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CAPITULO 1: SENSORES
ELECTRNICA AUTOMOTRIZ
Ing. Diego Valladolid, Msc.
Marzo-Agosto 20151
CONTENIDO
1.1. Concepto, definicin empleo en el automvil.
1.2. Clasificacin.
1.3. Sensores de Posicin.
1.3.1 Potencimetro de Plato Sonda
1.3.2 Sensor de Plato Sonda
1.3.3 Sensor de Posicin de la Mariposa de Aceleracin
2Ing. Diego Valladolid, Msc.
CONTENIDO
1.3.4 Sensor de Nivel de Combustible
1.3.5 Sensor de Posicin del Pedal del Acelerador
1.3.6 Sensor de Angulo del Volante de Direccin
1.5. Sensores de Presin
1.5.1 Sensores de Presin Micromecnicos
3Ing. Diego Valladolid, Msc.
SENSOR:
Es un dispositivo diseado para recibir informacin de una magnitudfsica y transformarla en otra magnitud, generalmente elctrica.
Este dispositivo de componentes pasivos como : resistenciasvariables, PTC, NTC, LDR, etc. En general todos aquellos
componentes que varan su magnitud en funcin de algn fenmeno
fsico.
1.1 Concepto, definicin empleo en el automvil
4Ing. Diego Valladolid, Msc.
ACTUADOR:
Es un dispositivo mecnico cuyafuncin es proporcionar:
movimiento o o fuerza hacia otros
sistemas, segn la seal captada
desde un sensor.
La fuerza que provoca el actuadorproviene de tres fuentes posibles:
Presin neumtica, presin
hidrulica, y fuerza motriz elctrica
(motor elctrico o solenoide).
1.1 Concepto, definicin empleo en el automvil
5Ing. Diego Valladolid, Msc.
Los sensores son los
dispositivos encarga dos
de monitorear las
condiciones de operacin
del vehculo, enviando
informacin a la ECU,
para activar actuadores
segn las condiciones del
motor.
1.1 Concepto, definicin empleo en el automvil
6Ing. Diego Valladolid, Msc.
1.2 Clasificacin.
7Ing. Diego Valladolid, Msc.
1. Magntico
Este tipo de sensores basan su funcionamiento en el
fenmeno electromagntico, es decir, la relacin que existe
entre el magnetismo y la electricidad.
Aplicaciones de este tipo de sensor: Rgimen de velocidad
Aplicaciones de este tipo de sensor: contacto reed
Otras funciones.
Sensor de campo magntico (brjula) en sistemas de navegacin por
satlite (GPS
1.2 Clasificacin.
8Ing. Diego Valladolid, Msc.
1.2 Clasificacin.
9Ing. Diego Valladolid, Msc.
2.- Efecto Hall
Se basan en el denominado efecto hall que se produce cuando un
cierto tipo de semiconductor al ser recorrido por una corriente y
sometido a un campo magntico, genera en sus extremos una
diferencia de potencial.
Aplicaciones:
Transmisor de aceleracin transversal en el sistema electrnico de estabilidad programada (ESP);
Deteccin del nivel del vehculo para proceder a la nivelacin de altura;
Regulacin de la posicin de los faros de tipo Xenn;
1.2 Clasificacin.
10Ing. Diego Valladolid, Msc.
Las cualidades del sensor hall posibilitan que pueda utilizarse para
un gran nmero de aplicaciones donde se requiere una respuesta
rpida y perfectamente cuadrada .
3.- Conductividad elctrica
La conductividad define la facilidad con que circula la corriente por
una sustancia cuando se halla sometida a determinadas condiciones
fsicas.
4.- Termoelctricos.
El aumento de temperatura dilata los cuerpos y, en el caso de los
metales, modifica su resistencia elctrica. Esta caracterstica es el
fundamento de las termorresistencias: sensores cuya variacin de
resistencia guarda proporcin con la temperatura a la que estn
sometidas.
1.2 Clasificacin.
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5.- Fotoelctricos
Son varios tipos de elementos sensibles a diferentes formas de
radiacin luminosa: visible, infrarroja, ultravioleta, etc .
6.-Piezoelctricos
El efecto piezoelctrico consiste en la aparicin de una polarizacin
elctrica en un material al deformarse bajo la accin de una fuerza.
1.2 Clasificacin.
12Ing. Diego Valladolid, Msc.
Determinados cristales naturales (cuarzo) o sintticos tienen una
disposicin atmica tal que cuando son sometidos a una fuerza de
compresin, su estructura se deforma de tal modo que las cargas
elctricas (electrones y protones) se desplazan en sentido opuesto,
perdiendo su equilibrio natural, lo que hace surgir una diferencia de
tensin entre una cara y otra.
