Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDAD DEL AZUAY
FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIacuteA
ESCUELA DE INGENIERIacuteA MECAacuteNICA
DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE UN OSCILOSCOPIO
DIDAacuteCTICO PARA DIAGNOacuteSTICO AUTOMOTRIZ
Trabajo de graduacioacuten previo a la obtencioacuten del tiacutetulo de Ingeniero Mecaacutenico
Automotriz
Autor
Juan Carlos Torres Rodriacuteguez
Director
Leonel Peacuterez Rodriacuteguez
Cuenca - Ecuador
2011
Torres Rodriacuteguez ii
DEDICATORIA
A mi Esposa a mi Hija de quienes recibiacute su apoyo y paciencia durante mis estudios
y a todas las personas que me apoyaron para poder culminar con eacutexito mis estudios
superiores y asiacute cumplir una de mis metas propuestas
Juan Carlos Torres Rodriacuteguez
Torres Rodriacuteguez iii
AGRADECIMIENTO
Un agradecimiento especial a toda mi Familia quienes me apoyaron en todo
momento a mi director de Tesis Ing Leonel Peacuterez quien supo dirigir acertadamente
este Proyecto a la Universidad del Azuay a los Profesores de Ingenieriacutea Mecaacutenica
Automotriz por compartir sus conocimientos y a quienes de una u otra manera me
brindaron su apoyo para culminar exitosamente mi carrera de Ingenieriacutea Automotriz
Torres Rodriacuteguez iv
RESUMEN
Este trabajo se orienta al disentildeo e implementacioacuten de un Osciloscopio y Banco de
Pruebas de actuadores aplicable en actividades de mantenimiento automotriz El
disentildeo electroacutenico del aparato puede dividirse en cinco moacutedulos Fuente Circuito de
Interface para Sensores Circuito para prueba de actuadores Moacutedulo de Adquisicioacuten
de Datos y una Computadora Las sentildeales de los sensores se digitalizan utilizando el
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos En la computadora se ejecuta un software
desarrollado en LabView 2010 que permite visualizar las sentildeales y generar patrones
para probar actuadores tales como Inyectores Bobinas de Encendido y Vaacutelvulas
IAC Como resultado se obtuvo un Osciloscopio ndash Probador completamente
funcional que se puede utilizar en labores de reparacioacuten automotriz
Torres Rodriacuteguez v
ABSTRACT
This thesis is focused to the design and implementation of an Oscilloscope and
Actuators Test Bank to be applied in automotive maintenance activities The
apparatus electronic design can be divided into five modules Power Supply Sensor
Interfacing Circuit Actuators Testing Circuit Data Acquisition Module and a
Personal Computer Sensoracutes signals can be digitalized using a Data Acquisition
Module A computer running Control Software developed in LabView 2010 allows
visualize sensors signals and generate signal patterns in order to test actuators such
as injectors ignition coils and IAC valves Fully functional Tester ndash Oscilloscope
prototype was obtained as result suitable to be used in automotive repair labors
Torres Rodriacuteguez vi
IacuteNDICE DE CONTENIDOS
Dedicatoria ii
Agradecimiento iii
Resumen iv
Abstract v
Iacutendice de Contenidoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipvi
Iacutendice de Figurashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipvii
Iacutendice de Tablashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipix
Iacutendice de Anexoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipix
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I MARCO CONTEXTUAL
11 Osciloscopio Automotriz 2
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible 6
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT) 8
122 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP 10
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2) 12
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF) 14
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS) 14
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP) 15
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP) 17
129 Sensor de detonaciones KS 17
1210 Inyector de Combustible 19
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control) 20
1212 Bobina de encendido 21
13 Instrumentacioacuten Virtual (LabView) 22
131 Instrumento Virtual 23
132 Panel Frontal 23
133 Diagrama de Bloques 24
14 Adquisicioacuten de Datos 25
15 Amplificador Operacional 26
16 Buffer 26
17 Microcontrolador 27
Conclusiones 27
CAPIacuteTULO II DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE
INTERFAZ
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo 28
22 Fuente de Alimentacioacuten 29
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para sensores
de bajo voltaje 31
231 Circuito limitador de voltaje positivo 31
232 Circuito ldquobufferrdquo 32
233 Circuitos de filtrado 32
24 Tarjeta de Interface circuito de acondicionamiento para sensores inductivos 33
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA) 34
25 Tarjeta para control de actuadores 35
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido 35
Torres Rodriacuteguez vii
252 Bloque para prueba de la IAC 36
Conclusiones 37
CAPIacuteTULO III DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE
MONITOREO
31 Panel Frontal 38
32 Voltiacutemetro 39
33 Pruebas 39
331 Vaacutelvula IAC 39
332 Inyector 40
333 Bobina de encendido 40
34 Osciloscopio 40
35 Diagrama de Bloques 41
36 Voltiacutemetro 41
37 Pruebas 42
371 Inyector y Bobina de encendido 42
372 Vaacutelvula IAC 43
38 Osciloscopio 44
381 Sensores 44
382 Actuadores 46
Conclusiones 46
CAPIacuteTULO IV PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
41 Osciloscopio 47
411 Prueba de la Vaacutelvula IAC 48
412 Prueba del Inyector 48
413 Prueba de la Bobina de encendido 49
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo 50
421 Prueba del sensor TPS 50
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2) 51
423 Prueba del sensor MAF 51
424 Prueba del sensor CKP (tipo Inductivo) 52
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall) 53
426 Prueba del sensor MAP 53
427 Prueba de la vaacutelvula IAC 54
428 Prueba del Inyector 55
429 Prueba de la Bobina de encendido 55
Conclusiones y Recomendaciones Finales 56
BIBLIOGRAFIacuteA 58
Anexos 58
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 11 Osciloscopio Automotriz 2
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico 4
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital 4
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna) 7
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor 8
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia sensor ECT en funcioacuten de la temperatura 9
Torres Rodriacuteguez viii
Figura 17 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP) 10
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 11
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno 12
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno 13
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF 14
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 14
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten 15
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 15
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP 16
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 17
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP) 17
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS 18
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS 18
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes 19
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector 20
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes 20
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC 21
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico 22
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 22
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010 23
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten 24
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten 25
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments 26
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional 26
Figura 132 Microcontrolador 27
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo 28
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo 29
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje 31
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4 33
Figura 25 Transformador 33
Figura 26 Etapa complementaria al circuito de acondicionamiento de sentildeales para
sensores inductivos 34
Figura 27 Microcontrolador 35
Figura 28 Circuito Transistores FET 36
Figura 29 Circuito Reset Externo 36
Figura 210Circuito Puente H 37
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones 38
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario) 39
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo) 39
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo) 39
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo) 40
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo) 40
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio 41
Figura 38 Control del aacuterea de Trabajo 41
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro 42
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas 42
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector 43
Torres Rodriacuteguez ix
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC 43
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio 44
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores 44
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2 45
Figura 316 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor 45
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores 46
Figura 41 Tablero de control del banco 47
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla 47
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC 48
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara) 50
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 50
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark) 51
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno 51
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara) 52
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 52
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark) 52
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 53
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara) 53
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro 53
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark) 54
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 54
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC 54
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC 55
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara) 55
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector 55
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 56
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT 10
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten la altura sobre el nivel del mar 11
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno 13
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten 30
IacuteNDICE DE ANEXOS
Foto 1 Construccioacuten del banco 59
Foto 2 Banco construido 59
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten 59
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores 60
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje 60
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos 60
Torres Rodriacuteguez 1
Torres Rodriacuteguez Juan Carlos
Trabajo de Graduacioacuten
Ing Leonel Peacuterez
Junio del 2011
DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE UN OSCILOSCOPIO DIDAacuteCTICO PARA
DIAGNOacuteSTICO AUTOMOTRIZ
INTRODUCCIOacuteN
Con los avances en la industria automotriz se incrementan y mejoran sistemas
electroacutenicos en los vehiacuteculos uno de estos es el de inyeccioacuten electroacutenica de
combustible el cual fue sustituyendo al carburador al brindar ventajas como
disminucioacuten en la contaminacioacuten ahorro de combustible mejor rendimiento
arranques maacutes raacutepidos y eficientes respuestas inmediatas en aceleraciones entre
otras Ya que permite que el motor reciba solamente el volumen de combustible
necesario en todos los regiacutemenes de funcionamiento
El parque automotor se incrementa considerablemente en eacutesta Ciudad y en todo el
Paiacutes llegando a estar conformado en gran parte por vehiacuteculos que tienen sistemas de
inyeccioacuten electroacutenica modernos por tal razoacuten se requieren talleres que brinden
servicios de mantenimiento y reparacioacuten automotriz que esteacuten a la vanguardia de la
tecnologiacutea en los cuales sus teacutecnicos sean capacitados permanentemente y sus
talleres cuenten con herramienta apropiada para realizar el diagnoacutestico y reparacioacuten
en estos sistemas Una de estas herramientas de diagnoacutestico muy eficaz es el
osciloscopio automotriz el cual no es comuacuten en los talleres de la Ciudad
Considerando la importancia que tiene el osciloscopio se propone disentildearlo y
construirlo con el fin que permita diagnosticar de manera raacutepida y precisa los fallos
que puedan presentarse en los diferentes sensores y actuadores del sistema de
inyeccioacuten mediante la visualizacioacuten graacutefica de su curva de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 2
CAPIacuteTULO I
11 Osciloscopio Automotriz
El osciloscopio automotriz es un dispositivo de visualizacioacuten graacutefica que muestra
sentildeales eleacutectricas variables en el tiempo como indica la figura 11 Sirve como
equipo de diagnoacutestico que puede medir mostrar fenoacutemenos transitorios e indicar
formas de onda provenientes de los sensores y actuadores del vehiacuteculo a traveacutes de los
canales de entrada Se lo utiliza para verificar raacutepidamente el funcionamiento de
sensores actuadores corriente del encendido de la bobina etc
El osciloscopio permite
Analizar la forma de onda a la sentildeal de los sensores
Determinar directamente el periodo y el voltaje de una sentildeal
Determinar indirectamente la frecuencia de una sentildeal
Determinar que parte de la sentildeal es corriente directa o alterna
Localizar averiacuteas en un circuito
La caracteriacutestica principal del osciloscopio es mostrar de forma graacutefica el resultado
de las mediciones realizadas al contar con una pantalla dividida en ejes o
coordenadas y magnitudes eleacutectricas el eje vertical denominado Y representa el
voltaje mientras que el eje horizontal X representa el tiempo
Figura 11 Osciloscopio Automotriz
Fuente wwwdiagnosticautomotrizcom
Torres Rodriacuteguez 3
Ventajas del Osciloscopio
Para hacer comprobaciones dinaacutemicas y un diagnoacutestico de averiacuteas
intermitentes el osciloscopio es una herramienta eficaz
Se puede detectar cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema de
inyeccioacuten electroacutenico al observar la sentildeal emitida por los sensores
Algunos osciloscopios automotrices son portaacutetiles permitiendo usarlos
dentro del vehiacuteculo y hacer pruebas dinaacutemicas durante la conduccioacuten
Se puede almacenar las formas de onda y los datos relacionados con ellas en
una memoria interna con el fin de estudiar detalladamente los patrones de la
forma de onda
En la pantalla del osciloscopio se muestra la forma de la sentildeal recibida en
donde se puede determinar la amplitud frecuencia anchura de los impulsos
etc
Permite diagnosticar fallas intermitentes al ser su tiempo de respuesta corto
Luego de ser diagnosticada y reparada una falla se puede verificar el
resultado nuevamente con el osciloscopio
Seguacuten su funcionamiento y la forma en que hacen el muestreo de las sentildeales se
dividen en dos tipos Analoacutegicos y Digitales Los analoacutegicos trabajan con variables
contiacutenuas mientras que los digitales lo hacen con variables discretas
Osciloscopio Analoacutegico
El osciloscopio analoacutegico trabaja directamente con la sentildeal aplicada la cual una vez
amplificada desviacutea un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor
atravesando la sonda para dirigirse a la seccioacuten vertical y dependiendo del control del
amplificador vertical la sentildeal se atenuacutea o amplifica Luego la sentildeal atraviesa la
seccioacuten de disparo e inicia el barrido horizontal de izquierda a derecha y el de
retrazado que es de derecha a izquierda el mismo que lo hace maacutes raacutepido como se
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez ii
DEDICATORIA
A mi Esposa a mi Hija de quienes recibiacute su apoyo y paciencia durante mis estudios
y a todas las personas que me apoyaron para poder culminar con eacutexito mis estudios
superiores y asiacute cumplir una de mis metas propuestas
Juan Carlos Torres Rodriacuteguez
Torres Rodriacuteguez iii
AGRADECIMIENTO
Un agradecimiento especial a toda mi Familia quienes me apoyaron en todo
momento a mi director de Tesis Ing Leonel Peacuterez quien supo dirigir acertadamente
este Proyecto a la Universidad del Azuay a los Profesores de Ingenieriacutea Mecaacutenica
Automotriz por compartir sus conocimientos y a quienes de una u otra manera me
brindaron su apoyo para culminar exitosamente mi carrera de Ingenieriacutea Automotriz
Torres Rodriacuteguez iv
RESUMEN
Este trabajo se orienta al disentildeo e implementacioacuten de un Osciloscopio y Banco de
Pruebas de actuadores aplicable en actividades de mantenimiento automotriz El
disentildeo electroacutenico del aparato puede dividirse en cinco moacutedulos Fuente Circuito de
Interface para Sensores Circuito para prueba de actuadores Moacutedulo de Adquisicioacuten
de Datos y una Computadora Las sentildeales de los sensores se digitalizan utilizando el
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos En la computadora se ejecuta un software
desarrollado en LabView 2010 que permite visualizar las sentildeales y generar patrones
para probar actuadores tales como Inyectores Bobinas de Encendido y Vaacutelvulas
IAC Como resultado se obtuvo un Osciloscopio ndash Probador completamente
funcional que se puede utilizar en labores de reparacioacuten automotriz
Torres Rodriacuteguez v
ABSTRACT
This thesis is focused to the design and implementation of an Oscilloscope and
Actuators Test Bank to be applied in automotive maintenance activities The
apparatus electronic design can be divided into five modules Power Supply Sensor
Interfacing Circuit Actuators Testing Circuit Data Acquisition Module and a
Personal Computer Sensoracutes signals can be digitalized using a Data Acquisition
Module A computer running Control Software developed in LabView 2010 allows
visualize sensors signals and generate signal patterns in order to test actuators such
as injectors ignition coils and IAC valves Fully functional Tester ndash Oscilloscope
prototype was obtained as result suitable to be used in automotive repair labors
Torres Rodriacuteguez vi
IacuteNDICE DE CONTENIDOS
Dedicatoria ii
Agradecimiento iii
Resumen iv
Abstract v
Iacutendice de Contenidoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipvi
Iacutendice de Figurashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipvii
Iacutendice de Tablashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipix
Iacutendice de Anexoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipix
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I MARCO CONTEXTUAL
11 Osciloscopio Automotriz 2
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible 6
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT) 8
122 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP 10
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2) 12
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF) 14
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS) 14
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP) 15
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP) 17
129 Sensor de detonaciones KS 17
1210 Inyector de Combustible 19
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control) 20
1212 Bobina de encendido 21
13 Instrumentacioacuten Virtual (LabView) 22
131 Instrumento Virtual 23
132 Panel Frontal 23
133 Diagrama de Bloques 24
14 Adquisicioacuten de Datos 25
15 Amplificador Operacional 26
16 Buffer 26
17 Microcontrolador 27
Conclusiones 27
CAPIacuteTULO II DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE
INTERFAZ
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo 28
22 Fuente de Alimentacioacuten 29
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para sensores
de bajo voltaje 31
231 Circuito limitador de voltaje positivo 31
232 Circuito ldquobufferrdquo 32
233 Circuitos de filtrado 32
24 Tarjeta de Interface circuito de acondicionamiento para sensores inductivos 33
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA) 34
25 Tarjeta para control de actuadores 35
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido 35
Torres Rodriacuteguez vii
252 Bloque para prueba de la IAC 36
Conclusiones 37
CAPIacuteTULO III DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE
MONITOREO
31 Panel Frontal 38
32 Voltiacutemetro 39
33 Pruebas 39
331 Vaacutelvula IAC 39
332 Inyector 40
333 Bobina de encendido 40
34 Osciloscopio 40
35 Diagrama de Bloques 41
36 Voltiacutemetro 41
37 Pruebas 42
371 Inyector y Bobina de encendido 42
372 Vaacutelvula IAC 43
38 Osciloscopio 44
381 Sensores 44
382 Actuadores 46
Conclusiones 46
CAPIacuteTULO IV PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
41 Osciloscopio 47
411 Prueba de la Vaacutelvula IAC 48
412 Prueba del Inyector 48
413 Prueba de la Bobina de encendido 49
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo 50
421 Prueba del sensor TPS 50
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2) 51
423 Prueba del sensor MAF 51
424 Prueba del sensor CKP (tipo Inductivo) 52
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall) 53
426 Prueba del sensor MAP 53
427 Prueba de la vaacutelvula IAC 54
428 Prueba del Inyector 55
429 Prueba de la Bobina de encendido 55
Conclusiones y Recomendaciones Finales 56
BIBLIOGRAFIacuteA 58
Anexos 58
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 11 Osciloscopio Automotriz 2
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico 4
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital 4
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna) 7
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor 8
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia sensor ECT en funcioacuten de la temperatura 9
Torres Rodriacuteguez viii
Figura 17 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP) 10
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 11
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno 12
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno 13
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF 14
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 14
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten 15
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 15
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP 16
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 17
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP) 17
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS 18
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS 18
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes 19
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector 20
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes 20
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC 21
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico 22
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 22
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010 23
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten 24
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten 25
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments 26
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional 26
Figura 132 Microcontrolador 27
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo 28
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo 29
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje 31
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4 33
Figura 25 Transformador 33
Figura 26 Etapa complementaria al circuito de acondicionamiento de sentildeales para
sensores inductivos 34
Figura 27 Microcontrolador 35
Figura 28 Circuito Transistores FET 36
Figura 29 Circuito Reset Externo 36
Figura 210Circuito Puente H 37
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones 38
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario) 39
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo) 39
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo) 39
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo) 40
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo) 40
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio 41
Figura 38 Control del aacuterea de Trabajo 41
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro 42
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas 42
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector 43
Torres Rodriacuteguez ix
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC 43
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio 44
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores 44
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2 45
