


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PAPELECOLOGICO

SERVICIO AL CLIENTE

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06Sensores y Actuadores SEAT