1.2 Clasificacin.
13Ing. Diego Valladolid, Msc.
7.- Ultrasonido
Los ultrasonidos se definen como los sonidos cuya frecuencia
de vibracin es superior al lmite perceptible por el odo humano.
Para generar ultrasonidos se utiliza un transmisor, que resuena a
una elevada frecuencia (por encima de los 40 kHz) y cuando el
receptor capta la vibracin, emite seales elctricas.
1.2 Clasificacin.
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SENSOR DE POSICIN DEL CIGEAL o CRANKSHAFT
POSITION (CKP). SENSOR DE POSICIN DEL RBOL DE
LEVAS (CMP)
Indican la posicin del cigeal o rbol de levas al mdulo de
control. Esta informacin es usada para el tiempo de apertura
de los inyectores y el tiempo de encendido.
1.3.- Sensores de Posicin.
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SENSOR CKP CMP:
Este sensor lee las ranuras hechas
en el engrane deleje de levas para
que la computadora identifique la
posicin de los cilindros y
sincronice la activacin secuencial
de los inyectores
1.3.- Sensores de Posicin.
16Ing. Diego Valladolid, Msc.
SENSOR CMP
Es un dispositivo de efecto Hall que registra la posicin del rbol de
levas y que auxilia al CKP en la sincronizacin y la identificacin de
cilindros. La computadora utiliza esta informacin para ajustar el pulso
de inyeccin y la sincronizacin de la chispa.
1.3.- Sensores de Posicin.
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Sntomas de falla del sensor CKP
Cuando el sensor CKP falla, provoca lo siguiente:
El motor no enciende
Se enciende la luz Check Engine
El tacmetro cae sbitamente
Cuando el sensor CMP falla, provoca lo siguiente:
Explosiones en el arranque.
El motor no enciende.
Se enciende la luz Check Engine.
1.3.- Sensores de Posicin.
18Ing. Diego Valladolid, Msc.
1.3.- Sensores de Posicin.
19Ing. Diego Valladolid, Msc.
1.3.- Sensores de Posicin.
20Ing. Diego Valladolid, Msc.
Formas de onda del sensor CKP y CMP
1.3.- Sensores de Posicin.
21Ing. Diego Valladolid, Msc.
Formas de onda del sensor CKP y CMP
1.3.- Sensores de Posicin.
22Ing. Diego Valladolid, Msc.
1.3.1 Potencimetro de Plato Sonda (Acelerador)
23Ing. Diego Valladolid, Msc.
Un potencimetro detecta la posicin (ngulo de giro) del plato
sonda en el caudalimetro del sistema de inyeccin electromecnico de
gasolina . El movimiento de este plato sonda, que slo sufre un retardo
insignificante en relacin con el movimiento de la mariposa,
determina la velocidad de aceleracin. Esta seal, que corresponde a la
variacin de la cantidad de aire aspirado en funcin del tiempo, la
suministra el potencimetro del plato sonda a la unidad electrnica de
control.
1.3.1 Potencimetro de Plato Sonda (Acelerador)
24Ing. Diego Valladolid, Msc.
Las seales que genera este sensor la computadora las usa
para modificar:
Regulacin del flujo de los gases de emisiones del escape a travs
de la vlvula EGR.
La relacin de la mezcla-aire combustible.
Corte del aire acondicionado por mxima aceleracin.
SENSOR DE MARIPOSA (TPS)
El sensor TPS es un potencimetro rotatorio que le enva a la
computadora una seal, la cual indica en qu posicin se encuentra
la mariposa de aceleracin.
El sensor TPS cuenta con un conector de 3 terminales, las cuales
son:
5V
Seal
Tierra
1.3.1 Potencimetro de Plato Sonda (Acelerador)
25Ing. Diego Valladolid, Msc.
1.3.1 Potencimetro de Plato Sonda (Acelerador)
26Ing. Diego Valladolid, Msc.
El sensor de nivel de combustible consiste: en un flotador, un brazo de flotador y una tarjeta de resistencia variable.
1.4.- Sensores de Nivel de Combustible
27Ing. Diego Valladolid, Msc.
Investigar Sensor de ngulo del volante de direccin
La presin se miden directamente, por deformacin de una membrana o
por un sensor de fuerza, para las siguientes aplicaciones.
presin de admisin o de sobrealimentacin (1...5 bares), inyeccin de gasolina.
presin de frenado (10 bares), frenos electroneumticos.
presin de resorte neumtico (16 bares), vehculos de suspensin neumtica.