Figura 316 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor 45
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores 46
Figura 41 Tablero de control del banco 47
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla 47
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC 48
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara) 50
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 50
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark) 51
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno 51
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara) 52
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 52
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark) 52
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 53
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara) 53
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro 53
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark) 54
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 54
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC 54
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC 55
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara) 55
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector 55
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 56
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT 10
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten la altura sobre el nivel del mar 11
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno 13
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten 30
IacuteNDICE DE ANEXOS
Foto 1 Construccioacuten del banco 59
Foto 2 Banco construido 59
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten 59
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores 60
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje 60
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos 60
Torres Rodriacuteguez 1
Torres Rodriacuteguez Juan Carlos
Trabajo de Graduacioacuten
Ing Leonel Peacuterez
Junio del 2011
DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE UN OSCILOSCOPIO DIDAacuteCTICO PARA
DIAGNOacuteSTICO AUTOMOTRIZ
INTRODUCCIOacuteN
Con los avances en la industria automotriz se incrementan y mejoran sistemas
electroacutenicos en los vehiacuteculos uno de estos es el de inyeccioacuten electroacutenica de
combustible el cual fue sustituyendo al carburador al brindar ventajas como
disminucioacuten en la contaminacioacuten ahorro de combustible mejor rendimiento
arranques maacutes raacutepidos y eficientes respuestas inmediatas en aceleraciones entre
otras Ya que permite que el motor reciba solamente el volumen de combustible
necesario en todos los regiacutemenes de funcionamiento
El parque automotor se incrementa considerablemente en eacutesta Ciudad y en todo el
Paiacutes llegando a estar conformado en gran parte por vehiacuteculos que tienen sistemas de
inyeccioacuten electroacutenica modernos por tal razoacuten se requieren talleres que brinden
servicios de mantenimiento y reparacioacuten automotriz que esteacuten a la vanguardia de la
tecnologiacutea en los cuales sus teacutecnicos sean capacitados permanentemente y sus
talleres cuenten con herramienta apropiada para realizar el diagnoacutestico y reparacioacuten
en estos sistemas Una de estas herramientas de diagnoacutestico muy eficaz es el
osciloscopio automotriz el cual no es comuacuten en los talleres de la Ciudad
Considerando la importancia que tiene el osciloscopio se propone disentildearlo y
construirlo con el fin que permita diagnosticar de manera raacutepida y precisa los fallos
que puedan presentarse en los diferentes sensores y actuadores del sistema de
inyeccioacuten mediante la visualizacioacuten graacutefica de su curva de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 2
CAPIacuteTULO I
11 Osciloscopio Automotriz
El osciloscopio automotriz es un dispositivo de visualizacioacuten graacutefica que muestra
sentildeales eleacutectricas variables en el tiempo como indica la figura 11 Sirve como
equipo de diagnoacutestico que puede medir mostrar fenoacutemenos transitorios e indicar
formas de onda provenientes de los sensores y actuadores del vehiacuteculo a traveacutes de los
canales de entrada Se lo utiliza para verificar raacutepidamente el funcionamiento de
sensores actuadores corriente del encendido de la bobina etc
El osciloscopio permite
Analizar la forma de onda a la sentildeal de los sensores
Determinar directamente el periodo y el voltaje de una sentildeal
Determinar indirectamente la frecuencia de una sentildeal
Determinar que parte de la sentildeal es corriente directa o alterna
Localizar averiacuteas en un circuito
La caracteriacutestica principal del osciloscopio es mostrar de forma graacutefica el resultado
de las mediciones realizadas al contar con una pantalla dividida en ejes o
coordenadas y magnitudes eleacutectricas el eje vertical denominado Y representa el
voltaje mientras que el eje horizontal X representa el tiempo
Figura 11 Osciloscopio Automotriz
Fuente wwwdiagnosticautomotrizcom
Torres Rodriacuteguez 3
Ventajas del Osciloscopio
Para hacer comprobaciones dinaacutemicas y un diagnoacutestico de averiacuteas
intermitentes el osciloscopio es una herramienta eficaz
Se puede detectar cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema de
inyeccioacuten electroacutenico al observar la sentildeal emitida por los sensores
Algunos osciloscopios automotrices son portaacutetiles permitiendo usarlos
dentro del vehiacuteculo y hacer pruebas dinaacutemicas durante la conduccioacuten
Se puede almacenar las formas de onda y los datos relacionados con ellas en
una memoria interna con el fin de estudiar detalladamente los patrones de la
forma de onda
En la pantalla del osciloscopio se muestra la forma de la sentildeal recibida en
donde se puede determinar la amplitud frecuencia anchura de los impulsos
etc
Permite diagnosticar fallas intermitentes al ser su tiempo de respuesta corto
Luego de ser diagnosticada y reparada una falla se puede verificar el
resultado nuevamente con el osciloscopio
Seguacuten su funcionamiento y la forma en que hacen el muestreo de las sentildeales se
dividen en dos tipos Analoacutegicos y Digitales Los analoacutegicos trabajan con variables
contiacutenuas mientras que los digitales lo hacen con variables discretas
Osciloscopio Analoacutegico
El osciloscopio analoacutegico trabaja directamente con la sentildeal aplicada la cual una vez
amplificada desviacutea un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor
atravesando la sonda para dirigirse a la seccioacuten vertical y dependiendo del control del
amplificador vertical la sentildeal se atenuacutea o amplifica Luego la sentildeal atraviesa la
seccioacuten de disparo e inicia el barrido horizontal de izquierda a derecha y el de
retrazado que es de derecha a izquierda el mismo que lo hace maacutes raacutepido como se
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez iii
AGRADECIMIENTO
Un agradecimiento especial a toda mi Familia quienes me apoyaron en todo
momento a mi director de Tesis Ing Leonel Peacuterez quien supo dirigir acertadamente
este Proyecto a la Universidad del Azuay a los Profesores de Ingenieriacutea Mecaacutenica
Automotriz por compartir sus conocimientos y a quienes de una u otra manera me
brindaron su apoyo para culminar exitosamente mi carrera de Ingenieriacutea Automotriz
Torres Rodriacuteguez iv
RESUMEN
Este trabajo se orienta al disentildeo e implementacioacuten de un Osciloscopio y Banco de
Pruebas de actuadores aplicable en actividades de mantenimiento automotriz El
disentildeo electroacutenico del aparato puede dividirse en cinco moacutedulos Fuente Circuito de
Interface para Sensores Circuito para prueba de actuadores Moacutedulo de Adquisicioacuten
de Datos y una Computadora Las sentildeales de los sensores se digitalizan utilizando el
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos En la computadora se ejecuta un software
desarrollado en LabView 2010 que permite visualizar las sentildeales y generar patrones
para probar actuadores tales como Inyectores Bobinas de Encendido y Vaacutelvulas
IAC Como resultado se obtuvo un Osciloscopio ndash Probador completamente
funcional que se puede utilizar en labores de reparacioacuten automotriz
Torres Rodriacuteguez v
ABSTRACT
This thesis is focused to the design and implementation of an Oscilloscope and
Actuators Test Bank to be applied in automotive maintenance activities The
apparatus electronic design can be divided into five modules Power Supply Sensor
Interfacing Circuit Actuators Testing Circuit Data Acquisition Module and a
Personal Computer Sensoracutes signals can be digitalized using a Data Acquisition
Module A computer running Control Software developed in LabView 2010 allows
visualize sensors signals and generate signal patterns in order to test actuators such
as injectors ignition coils and IAC valves Fully functional Tester ndash Oscilloscope
prototype was obtained as result suitable to be used in automotive repair labors
Torres Rodriacuteguez vi
IacuteNDICE DE CONTENIDOS
Dedicatoria ii
Agradecimiento iii
Resumen iv
Abstract v
Iacutendice de Contenidoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipvi
Iacutendice de Figurashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipvii
Iacutendice de Tablashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipix
Iacutendice de Anexoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipix
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I MARCO CONTEXTUAL
11 Osciloscopio Automotriz 2
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible 6
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT) 8
122 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP 10
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2) 12
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF) 14
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS) 14
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP) 15
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP) 17
129 Sensor de detonaciones KS 17
1210 Inyector de Combustible 19
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control) 20
1212 Bobina de encendido 21
13 Instrumentacioacuten Virtual (LabView) 22
131 Instrumento Virtual 23
132 Panel Frontal 23
133 Diagrama de Bloques 24
14 Adquisicioacuten de Datos 25
15 Amplificador Operacional 26
16 Buffer 26
17 Microcontrolador 27
Conclusiones 27
CAPIacuteTULO II DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE
INTERFAZ
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo 28
22 Fuente de Alimentacioacuten 29
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para sensores
de bajo voltaje 31
231 Circuito limitador de voltaje positivo 31
232 Circuito ldquobufferrdquo 32
233 Circuitos de filtrado 32
24 Tarjeta de Interface circuito de acondicionamiento para sensores inductivos 33
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA) 34
25 Tarjeta para control de actuadores 35
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido 35
Torres Rodriacuteguez vii
252 Bloque para prueba de la IAC 36
Conclusiones 37
CAPIacuteTULO III DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE
MONITOREO
31 Panel Frontal 38
32 Voltiacutemetro 39
33 Pruebas 39
331 Vaacutelvula IAC 39
332 Inyector 40
333 Bobina de encendido 40
34 Osciloscopio 40
35 Diagrama de Bloques 41
36 Voltiacutemetro 41
37 Pruebas 42
371 Inyector y Bobina de encendido 42
372 Vaacutelvula IAC 43
38 Osciloscopio 44
381 Sensores 44
382 Actuadores 46
Conclusiones 46
CAPIacuteTULO IV PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
41 Osciloscopio 47
411 Prueba de la Vaacutelvula IAC 48
412 Prueba del Inyector 48
413 Prueba de la Bobina de encendido 49
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo 50
421 Prueba del sensor TPS 50
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2) 51
423 Prueba del sensor MAF 51
424 Prueba del sensor CKP (tipo Inductivo) 52
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall) 53
426 Prueba del sensor MAP 53
427 Prueba de la vaacutelvula IAC 54
428 Prueba del Inyector 55
429 Prueba de la Bobina de encendido 55
Conclusiones y Recomendaciones Finales 56
BIBLIOGRAFIacuteA 58
Anexos 58
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 11 Osciloscopio Automotriz 2
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico 4
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital 4
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna) 7
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor 8
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia sensor ECT en funcioacuten de la temperatura 9
Torres Rodriacuteguez viii
Figura 17 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP) 10
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 11
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno 12
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno 13
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF 14
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 14
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten 15
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 15
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP 16
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 17
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP) 17
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS 18
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS 18
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes 19
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector 20
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes 20
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC 21
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico 22
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 22
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010 23
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten 24
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten 25
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments 26
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional 26
Figura 132 Microcontrolador 27
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo 28
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo 29
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje 31
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4 33
Figura 25 Transformador 33
Figura 26 Etapa complementaria al circuito de acondicionamiento de sentildeales para
sensores inductivos 34
Figura 27 Microcontrolador 35
Figura 28 Circuito Transistores FET 36
Figura 29 Circuito Reset Externo 36
Figura 210Circuito Puente H 37
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones 38
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario) 39
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo) 39
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo) 39
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo) 40
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo) 40
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio 41
Figura 38 Control del aacuterea de Trabajo 41
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro 42
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas 42
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector 43
Torres Rodriacuteguez ix
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC 43
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio 44
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores 44
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2 45
Figura 316 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor 45
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores 46
Figura 41 Tablero de control del banco 47
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla 47
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC 48
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara) 50
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 50
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark) 51
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno 51
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara) 52
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 52
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark) 52
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 53
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara) 53
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro 53
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark) 54
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 54
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC 54
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC 55
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara) 55
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector 55
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 56
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT 10
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten la altura sobre el nivel del mar 11
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno 13
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten 30
IacuteNDICE DE ANEXOS
Foto 1 Construccioacuten del banco 59
Foto 2 Banco construido 59
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten 59
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores 60
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje 60
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos 60
Torres Rodriacuteguez 1
Torres Rodriacuteguez Juan Carlos
Trabajo de Graduacioacuten
Ing Leonel Peacuterez
Junio del 2011
DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE UN OSCILOSCOPIO DIDAacuteCTICO PARA
DIAGNOacuteSTICO AUTOMOTRIZ
INTRODUCCIOacuteN
Con los avances en la industria automotriz se incrementan y mejoran sistemas
electroacutenicos en los vehiacuteculos uno de estos es el de inyeccioacuten electroacutenica de
combustible el cual fue sustituyendo al carburador al brindar ventajas como
disminucioacuten en la contaminacioacuten ahorro de combustible mejor rendimiento
arranques maacutes raacutepidos y eficientes respuestas inmediatas en aceleraciones entre
otras Ya que permite que el motor reciba solamente el volumen de combustible
necesario en todos los regiacutemenes de funcionamiento
El parque automotor se incrementa considerablemente en eacutesta Ciudad y en todo el
Paiacutes llegando a estar conformado en gran parte por vehiacuteculos que tienen sistemas de
inyeccioacuten electroacutenica modernos por tal razoacuten se requieren talleres que brinden
servicios de mantenimiento y reparacioacuten automotriz que esteacuten a la vanguardia de la
tecnologiacutea en los cuales sus teacutecnicos sean capacitados permanentemente y sus
talleres cuenten con herramienta apropiada para realizar el diagnoacutestico y reparacioacuten
en estos sistemas Una de estas herramientas de diagnoacutestico muy eficaz es el
osciloscopio automotriz el cual no es comuacuten en los talleres de la Ciudad
Considerando la importancia que tiene el osciloscopio se propone disentildearlo y
construirlo con el fin que permita diagnosticar de manera raacutepida y precisa los fallos
que puedan presentarse en los diferentes sensores y actuadores del sistema de
inyeccioacuten mediante la visualizacioacuten graacutefica de su curva de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 2
CAPIacuteTULO I
11 Osciloscopio Automotriz
El osciloscopio automotriz es un dispositivo de visualizacioacuten graacutefica que muestra
sentildeales eleacutectricas variables en el tiempo como indica la figura 11 Sirve como
equipo de diagnoacutestico que puede medir mostrar fenoacutemenos transitorios e indicar
formas de onda provenientes de los sensores y actuadores del vehiacuteculo a traveacutes de los
canales de entrada Se lo utiliza para verificar raacutepidamente el funcionamiento de
sensores actuadores corriente del encendido de la bobina etc
El osciloscopio permite
Analizar la forma de onda a la sentildeal de los sensores
Determinar directamente el periodo y el voltaje de una sentildeal
Determinar indirectamente la frecuencia de una sentildeal
Determinar que parte de la sentildeal es corriente directa o alterna
Localizar averiacuteas en un circuito
La caracteriacutestica principal del osciloscopio es mostrar de forma graacutefica el resultado
de las mediciones realizadas al contar con una pantalla dividida en ejes o
coordenadas y magnitudes eleacutectricas el eje vertical denominado Y representa el
voltaje mientras que el eje horizontal X representa el tiempo
Figura 11 Osciloscopio Automotriz
Fuente wwwdiagnosticautomotrizcom
Torres Rodriacuteguez 3
Ventajas del Osciloscopio
Para hacer comprobaciones dinaacutemicas y un diagnoacutestico de averiacuteas
intermitentes el osciloscopio es una herramienta eficaz
Se puede detectar cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema de
inyeccioacuten electroacutenico al observar la sentildeal emitida por los sensores
Algunos osciloscopios automotrices son portaacutetiles permitiendo usarlos
dentro del vehiacuteculo y hacer pruebas dinaacutemicas durante la conduccioacuten
Se puede almacenar las formas de onda y los datos relacionados con ellas en
una memoria interna con el fin de estudiar detalladamente los patrones de la
forma de onda
En la pantalla del osciloscopio se muestra la forma de la sentildeal recibida en
donde se puede determinar la amplitud frecuencia anchura de los impulsos
etc
Permite diagnosticar fallas intermitentes al ser su tiempo de respuesta corto
Luego de ser diagnosticada y reparada una falla se puede verificar el
resultado nuevamente con el osciloscopio
Seguacuten su funcionamiento y la forma en que hacen el muestreo de las sentildeales se
dividen en dos tipos Analoacutegicos y Digitales Los analoacutegicos trabajan con variables
contiacutenuas mientras que los digitales lo hacen con variables discretas
Osciloscopio Analoacutegico
El osciloscopio analoacutegico trabaja directamente con la sentildeal aplicada la cual una vez
amplificada desviacutea un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor
atravesando la sonda para dirigirse a la seccioacuten vertical y dependiendo del control del
amplificador vertical la sentildeal se atenuacutea o amplifica Luego la sentildeal atraviesa la
seccioacuten de disparo e inicia el barrido horizontal de izquierda a derecha y el de
retrazado que es de derecha a izquierda el mismo que lo hace maacutes raacutepido como se
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez iv
RESUMEN
Este trabajo se orienta al disentildeo e implementacioacuten de un Osciloscopio y Banco de
Pruebas de actuadores aplicable en actividades de mantenimiento automotriz El
disentildeo electroacutenico del aparato puede dividirse en cinco moacutedulos Fuente Circuito de
Interface para Sensores Circuito para prueba de actuadores Moacutedulo de Adquisicioacuten
de Datos y una Computadora Las sentildeales de los sensores se digitalizan utilizando el
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos En la computadora se ejecuta un software
desarrollado en LabView 2010 que permite visualizar las sentildeales y generar patrones
para probar actuadores tales como Inyectores Bobinas de Encendido y Vaacutelvulas
IAC Como resultado se obtuvo un Osciloscopio ndash Probador completamente
funcional que se puede utilizar en labores de reparacioacuten automotriz
Torres Rodriacuteguez v
ABSTRACT
This thesis is focused to the design and implementation of an Oscilloscope and
Actuators Test Bank to be applied in automotive maintenance activities The
apparatus electronic design can be divided into five modules Power Supply Sensor
Interfacing Circuit Actuators Testing Circuit Data Acquisition Module and a
Personal Computer Sensoracutes signals can be digitalized using a Data Acquisition
Module A computer running Control Software developed in LabView 2010 allows
visualize sensors signals and generate signal patterns in order to test actuators such
as injectors ignition coils and IAC valves Fully functional Tester ndash Oscilloscope
prototype was obtained as result suitable to be used in automotive repair labors
Torres Rodriacuteguez vi
IacuteNDICE DE CONTENIDOS
Dedicatoria ii
Agradecimiento iii
Resumen iv
Abstract v
Iacutendice de Contenidoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipvi
Iacutendice de Figurashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipvii
Iacutendice de Tablashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipix
Iacutendice de Anexoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipix
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I MARCO CONTEXTUAL
11 Osciloscopio Automotriz 2
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible 6
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT) 8
122 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP 10
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2) 12
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF) 14
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS) 14
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP) 15
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP) 17
129 Sensor de detonaciones KS 17
1210 Inyector de Combustible 19
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control) 20
1212 Bobina de encendido 21
13 Instrumentacioacuten Virtual (LabView) 22
131 Instrumento Virtual 23
132 Panel Frontal 23
133 Diagrama de Bloques 24
14 Adquisicioacuten de Datos 25
15 Amplificador Operacional 26
16 Buffer 26
17 Microcontrolador 27
Conclusiones 27
CAPIacuteTULO II DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE
INTERFAZ
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo 28
22 Fuente de Alimentacioacuten 29
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para sensores
de bajo voltaje 31
231 Circuito limitador de voltaje positivo 31
232 Circuito ldquobufferrdquo 32
233 Circuitos de filtrado 32
24 Tarjeta de Interface circuito de acondicionamiento para sensores inductivos 33
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA) 34
25 Tarjeta para control de actuadores 35
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido 35
Torres Rodriacuteguez vii
252 Bloque para prueba de la IAC 36
Conclusiones 37
CAPIacuteTULO III DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE
MONITOREO
31 Panel Frontal 38
32 Voltiacutemetro 39
33 Pruebas 39
331 Vaacutelvula IAC 39
332 Inyector 40
333 Bobina de encendido 40
34 Osciloscopio 40
35 Diagrama de Bloques 41
36 Voltiacutemetro 41
37 Pruebas 42
371 Inyector y Bobina de encendido 42
372 Vaacutelvula IAC 43
38 Osciloscopio 44
381 Sensores 44
382 Actuadores 46
Conclusiones 46
CAPIacuteTULO IV PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
41 Osciloscopio 47
411 Prueba de la Vaacutelvula IAC 48
412 Prueba del Inyector 48
413 Prueba de la Bobina de encendido 49
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo 50
421 Prueba del sensor TPS 50
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2) 51
423 Prueba del sensor MAF 51
424 Prueba del sensor CKP (tipo Inductivo) 52
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall) 53
426 Prueba del sensor MAP 53
427 Prueba de la vaacutelvula IAC 54
428 Prueba del Inyector 55
429 Prueba de la Bobina de encendido 55
Conclusiones y Recomendaciones Finales 56
BIBLIOGRAFIacuteA 58
Anexos 58
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 11 Osciloscopio Automotriz 2
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico 4
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital 4
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna) 7
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor 8
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia sensor ECT en funcioacuten de la temperatura 9
Torres Rodriacuteguez viii
Figura 17 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP) 10
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 11
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno 12
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno 13
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF 14
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 14
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten 15
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 15
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP 16
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 17
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP) 17
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS 18
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS 18
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes 19
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector 20
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes 20
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC 21
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico 22
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 22
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010 23
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten 24
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten 25
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments 26
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional 26
Figura 132 Microcontrolador 27
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo 28
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo 29
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje 31
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4 33
Figura 25 Transformador 33
Figura 26 Etapa complementaria al circuito de acondicionamiento de sentildeales para
sensores inductivos 34
Figura 27 Microcontrolador 35
Figura 28 Circuito Transistores FET 36
Figura 29 Circuito Reset Externo 36
Figura 210Circuito Puente H 37
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones 38
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario) 39
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo) 39
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo) 39
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo) 40
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo) 40
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio 41
Figura 38 Control del aacuterea de Trabajo 41
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro 42
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas 42
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector 43
Torres Rodriacuteguez ix
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC 43
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio 44
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores 44
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2 45
Figura 316 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor 45
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores 46
Figura 41 Tablero de control del banco 47
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla 47
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC 48
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara) 50
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 50
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark) 51
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno 51
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara) 52
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 52
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark) 52
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 53
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara) 53
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro 53
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark) 54
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 54
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC 54
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC 55
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara) 55
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector 55
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 56
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT 10
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten la altura sobre el nivel del mar 11
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno 13
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten 30
IacuteNDICE DE ANEXOS
Foto 1 Construccioacuten del banco 59
Foto 2 Banco construido 59
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten 59
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores 60
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje 60
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos 60
Torres Rodriacuteguez 1
Torres Rodriacuteguez Juan Carlos
Trabajo de Graduacioacuten
Ing Leonel Peacuterez
Junio del 2011
DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE UN OSCILOSCOPIO DIDAacuteCTICO PARA
DIAGNOacuteSTICO AUTOMOTRIZ
INTRODUCCIOacuteN
Con los avances en la industria automotriz se incrementan y mejoran sistemas
electroacutenicos en los vehiacuteculos uno de estos es el de inyeccioacuten electroacutenica de
combustible el cual fue sustituyendo al carburador al brindar ventajas como
disminucioacuten en la contaminacioacuten ahorro de combustible mejor rendimiento
arranques maacutes raacutepidos y eficientes respuestas inmediatas en aceleraciones entre
otras Ya que permite que el motor reciba solamente el volumen de combustible
necesario en todos los regiacutemenes de funcionamiento
El parque automotor se incrementa considerablemente en eacutesta Ciudad y en todo el
Paiacutes llegando a estar conformado en gran parte por vehiacuteculos que tienen sistemas de
inyeccioacuten electroacutenica modernos por tal razoacuten se requieren talleres que brinden
servicios de mantenimiento y reparacioacuten automotriz que esteacuten a la vanguardia de la
tecnologiacutea en los cuales sus teacutecnicos sean capacitados permanentemente y sus
talleres cuenten con herramienta apropiada para realizar el diagnoacutestico y reparacioacuten
en estos sistemas Una de estas herramientas de diagnoacutestico muy eficaz es el
osciloscopio automotriz el cual no es comuacuten en los talleres de la Ciudad
Considerando la importancia que tiene el osciloscopio se propone disentildearlo y
construirlo con el fin que permita diagnosticar de manera raacutepida y precisa los fallos
que puedan presentarse en los diferentes sensores y actuadores del sistema de
inyeccioacuten mediante la visualizacioacuten graacutefica de su curva de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 2
CAPIacuteTULO I
11 Osciloscopio Automotriz
El osciloscopio automotriz es un dispositivo de visualizacioacuten graacutefica que muestra
sentildeales eleacutectricas variables en el tiempo como indica la figura 11 Sirve como
equipo de diagnoacutestico que puede medir mostrar fenoacutemenos transitorios e indicar
formas de onda provenientes de los sensores y actuadores del vehiacuteculo a traveacutes de los
canales de entrada Se lo utiliza para verificar raacutepidamente el funcionamiento de
sensores actuadores corriente del encendido de la bobina etc
El osciloscopio permite
Analizar la forma de onda a la sentildeal de los sensores
Determinar directamente el periodo y el voltaje de una sentildeal
Determinar indirectamente la frecuencia de una sentildeal
Determinar que parte de la sentildeal es corriente directa o alterna
Localizar averiacuteas en un circuito
La caracteriacutestica principal del osciloscopio es mostrar de forma graacutefica el resultado
de las mediciones realizadas al contar con una pantalla dividida en ejes o
coordenadas y magnitudes eleacutectricas el eje vertical denominado Y representa el
voltaje mientras que el eje horizontal X representa el tiempo
Figura 11 Osciloscopio Automotriz
Fuente wwwdiagnosticautomotrizcom
Torres Rodriacuteguez 3
Ventajas del Osciloscopio
Para hacer comprobaciones dinaacutemicas y un diagnoacutestico de averiacuteas
intermitentes el osciloscopio es una herramienta eficaz
Se puede detectar cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema de
inyeccioacuten electroacutenico al observar la sentildeal emitida por los sensores
Algunos osciloscopios automotrices son portaacutetiles permitiendo usarlos
dentro del vehiacuteculo y hacer pruebas dinaacutemicas durante la conduccioacuten
Se puede almacenar las formas de onda y los datos relacionados con ellas en
una memoria interna con el fin de estudiar detalladamente los patrones de la
forma de onda
En la pantalla del osciloscopio se muestra la forma de la sentildeal recibida en
donde se puede determinar la amplitud frecuencia anchura de los impulsos
etc
Permite diagnosticar fallas intermitentes al ser su tiempo de respuesta corto
Luego de ser diagnosticada y reparada una falla se puede verificar el
resultado nuevamente con el osciloscopio
Seguacuten su funcionamiento y la forma en que hacen el muestreo de las sentildeales se
dividen en dos tipos Analoacutegicos y Digitales Los analoacutegicos trabajan con variables
contiacutenuas mientras que los digitales lo hacen con variables discretas
Osciloscopio Analoacutegico
El osciloscopio analoacutegico trabaja directamente con la sentildeal aplicada la cual una vez
amplificada desviacutea un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor
atravesando la sonda para dirigirse a la seccioacuten vertical y dependiendo del control del
amplificador vertical la sentildeal se atenuacutea o amplifica Luego la sentildeal atraviesa la
seccioacuten de disparo e inicia el barrido horizontal de izquierda a derecha y el de
retrazado que es de derecha a izquierda el mismo que lo hace maacutes raacutepido como se
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez v
ABSTRACT
This thesis is focused to the design and implementation of an Oscilloscope and
Actuators Test Bank to be applied in automotive maintenance activities The
apparatus electronic design can be divided into five modules Power Supply Sensor
Interfacing Circuit Actuators Testing Circuit Data Acquisition Module and a
Personal Computer Sensoracutes signals can be digitalized using a Data Acquisition
Module A computer running Control Software developed in LabView 2010 allows
visualize sensors signals and generate signal patterns in order to test actuators such
as injectors ignition coils and IAC valves Fully functional Tester ndash Oscilloscope
prototype was obtained as result suitable to be used in automotive repair labors
Torres Rodriacuteguez vi
IacuteNDICE DE CONTENIDOS
Dedicatoria ii
Agradecimiento iii
Resumen iv
Abstract v
Iacutendice de Contenidoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipvi
Iacutendice de Figurashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipvii
Iacutendice de Tablashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipix
Iacutendice de Anexoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipix
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I MARCO CONTEXTUAL
11 Osciloscopio Automotriz 2
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible 6
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT) 8
122 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP 10
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2) 12
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF) 14
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS) 14
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP) 15
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP) 17
129 Sensor de detonaciones KS 17
1210 Inyector de Combustible 19
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control) 20
1212 Bobina de encendido 21
13 Instrumentacioacuten Virtual (LabView) 22
131 Instrumento Virtual 23
132 Panel Frontal 23
133 Diagrama de Bloques 24
14 Adquisicioacuten de Datos 25
15 Amplificador Operacional 26
16 Buffer 26
17 Microcontrolador 27
Conclusiones 27
CAPIacuteTULO II DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE
INTERFAZ
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo 28
22 Fuente de Alimentacioacuten 29
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para sensores
de bajo voltaje 31
231 Circuito limitador de voltaje positivo 31
232 Circuito ldquobufferrdquo 32
233 Circuitos de filtrado 32
24 Tarjeta de Interface circuito de acondicionamiento para sensores inductivos 33
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA) 34
25 Tarjeta para control de actuadores 35
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido 35
Torres Rodriacuteguez vii
252 Bloque para prueba de la IAC 36
Conclusiones 37
CAPIacuteTULO III DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE
MONITOREO
31 Panel Frontal 38
32 Voltiacutemetro 39
33 Pruebas 39
331 Vaacutelvula IAC 39
332 Inyector 40
333 Bobina de encendido 40
34 Osciloscopio 40
35 Diagrama de Bloques 41
36 Voltiacutemetro 41
37 Pruebas 42
371 Inyector y Bobina de encendido 42
372 Vaacutelvula IAC 43
38 Osciloscopio 44
381 Sensores 44
382 Actuadores 46
Conclusiones 46
CAPIacuteTULO IV PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
41 Osciloscopio 47
411 Prueba de la Vaacutelvula IAC 48
412 Prueba del Inyector 48
413 Prueba de la Bobina de encendido 49
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo 50
421 Prueba del sensor TPS 50
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2) 51
423 Prueba del sensor MAF 51
424 Prueba del sensor CKP (tipo Inductivo) 52
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall) 53
426 Prueba del sensor MAP 53
427 Prueba de la vaacutelvula IAC 54
428 Prueba del Inyector 55
429 Prueba de la Bobina de encendido 55
Conclusiones y Recomendaciones Finales 56
BIBLIOGRAFIacuteA 58
Anexos 58
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 11 Osciloscopio Automotriz 2
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico 4
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital 4
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna) 7
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor 8
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia sensor ECT en funcioacuten de la temperatura 9
Torres Rodriacuteguez viii
Figura 17 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP) 10
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 11
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno 12
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno 13
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF 14
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 14
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten 15
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 15
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP 16
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 17
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP) 17
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS 18
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS 18
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes 19
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector 20
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes 20
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC 21
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico 22
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 22
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010 23
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten 24
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten 25
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments 26
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional 26
Figura 132 Microcontrolador 27
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo 28
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo 29
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje 31
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4 33
Figura 25 Transformador 33
Figura 26 Etapa complementaria al circuito de acondicionamiento de sentildeales para
sensores inductivos 34
Figura 27 Microcontrolador 35
Figura 28 Circuito Transistores FET 36
Figura 29 Circuito Reset Externo 36
Figura 210Circuito Puente H 37
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones 38
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario) 39
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo) 39
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo) 39
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo) 40
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo) 40
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio 41
Figura 38 Control del aacuterea de Trabajo 41
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro 42
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas 42
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector 43
Torres Rodriacuteguez ix
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC 43
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio 44
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores 44
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2 45
Figura 316 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor 45
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores 46
Figura 41 Tablero de control del banco 47
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla 47
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC 48
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara) 50
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 50
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark) 51
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno 51
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara) 52
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 52
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark) 52
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 53
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara) 53
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro 53
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark) 54
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 54
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC 54
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC 55
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara) 55
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector 55
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 56
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT 10
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten la altura sobre el nivel del mar 11
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno 13
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten 30
IacuteNDICE DE ANEXOS
Foto 1 Construccioacuten del banco 59
Foto 2 Banco construido 59
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten 59
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores 60
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje 60
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos 60
Torres Rodriacuteguez 1
Torres Rodriacuteguez Juan Carlos
Trabajo de Graduacioacuten
Ing Leonel Peacuterez
Junio del 2011
DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE UN OSCILOSCOPIO DIDAacuteCTICO PARA
DIAGNOacuteSTICO AUTOMOTRIZ
INTRODUCCIOacuteN
Con los avances en la industria automotriz se incrementan y mejoran sistemas
electroacutenicos en los vehiacuteculos uno de estos es el de inyeccioacuten electroacutenica de
combustible el cual fue sustituyendo al carburador al brindar ventajas como
disminucioacuten en la contaminacioacuten ahorro de combustible mejor rendimiento
arranques maacutes raacutepidos y eficientes respuestas inmediatas en aceleraciones entre
otras Ya que permite que el motor reciba solamente el volumen de combustible
necesario en todos los regiacutemenes de funcionamiento
El parque automotor se incrementa considerablemente en eacutesta Ciudad y en todo el
Paiacutes llegando a estar conformado en gran parte por vehiacuteculos que tienen sistemas de
inyeccioacuten electroacutenica modernos por tal razoacuten se requieren talleres que brinden
servicios de mantenimiento y reparacioacuten automotriz que esteacuten a la vanguardia de la
tecnologiacutea en los cuales sus teacutecnicos sean capacitados permanentemente y sus
talleres cuenten con herramienta apropiada para realizar el diagnoacutestico y reparacioacuten
en estos sistemas Una de estas herramientas de diagnoacutestico muy eficaz es el
osciloscopio automotriz el cual no es comuacuten en los talleres de la Ciudad
Considerando la importancia que tiene el osciloscopio se propone disentildearlo y
construirlo con el fin que permita diagnosticar de manera raacutepida y precisa los fallos
que puedan presentarse en los diferentes sensores y actuadores del sistema de
inyeccioacuten mediante la visualizacioacuten graacutefica de su curva de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 2
CAPIacuteTULO I
11 Osciloscopio Automotriz
El osciloscopio automotriz es un dispositivo de visualizacioacuten graacutefica que muestra
sentildeales eleacutectricas variables en el tiempo como indica la figura 11 Sirve como
equipo de diagnoacutestico que puede medir mostrar fenoacutemenos transitorios e indicar
formas de onda provenientes de los sensores y actuadores del vehiacuteculo a traveacutes de los
canales de entrada Se lo utiliza para verificar raacutepidamente el funcionamiento de
sensores actuadores corriente del encendido de la bobina etc
El osciloscopio permite
Analizar la forma de onda a la sentildeal de los sensores
Determinar directamente el periodo y el voltaje de una sentildeal
Determinar indirectamente la frecuencia de una sentildeal
Determinar que parte de la sentildeal es corriente directa o alterna
Localizar averiacuteas en un circuito
La caracteriacutestica principal del osciloscopio es mostrar de forma graacutefica el resultado
de las mediciones realizadas al contar con una pantalla dividida en ejes o
coordenadas y magnitudes eleacutectricas el eje vertical denominado Y representa el
voltaje mientras que el eje horizontal X representa el tiempo
Figura 11 Osciloscopio Automotriz
Fuente wwwdiagnosticautomotrizcom
Torres Rodriacuteguez 3
Ventajas del Osciloscopio
Para hacer comprobaciones dinaacutemicas y un diagnoacutestico de averiacuteas
intermitentes el osciloscopio es una herramienta eficaz
Se puede detectar cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema de
inyeccioacuten electroacutenico al observar la sentildeal emitida por los sensores
Algunos osciloscopios automotrices son portaacutetiles permitiendo usarlos
dentro del vehiacuteculo y hacer pruebas dinaacutemicas durante la conduccioacuten
Se puede almacenar las formas de onda y los datos relacionados con ellas en
una memoria interna con el fin de estudiar detalladamente los patrones de la
forma de onda