1.5.- Sensores de Presin
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1.5.- Sensores de Presin
29Ing. Diego Valladolid, Msc.
presin de neumticos (5 bares absoluta), sistema de control o de regulacin de la presin de inflado.
presin de alimentacin hidrulica (aprox. 200 bares), ABS, servodireccin.
presin de amortiguadores (+200 bares), sistemas de regulacin de la suspensin.
presin del agente frigorfico (35 bares), sistemas de aire acondicionado.
presin de modulacin (35 bares), cambios automticos
Presin de frenado en el cilindro principal y en los cilindros de freno de rueda (200 bares).
sobrepresin/depresin dentro del depsito de combustible (0,5 bares), "diagnosis de a bordo.
presin en la cmara de combustin (100 bares, dinmica), deteccin de fallos del encendido y de picado.
presin dentro de un elemento de bomba de inyeccin diesel (1000 bares, dinmica), regulacin electrnica diesel,
presin del combustible en sistemas "Common Rail" diesel (1500 1800 bares)
1.5.- Sensores de Presin
30Ing. Diego Valladolid, Msc.
Sensor de Presin del mltiple (Mainfold Absolute Pressure).
Se encuentra localizado en el colector de admisin y transmite al la
unidad de control la depresin en el conducto, esta seal determina el
caudal inyectado y el avance de la inyeccin.
1.5.- Sensores de Presin
31Ing. Diego Valladolid, Msc.
Sensor de Presin del mltiple (Mainfold Absolute Pressure).
Otras Aplicaciones:
Presin baromtrica.
Presin de combustible.
Presin de lubricantes etc.
1.5.- Sensores de Presin
32Ing. Diego Valladolid, Msc.
1.5.- Sensores de Presin
33Ing. Diego Valladolid, Msc.
Sensor de Presin BARO
Son utilizados para medir la presin ambiental. Muchas veces estn
incluidos en la central de control de sistema.
Se utilizan tambin para medir presin del combustible.
El sensor mide el vaco del mltiple de admisin, que vara en funcin
de cmo acelerador o desacelero esto se llama carga del motor
1.5.- Sensores de Presin
34Ing. Diego Valladolid, Msc.
Sensor de detonacin o picado (Knock Sensor).
Esta situado en el bloque del motor, en el mltiple de admisin, o en la tapa de las vlvulas.
Monitorea las vibraciones o cabeceos del motor; y con la seal que le enva a la ECU, esta modifica el tiempo de encendido del motor, para
que no ocurran daos en tal elemento o dispositivo.
Controla la regulacin del tiempo, y atrasa el tiempo hasta un lmite que vara segn el fabricante (puede ser de 17 a 22 grados). Esto lo
hace a travs de un modulo externo llamado control electrnico de la
chispa.
1.5.- Sensores de Presin
35Ing. Diego Valladolid, Msc.
Sensor de detonacin o picado (Knock Sensor).
Las vibraciones provenientes del motor cuando detona provocan que el elemento piezoelctrico genere voltaje. Este voltaje de salida del
sensor knock es ms alto justo en ese momento.
1.5.- Sensores de Presin
36Ing. Diego Valladolid, Msc.
1.5.- Sensores de Presin
37Ing. Diego Valladolid, Msc.
1.5.- Sensores de Presin
38Ing. Diego Valladolid, Msc.
Investigar.- Sensores de Presin Micromecnicos
1.6.- Sensores OC (Occupant Classification)
39Ing. Diego Valladolid, Msc.
Monitorea un asiento de coche para la ocupacin por medio de un sensor
de matriz sensible a la presin en el asiento.
El reconocimiento de patrones y parmetros antropomtricos clasifican el
ocupante e informan a la unidad de control del airbag si:
El asiento est vaco Ocupado por un asiento para nios Un nio o un adulto
Consecuencia de esto el airbag podr ser activado
1.6.- Sensores OC (Occupant Classification)
40Ing. Diego Valladolid, Msc.
La matriz de sensores OC se compone principalmente de una
disposicin de elementos resistivos en funcin de la presin
(FSR: Forc Sensitive Resistance).
La resistencia elctrica disminuye al aumentar la carga mecnica de un
elemento sensor.
1.6.- Sensores OC (Occupant Classification)
41Ing. Diego Valladolid, Msc.
El principio de medicin se basa en clasificar las personas enfuncin de su fisiologa (peso, tamao, etc.) Para realizar unaactivacin optimizada de los airbags.