En la pantalla del osciloscopio se muestra la forma de la sentildeal recibida en
donde se puede determinar la amplitud frecuencia anchura de los impulsos
etc
Permite diagnosticar fallas intermitentes al ser su tiempo de respuesta corto
Luego de ser diagnosticada y reparada una falla se puede verificar el
resultado nuevamente con el osciloscopio
Seguacuten su funcionamiento y la forma en que hacen el muestreo de las sentildeales se
dividen en dos tipos Analoacutegicos y Digitales Los analoacutegicos trabajan con variables
contiacutenuas mientras que los digitales lo hacen con variables discretas
Osciloscopio Analoacutegico
El osciloscopio analoacutegico trabaja directamente con la sentildeal aplicada la cual una vez
amplificada desviacutea un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor
atravesando la sonda para dirigirse a la seccioacuten vertical y dependiendo del control del
amplificador vertical la sentildeal se atenuacutea o amplifica Luego la sentildeal atraviesa la
seccioacuten de disparo e inicia el barrido horizontal de izquierda a derecha y el de
retrazado que es de derecha a izquierda el mismo que lo hace maacutes raacutepido como se
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez vi
IacuteNDICE DE CONTENIDOS
Dedicatoria ii
Agradecimiento iii
Resumen iv
Abstract v
Iacutendice de Contenidoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipvi
Iacutendice de Figurashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipvii
Iacutendice de Tablashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipix
Iacutendice de Anexoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellipix
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I MARCO CONTEXTUAL
11 Osciloscopio Automotriz 2
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible 6
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT) 8
122 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP 10
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2) 12
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF) 14
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS) 14
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP) 15
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP) 17
129 Sensor de detonaciones KS 17
1210 Inyector de Combustible 19
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control) 20
1212 Bobina de encendido 21
13 Instrumentacioacuten Virtual (LabView) 22
131 Instrumento Virtual 23
132 Panel Frontal 23
133 Diagrama de Bloques 24
14 Adquisicioacuten de Datos 25
15 Amplificador Operacional 26
16 Buffer 26
17 Microcontrolador 27
Conclusiones 27
CAPIacuteTULO II DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE
INTERFAZ
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo 28
22 Fuente de Alimentacioacuten 29
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para sensores
de bajo voltaje 31
231 Circuito limitador de voltaje positivo 31
232 Circuito ldquobufferrdquo 32
233 Circuitos de filtrado 32
24 Tarjeta de Interface circuito de acondicionamiento para sensores inductivos 33
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA) 34
25 Tarjeta para control de actuadores 35
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido 35
Torres Rodriacuteguez vii
252 Bloque para prueba de la IAC 36
Conclusiones 37
CAPIacuteTULO III DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE
MONITOREO
31 Panel Frontal 38
32 Voltiacutemetro 39
33 Pruebas 39
331 Vaacutelvula IAC 39
332 Inyector 40
333 Bobina de encendido 40
34 Osciloscopio 40
35 Diagrama de Bloques 41
36 Voltiacutemetro 41
37 Pruebas 42
371 Inyector y Bobina de encendido 42
372 Vaacutelvula IAC 43
38 Osciloscopio 44
381 Sensores 44
382 Actuadores 46
Conclusiones 46
CAPIacuteTULO IV PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
41 Osciloscopio 47
411 Prueba de la Vaacutelvula IAC 48
412 Prueba del Inyector 48
413 Prueba de la Bobina de encendido 49
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo 50
421 Prueba del sensor TPS 50
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2) 51
423 Prueba del sensor MAF 51
424 Prueba del sensor CKP (tipo Inductivo) 52
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall) 53
426 Prueba del sensor MAP 53
427 Prueba de la vaacutelvula IAC 54
428 Prueba del Inyector 55
429 Prueba de la Bobina de encendido 55
Conclusiones y Recomendaciones Finales 56
BIBLIOGRAFIacuteA 58
Anexos 58
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 11 Osciloscopio Automotriz 2
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico 4
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital 4
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna) 7
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor 8
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia sensor ECT en funcioacuten de la temperatura 9
Torres Rodriacuteguez viii
Figura 17 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP) 10
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 11
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno 12
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno 13
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF 14
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 14
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten 15
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 15
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP 16
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 17
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP) 17
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS 18
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS 18
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes 19
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector 20
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes 20
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC 21
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico 22
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 22
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010 23
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten 24
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten 25
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments 26
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional 26
Figura 132 Microcontrolador 27
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo 28
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo 29
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje 31
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4 33
Figura 25 Transformador 33
Figura 26 Etapa complementaria al circuito de acondicionamiento de sentildeales para
sensores inductivos 34
Figura 27 Microcontrolador 35
Figura 28 Circuito Transistores FET 36
Figura 29 Circuito Reset Externo 36
Figura 210Circuito Puente H 37
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones 38
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario) 39
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo) 39
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo) 39
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo) 40
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo) 40
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio 41
Figura 38 Control del aacuterea de Trabajo 41
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro 42
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas 42
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector 43
Torres Rodriacuteguez ix
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC 43
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio 44
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores 44
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2 45
Figura 316 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor 45
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores 46
Figura 41 Tablero de control del banco 47
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla 47
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC 48
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara) 50
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 50
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark) 51
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno 51
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara) 52
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 52
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark) 52
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 53
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara) 53
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro 53
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark) 54
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 54
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC 54
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC 55
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara) 55
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector 55
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 56
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT 10
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten la altura sobre el nivel del mar 11
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno 13
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten 30
IacuteNDICE DE ANEXOS
Foto 1 Construccioacuten del banco 59
Foto 2 Banco construido 59
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten 59
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores 60
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje 60
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos 60
Torres Rodriacuteguez 1
Torres Rodriacuteguez Juan Carlos
Trabajo de Graduacioacuten
Ing Leonel Peacuterez
Junio del 2011
DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE UN OSCILOSCOPIO DIDAacuteCTICO PARA
DIAGNOacuteSTICO AUTOMOTRIZ
INTRODUCCIOacuteN
Con los avances en la industria automotriz se incrementan y mejoran sistemas
electroacutenicos en los vehiacuteculos uno de estos es el de inyeccioacuten electroacutenica de
combustible el cual fue sustituyendo al carburador al brindar ventajas como
disminucioacuten en la contaminacioacuten ahorro de combustible mejor rendimiento
arranques maacutes raacutepidos y eficientes respuestas inmediatas en aceleraciones entre
otras Ya que permite que el motor reciba solamente el volumen de combustible
necesario en todos los regiacutemenes de funcionamiento
El parque automotor se incrementa considerablemente en eacutesta Ciudad y en todo el
Paiacutes llegando a estar conformado en gran parte por vehiacuteculos que tienen sistemas de
inyeccioacuten electroacutenica modernos por tal razoacuten se requieren talleres que brinden
servicios de mantenimiento y reparacioacuten automotriz que esteacuten a la vanguardia de la
tecnologiacutea en los cuales sus teacutecnicos sean capacitados permanentemente y sus
talleres cuenten con herramienta apropiada para realizar el diagnoacutestico y reparacioacuten
en estos sistemas Una de estas herramientas de diagnoacutestico muy eficaz es el
osciloscopio automotriz el cual no es comuacuten en los talleres de la Ciudad
Considerando la importancia que tiene el osciloscopio se propone disentildearlo y
construirlo con el fin que permita diagnosticar de manera raacutepida y precisa los fallos
que puedan presentarse en los diferentes sensores y actuadores del sistema de
inyeccioacuten mediante la visualizacioacuten graacutefica de su curva de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 2
CAPIacuteTULO I
11 Osciloscopio Automotriz
El osciloscopio automotriz es un dispositivo de visualizacioacuten graacutefica que muestra
sentildeales eleacutectricas variables en el tiempo como indica la figura 11 Sirve como
equipo de diagnoacutestico que puede medir mostrar fenoacutemenos transitorios e indicar
formas de onda provenientes de los sensores y actuadores del vehiacuteculo a traveacutes de los
canales de entrada Se lo utiliza para verificar raacutepidamente el funcionamiento de
sensores actuadores corriente del encendido de la bobina etc
El osciloscopio permite
Analizar la forma de onda a la sentildeal de los sensores
Determinar directamente el periodo y el voltaje de una sentildeal
Determinar indirectamente la frecuencia de una sentildeal
Determinar que parte de la sentildeal es corriente directa o alterna
Localizar averiacuteas en un circuito
La caracteriacutestica principal del osciloscopio es mostrar de forma graacutefica el resultado
de las mediciones realizadas al contar con una pantalla dividida en ejes o
coordenadas y magnitudes eleacutectricas el eje vertical denominado Y representa el
voltaje mientras que el eje horizontal X representa el tiempo
Figura 11 Osciloscopio Automotriz
Fuente wwwdiagnosticautomotrizcom
Torres Rodriacuteguez 3
Ventajas del Osciloscopio
Para hacer comprobaciones dinaacutemicas y un diagnoacutestico de averiacuteas
intermitentes el osciloscopio es una herramienta eficaz
Se puede detectar cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema de
inyeccioacuten electroacutenico al observar la sentildeal emitida por los sensores
Algunos osciloscopios automotrices son portaacutetiles permitiendo usarlos
dentro del vehiacuteculo y hacer pruebas dinaacutemicas durante la conduccioacuten
Se puede almacenar las formas de onda y los datos relacionados con ellas en
una memoria interna con el fin de estudiar detalladamente los patrones de la
forma de onda
En la pantalla del osciloscopio se muestra la forma de la sentildeal recibida en
donde se puede determinar la amplitud frecuencia anchura de los impulsos
etc
Permite diagnosticar fallas intermitentes al ser su tiempo de respuesta corto
Luego de ser diagnosticada y reparada una falla se puede verificar el
resultado nuevamente con el osciloscopio
Seguacuten su funcionamiento y la forma en que hacen el muestreo de las sentildeales se
dividen en dos tipos Analoacutegicos y Digitales Los analoacutegicos trabajan con variables
contiacutenuas mientras que los digitales lo hacen con variables discretas
Osciloscopio Analoacutegico
El osciloscopio analoacutegico trabaja directamente con la sentildeal aplicada la cual una vez
amplificada desviacutea un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor
atravesando la sonda para dirigirse a la seccioacuten vertical y dependiendo del control del
amplificador vertical la sentildeal se atenuacutea o amplifica Luego la sentildeal atraviesa la
seccioacuten de disparo e inicia el barrido horizontal de izquierda a derecha y el de
retrazado que es de derecha a izquierda el mismo que lo hace maacutes raacutepido como se
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez vii
252 Bloque para prueba de la IAC 36
Conclusiones 37
CAPIacuteTULO III DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE
MONITOREO
31 Panel Frontal 38
32 Voltiacutemetro 39
33 Pruebas 39
331 Vaacutelvula IAC 39
332 Inyector 40
333 Bobina de encendido 40
34 Osciloscopio 40
35 Diagrama de Bloques 41
36 Voltiacutemetro 41
37 Pruebas 42
371 Inyector y Bobina de encendido 42
372 Vaacutelvula IAC 43
38 Osciloscopio 44
381 Sensores 44
382 Actuadores 46
Conclusiones 46
CAPIacuteTULO IV PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
41 Osciloscopio 47
411 Prueba de la Vaacutelvula IAC 48
412 Prueba del Inyector 48
413 Prueba de la Bobina de encendido 49
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo 50
421 Prueba del sensor TPS 50
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2) 51
423 Prueba del sensor MAF 51
424 Prueba del sensor CKP (tipo Inductivo) 52
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall) 53
426 Prueba del sensor MAP 53
427 Prueba de la vaacutelvula IAC 54
428 Prueba del Inyector 55
429 Prueba de la Bobina de encendido 55
Conclusiones y Recomendaciones Finales 56
BIBLIOGRAFIacuteA 58
Anexos 58
IacuteNDICE DE FIGURAS
Figura 11 Osciloscopio Automotriz 2
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico 4
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital 4
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna) 7
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor 8
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia sensor ECT en funcioacuten de la temperatura 9
Torres Rodriacuteguez viii
Figura 17 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP) 10
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 11
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno 12
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno 13
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF 14
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 14
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten 15
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 15
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP 16
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 17
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP) 17
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS 18
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS 18
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes 19
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector 20
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes 20
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC 21
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico 22
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 22
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010 23
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten 24
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten 25
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments 26
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional 26
Figura 132 Microcontrolador 27
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo 28
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo 29
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje 31
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4 33
Figura 25 Transformador 33
Figura 26 Etapa complementaria al circuito de acondicionamiento de sentildeales para
sensores inductivos 34
Figura 27 Microcontrolador 35
Figura 28 Circuito Transistores FET 36
Figura 29 Circuito Reset Externo 36
Figura 210Circuito Puente H 37
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones 38
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario) 39
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo) 39
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo) 39
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo) 40
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo) 40
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio 41
Figura 38 Control del aacuterea de Trabajo 41
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro 42
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas 42
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector 43
Torres Rodriacuteguez ix
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC 43
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio 44
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores 44
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2 45
Figura 316 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor 45
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores 46
Figura 41 Tablero de control del banco 47
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla 47
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC 48
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara) 50
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 50
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark) 51
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno 51
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara) 52
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 52
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark) 52
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 53
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara) 53
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro 53
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark) 54
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 54
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC 54
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC 55
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara) 55
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector 55
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 56
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT 10
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten la altura sobre el nivel del mar 11
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno 13
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten 30
IacuteNDICE DE ANEXOS
Foto 1 Construccioacuten del banco 59
Foto 2 Banco construido 59
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten 59
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores 60
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje 60
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos 60
Torres Rodriacuteguez 1
Torres Rodriacuteguez Juan Carlos
Trabajo de Graduacioacuten
Ing Leonel Peacuterez
Junio del 2011
DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE UN OSCILOSCOPIO DIDAacuteCTICO PARA
DIAGNOacuteSTICO AUTOMOTRIZ
INTRODUCCIOacuteN
Con los avances en la industria automotriz se incrementan y mejoran sistemas
electroacutenicos en los vehiacuteculos uno de estos es el de inyeccioacuten electroacutenica de
combustible el cual fue sustituyendo al carburador al brindar ventajas como
disminucioacuten en la contaminacioacuten ahorro de combustible mejor rendimiento
arranques maacutes raacutepidos y eficientes respuestas inmediatas en aceleraciones entre
otras Ya que permite que el motor reciba solamente el volumen de combustible
necesario en todos los regiacutemenes de funcionamiento
El parque automotor se incrementa considerablemente en eacutesta Ciudad y en todo el
Paiacutes llegando a estar conformado en gran parte por vehiacuteculos que tienen sistemas de
inyeccioacuten electroacutenica modernos por tal razoacuten se requieren talleres que brinden
servicios de mantenimiento y reparacioacuten automotriz que esteacuten a la vanguardia de la
tecnologiacutea en los cuales sus teacutecnicos sean capacitados permanentemente y sus
talleres cuenten con herramienta apropiada para realizar el diagnoacutestico y reparacioacuten
en estos sistemas Una de estas herramientas de diagnoacutestico muy eficaz es el
osciloscopio automotriz el cual no es comuacuten en los talleres de la Ciudad
Considerando la importancia que tiene el osciloscopio se propone disentildearlo y
construirlo con el fin que permita diagnosticar de manera raacutepida y precisa los fallos
que puedan presentarse en los diferentes sensores y actuadores del sistema de
inyeccioacuten mediante la visualizacioacuten graacutefica de su curva de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 2
CAPIacuteTULO I
11 Osciloscopio Automotriz
El osciloscopio automotriz es un dispositivo de visualizacioacuten graacutefica que muestra
sentildeales eleacutectricas variables en el tiempo como indica la figura 11 Sirve como
equipo de diagnoacutestico que puede medir mostrar fenoacutemenos transitorios e indicar
formas de onda provenientes de los sensores y actuadores del vehiacuteculo a traveacutes de los
canales de entrada Se lo utiliza para verificar raacutepidamente el funcionamiento de
sensores actuadores corriente del encendido de la bobina etc
El osciloscopio permite
Analizar la forma de onda a la sentildeal de los sensores
Determinar directamente el periodo y el voltaje de una sentildeal
Determinar indirectamente la frecuencia de una sentildeal
Determinar que parte de la sentildeal es corriente directa o alterna
Localizar averiacuteas en un circuito
La caracteriacutestica principal del osciloscopio es mostrar de forma graacutefica el resultado
de las mediciones realizadas al contar con una pantalla dividida en ejes o
coordenadas y magnitudes eleacutectricas el eje vertical denominado Y representa el
voltaje mientras que el eje horizontal X representa el tiempo
Figura 11 Osciloscopio Automotriz
Fuente wwwdiagnosticautomotrizcom
Torres Rodriacuteguez 3
Ventajas del Osciloscopio
Para hacer comprobaciones dinaacutemicas y un diagnoacutestico de averiacuteas
intermitentes el osciloscopio es una herramienta eficaz
Se puede detectar cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema de
inyeccioacuten electroacutenico al observar la sentildeal emitida por los sensores
Algunos osciloscopios automotrices son portaacutetiles permitiendo usarlos
dentro del vehiacuteculo y hacer pruebas dinaacutemicas durante la conduccioacuten
Se puede almacenar las formas de onda y los datos relacionados con ellas en
una memoria interna con el fin de estudiar detalladamente los patrones de la
forma de onda
En la pantalla del osciloscopio se muestra la forma de la sentildeal recibida en
donde se puede determinar la amplitud frecuencia anchura de los impulsos
etc
Permite diagnosticar fallas intermitentes al ser su tiempo de respuesta corto
Luego de ser diagnosticada y reparada una falla se puede verificar el
resultado nuevamente con el osciloscopio
Seguacuten su funcionamiento y la forma en que hacen el muestreo de las sentildeales se
dividen en dos tipos Analoacutegicos y Digitales Los analoacutegicos trabajan con variables
contiacutenuas mientras que los digitales lo hacen con variables discretas
Osciloscopio Analoacutegico
El osciloscopio analoacutegico trabaja directamente con la sentildeal aplicada la cual una vez
amplificada desviacutea un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor
atravesando la sonda para dirigirse a la seccioacuten vertical y dependiendo del control del
amplificador vertical la sentildeal se atenuacutea o amplifica Luego la sentildeal atraviesa la
seccioacuten de disparo e inicia el barrido horizontal de izquierda a derecha y el de
retrazado que es de derecha a izquierda el mismo que lo hace maacutes raacutepido como se
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez viii
Figura 17 Sensor de temperatura del aire (IAT) 9
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP) 10
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 11
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno 12
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno 13
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF 14
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 14
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten 15
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 15
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP 16
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 17
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP) 17
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS 18
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS 18
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes 19
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector 20
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes 20
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC 21
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico 22
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 22
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010 23
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten 24
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten 25
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments 26
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional 26
Figura 132 Microcontrolador 27
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo 28
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo 29
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje 31
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4 33
Figura 25 Transformador 33
Figura 26 Etapa complementaria al circuito de acondicionamiento de sentildeales para
sensores inductivos 34
Figura 27 Microcontrolador 35
Figura 28 Circuito Transistores FET 36
Figura 29 Circuito Reset Externo 36
Figura 210Circuito Puente H 37
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones 38
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario) 39
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo) 39
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo) 39
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo) 40
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo) 40
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio 41
Figura 38 Control del aacuterea de Trabajo 41
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro 42
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas 42
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector 43
Torres Rodriacuteguez ix
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC 43
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio 44
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores 44
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2 45
Figura 316 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor 45
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores 46
Figura 41 Tablero de control del banco 47
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla 47
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC 48
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara) 50
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 50
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark) 51
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno 51
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara) 52
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 52
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark) 52
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 53
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara) 53
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro 53
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark) 54
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 54
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC 54
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC 55
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara) 55
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector 55
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 56
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT 10
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten la altura sobre el nivel del mar 11
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno 13
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten 30
IacuteNDICE DE ANEXOS
Foto 1 Construccioacuten del banco 59
Foto 2 Banco construido 59
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten 59
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores 60
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje 60
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos 60
Torres Rodriacuteguez 1
Torres Rodriacuteguez Juan Carlos
Trabajo de Graduacioacuten
Ing Leonel Peacuterez
Junio del 2011
DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE UN OSCILOSCOPIO DIDAacuteCTICO PARA
DIAGNOacuteSTICO AUTOMOTRIZ
INTRODUCCIOacuteN
Con los avances en la industria automotriz se incrementan y mejoran sistemas
electroacutenicos en los vehiacuteculos uno de estos es el de inyeccioacuten electroacutenica de
combustible el cual fue sustituyendo al carburador al brindar ventajas como
disminucioacuten en la contaminacioacuten ahorro de combustible mejor rendimiento
arranques maacutes raacutepidos y eficientes respuestas inmediatas en aceleraciones entre
otras Ya que permite que el motor reciba solamente el volumen de combustible
necesario en todos los regiacutemenes de funcionamiento
El parque automotor se incrementa considerablemente en eacutesta Ciudad y en todo el
Paiacutes llegando a estar conformado en gran parte por vehiacuteculos que tienen sistemas de
inyeccioacuten electroacutenica modernos por tal razoacuten se requieren talleres que brinden
servicios de mantenimiento y reparacioacuten automotriz que esteacuten a la vanguardia de la
tecnologiacutea en los cuales sus teacutecnicos sean capacitados permanentemente y sus
talleres cuenten con herramienta apropiada para realizar el diagnoacutestico y reparacioacuten
en estos sistemas Una de estas herramientas de diagnoacutestico muy eficaz es el
osciloscopio automotriz el cual no es comuacuten en los talleres de la Ciudad
Considerando la importancia que tiene el osciloscopio se propone disentildearlo y
construirlo con el fin que permita diagnosticar de manera raacutepida y precisa los fallos
que puedan presentarse en los diferentes sensores y actuadores del sistema de
inyeccioacuten mediante la visualizacioacuten graacutefica de su curva de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 2
CAPIacuteTULO I
11 Osciloscopio Automotriz
El osciloscopio automotriz es un dispositivo de visualizacioacuten graacutefica que muestra
sentildeales eleacutectricas variables en el tiempo como indica la figura 11 Sirve como
equipo de diagnoacutestico que puede medir mostrar fenoacutemenos transitorios e indicar
formas de onda provenientes de los sensores y actuadores del vehiacuteculo a traveacutes de los
canales de entrada Se lo utiliza para verificar raacutepidamente el funcionamiento de
sensores actuadores corriente del encendido de la bobina etc
El osciloscopio permite
Analizar la forma de onda a la sentildeal de los sensores
Determinar directamente el periodo y el voltaje de una sentildeal
Determinar indirectamente la frecuencia de una sentildeal
Determinar que parte de la sentildeal es corriente directa o alterna
Localizar averiacuteas en un circuito
La caracteriacutestica principal del osciloscopio es mostrar de forma graacutefica el resultado
de las mediciones realizadas al contar con una pantalla dividida en ejes o
coordenadas y magnitudes eleacutectricas el eje vertical denominado Y representa el
voltaje mientras que el eje horizontal X representa el tiempo
Figura 11 Osciloscopio Automotriz
Fuente wwwdiagnosticautomotrizcom
Torres Rodriacuteguez 3
Ventajas del Osciloscopio
Para hacer comprobaciones dinaacutemicas y un diagnoacutestico de averiacuteas
intermitentes el osciloscopio es una herramienta eficaz
Se puede detectar cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema de
inyeccioacuten electroacutenico al observar la sentildeal emitida por los sensores
Algunos osciloscopios automotrices son portaacutetiles permitiendo usarlos
dentro del vehiacuteculo y hacer pruebas dinaacutemicas durante la conduccioacuten
Se puede almacenar las formas de onda y los datos relacionados con ellas en
una memoria interna con el fin de estudiar detalladamente los patrones de la
forma de onda
En la pantalla del osciloscopio se muestra la forma de la sentildeal recibida en
donde se puede determinar la amplitud frecuencia anchura de los impulsos
etc
Permite diagnosticar fallas intermitentes al ser su tiempo de respuesta corto
Luego de ser diagnosticada y reparada una falla se puede verificar el
resultado nuevamente con el osciloscopio
Seguacuten su funcionamiento y la forma en que hacen el muestreo de las sentildeales se
dividen en dos tipos Analoacutegicos y Digitales Los analoacutegicos trabajan con variables
contiacutenuas mientras que los digitales lo hacen con variables discretas
Osciloscopio Analoacutegico
El osciloscopio analoacutegico trabaja directamente con la sentildeal aplicada la cual una vez
amplificada desviacutea un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor
atravesando la sonda para dirigirse a la seccioacuten vertical y dependiendo del control del
amplificador vertical la sentildeal se atenuacutea o amplifica Luego la sentildeal atraviesa la
seccioacuten de disparo e inicia el barrido horizontal de izquierda a derecha y el de
retrazado que es de derecha a izquierda el mismo que lo hace maacutes raacutepido como se
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez ix
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC 43
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio 44
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores 44
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2 45
Figura 316 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor 45
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores 46
Figura 41 Tablero de control del banco 47
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla 47
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC 48
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara) 50
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS 50
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark) 51
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno 51
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara) 52
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico 52
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark) 52
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP 53
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara) 53
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro 53
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark) 54
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico 54
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC 54
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC 55
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara) 55
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector 55
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido 56
IacuteNDICE DE TABLAS
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT 10
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten la altura sobre el nivel del mar 11
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno 13
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten 30
IacuteNDICE DE ANEXOS
Foto 1 Construccioacuten del banco 59
Foto 2 Banco construido 59
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten 59
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores 60
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje 60
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos 60
Torres Rodriacuteguez 1
Torres Rodriacuteguez Juan Carlos
Trabajo de Graduacioacuten
Ing Leonel Peacuterez
Junio del 2011
DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE UN OSCILOSCOPIO DIDAacuteCTICO PARA
DIAGNOacuteSTICO AUTOMOTRIZ
INTRODUCCIOacuteN
Con los avances en la industria automotriz se incrementan y mejoran sistemas
electroacutenicos en los vehiacuteculos uno de estos es el de inyeccioacuten electroacutenica de
combustible el cual fue sustituyendo al carburador al brindar ventajas como
disminucioacuten en la contaminacioacuten ahorro de combustible mejor rendimiento
arranques maacutes raacutepidos y eficientes respuestas inmediatas en aceleraciones entre
otras Ya que permite que el motor reciba solamente el volumen de combustible
necesario en todos los regiacutemenes de funcionamiento
El parque automotor se incrementa considerablemente en eacutesta Ciudad y en todo el
Paiacutes llegando a estar conformado en gran parte por vehiacuteculos que tienen sistemas de
inyeccioacuten electroacutenica modernos por tal razoacuten se requieren talleres que brinden
servicios de mantenimiento y reparacioacuten automotriz que esteacuten a la vanguardia de la
tecnologiacutea en los cuales sus teacutecnicos sean capacitados permanentemente y sus
talleres cuenten con herramienta apropiada para realizar el diagnoacutestico y reparacioacuten
en estos sistemas Una de estas herramientas de diagnoacutestico muy eficaz es el
osciloscopio automotriz el cual no es comuacuten en los talleres de la Ciudad
Considerando la importancia que tiene el osciloscopio se propone disentildearlo y
construirlo con el fin que permita diagnosticar de manera raacutepida y precisa los fallos
que puedan presentarse en los diferentes sensores y actuadores del sistema de
inyeccioacuten mediante la visualizacioacuten graacutefica de su curva de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 2
CAPIacuteTULO I
11 Osciloscopio Automotriz
El osciloscopio automotriz es un dispositivo de visualizacioacuten graacutefica que muestra
sentildeales eleacutectricas variables en el tiempo como indica la figura 11 Sirve como
equipo de diagnoacutestico que puede medir mostrar fenoacutemenos transitorios e indicar
formas de onda provenientes de los sensores y actuadores del vehiacuteculo a traveacutes de los
canales de entrada Se lo utiliza para verificar raacutepidamente el funcionamiento de
sensores actuadores corriente del encendido de la bobina etc
El osciloscopio permite
Analizar la forma de onda a la sentildeal de los sensores
Determinar directamente el periodo y el voltaje de una sentildeal
Determinar indirectamente la frecuencia de una sentildeal
Determinar que parte de la sentildeal es corriente directa o alterna
Localizar averiacuteas en un circuito
La caracteriacutestica principal del osciloscopio es mostrar de forma graacutefica el resultado
de las mediciones realizadas al contar con una pantalla dividida en ejes o
coordenadas y magnitudes eleacutectricas el eje vertical denominado Y representa el
voltaje mientras que el eje horizontal X representa el tiempo
Figura 11 Osciloscopio Automotriz
Fuente wwwdiagnosticautomotrizcom
Torres Rodriacuteguez 3
Ventajas del Osciloscopio
Para hacer comprobaciones dinaacutemicas y un diagnoacutestico de averiacuteas
intermitentes el osciloscopio es una herramienta eficaz
Se puede detectar cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema de
inyeccioacuten electroacutenico al observar la sentildeal emitida por los sensores
Algunos osciloscopios automotrices son portaacutetiles permitiendo usarlos
dentro del vehiacuteculo y hacer pruebas dinaacutemicas durante la conduccioacuten
Se puede almacenar las formas de onda y los datos relacionados con ellas en
una memoria interna con el fin de estudiar detalladamente los patrones de la
forma de onda
En la pantalla del osciloscopio se muestra la forma de la sentildeal recibida en
donde se puede determinar la amplitud frecuencia anchura de los impulsos
etc
Permite diagnosticar fallas intermitentes al ser su tiempo de respuesta corto
Luego de ser diagnosticada y reparada una falla se puede verificar el
resultado nuevamente con el osciloscopio
Seguacuten su funcionamiento y la forma en que hacen el muestreo de las sentildeales se
dividen en dos tipos Analoacutegicos y Digitales Los analoacutegicos trabajan con variables
contiacutenuas mientras que los digitales lo hacen con variables discretas
Osciloscopio Analoacutegico
El osciloscopio analoacutegico trabaja directamente con la sentildeal aplicada la cual una vez
amplificada desviacutea un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor
atravesando la sonda para dirigirse a la seccioacuten vertical y dependiendo del control del
amplificador vertical la sentildeal se atenuacutea o amplifica Luego la sentildeal atraviesa la
seccioacuten de disparo e inicia el barrido horizontal de izquierda a derecha y el de
retrazado que es de derecha a izquierda el mismo que lo hace maacutes raacutepido como se
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 1
Torres Rodriacuteguez Juan Carlos
Trabajo de Graduacioacuten
Ing Leonel Peacuterez
Junio del 2011
DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE UN OSCILOSCOPIO DIDAacuteCTICO PARA
DIAGNOacuteSTICO AUTOMOTRIZ
INTRODUCCIOacuteN
Con los avances en la industria automotriz se incrementan y mejoran sistemas
electroacutenicos en los vehiacuteculos uno de estos es el de inyeccioacuten electroacutenica de
combustible el cual fue sustituyendo al carburador al brindar ventajas como
disminucioacuten en la contaminacioacuten ahorro de combustible mejor rendimiento
arranques maacutes raacutepidos y eficientes respuestas inmediatas en aceleraciones entre
otras Ya que permite que el motor reciba solamente el volumen de combustible
necesario en todos los regiacutemenes de funcionamiento
El parque automotor se incrementa considerablemente en eacutesta Ciudad y en todo el
Paiacutes llegando a estar conformado en gran parte por vehiacuteculos que tienen sistemas de
inyeccioacuten electroacutenica modernos por tal razoacuten se requieren talleres que brinden
servicios de mantenimiento y reparacioacuten automotriz que esteacuten a la vanguardia de la
tecnologiacutea en los cuales sus teacutecnicos sean capacitados permanentemente y sus
talleres cuenten con herramienta apropiada para realizar el diagnoacutestico y reparacioacuten
en estos sistemas Una de estas herramientas de diagnoacutestico muy eficaz es el
osciloscopio automotriz el cual no es comuacuten en los talleres de la Ciudad
Considerando la importancia que tiene el osciloscopio se propone disentildearlo y
construirlo con el fin que permita diagnosticar de manera raacutepida y precisa los fallos
que puedan presentarse en los diferentes sensores y actuadores del sistema de
inyeccioacuten mediante la visualizacioacuten graacutefica de su curva de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 2
CAPIacuteTULO I
11 Osciloscopio Automotriz
El osciloscopio automotriz es un dispositivo de visualizacioacuten graacutefica que muestra
sentildeales eleacutectricas variables en el tiempo como indica la figura 11 Sirve como
equipo de diagnoacutestico que puede medir mostrar fenoacutemenos transitorios e indicar
formas de onda provenientes de los sensores y actuadores del vehiacuteculo a traveacutes de los
canales de entrada Se lo utiliza para verificar raacutepidamente el funcionamiento de
sensores actuadores corriente del encendido de la bobina etc
El osciloscopio permite
Analizar la forma de onda a la sentildeal de los sensores
Determinar directamente el periodo y el voltaje de una sentildeal
Determinar indirectamente la frecuencia de una sentildeal
Determinar que parte de la sentildeal es corriente directa o alterna
Localizar averiacuteas en un circuito
La caracteriacutestica principal del osciloscopio es mostrar de forma graacutefica el resultado
de las mediciones realizadas al contar con una pantalla dividida en ejes o
coordenadas y magnitudes eleacutectricas el eje vertical denominado Y representa el
voltaje mientras que el eje horizontal X representa el tiempo
Figura 11 Osciloscopio Automotriz
Fuente wwwdiagnosticautomotrizcom
Torres Rodriacuteguez 3
Ventajas del Osciloscopio
Para hacer comprobaciones dinaacutemicas y un diagnoacutestico de averiacuteas
intermitentes el osciloscopio es una herramienta eficaz
Se puede detectar cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema de
inyeccioacuten electroacutenico al observar la sentildeal emitida por los sensores
Algunos osciloscopios automotrices son portaacutetiles permitiendo usarlos
dentro del vehiacuteculo y hacer pruebas dinaacutemicas durante la conduccioacuten
Se puede almacenar las formas de onda y los datos relacionados con ellas en
una memoria interna con el fin de estudiar detalladamente los patrones de la
forma de onda
En la pantalla del osciloscopio se muestra la forma de la sentildeal recibida en
donde se puede determinar la amplitud frecuencia anchura de los impulsos
etc
Permite diagnosticar fallas intermitentes al ser su tiempo de respuesta corto
Luego de ser diagnosticada y reparada una falla se puede verificar el
resultado nuevamente con el osciloscopio
Seguacuten su funcionamiento y la forma en que hacen el muestreo de las sentildeales se
dividen en dos tipos Analoacutegicos y Digitales Los analoacutegicos trabajan con variables
contiacutenuas mientras que los digitales lo hacen con variables discretas
Osciloscopio Analoacutegico
El osciloscopio analoacutegico trabaja directamente con la sentildeal aplicada la cual una vez
amplificada desviacutea un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor
atravesando la sonda para dirigirse a la seccioacuten vertical y dependiendo del control del
amplificador vertical la sentildeal se atenuacutea o amplifica Luego la sentildeal atraviesa la
seccioacuten de disparo e inicia el barrido horizontal de izquierda a derecha y el de
retrazado que es de derecha a izquierda el mismo que lo hace maacutes raacutepido como se
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 2
CAPIacuteTULO I
11 Osciloscopio Automotriz
El osciloscopio automotriz es un dispositivo de visualizacioacuten graacutefica que muestra
sentildeales eleacutectricas variables en el tiempo como indica la figura 11 Sirve como
equipo de diagnoacutestico que puede medir mostrar fenoacutemenos transitorios e indicar
formas de onda provenientes de los sensores y actuadores del vehiacuteculo a traveacutes de los
canales de entrada Se lo utiliza para verificar raacutepidamente el funcionamiento de
sensores actuadores corriente del encendido de la bobina etc
El osciloscopio permite
Analizar la forma de onda a la sentildeal de los sensores
Determinar directamente el periodo y el voltaje de una sentildeal
Determinar indirectamente la frecuencia de una sentildeal
Determinar que parte de la sentildeal es corriente directa o alterna
Localizar averiacuteas en un circuito
La caracteriacutestica principal del osciloscopio es mostrar de forma graacutefica el resultado
de las mediciones realizadas al contar con una pantalla dividida en ejes o
coordenadas y magnitudes eleacutectricas el eje vertical denominado Y representa el
voltaje mientras que el eje horizontal X representa el tiempo
Figura 11 Osciloscopio Automotriz
Fuente wwwdiagnosticautomotrizcom
Torres Rodriacuteguez 3
Ventajas del Osciloscopio
Para hacer comprobaciones dinaacutemicas y un diagnoacutestico de averiacuteas
intermitentes el osciloscopio es una herramienta eficaz
Se puede detectar cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema de
inyeccioacuten electroacutenico al observar la sentildeal emitida por los sensores
Algunos osciloscopios automotrices son portaacutetiles permitiendo usarlos
dentro del vehiacuteculo y hacer pruebas dinaacutemicas durante la conduccioacuten
Se puede almacenar las formas de onda y los datos relacionados con ellas en
una memoria interna con el fin de estudiar detalladamente los patrones de la
forma de onda
En la pantalla del osciloscopio se muestra la forma de la sentildeal recibida en
donde se puede determinar la amplitud frecuencia anchura de los impulsos
etc
Permite diagnosticar fallas intermitentes al ser su tiempo de respuesta corto
Luego de ser diagnosticada y reparada una falla se puede verificar el
resultado nuevamente con el osciloscopio
Seguacuten su funcionamiento y la forma en que hacen el muestreo de las sentildeales se