El sensor MAF esta diseado para medir el flujo de aire que ingresa al
motor, este dato viaja hasta el PCM por medio de un cable el cual enva
una seal de voltaje que cambia de acuerdo al flujo..
Su seal es interpretada en gramos por segundo de caudal.
Al entrar un mayor flujo de aire al motor se aumentan las RPM.
1.7.-SENSOR MAF
42Ing. Diego Valladolid, Msc.
El sensor MAF tiene 3 cables: el primero recibe el voltaje de
alimentacin a travs de un fusible en la caja de fusibles bajo el cofre, el
segundo est conectado a la tierra fsica (chasis) y el tercero va directo a
la computadora con el dato del caudal de aire
1.7.-SENSOR MAF
43Ing. Diego Valladolid, Msc.
El sensor MAF mide el aire y la mezcla de combustible que es
enviado al motor.
La aparicin de humo negro por el escape es un sntoma de
problemas en el sensor MAF, as mismo si el motor se vuelve
inestable, se acelera o pierde potencia repentinamente.
Manejar con el Sensor MAF con problemas echa a perder las
bujas, las terminales presentan un color negro.
Revisar vlvula IAC
1.7.-SENSOR MAF
44Ing. Diego Valladolid, Msc.
1.8.-SENSOR TPS
45Ing. Diego Valladolid, Msc.
El sensor de posicin del acelerador (TPS) es un potencimetro (un
tipo de resistor variable) con una amplia variedad de modelos. La
computadora suministra voltaje y tierra al sensor. El sensor tiene una
pieza de tipo rotativo o de tipo lineal y si est montado en el motor la
pieza viene acoplada al acelerador de manera que se mueven juntos.
1.8.-SENSOR TPS dobles
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La PCM usa ambas seales para detectar el cambio de la posicin de la vlvula papalote del cuerpo de aceleracin. Al tener dos sensores en uno solo, la PCM puede comparar voltajes y detectar problemas mas fcilmente.
1.8.-SENSOR DE OXIGENO
47Ing. Diego Valladolid, Msc.
Uno de los sensores que con ms frecuencia repercute en el correctofuncionamiento del sistema de inyeccin electrnica y en la adecuadacomposicin de la mezcla, es el sensor de oxgeno o sonda lambda, esimportante conocer que este sensor tiene en su interior dos electrodos detitanio y un electrolito de oxido de zirconio que genera bajo ciertas condicionesuna seal de voltaje.
1.8.-SENSOR DE OXIGENO
48Ing. Diego Valladolid, Msc.
Estequiometria se refiere a la perfeccin de la mezcla que es cuando tenemos 14.7partes de aire por 1 de combustible. Cuando la mezcla alcanza esa proporcinpodremos la seal de voltaje que el sensor de oxgeno produce 0.45 V.
1.9.-SENSOR ECT
49Ing. Diego Valladolid, Msc.
El sensor de temperatura del refrigerante ECT o CTS mide la temperatura
del refrigerante del motor a travs de una resistencia, que provoca la
cada de voltaje a la computadora para que ajuste la mezcla aire
/combustible y la duracin de pulsos de los inyectores
1.10.-SENSOR VSS
50Ing. Diego Valladolid, Msc.
El sensor VSS como su nombre lo indica permite a la computadora principal PCMconocer la velocidad del vehculo mediante la medicin de la velocidad de salida de laTransmisin o Transeje y la velocidad de la rueda. Genera 4 pulsos por revolucin.
TRABAJOS CAPITULO 2
51Ing. Diego Valladolid, Msc.
1.- Modulacin PWM
Formas de onda, Ecuaciones y clculos. PWM de tensin y frecuencia,
Aplicaciones en el vehculo, simulaciones.
2.- El inversor de Corriente
Principios de funcionamiento, Diferentes configuraciones, regulacin de la salida
mediante PWM, Reduccin del contenido armnico, Aplicacin en el vehculo.
3.- El motor BLDC
Principios de funcionamiento, torque, aplicacin en vehculos hbridos y elctricos,
control de velocidad y torque.
4.- Sistemas de Freno ABS
Principios de funcionamiento, sistemas de antivuelco, grficos y animaciones,
diferencias entre ABS - ESP y EBD, componentes del sistema.
5.- Grupo Electrohidrulico
Principios de funcionamiento, direccin asistida, componentes del sistemas,
esquema y animaciones, sensores de ngulo de volante,
6.- AibagPrincipios de funcionamiento, generador de gas, tiempo de respuesta, sistemas alternativos
de seguridad, Airbag de volumen variable, esquemas y animaciones.