dividen en dos tipos Analoacutegicos y Digitales Los analoacutegicos trabajan con variables
contiacutenuas mientras que los digitales lo hacen con variables discretas
Osciloscopio Analoacutegico
El osciloscopio analoacutegico trabaja directamente con la sentildeal aplicada la cual una vez
amplificada desviacutea un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor
atravesando la sonda para dirigirse a la seccioacuten vertical y dependiendo del control del
amplificador vertical la sentildeal se atenuacutea o amplifica Luego la sentildeal atraviesa la
seccioacuten de disparo e inicia el barrido horizontal de izquierda a derecha y el de
retrazado que es de derecha a izquierda el mismo que lo hace maacutes raacutepido como se
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 3
Ventajas del Osciloscopio
Para hacer comprobaciones dinaacutemicas y un diagnoacutestico de averiacuteas
intermitentes el osciloscopio es una herramienta eficaz
Se puede detectar cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema de
inyeccioacuten electroacutenico al observar la sentildeal emitida por los sensores
Algunos osciloscopios automotrices son portaacutetiles permitiendo usarlos
dentro del vehiacuteculo y hacer pruebas dinaacutemicas durante la conduccioacuten
Se puede almacenar las formas de onda y los datos relacionados con ellas en
una memoria interna con el fin de estudiar detalladamente los patrones de la
forma de onda
En la pantalla del osciloscopio se muestra la forma de la sentildeal recibida en
donde se puede determinar la amplitud frecuencia anchura de los impulsos
etc
Permite diagnosticar fallas intermitentes al ser su tiempo de respuesta corto
Luego de ser diagnosticada y reparada una falla se puede verificar el
resultado nuevamente con el osciloscopio
Seguacuten su funcionamiento y la forma en que hacen el muestreo de las sentildeales se
dividen en dos tipos Analoacutegicos y Digitales Los analoacutegicos trabajan con variables
contiacutenuas mientras que los digitales lo hacen con variables discretas
Osciloscopio Analoacutegico
El osciloscopio analoacutegico trabaja directamente con la sentildeal aplicada la cual una vez
amplificada desviacutea un haz de electrones en sentido vertical proporcional a su valor
atravesando la sonda para dirigirse a la seccioacuten vertical y dependiendo del control del
amplificador vertical la sentildeal se atenuacutea o amplifica Luego la sentildeal atraviesa la
seccioacuten de disparo e inicia el barrido horizontal de izquierda a derecha y el de
retrazado que es de derecha a izquierda el mismo que lo hace maacutes raacutepido como se
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 4
observa en la figura 12 Mediante esta accioacuten combinada del trazado horizontal y
vertical se consigue trazar la graacutefica de la sentildeal en la pantalla del osciloscopio
Figura 12 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio analoacutegico
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
Osciloscopio Digital
El osciloscopio digital posee ademaacutes de las secciones explicadas anteriormente un
sistema adicional de procesamiento de datos que permite almacenar y visualizar la
sentildeal Al conectar la sonda de un osciloscopio digital a un circuito como indica la
figura 13 la seccioacuten vertical ajusta la amplitud de la sentildeal de la misma forma que lo
haciacutea el osciloscopio analoacutegico
Figura 13 Representacioacuten de los componentes de un osciloscopio digital
Fuente httpusuariosiponetesagusbooscosc_1htm
El conversor analoacutegico-digital del sistema de adquisicioacuten de datos muestrea la sentildeal
a intervalos de tiempo determinados y convierte la sentildeal de voltaje continua en una
serie de valores digitales llamados muestras En la seccioacuten horizontal una sentildeal de
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 5
reloj determina cuando el conversor toma una muestra La velocidad de este reloj se
denomina velocidad de muestreo y se mide en muestras por segundo
Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de
sentildeal El nuacutemero de los puntos de sentildeal utilizados para reconstruir la sentildeal en
pantalla se denomina registro La seccioacuten de disparo determina el comienzo y el final
de los puntos de sentildeal en el registro Una vez almacenados en la memoria la seccioacuten
de visualizacioacuten recibe estos puntos del registro para mostrar la sentildeal en la pantalla
Mediciones baacutesicas con el Osciloscopio
Medicioacuten de Tensiones
Se pueden medir tensiones continuas y alternas sobre la pantalla para ello se
selecciona la posicioacuten del conmutador seguacuten la medicioacuten que se va a realizar Para
medir tensioacuten alterna se cuentan los cuadros de la retiacutecula que ocupa la sentildeal sobre la
pantalla y la cantidad obtenida se multiplica por el factor de conversioacuten Al medir
tensioacuten continua se utiliza el desplazamiento vertical que la deflexioacuten experimenta a
partir de una determinada referencia y si el desplazamiento es hacia la parte superior
de la retiacutecula la tensioacuten es positiva y si es hacia la parte inferior la tensioacuten es
negativa
Medicioacuten de Tiempos
La distancia con respecto al tiempo entre dos puntos determinados se puede calcular
a partir de los centiacutemetros que separan a uno del otro para despueacutes multiplicar esta
cantidad por el factor indicado en el conmutador de la base de tiempos
Medicioacuten de Frecuencia
Se la puede hacer de dos formas
Partiendo de la medicioacuten de un periodo de dicha sentildeal
Comparando una frecuencia de valor conocido con la frecuencia que se desea
analizar
Para esto el osciloscopio debe funcionar con entradas X y Y aplicando cada una de
las sentildeales a estas entradas Cuando se da una relacioacuten armoacutenica completa entre
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 6
ambas se puede observar el nuacutemero de veces que una frecuencia contiene a la otra
deduciendo asiacute el valor de la frecuencia
12 Inyeccioacuten Electroacutenica de Combustible
En las uacuteltimas deacutecadas gran parte de los cambios en los vehiacuteculos estaacuten relacionados
con la incorporacioacuten y mejoramiento de sistemas electroacutenicos como sistema de
inyeccioacuten electroacutenica de combustible sistema de Airbag sistema de control para los
frenos ABS etc
La inyeccioacuten electroacutenica de combustible en el vehiacuteculo ofrece ventajas como reducir
gases contaminantes disminuir el consumo de combustible encendidos inmediatos
mejor rendimiento del motor entre otras
Componentes del Sistema de Inyeccioacuten
Los sistemas de inyeccioacuten electroacutenica estaacuten conformados principalmente por
sensores actuadores ECU (Unidad de Control Electroacutenico) interruptores
relevadores bobina de encendido etc
Unidad de Control Electroacutenico (ECU Computadora)
La funcioacuten de la computadora automotriz es monitorear las sentildeales de entrada
procesarlas y generar sentildeales de salida ldquoEstaacute compuesta de varias etapas compuestas
de semiconductores electroacutenicos tales como resistencias diodos transistores
condensadores circuitos integrados que sumados forman estructuras muy
complejas Ademaacutes dispone de modernos Microprocesadores en los cuales se ha
almacenado toda la informacioacuten de su programa de trabajo Programa que ha sido
cuidadosamente estudiado y probado Adicionalmente dispone de algunos
reguladores y estabilizadores de corriente para que su trabajo sea muy exacto y lo
protegen ya que su uacuteltima etapa que es la Amplificacioacuten hacia las salidas o
actuadores debe ser completamente exacta para obtener el resultado esperado
Dentro de su compleja estructura se ha disentildeado el Programa de Trabajo para el que
fue disentildeado y para el modelo y vehiacuteculo determinado por lo que tiene estos datos
pregrabados en su Memoria Rom Paralelamente la computadora dispone de una
memoria Ram la cual permite acumular transitoriamente los datos recibidos que son
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 7
comparados por la memoria Rom En esta memoria Ram se actualizan los datos y los
coacutedigos de falla se almacenan los cuales se pueden analizar con un Scanner
Adicionalmente la computadora enviacutea una sentildeal hacia la laacutempara de mal funcioacuten
(Check Engine) advirtiendo al conductor de alguacuten fallo presenterdquo1
Figura 14 Unidad de Control Electroacutenico (vista interna)
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 4
Sensores
Son componentes electroacutenicos que estaacuten instalados en varios puntos del motor y del
vehiacuteculo los cuales enviacutean informacioacuten a la unidad de control Convierten una
magnitud fiacutesica o quiacutemica en una magnitud eleacutectrica Realizan funciones de
monitoreo y control registrando de manera precisa los estados reales del motor en
funcionamiento enviando esta informacioacuten de manera que pueda ser interpretada
directamente por la unidad de control electroacutenico
Existen sensores activos y pasivos los activos no necesitan tensioacuten de alimentacioacuten
ejemplo los sensores de oxiacutegeno en cambio los sensores pasivos necesitan de ali-
mentacioacuten uno de ellos es el sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten
Entre estos sensores se encuentran
Sensor de temperatura del refrigerante ( ECT)
Sensor de temperatura del aire de admisioacuten (IAT)
Sensor de presioacuten absoluta del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Sensor de oxiacutegeno (O2)
Sensor de flujo de masa de aire de entrada (MAF)
1 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina p 77-78
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 8
Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal y aacuterbol de levas (CKP CMP)
Sensor de detonacioacuten (KS)
Descripcioacuten de los Sensores
121 Sensor de temperatura del refrigerante (ECT)
(Engine Coolant Temperature)
La mayoriacutea de los sensores de temperatura son resistencias teacutermicas con un
Coeficiente Negativo de Temperatura (NTC) localizado cerca del termostato
consisten en un elemento resistivo fabricado con un material semiconductor
encapsulado en cuerpo de bronce para que resista los agentes quiacutemicos del
refrigerante y tenga buena conductividad teacutermica como indica la figura 15 Cuando
la temperatura del motor aumenta la resistencia del sensor disminuye y viceversa
Figura 15 Sensor de temperatura del refrigerante del motor
Fuente wwwboschcommx
Existen sensores con Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC) que no son muy
utilizados cuyo valor de su resistencia variacutea con la temperatura (figura 16) a mayor
temperatura mayor resistencia en el sensor Se encuentra ubicado cerca del
termostato lugar donde el motor adquiere el valor maacuteximo de temperatura de
trabajo El ECT tiene la misioacuten es de transferir informacioacuten a la ECU manejando
una tensioacuten variable de 0 a 5 voltios en funcioacuten de la temperatura del refrigerante del
motor para que la computadora enriquezca la mezcla aire-combustible mientras el
motor se encuentre friacuteo
Mientras aumenta la temperatura del motor la computadora empobrece la mezcla
hasta que el motor llegue a la temperatura normal de funcionamiento (85degC a 95degC)
el voltaje de salida del sensor disminuye hasta llegar a un voltaje entre 15 a 2
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 9
Voltios entonces la computadora suministraraacute la cantidad de mezcla ideal para esta
condicioacuten de funcionamiento
Figura 16 Variacioacuten de la resistencia ECT en funcioacuten de la temperatura
Fuente OPEL Estrategia utilizada por el computador Simtec 560
para el sensor de temperatura p3
122 Sensor de temperatura del aire (IAT)
(Intake Air Temperature)
Es un termistor al igual que el sensor de temperatura del refrigerante como indica la
figura 17 censa la temperatura del aire que aspira el motor sentildeal que generalmente
se la toma de forma conjunta con la cantidad de aire aspirado Estas dos
informaciones le dan a la computadora la idea exacta de la masa o densidad del aire
que estaacute ingresando a los cilindros del motor para que eacutesta suministre la cantidad
exacta de combustible en todos los regiacutemenes de funcionamiento del motor
Figura 17 Sensor de temperatura del aire IAT
Fuente httpwww articulomercadolibrecomve
Se encuentra localizado en el muacuteltiple de admisioacuten por lo general cerca de la
mariposa de aceleracioacuten La ECU aplica un voltaje de 5 voltios al sensor cuando el
aire que ingresa estaacute friacuteo la resistencia eleacutectrica del sensor es alta por lo tanto la
computadora recibiraacute una sentildeal alta de voltaje a medida que el aire se calienta la
resistencia del sensor disminuye y baja el voltaje de sentildeal
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 10
En la Tabla 11 se muestra la variacioacuten de la resistencia del sensor IAT en funcioacuten
de la temperatura del aire de ingreso al motor
Tabla 11 Valores de resistencia en el sensor IAT
Fuente Manual Control de Comando por
Computadora Diagnoacutestico GM p15
Los valores de la Tabla 11 se aproximan a los que se obtiene del sensor de
temperatura del refrigerante ECT
123 Sensor de presioacuten absoluta en el muacuteltiple de admisioacuten MAP
(Presioacuten Absoluta Muacuteltiple de Admisioacuten)
El sensor MAP se encuentra ubicado sobre el muacuteltiple de admisioacuten proporciona una
sentildeal eleacutectrica variable a la ECU en funcioacuten de la carga del motor ver figura 18
Esta informacioacuten como sentildeal de voltaje variacutea desde 1 a 15 voltios en marcha
miacutenima y de 4 a 45 voltios a plena carga del motor Esta sentildeal es sumamente
importante para que la computadora calcule los ajustes de inyeccioacuten y encendido
dependiendo de la altitud ya que actuacutea como baroacutemetro
Figura 18 Sensor de presioacuten absoluta
del muacuteltiple de admisioacuten (MAP)
Fuente wwwdirectindustryes
degC OHMS Ω
100 185
70 450
38 1800
20 3400
4 7500
-7 13500
-18 25000
-40 100700
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 11
En la tabla 12 se muestran los voltajes que se obtienen del sensor MAP en funcioacuten
de los metros sobre el nivel del mar (msnm) que se encuentre el vehiacuteculo Estos
valores se obtienen con el motor apagado y el switch de encendido en la posicioacuten
ON
Tabla 12 Voltajes del sensor MAP seguacuten los msnm
Fuente Manual Control de Comando por Computadora Diagnoacutestico GM p 27
En la figura 19 se muestra el patroacuten de la forma de onda que describe un sensor
MAP analoacutegico
Figura 19 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
ALTURA (msnm) RANGO DE VOLTAJE
Bajohelliphelliphellip305m 38hellip55 V
305helliphelliphellip610m 36hellip53 V
610helliphelliphellip914m 35hellip51 V
914helliphelliphellip1219m 33hellip50 V
1219helliphelliphellip1524m 32hellip48 V
1524helliphelliphellip1829m 30hellip46 V
1829helliphelliphellip2133m 29hellip45 V
2133helliphelliphellip2438m 28hellip43 V
2438helliphelliphellip2743m 26hellip42 V
2743helliphelliphellip3048m 25hellip40 V
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 12
124 Sensor de Oxiacutegeno (O2)
Conocido tambieacuten como Sonda Lambda ver figura 110 se encuentra localizada en
el muacuteltiple de escape su funcioacuten es informar a la computadora la cantidad de
oxiacutegeno que hay en los gases de escape seguacuten la sentildeal que enviacutea a la ECU esta
enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible para conseguir la proporcioacuten
adecuada de elementos en los gases de escape para un correcto trabajo del
catalizador y para calcular los pulsos de inyeccioacuten ajustaacutendolos de manera perfecta y
asiacute lograr una combustioacuten completa dentro de los cilindros del motor
Figura 110 Sensor de oxiacutegeno
Fuente wwwlocomproylovendocom
La sonda Lambda generalmente es de Zirconio formada por dos electrodos uno
cubierto de platino que estaacute en contacto con los gases de escape y el otro en contacto
con la atmoacutesfera los mismos que generan una tensioacuten eleacutectrica cuando se produce
una notable diferencia de oxiacutegeno entre ellos La sentildeal de tensioacuten que genera el
sensor estaacute entre 01 y 09 voltios
Cuando la mezcla es pobre se produce un exceso de oxiacutegeno en el escape por lo que
los electrodos generan baja tensioacuten alrededor de 01 voltios En el caso que la
mezcla sea rica se produce una falta de oxiacutegeno en los gases de escape y la diferencia
de oxiacutegeno es grande generando los electrodos del sensor aproximadamente 09
voltios consecuentemente la computadora haraacute las correcciones necesarias
Para que la sonda empiece a generar voltaje primeramente debe alcanzar la
temperatura de unos 300 degC algunas sondas disponen de un calefactor propio en su
interior para llegar raacutepidamente a su temperatura de funcionamiento
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 13
Seguacuten el nuacutemero de cables en el sensor se tiene
1 cable Que es la sentildeal
3 cables Uno que es sentildeal y dos de la calefaccioacuten de la sonda
4 cables Uno que es sentildeal otro que es masa de sentildeal y los dos restantes son
de la calefaccioacuten de la sonda
En la Tabla 13 se muestra la identificacioacuten de los colores de los cables de las
diferentes sondas para cuando se vaya a sustituir una sonda por otra de diferente
marca
Tabla 13 Identificacioacuten de los cables seguacuten su color en sensores de oxiacutegeno
Fuente Guiacutea para el reemplazo del sensor de oxiacutegeno Bosch
En la figura 111 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno la
cual debe estar entre 0 y 1Voltio
Figura 111 Patroacuten de la forma de onda del Sensor de Oxiacutegeno
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 31
Sonda Bosch
Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6
Negro Violeta Azul Blanco Negro Blanco Violeta
Gris Marroacuten Blanco Verde Gris helliphellip Blanco
2 Blancos Marroacuten Oscuro Negro Negro Blanco Rojo Negro Marroacuten
Si no es una Sonda Bosch
Sentildeal Especial
(positivo)
Masa (menos
opcional)
Calefaccioacuten
(2 cables)
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 14
125 Sensor de flujo de masa de aire (MAF)
(Flujo de Masa de Aire)
Se encuentra localizado en el conducto de admisioacuten tiene la funcioacuten de informar a la
ECU la cantidad de aire que ingresa al motor ver figura 112 El sensor dispone de
una laacutemina que se calienta al alimentarle de tensioacuten su funcionamiento depende de
la variacioacuten de la conductividad de la laacutemina caliente que depende del flujo del aire
que lo atraviesa enfriaacutendolo en menor o mayor grado sentildeal que es enviada a la ECU
en forma de frecuencia cuando es un MAF digital y cuando es anaacutelogo variacutea el
voltaje de la sentildeal que puede ser entre 0 y 5 Voltios
Figura 112 Sensor de Flujo de Aire MAF
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 113 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor MAF
analoacutegico
Figura 113 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
126 Sensor de posicioacuten de la mariposa de aceleracioacuten (TPS)
(Tortle Position Sensor)
El sensor TPS va instalado en el cuerpo de aceleracioacuten acoplado al eje de la
mariposa de aceleracioacuten como indica la figura 114 Es un potencioacutemetro que
cambia su valor cada vez que se mueve la aleta de aceleracioacuten Su funcioacuten es enviar
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 15
a la ECU una sentildeal variable de voltaje proporcional a la apertura de la mariposa de
aceleracioacuten para que la computadora haga los ajustes en los comandos de inyeccioacuten y
encendido de acuerdo a la carga del motor
Figura 114 Sensor de Posicioacuten de la Mariposa de Aceleracioacuten
1 Eje de mariposa
2 Pista resistiva 1
3 Pista resistiva 2
4 Brazo con cursor
5 Conexioacuten eleacutectrica
Fuente httpwwwmecanicavirtualorgsensores1-modeloshtm
Trabaja generalmente con 5 voltios de referencia la sentildeal de voltaje es baja cuando
la mariposa estaacute cerrada aproximadamente 05 voltios y cuando se abre el voltaje se
incrementa proporcionalmente llegando a un valor cercano a 45 voltios con la
mariposa abierta totalmente
En la figura 115 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS
Figura 115 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
127 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal (CKP)
(Crankshaft Position Sensor)
El CKP capta la rotacioacuten del motor enviando la sentildeal a la ECU del nuacutemero de
revoluciones a las que se encuentra para que haga los ajustes y sincronizacioacuten tanto
en el encendido como en la inyeccioacuten del combustible como indica la figura 116
Existen varios tipos de sensores los maacutes utilizados son Inductivos y de efecto Hall
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 16
Sensor de efecto Hall Este sistema estaacute compuesto por una caacutepsula semiconductora
con un imaacuten permanente en frente y varias pantallas metaacutelicas obturadoras Cuando
la pantalla obtura el campo magneacutetico del imaacuten no puede llegar a la caacutepsula por lo
que no se genera una sentildeal eleacutectrica en eacutesta pero en el momento que se descubre la
pantalla obturadora el campo magneacutetico se enfrenta a la caacutepsula generando una sentildeal
eleacutectrica que es enviada a la computadora
Sensor Inductivo Puede ir en la polea del motor en el block del motor ldquocercano a
la rueda volante la misma que tiene instalada la rueda dentada (cinta del volante)
para recibir el movimiento del motor de arranque Los dientes de la cinta pasan muy
cerca del sensor inductivo y por cada diente se genera un pulso de corriente alterna
es decir que si la periferia de la cinta dentada tuviera 300 dientes por ejemplo en
cada vuelta completa del eje ciguumlentildeal se induciriacutean o generariacutean 300 pulsos en el
sensor Estos pulsos generados se enviacutea a la computadora la misma que traduce
estos pulsos como nuacutemero de vueltas del motorrdquo2
Figura 116 Sensor de posicioacuten del ciguumlentildeal CKP
Fuente httpwwwmpatvcom
La mayoriacutea de ruedas dentadas tienen uno o dos dientes faltantes con el fin de
reconocer la posicioacuten del cilindro nuacutemero 1 Y en algunos casos al no tener nada que
identifique el PMS y fase del cilindro 1 es necesaria la ayuda del sensor del aacuterbol de
levas
En la figura 117 se muestra el patroacuten de la forma de onda del sensor de posicioacuten
CKP
2 Coello Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten electroacutenica de gasolina p 35
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 17
Figura 117 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
128 Sensor del aacuterbol de levas (CMP)
(Camshaft Position Sensor)
Este sensor capta la rotacioacuten y aacutengulo del aacuterbol de levas ver figura 118 Es de tipo
magneacutetico por lo que genera corriente alterna al atravesar los dientes del aacuterbol de
levas mientras gira frente al sensor Esta corriente generada es la sentildeal que va a la
computadora para que pueda hacer la sincronizacioacuten de la inyeccioacuten y el encendido
Figura 118 Sensor de Posicioacuten del Aacuterbol de Levas (CMP)
Fuente Toyota Motor Sales USA Position Speed Sensors p1
129 Sensor de detonaciones KS
(Knock Sensor)
Se encuentra localizado en el bloque del motor con la finalidad de captar las
detonaciones o cascabeleo del motor ver figura 119 ldquoNo es maacutes que un
dispositivo piezoeleacutectrico que al recibir ruido por contacto genera una sentildeal eleacutectrica
que de acuerdo a la magnitud del mismo seraacute la de la sentildeal Esto significa que una
pequentildea detonacioacuten genera una sentildeal baja como tambieacuten una detonacioacuten alta genera
una sentildeal alta Su misioacuten es indicarle al moacutedulo de control electroacutenico que estaacute
ocurriendo el efecto este a su vez corrige el avance electroacutenico ajustaacutendolo a valores
donde se pueda eliminar la detonacioacuten evitaacutendose asiacute la peacuterdida de potencia y la
generacioacuten de residuos por combustiones anormalesrdquo3
3 General Motors del Ecuador CA Centro Teacutecnico de Entrenamiento c a p 12
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 18
Figura 119 Sensor de Detonacioacutenes KS
Fuente wwwspanishalibabacom
En la figura 120 se muestra el patroacuten de la forma de onda de un sensor de
detonaciones
Figura 120 Patroacuten de la forma de onda del Sensor KS
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p319
Actuadores
Son componentes electroacutenicos capaces de generar una fuerza a partir de liacutequidos
energiacutea eleacutectrica o gaseosa Para su funcionamiento reciben la sentildeal de la Unidad de
Control
Entre estos tenemos
Inyector de combustible
Vaacutelvula IAC
Vaacutelvula EGR (recirculacioacuten de los gases de escape)
Vaacutelvula EVAP (sistema de control de evaporacioacuten de las emisiones)
Bobina de encendido
Relevador de la bomba de combustible
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 19
1210 Inyector de Combustible
El inyector de combustible es una vaacutelvula electromagneacutetica (figura 121) que
permite la inyeccioacuten del combustible en el muacuteltiple de admisioacuten en el momento y
volumen adecuado Es controlado eleacutectricamente por la computadora la cual
determina el tiempo de inyeccioacuten de acuerdo a las diferentes condiciones de
funcionamiento del motor
Figura 121 Inyector de Combustible y sus Componentes
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p 21
Para su funcionamiento recibe una alimentacioacuten constante de 12 voltios en uno de
sus contactos con el switch en la posicioacuten ON y en el otro contacto la ECU enviacutea una
sentildeal de tierra en milisegundos para su apertura y funcionamiento el tiempo de
apertura incide en el suministro de maacutes o menos combustible seguacuten el reacutegimen de
funcionamiento del motor
En la figura 122 se muestra el patroacuten de la forma de onda del un inyector tomado
de la sentildeal del circuito a tierra que cierra la computadora por medio de pulsos en
milisegundos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 20
Figura 122 Patroacuten de la forma de onda del inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
1211 Vaacutelvula IAC (Idle Air Control)
Conocida tambieacuten como vaacutelvula de control en marcha miacutenima ver en la figura 123
ldquoEste elemento que no es maacutes que una vaacutelvula de cierre variable se encuentra
ubicada en el cuerpo de aceleracioacuten y su funcioacuten es controlar la entrada de aire al
motor en marcha miacutenima El hecho de controlar dicha entrada de aire permite al
sistema ajustar la marcha miacutenima de acuerdo a las exigencias normales y de las
cargas que se le impriman al motor Cuando el motor estaacute en marcha miacutenima el se
encuentra ajustando a un pase bajo de aire de manera que si se adiciona una carga al
motor algo asiacute como aire acondicionado el moacutedulo de control ldquoobservardquo una caiacuteda
de rpm e inmediatamente actuacutea sobre el aumentando el paso de aire y por supuesto
los pulsos de inyeccioacuten Este es un elemento comandado que a mayor rpm menor
abertura de la vaacutelvulardquo4
Figura 123 Vaacutelvula IAC con sus Componentes
Fuente httpwwwtodomecanicacomsistemas-inyecciasolinahtml
4 General Motors Venezolana CA Compantildeiacutea Teacutecnica de Entrenamiento ca p 13
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 21
Existen dos tipos de vaacutelvulas IAC la de tipo GM y la de tipo Magneti Marelli cuya
diferencia baacutesicamente estaacute en la disposicioacuten de las bobinas en su interior como
indica la figura 124 La de tipo GM tiene una bobina en los pines 1 y 2 y la otra
bobina en los pines 3 y 4 En cambio la vaacutelvula Magneti M tiene una bobina en los
pines 1y 4 y la otra bobina en los pines 2 y 3 Los vehiacuteculos que disponen la vaacutelvula
IAC de tipo GM son gran parte de vehiacuteculos de la marca Chevrolet En cambio entre
las marcas que usan la vaacutelvula IAC de tipo Magneti Marelli tenemos Peugeot
Renault Volkswagen
Figura 124 Disposicioacuten de las bobinas en el interior de la IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
1212 Bobina de encendido
Es la encargada de proporcionar la chispa de alta tensioacuten a las bujiacuteas de encendido
para que se produzca la combustioacuten de la mezcla aire-combustible en el interior de
los cilindros a traveacutes de los cables de alta tensioacuten ver figura 125
Una bobina por lo general lleva en su interior un arrollamiento primario que es de
baja tensioacuten y un circuito secundario de alta tensioacuten Se alimenta con una tensioacuten de
12 voltios en uno de sus terminales mientras que el otro terminal cierra su circuito a
masa comandado por la computadora Cuando la corriente circula por el primario de
la bobina se genera un campo magneacutetico alrededor de este y si esta corriente es
impedida por accioacuten de la ECU interrumpiendo el circuito a masa se induce un pico
de alta tensioacuten en el secundario de la bobina llegando a obtener a la salida de la
bobina voltajes que pueden ser entre 6000V a 60000V dependiendo del tipo de
bobina
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 22
Figura 125 Visualizacioacuten de una bobina de encendido electroacutenico
Fuente wwwsegundamanocomar
En la figura 126 se muestra el patroacuten de la forma de onda de la bobina de
encendido tomado de la sentildeal (masa) que enviacutea la computadora
Figura 126 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
13 Instrumentacioacuten Virtual
La instrumentacioacuten virtual aplica el entorno LabView (Laboratory Virtual
Instrument Engineering Workbench) presentacioacuten en la figura 127 Es un lenguaje
de programacioacuten graacutefico que utiliza iacuteconos en lugar de liacuteneas de texto para crear las
aplicaciones A diferencia de los lenguajes de programacioacuten basados en texto en
LabView el flujo de los datos a traveacutes de liacuteneas de conexioacuten determina la ejecucioacuten
del programa
LabView permite disentildear interfaces de usuario mediante una consola interactiva
denominada panel frontal basada en software su diagrama de bloques se puede
disentildear especificando su sistema funcional
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 23
Figura 127 Presentacioacuten del Programa LabView 2010
Fuente Creacioacuten del Autor
Aplicaciones de LabView
LabView tiene su mayor aplicacioacuten en sistemas de medicioacuten monitoreo de procesos
aplicaciones de control procesos de control industrial entre otras Permite el
procesamiento en tiempo real de aplicaciones biomeacutedicas manipulacioacuten de imaacutegenes
y audio automatizacioacuten disentildeo de filtros digitales generacioacuten de sentildealesetc
131 Instrumento Virtual
Los programas de LabView son llamados Instrumentos Virtuales (VIrsquos) que
disponen de tres componentes principales panel frontal diagrama de bloques y el
iacuteconoconector Cuando se disentildea programas en el entorno LabView se estaacute
trabajando dentro de un VI Este VI puede utilizarse en cualquier otra aplicacioacuten
como una subfuncioacuten dentro de un programa general
Una vez que se ha disentildeado el panel frontal y el diagrama de bloques se construye el
iacuteconoconector para que el Instrumento Virtual pueda ser utilizado dentro de otro VI
132 Panel Frontal
El panel frontal de un VI se conforma de una combinacioacuten de controles e
indicadores los cuales son los terminales interactivos de entrada y salida del VI los
indicadores son graacuteficas Ledrsquos y otros elementos de visualizacioacuten que simulan
dispositivos de salida y muestran los datos que el diagrama de bloques adquiere o
genera como indica la figura 128 Los controles pueden ser perillas botones
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 24
pulsadores diales y otros dispositivos de entrada que simulan dispositivos de entrada
y entregan datos al diagrama de bloques del VI
La programacioacuten graacutefica se basa en la realizacioacuten de operaciones mediante la
asignacioacuten de iacuteconos que representen los datos numeacutericos e iacuteconos que representan
los procedimientos que deben realizar los VIs con estos iacuteconos y mediante una
conexioacuten simple de liacutenea recta se enlazan para determinar una operacioacuten o una
funcioacuten
Figura 128 Panel Frontal con su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
133 Diagrama de Bloques
El diagrama de bloques lo forman los nodos terminales de control terminales
indicadores y cables Al disentildear el programa de forma graacutefica se hace visible una
programacioacuten orientada al flujo de datos donde se tiene una interpretacioacuten de los
datos tambieacuten de forma graacutefica como indica la figura 129 por ejemplo un dato
booleano se caracteriza por ser una conexioacuten verde cada tipo de dato se identifica
con un color diferente
Cuando se realiza una conexioacuten a un VI eacutesta conexioacuten se identifica por un tipo de
dato especiacutefico que debe coincidir con el tipo de dato de la entrada del VI
permitiendo una concordancia en el flujo de datos no siempre el tipo de dato de la
entrada del VI es el mismo que el de la salida
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 25
Figura 129 Diagrama de Bloques y su descripcioacuten
Fuente Tutorial LabView p 3
14 Adquisicioacuten de Datos
LabView permite conectarse a dispositivos como tarjetas de adquisicioacuten de datos
llamadas DAQ (Data Acquisition System) o Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos
(DAM) ver figura 130 en las cuales tenemos entradas y salidas anaacutelogas o
digitales por ejemplo se puede conectar a sensores del vehiacuteculo para analizar sus
formas de onda pasando por una tarjeta de acondicionamiento de sentildeal
La tarjeta tiene las siguientes caracteriacutesticas
ldquo8 Entradas analoacutegicas (14 bits 48 kSs)
2 salidas analoacutegicas (12bits a 150 Ss) 12 ES digitales contador de 32 bits
Energizado por bus para una mayor movilidad conectividad de sentildeal
integrada
Compatible con LabView LabWindowsCVI y Measurement Studio para
Visual StudioNET
El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabView SignalExpress
LE para registro de datos
Esta tarjeta brinda la funcionalidad de adquisicioacuten de datos baacutesica para aplicaciones
como registro de datos simple medidas portaacutetiles y experimentos acadeacutemicos de
laboratorio Accesible para uso de estudiantes y lo suficiente poderoso para
aplicaciones de medida maacutes sofisticadasrdquo5
5 National Instruments Corporation DataLights Ciacutea Ltda
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 26
Figura 130 Tarjeta DAQ 6009 de National Instruments
Fuente Creacioacuten del Autor
15 Amplificador Operacional
Un Amplificador Operacional es un circuito electroacutenico formado por transistores y
otros componentes integrados en un solo componente el cual tiene dos entradas y
una salida ver su siacutembolo en la figura 131 la salida es el resultado de la diferencia
de las dos entradas multiplicada por un factor G (Ganancia que suele ser del orden
de 100000) El Amplificador Operacional ideal tiene una ganancia y una impedancia
de entrada infinita una impedancia de salida y un tiempo de respuesta nulo y ninguacuten
ruido
Figura 131 Siacutembolo de un amplificador operacional
Fuente Creacioacuten del Autor
16 Buffer
En electroacutenica es un dispositivo que evita el efecto de carga en un circuito En su
forma maacutes sencilla es un amplificador operacional funcionando como seguidor Por
consiguiente el voltaje y la corriente no disminuye en el circuito ya que eacuteste toma el
voltaje de la fuente de alimentacioacuten del operacional y no de la sentildeal que se estaacute
introduciendo por lo que si una sentildeal llegara con poca corriente el circuito seguidor
compensariacutea esa peacuterdida con la fuente de alimentacioacuten del amplificador operacional
ya sea eacuteste unipolar o bipolar
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 27
17 Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado programable (figura 132) que tiene
los componentes de un computador su funcioacuten es controlar el funcionamiento de
una tarea determinada En su interior contiene circuitos electroacutenicos los cuales se
dividen principalmente en tres unidades funcionales unidad central de
procesamiento memoria y perifeacutericos de entrada y salida El microcontrolador
cuenta con recursos como conversores Analoacutegico a Digital para poder recibir y
enviar sentildeales analoacutegicas temporizadores que se encargan de controlar tiempos
comparadores Analoacutegicos que verifican el valor de una sentildeal analoacutegica buses de
interfaz entre otros
Figura 132 Microcontrolador
Fuente httpwwwmsebilbaocom
Conclusiones
Al finalizar el Capiacutetulo I se ha llegado a la conclusioacuten que el desarrollo del mismo
ha servido para ampliar los conocimientos en estos temas asiacute como comprender
mejor el funcionamiento de el osciloscopio componentes del sistema de inyeccioacuten
electroacutenica el entorno del programa LabView entre otros Dichos conocimientos
permitiraacuten continuar con el desarrollo del proyecto
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 28
CAPIacuteTULO II
2 DISENtildeO Y CONSTRUCCIOacuteN DE LA TARJETA DE INTERFAZ
Introduccioacuten
En este capiacutetulo se describe detalladamente el hardware del equipo Para facilitar la
descripcioacuten se ha dividido el mismo en cuatro partes fundamentales Computadora
Personal (PC) y Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) Hardware de Interface
con Sensores Hardware para el Control de Actuadores y Fuente de Alimentacioacuten
21 Diagrama de Bloques del hardware del equipo
En la figura 21 se muestra un Diagrama de Bloques general del hardware que
utiliza el equipo
Figura 21 Diagrama de Bloques general del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Se describen a continuacioacuten a partir del diagrama cinco bloques y sus funciones
Fuente de Alimentacioacuten [1] Este bloque suministra energiacutea a todo el equipo
excepto al circuito de prueba de la Bobina de Encendido que posee alimentacioacuten a
partir de una Fuente de Tensioacuten Conmutada debido a su alto consumo
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 29
Tarjeta de Interface para Sensores [2] Cada uno de sus circuitos garantiza los
niveles adecuados de los sensores (voltajes y corrientes) para que puedan ser
interpretados por el Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos (DAM) En la Tarjeta de
Interface para Sensores coexisten dos tipos de circuitos los de acople para sensores
de baja tensioacuten y los de acople para sensores de alta tensioacuten (generalmente de tipo
inductivos)
Tarjeta para control de actuadores [3] Controla todos los actuadores que se
pueden probar con el equipo
Moacutedulo de Adquisicioacuten de Datos [4] Controla los procesos de adquisicioacuten de datos
de todas las sentildeales asociadas a los sensores y garantiza el paso de sentildeales de control
digital desde la PC hacia la Tarjeta de control de actuadores para el control de los
mismos
Computadora Personal (PC) [5] Soporta el software de aplicacioacuten para controlar
todo el equipo
22 Fuente de Alimentacioacuten
En la figura 22 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que realiza la Fuente
de Alimentacioacuten
Figura 22 Circuito de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 30
La fuente se alimenta desde una toma de corriente alterna Utiliza un transformador
reductor de 115 a 24 volts de Corriente Alterna (AC) con toma central los extremos
del transformador pasan a un rectificador de onda completa conformado por el
puente marcado como D1 A la salida del rectificador se obtienen dos ondas referidas
a la toma central del transformador con valores de +15 y ndash 15 Volts de Corriente
Directa (DC) promedio Los condensadores marcados como CF1 y CF2 se
emplean para reducir el rizado del voltaje rectificado (+- 15 volts) El voltaje
rectificado y filtrado pasa a una primera etapa reguladora conformada por los
circuitos integrados (CI) U1 y U2 que entregan +12 V y ndash 12 V estabilizados
respectivamente
Una segunda etapa de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC con
valores de +-9 volts Tales valores de tensioacuten se obtienen a las salidas de los CI
marcados como U3 y U4 respectivamente
Una tercera etapa final de estabilizadores permite obtener niveles de tensioacuten de DC
que se han ajustado mediante los potencioacutemetros RF3 y RF4 a valores de +- 6
volts
La tabla 21 resume los valores de tensioacuten y corrientes maacuteximas que entrega la
Tarjeta de la Fuente de Alimentacioacuten del equipo
Tabla 21 Resumen de servicios de la fuente de alimentacioacuten
Valor de
Tensioacuten (Volts)
Corriente Maacutexima
de Salida (A)
Circuitos
Integrados
Asociados
Conector Asociado
en la tarjeta
12 500mA 78L12 J1
-12 500mA 79L12 J2
9 500mA 78L09 J3
-9 500mA 79L09 J4
6 500mA LM317 J5
-6 500mA LM337 J6
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 31
23 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
sensores de bajo voltaje
En la figura 23 se muestra el esquema del circuito electroacutenico que permite
acondicionar ndash en teacuterminos generales ndash la sentildeal de cualquier sensor de baja tensioacuten
previo a su ingreso al DAM Dentro de las sentildeales acondicionadas con circuitos
como el de la figura 23 pueden citarse TPS MAP O2 IAC CKP HALL Bobina
de Encendido e Inyector Este circuito se replica fiacutesicamente 5 veces en la Tarjeta de
Interface para Sensores
Figura 23 Circuito de acondicionamiento de sentildeales de bajo voltaje
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales ingresan en forma atenuada o directa a un circuito limitador de
voltaje positivo formado por la resistencia RLI el Amplificador Operacional
(OPAMP) ULA y el diodo DL Para atenuar la sentildeal que ingresa por el conector
ldquoINrdquo el selector marcado como ldquoJUMPLrdquo debe encontrase en la posicioacuten 1 ndash 2 En
este caso se utiliza un divisor de tensioacuten formado por los resistores RL1 y RL2 Por
otra parte si el selector ldquoJUMPLrdquo se coloca en la posicioacuten 2 ndash 3 la sentildeal ingresa de
manera directa hacia la resistencia RLI (entrada del limitador) La salida del
limitador se conecta a un ldquobufferrdquo formado por el OPAMP ULB
231 Circuito limitador de voltaje positivo
Esta etapa garantiza que siempre pasen sentildeales cuya amplitud sea menor al valor del
voltaje de referencia (ldquorefrdquo) conectado al pin no inversor de ULA Para otras
amplitudes de sentildeal la salida del limitador siempre iraacute al valor de tensioacuten ldquorefrdquo El
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 32
voltaje de referencia ldquorefrdquo es igual a + 65 volts de CD y se obtiene a la salida
del regulador LM317 de la Fuente de Alimentacioacuten
Si la sentildeal de entrada en el pin inversor de ULA no sobrepasa el voltaje de
referencia la salida del operacional seraacute positiva el diodo DL no conduciraacute
permitiendo el paso libre de la sentildeal En caso de que la sentildeal de entrada sobrepase el
voltaje de referencia la sentildeal diferencial en el operacional resulta negativa y por lo
tanto tambieacuten lo seraacute su sentildeal de salida lo que produciraacute que el diodo se comporte
como un circuito cerrado y por ende el circuito se configure como un ldquobufferrdquo en
cuyo caso la sentildeal obtenida a la salida seraacute la que esteacute en la entrada positiva del
amplificador es decir el voltaje de referencia bajo estas condiciones el circuito se
comporta como un limitador de tensioacuten dejando pasar las sentildeales que esteacuten bajo el
nivel de voltaje de referencia que se aplique y manteniendo un nivel constante en la
salida cuando la sentildeal lo sobrepase
232 Circuito ldquobufferrdquo
El OPAMP ULB estaacute configurado como un ldquobufferrdquo no inversor En general un
ldquobufferrdquo permite replicar la sentildeal entre dos puntos (entrada y salida) garantizando
que en la salida (del ldquobufferrdquo) exista impedancia miacutenima en contraste con la altiacutesima
impedancia en su entrada En el caso concreto que se discute ULB permite el acople
de impedancias con la entrada de adquisicioacuten de datos del DAM
233 Circuitos de filtrado
Para el caso particular de los canales que procesan las sentildeales ECT e IAT se ha
implementado un filtro activo de orden 4 La implementacioacuten del filtro se justifica
para rechazar el ruido debido a la naturaleza altamente ruidosa de estas sentildeales
El filtro activo es de tipo Pasa Bajos disentildeado seguacuten la funcioacuten aproximante de
Butterworth Entieacutendase por aproximante una funcioacuten matemaacutetica que modela la
respuesta de frecuencias del filtro antes de su realizacioacuten fiacutesica con un circuito Se
escogioacute el aproximante de Butterworth porque su desempentildeo se ajusta a las
necesidades de esta aplicacioacuten
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 33
Para realizar fiacutesicamente el filtro se escogieron dos circuitos de tipo ldquoSallen Keyrdquo
(figura 24) En conjunto estas dos etapas conforman un filtro de orden 4 frecuencia
de corte igual a 40hz que es la frecuencia maacutes baja de ruido que produce el
alternador
Figura 24 Filtro Butterworth de orden 4
Fuente Creacioacuten del Autor
24 Tarjeta de Interface para Sensores Circuito de acondicionamiento para
Sensores Inductivos
El circuito que se discute en esta seccioacuten se utiliza especialmente para los sensores
CKP y KS A partir de tales sensores se obtienen sentildeales de corriente alterna que
pueden alcanzar tensiones de 120 volts o en algunos casos superiores En liacuteneas
generales estos circuitos son similares a los empleados a los descritos en la seccioacuten
anterior con la diferencia de que se antildeade una etapa de atenuacioacuten de acople
electromagneacutetico implementada mediante un transformador reductor de relacioacuten de
transformacioacuten 12012 sin toma central (figura 25) El transformador cumple dos
funciones esenciales reducir los niveles de sentildeal cuando esta se eleve a tensiones
cercanas a los 120 voltios y aislar electromagneacuteticamente el resto del circuito
brindando en cierta medida proteccioacuten
Figura 25 Transformador
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 34
241 Circuito para Control Automaacutetico de Ganancia (CGA)
El circuito CGA permite amplificar cuando las sentildeales a la salida del secundario del
transformador sean muy pequentildeas como por ejemplo en condicioacuten de ldquoralentiacuterdquo
Normalmente la reduccioacuten excesiva se produce para niveles de salida de los sensores
CKP y KS entre 5 volts y +15 volts rms En este caso el software de control
ldquodeciderdquo amplificar empleando este circuito
El circuito CGA estaacute conformado por los interruptores analoacutegicos USA USB
USC y USD que en conjunto hacen efectivas una de dos condiciones que se escogen
mediante las borneras SELEC1 y SELEC2 amplificar o no amplificar
Condicioacuten de no amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa directamente a la entrada del DAM sin ser
amplificada En este caso el sistema CGA estaacute en off
Condicioacuten de amplificacioacuten
En esta condicioacuten la sentildeal (ldquoINrdquo) pasa a traveacutes de el interruptor UA y se conecta al
pin no inversor del OPAMP marcado como UGA para que sea amplificada por un
factor (1 + 39K10K) = 49 (figura 26) El factor de amplificacioacuten queda fijado por
los resistores RFG y RIG En este caso el sistema CGA estaacute en ldquoonrdquo
Figura 26 Etapa complementaria (CGA) al Circuito de Acondicionamiento
de Sentildeales para sensores inductivos
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 35
25 Tarjeta para control de actuadores
El circuito puede dividirse en dos bloques bloque para prueba de inyectores y
Bobina de Encendido y bloque de pruebas para IAC
251 Bloque para prueba de inyector y Bobina de Encendido
El bloque para prueba de inyectores y Bobina de Encendido estaacute basado en un micro
controlador PIC18F4550 (figura 27) marcado como PIC que se comunica con el
DAM utilizando las liacuteneas de sus puertos A y B a traveacutes de los conectores PA y PB
respectivamente El micro controlador se emplea para generar las sentildeales de
conmutacioacuten de actuadores tales como Inyectores y Bobina de Encendido
Figura 27 Microcontrolador
Fuente Creacioacuten del Autor
Las sentildeales de conmutacioacuten se generan a traveacutes de los pines RC0 RC1 y RC2
como indica la figura 28 se conectan fiacutesicamente a circuitos de interface similares
formados por un ldquodriverrdquo basado en un transistor bipolar y un transistor de potencia
de tecnologiacutea FET (figura 28) Por ejemplo RC0 maneja la base del transistor
bipolar 2n3904 y la salida (colector) de este transistor maneja la compuerta del
transistor FET IRF540N
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 36
Figura 28 Circuito Transistores FET
Fuente Creacioacuten del Autor
El pulsante S1 el condensador C5 y el resistor R1 conforman el Circuito de Reset
del micro controlador Al pulsar S1 (RESET) se generaraacute un pulso en el pin MCLR
(MasterCLeaR) y el programa del micro controlador comienza a ejecutarse desde la
primera instruccioacuten (figura 29) Los condensadores C1 C2 y el cristal Y1
conforman el Circuito Oscilador Externo del micro controlador (figura 27) La
funcioacuten del Circuito Oscilador es generar una sentildeal que sirva de referencia para
obtener a partir de ella el Ciclo de Maacutequina (CM) El CM es el miacutenimo tiempo que
dura cualquier accioacuten que realice el micro controlador durante la ejecucioacuten de un
programa
Figura 29 Circuito Reset Externo
Fuente Creacioacuten del Autor
252 Bloque para prueba de la IAC
El bloque para realizar pruebas sobre una vaacutelvula IAC estaacute constituido por un
circuito driver L298N como indica la figura 210 El L298N (marcado como H1)
integra los dos puentes ldquoHrdquo necesarios para controlar cada una de las bobinas que
conforman el motor de la vaacutelvula IAC El motor de una vaacutelvula IAC es un Motor de
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 37
Pasos Bipolar que se controla alternando el sentido en la corriente que circula por sus
fases (bobinas) Las sentildeales de control para el L298N pueden llegar ya sea desde el
DAM a traveacutes de los conectores IH1 IH2 IH3 e IH4 o desde el micro
controlador a traveacutes de su puerto D (pines RD0 RD1 RD2 RD3 RD6 y RD7)
La seleccioacuten de una u otra fuente de sentildeales para controlar el L298N se puede
implementar cambiando la posicioacuten de los ldquojumpersrdquo marcados como jump1
jump2 jump3 y jump4 La posibilidad de seleccionar se incluyoacute con fines
investigativos En la praacutectica el circuito quedoacute configurado para el control
directo a traveacutes del DAM
Figura 210 Circuito Puente H
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
Los circuitos de interface cuyo funcionamiento se detalla en este capiacutetulo fueron
disentildeados en funcioacuten de las especificaciones concretas de los sensores y actuadores
que se pretenden diagnosticar Los disentildeos se pensaron en el sentido maacutes universal
posible de modo que estas tarjetas permitan trabajar la mayor cantidad de marcas
posibles en sensores y actuadores
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 38
CAPIacuteTULO III
3 DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DEL SOFTWARE DE MONITOREO
Introduccioacuten
El software de monitoreo estaacute desarrollado en lenguaje de programacioacuten graacutefica en el
entorno LabVIEWTM
2010 Student Edition Service Pack 1 de NATIONAL
INSTRUMENTS Baacutesicamente al software lo conforman el Panel frontal y el
diagrama de bloques razoacuten por la cual se ha decidido hacer la descripcioacuten por
separado de cada conjunto
31 Panel Frontal
El panel frontal estaacute dividido en tres secciones aacuterea de tiacutetulo (figura 31-1) aacuterea de
trabajo y visualizacioacuten (figura 31-2) y aacuterea de control (figura 31-3)
El aacuterea de control (figura 32) se forma por un menuacute principal con tres opciones
cada opcioacuten a su vez despliega un menuacute secundario accediendo asiacute a todas las
opciones que dispone el programa Por uacuteltimo se encuentra un botoacuten STOP que
impide la continuacioacuten del programa
Figura 31 Panel Frontal y sus secciones
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 39
Figura 32 Aacuterea de Control (Menuacute Principal y Secundario)
Fuente Creacioacuten del Autor
Las opciones del menuacute principal son Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
32 Voltiacutemetro
El aacuterea de trabajo y visualizacioacuten muestra el valor de voltaje (figura 33) No existen
opciones en el menuacute secundario
Figura 33 Voltiacutemetro (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
33 Pruebas
La opcioacuten pruebas del control principal despliega tres opciones en el menuacute
secundario Vaacutelvula IAC Inyector y Bobina de encendido
331 Vaacutelvula IAC
En el aacuterea de trabajo (figura 34) aparece un botoacuten ONOFF un interruptor de dos
posiciones para escoger el sentido de avance de la vaacutelvula y un arreglo de leds que
muestra la secuencia de alimentacioacuten a las bobinas de la IAC
Figura 34 Control vaacutelvula IAC (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 40
332 Inyector
En el aacuterea de trabajo (figura 35) aparece un botoacuten ONOFF y un control de pulsos
de inyeccioacuten que emite el voltaje marcado para ser convertido en velocidad
Figura 35 Control inyector (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
333 Bobina de encendido
Aparece un botoacuten en el aacuterea de trabajo (figura 36) de ONOFF y un control de
interrupciones de encendido que emite el voltaje marcado para ser convertido en
velocidad
Figura 36 Control bobina de encendido (aacuterea de trabajo)
Fuente Creacioacuten del Autor
Osciloscopio
Despliega dos opciones en el menuacute secundario (figura 37) y sus respectivos
submenuacutes que permiten acceder a todos los sensores que dispone el programa El
aacuterea de trabajo muestra un osciloscopio
Menuacute secundario de osciloscopio
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 41
Figura 37 Aacuterea de Trabajo funcioacuten Osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
35 Diagrama de Bloques El menuacute principal es controlado por una Estructura tipo CASE dentro de un bucle
WHILE ver figura 38 con las opciones Voltiacutemetro Pruebas y Osciloscopio
Figura 38Control del aacuterea de Trabajo
Fuente Creacioacuten del Autor
36 Voltiacutemetro
Se adquieren datos por medio de un asistente DAM (figura 39) de manera referida a
traveacutes de la liacutenea de entrada ai7 con un modo de adquisicioacuten de una muestra por vez
y se los visualiza en un indicador numeacuterico
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 42
Figura 39 Control de la funcioacuten voltiacutemetro
Fuente Creacioacuten del Autor
37 Pruebas
Controlado por una estructura tipo CASE con tres opciones Inyector Bobina de
encendido y vaacutelvula IAC (figura 310) Para lo cual se programoacute el pic 18F4550
Figura 310 Control de la funcioacuten pruebas
Fuente Creacioacuten del Autor
La funcioacuten del PIC 18F4550 en el bloque de actuadores para las pruebas es
Por un canal del conversor AD tomar el dato de voltaje generado por el DAM
cuando funciona como actuador la Bobina de Encendido o el Inyector y crear una
onda de frecuencia modulada y ancho de pulso constante
Se incrementa una variable desde cero hasta el valor obtenido por el conversor AD
con paso de 1 bit cada 20 ms mientras los valores de salida estaacuten en nivel alto se
limpia la variable y se repite el proceso para los niveles bajos
371 Inyector y Bobina de encendido
Un control de rango 26 a 48 es restado de 5 y generado en forma de voltaje a traveacutes
de Ao0 por un asistente DAM (figura 311) El voltaje generado es convertido en
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 43
frecuencia de pulsos del inyector por un PIC18f4550 El rango de funcionamiento
del inyector para una frecuencia correcta estaacute entre 26 a 48seg
Se genera ademaacutes una sentildeal digital por la liacutenea 7 del puerto 0 controlado por un
botoacuten ONOFF que activa o detiene al inyector
Figura 311 Control de la funcioacuten prueba del inyector
Fuente Creacioacuten del Autor
372 Vaacutelvula IAC
Un control ONOFF ejecuta una estructura WHILE con una estructura CASE
interna de cuatro casos Cada caso asigna un estado para cada uno de los cuatro leds
indicadores valores que son generados por el DAM (figura 312) El contador
escoge el caso de manera secuencial siendo ascendente o descendente seguacuten la
posicioacuten del control inversor y funcionando ciacuteclicamente entre los valores de 0 y 3
Una demora de 100ms da el tiempo de permanencia de los leds en un estado
Figura 312 Control de la funcioacuten prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 44
38 Osciloscopio
Consiste en una estructura CASE principal de dos opciones Cada opcioacuten alberga en
su interior dos estructuras CASE secundarias que en total suman 13 sentildeales a censar
(figura 313) para optimizar los canales del DAM dichas sentildeales son multiplexadas
por hardware manualmente en el tablero control
Figura 313 Control de la funcioacuten osciloscopio
Fuente Creacioacuten del Autor
381 Sensores
Formada por una estructura CASE secundaria con 10 opciones (figura 314)
Sensores TPS MAF ECT IAT VSS y CKP HALL
Figura 314 Control de la funcioacuten osciloscopio Sensores
Fuente Creacioacuten del Autor
La sentildeal que obtienen estos sensores es adquirida por el DAM La sentildeal adquirida es
visualizada despueacutes de ser convertida a arreglo (CPK HALL es amplificado en 25)
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 45
Sensores MAP O2
Sentildeales anaacutelogas a las anteriores pero pasan por un filtro Butterworth antes de ser
visualizadas Ver la figura 315 (El sensor O2 es amplificado en 10 para una mejor
visualizacioacuten en paantalla)
Figura 315 Control de la funcioacuten osciloscopio sensor O2
Fuente Creacioacuten del Autor
Sensores CKP y KS
A demaacutes de obtener la sentildeal se controla el canal en hardware por el que pasaraacute la
sentildeal cada canal tiene diferente nivel de ganancia que son compensados por
software Si la sentildeal es menor a 05V por un asistente DAM se escoge el canal cuya
ganancia en hardware es igual a 5 y se amplifica por software en 6 teniendo como
resultado una sentildeal amplificada en 30 como indica la figura 316 Cuando la sentildeal es
mayor a 05V el canal por el que pasa tiene ganancia 1 por tanto es amplificada en
30 por software para asiacute siempre tener una sentildeal con amplificacioacuten igual a 30 que es
igual a la atenuacioacuten sufrida en el hardware
Figura 316Control de la funcioacuten osciloscopio sensor CKP
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 46
382 Actuadores
Estructura case con las opciones IAC Inyector y Bobina de encendido (figura 317)
Adquieren sentildeal por tres diferentes puertos del DAM son amplificadas en 25 valor
que compensa la atenuacioacuten por hardware y pasan a ser visualizadas
Figura 317 Control de la funcioacuten osciloscopio Actuadores
Fuente Creacioacuten del Autor
Conclusiones
En el desarrollo del software de monitoreo el panel frontal y el diagrama de bloques
estaacute disentildeado para operar el osciloscopio de manera faacutecil disponiendo en los menuacutes
una gran variedad de sensores y actuadores que se pueden medir Ademaacutes se puede
controlar la seccioacuten de pruebas desde el programa
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 47
CAPIacuteTULO IV
4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO EN EL VEHIacuteCULO
Introduccioacuten
Para un mejor manejo del banco se ha disentildeado un tablero de control como indica la
figura 41 el cual estaacute dividido en tres secciones osciloscopio pruebas y fuente de
alimentacioacuten que incluye un voltiacutemetro
Figura 41 Tablero de control del banco
Fuente Creacioacuten del Autor
41 Osciloscopio
La seccioacuten de osciloscopio dispone de varias opciones para visualizar las sentildeales en
sensores y actuadores Para lo cual se selecciona el sensor a traveacutes de un interruptor
(ojo de cangrejo) el que se coloca indicando al sensor a medir como indica la figura
42 y con la sonda de transmisioacuten de sentildeal se conectan los terminales en el tablero
seleccionando el sensor y el otro extremo de la sonda se conecta la pinza a masa del
vehiacuteculo y la punta de la sonda a la liacutenea de sentildeal del sensor a medir
Figura 42 Flujo de la sentildeal para ser visualizada en pantalla
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 48
Se corre el programa en el menuacute principal se selecciona Osciloscopio y en el menuacute
secundario se selecciona el sensor que se va a medir se empezaraacute a visualizar su
forma de onda en la pantalla para detener el programa se presiona Stop en el menuacute
secundario
Pruebas
411 Prueba Vaacutelvula IAC
Se conectan los terminales del cable en el tablero y dependiendo del tipo de IAC que
se trate GM o Magneti Marelli se hace la conexioacuten seguacuten la numeracioacuten descrita en
los cables y en el tablero como indica en la figura 43 Para la conexioacuten de la IAC
tipo GM se hace de forma directa las bananas 1 2 3 y 4 con sus porta bananas
respectivos Para la IAC tipo Magneti M se conecta la banana 2 en el primer porta
bananas la banana 3 en el segundo la banana 1 en el tercer y la banana 4 en el
cuarto porta bananas
Luego el otro extremo del cable se conecta a la vaacutelvula pudiendo estar instalada o
desmontada del vehiacuteculo Se correr el programa en el menuacute principal se selecciona
pruebas y en el menuacute secundario vaacutelvula IAC Con el pulsante ONOFF se activa el
funcionamiento de la vaacutelvula y con un interruptor ojo de cangrejo se selecciona el
sentido de avance de la vaacutelvula ya sea adelante o atraacutes Para detener el
funcionamiento de la vaacutelvula se presiona nuevamente el pulsante ONOFF
Figura 43 Detalle para la conexioacuten de los cables prueba IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
412 Prueba del Inyector
Se conecta el cable de pruebas del inyector en el tablero el porta bananas rojo
alimenta de 12V al inyector y el porta bananas negro da los pulsos de inyeccioacuten el
otro extremo del cable al inyector Se corre el programa y se selecciona en el menuacute
secundario la prueba del inyector con el botoacuten ONOFF se activan los pulsos de
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 49
inyeccioacuten y con un control Dial (tipo potencioacutemetro) se variacutea la velocidad de los
pulsos Para detener esta prueba se presiona el botoacuten ONOFF despueacutes el Stop del
menuacute secundario
413 Prueba de la Bobina de encendido
Esta prueba estaacute disponible para bobinas de encendido sencillas de baja o alta
tensioacutenl y para bobinas que lleven circuitos integrados en su interior Para hacer la
prueba de la bobina sin circuito integrado incorporado se conectan los cables en el
tablero en la seccioacuten pruebas (bobina de encendido) el cable rojo al terminal de
alimentacioacuten (12V) el cable negro al terminal del tablero que dice (primario de la
bobina) En la bobina se conecta el terminal rojo del cable al positivo y el negro al
negativo de la misma Para la prueba de la bobina con circuito integrado incorporado
se debe identificar los terminales de la bobina entonces la alimentamos con 12V y
el negativo se conecta a GND (tierra) y el tercer terminal se conecta a 5V de
referencia del tablero Permitiendo esta prueba un interruptor principal que se
encuentra en el tablero dentro de esta seccioacuten
Se corre el programa y se selecciona en el menuacute secundario la prueba de la bobina
con el botoacuten ONOFF se activan las interrupciones de encendido y un control Dial
variacutea esta velocidad La salida de alta tensioacuten de la bobina se debe acercar a masa
para que se produzca la descarga del chispazo Para detener esta prueba se presiona
nuevamente el botoacuten ONOFF despueacutes el botoacuten Stop del menuacute secundario
Fuente de Alimentacioacuten
Son tomas de tensioacuten 12V y 5V que se tienen disponibles en el tablero para usarlas
cuando sea necesario Ademaacutes esta seccioacuten contiene un voltiacutemetro y para su
funcionamiento se deben conectar los cables en el tablero luego se corre el
programa En el menuacute principal se selecciona la opcioacuten voltiacutemetro activaacutendose
inmediatamente esta funcioacuten la visualizacioacuten de los valores medidos se la hace en la
pantalla Para detener el programa se presiona el botoacuten Stop
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 50
42 Pruebas del Osciloscopio en el Vehiacuteculo
Para hacer estas pruebas de visualizacioacuten de la forma de onda de los diferentes
sensores en el vehiacuteculo se debe identificar la liacutenea de sentildeal del sensor para de esta
forma obtener el patroacuten de la forma de onda de cada sensor esperado
Las pruebas del osciloscopio se realizaron en un vehiacuteculo Chevrolet Grand Vitara y
un Spark
421 Prueba del sensor TPS
Antes de realizar la prueba se conectan los cables de la sonda se enciende el motor
y se corre el programa seleccionando la opcioacuten del sensor TPS De esta manera se
empieza a visualizar en la pantalla del osciloscopio la forma de onda que es generada
por este sensor como indica en la figura 44 La curva variacutea en funcioacuten a la apertura
de la mariposa de aceleracioacuten su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 5V En la figura
45 se observa tambieacuten el patroacuten de la forma de onda del sensor TPS el cual se
asemeja al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 44 Captura de la forma de onda del TPS (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 45 Patroacuten de la forma de onda del Sensor TPS
Fuente Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Bosch p33
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 51
422 Prueba del sensor de Oxiacutegeno (O2)
En esta prueba se observa la forma de onda del sensor de oxiacutegeno como indica en la
figura 46 La curva variacutea en funcioacuten de la cantidad de oxiacutegeno en los gases de
escape su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y 1V En la figura 47 se observa ademaacutes
el patroacuten de la forma de onda de un sensor de oxiacutegeno el cual se asemeja al obtenido
en el osciloscopio didaacutectico con lo que se deduce que el sensor estaacute funcionando
correctamente
Figura 46 Captura de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 47 Patroacuten de la forma de onda del sensor de oxiacutegeno
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p318
423 Prueba del sensor MAF
La forma de onda del sensor MAF variacutea con el incremento de revoluciones del
motor ya que ingresa mayor cantidad de aire y el sensor capta esta variacioacuten del
caudal del aire como indica en la figura 48 Su rango de variacioacuten estaacute entre 0 y
5V En la figura 49 se observa el patroacuten de la forma de onda de un sensor MAF
el cual se asemeja al obtenido en la prueba
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 52
Figura 48 Captura de la forma de onda del MAF (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 49 Patroacuten de la forma de onda del Sensor MAF analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 36
424 Prueba del sensor CKP (tipo inductivo)
En esta prueba se observa la forma de onda generada por el sensor CKP en donde se
observa que aumenta su frecuencia con el incremento de revoluciones del motor se
visualiza solamente la parte positiva de la onda ya que por ser una sentildeal de corriente
alterna que genera alto voltaje en altas revoluciones lo conveniente fue captar la
parte positiva de la sentildeal como indica en la figura 410 Su rango de variacioacuten de
voltaje estaacute en funcioacuten de la aceleracioacuten En la figura 411 se observa el patroacuten de
la forma de onda de un sensor CKP el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico
Figura 410 Captura de la forma de onda del CKP inductivo (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 53
Figura 411 Patroacuten de la forma de onda del Sensor CKP
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 29
425 Prueba del sensor CMP (tipo Hall)
La forma de onda generada por el sensor CMP tipo hall es cuadrada aumenta su
frecuencia con el incremento de revoluciones del motor como indica en la figura
412 Tiene un rango entre 0 y 5V En la figura 413 se observa el patroacuten de la
forma de onda del sensor el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 412 Captura de la forma de onda del sensor CMP (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 413 Patroacuten de la forma de onda del sensor de aacutengulo de giro
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil p308
426 Prueba del sensor MAP
En la prueba realizada al sensor MAP se obtuvo una forma de onda que variacutea con la
aceleracioacuten del motor ya que al acelerar disminuye el vaciacuteo en el muacuteltiple de
admisioacuten y por tomar este vaciacuteo el sensor su sentildeal tambieacuten cambia como indica la
figura 414 Su rango de voltaje es entre 0 y 5V En la figura 415 se observa el
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 54
patroacuten de la forma de onda del sensor el que se aproxima al obtenido en el
osciloscopio didaacutectico en el detalle A
Figura 414 Captura de la forma de onda del sensor MAP (Spark)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 415 Patroacuten de la forma de onda del MAP analoacutegico
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 30
427 Prueba de la vaacutelvula IAC
La prueba de esta vaacutelvula muestra una forma de onda tipo cuadrada como indica en
la figura 416 ya que las bobinas de la vaacutelvula se alimentan con 12V y masa Al ser
un motor actuador que funciona paso a paso su voltaje de alimentacioacuten se invierte
secuencialmente En la figura 417 se observa el patroacuten de la forma de onda de la
vaacutelvula el que se asemeja al obtenido en la prueba
Figura 416 Captura de la forma de onda de la vaacutelvula IAC
Fuente Creacioacuten del Autor
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 55
Figura 417 Patroacuten de la forma de onda de la IAC
Fuente Bosch Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica p 41
428 Prueba del Inyector
Esta prueba muestra una forma de onda con picos hacia abajo como indica la figura
418 ya la sentildeal es tomada de la liacutenea del inyector que cierra el circuito a masa
comandada por la computadora es por esto que los picos de la sentildeal se dirigen a
masa En la figura 419 se observa el patroacuten de la forma de onda del inyector el
mismo que se parece al obtenido en el osciloscopio didaacutectico
Figura 418 Captura de la forma de onda del Inyector (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 419 Patroacuten de la forma de onda del Inyector
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p312
429 Prueba de la Bobina de encendido
Al realizar esta prueba en la liacutenea de referencia de la bobina Muestra una forma de
onda con picos hacia arriba como indica la figura 420 En la figura 421 se
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 56
observa el patroacuten de la forma de onda de una bobina de encendido la misma que se
asemeja a la obtenida en esta prueba
Figura 420 Captura de la forma de onda de la bobina de enc (G Vitara)
Fuente Creacioacuten del Autor
Figura 421 Patroacuten de la forma de onda de la bobina de encendido
Fuente Hermoacutegenes Gil Manual de Diagnoacutesis
del Automoacutevil p317
Conclusiones y Recomendaciones Finales
Luego de haber realizado las pruebas en los diferentes sensores se concluye que las
curvas de funcionamiento de las sentildeales en los sensores y actuadores obtenidas a
traveacutes del osciloscopio didaacutectico se asemejan a los patrones de las formas de onda
de sensores y actuadores descritos en teoriacutea por diferentes documentos El banco
osciloscopio que se obtuvo serviraacute para hacer diagnoacutesticos en el sistema de
inyeccioacuten de una manera raacutepida y sencilla a vehiacuteculos que dispongan estos sensores
Ademaacutes se podraacute hacer pruebas en actuadores como inyectores ya que se simula
los pulsos de inyeccioacuten que genera la computadora del vehiacuteculo en la vaacutelvulas IAC
se la activa para que salga o entre el vaacutestago con su punta obturadora y en lo
concerniente a las bobinas de encendido se debe hacer primeramente las conexiones
dentro de la seccioacuten de pruebas de bobinas ya que la tensioacuten de alimentacioacuten para
las mismas proviene de una fuente exclusiva por su alto consumo de tensioacuten Para
todas las pruebas del banco se dispone de los respectivos cables
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 57
BIBLIOGRAFIacuteA
BOSCH Robert Manual de la Teacutecnica del Automoacutevil 4ta Edicioacuten
Alemania 2005
BOSCH Robert Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica Campinas Brasil
Robert Bosch Ltda 2006
COELLO Efreacuten Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica de Gasolina Ediciones
Ameacuterica 2002
Grupo Editorial Ceac Manual Ceac del Automoacutevil Ediciones Ceac
Barcelona 2003
GIL Hermogenes Sistemas de Inyeccioacuten de Gasolina Ediciones Ceac 2001
GIL Hermogenes Manual de Diagnoacutesis del Automoacutevil Ediciones Ceac
2007
General Motors Venezolana CA Manual Teacutecnico Compantildeiacutea Teacutecnica de
Entrenamiento CA
Manuales Negri Manual Praacutectico de Inyeccioacuten Electroacutenica 2005
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Inyeccioacuten Electroacutenica en Motores a
gasolina Diagnoacutestico y Servicio Vol 1 2006
Meacutexico Digital Comunicacioacuten SA Electroacutenica y Electricidad Automotriz
Edicioacuten 2006
Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica httpwwwitcacomarcarrera_
mecanica_automotriz [Acceso 2 de julio de 2010]
Sensores en el Automoacutevil httpwwwkm77comsensores [Acceso 11 de
julio de 2010]
Tutorial LabView httpwwwlab_viewcomtutorial [Acceso 18 de julio
de 2010]
Sistemas de Inyeccioacuten httpwwwmecanicadeautosinfo [Acceso 24 de
julio de 2010]
Osciloscopio automotriz httpwwwmecanicavirtualorg [Acceso 27 de
julio de 2010]
Imaacutegenes de sensores y actuadores httpwwwmpatvcom [Acceso 7 de
agosto de 2010]
Sensores y Actuadores httpwwwredtecnicaautomotrizcom [Acceso 16
de agosto de 2010]
Graacuteficos de sensores httpwwwshoponline2011com [Acceso 4 de
septiembre de 2010]
Osciloscopios httpwwwusuariosiponetesagusbooscosc_1htm [Acceso
25 de septiembre de 2010]
Microcontroladores httpwwwmsebilbaocom [Acceso 14 de octubre de
2010]
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 58
Anexos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 59
Foto 1 Construccioacuten del banco
Foto 2 Banco construido
Foto 3 Fuente de alimentacioacuten
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
Torres Rodriacuteguez 60
Foto 4 Tarjeta para control de actuadores
Foto 5 Tarjeta de interface para sensores de bajo voltaje
Foto 6 Tarjeta de interface para sensores inductivos
