1 - Bases de Elect y Electronic A Autom

ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ

ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD AUTOMOTRIZ


Para abordar el estudio del diagnóstico de los sistemas de inyección electrónica, es indispensable conocer los conceptos básicos de Electricidad Automotriz.

Los mismos serán de utilidad para comprender el funcionamiento de los circuitos de conexión de los sensores y actuadores, encontrar la mejor forma de inspeccionarlos, etc. La extensión de este curso no permite hacer una explicación profunda de un tema tan extenso como es la electricidad automotriz, para ello se remite al lector a otros cursos específicos y bibliografía a tal fin. El sistema de diagnóstico eléctrico de sensores y actuadores mediante multímetro automotriz es el más usado actualmente para referencia rápida. No es el único posible, ya que se puede usar un scanner o explorador (de cada marca de vehículo o genérico).

También el diagnóstico de los diferentes elementos que componen el sistema se puede realizar con un osciloscopio automotriz.

En curso se estudiará el uso de multímetro automotriz adecuado para diagnóstico de sistemas de inyección y electrónica automotriz moderna.


COMPOSICION DE LA MATERIA

MOLECULA DE AGUA

ATOMO DE OXIGENO

ATOMOS DE HIDROGENO

MATERIA O SUSTANCIA

MOLECULAS

ATOMOS

La sustancia esta compuesta por una agrupación de moléculas, que a su vez están compuestas por elementos llamados átomos.

Por ejemplo, la molécula de agua está compuesta por un átomo de Oxígeno y dos átomos de hidrógeno


El átomo a su vez está compuesto por elementos llamados protones, neutrones y electrones.

Los electrones están el la periferia del átomo (órbitas) y tienen carga eléctrica negativa.

Los protones (carga eléctrica positiva) forman junto a los neutrones el núcleo de átomo. Los neutrones no tienen eléctrica.

En un átomo equilibrado, la cantidad de electrones y de protones es la misma.

COMPOSICION DE LA MATERIA


DESBALANCEADO (ION POSITIVO)

BALANCEADO (6 ELECTRONES Y 6

PROTONES)

DESBALANCEADO (ION NEGATIVO)

•  Cuando un átomo gana electrones se transforma en un ION NEGATIVO.

•  Cuando un átomo pierde electrones se transforma en un ION POSITIVO.

Los IONES POSITIVOS atraen otros electrones de átomos cercanos, lo que causa el flujo de electrones de un átomo a otro. Este es el llamado flujo eléctrico.


El número de electrones en la órbita externa del átomo determina su habilidad de ser conductor de la electricidad.

Los electrones de las órbitas interiores son los llamados electrones atados, y están fuertemente atraídos por el núcleo.

Los electrones de las órbitas exteriores, son llamados electrones de valencia o electrones libres.

ELECTRONES LIBRES

ELECTRONES INTERNOS


1-3 ELECTRONES EN LA ORBITA EXTERNA

5 - 8 ELECTRONES EN LA ORBITA EXTERNA

4 ELECTRONES EN LA ORBITA EXTERNA

CONDUCTORES

AISLADORES

SEMICONDUCTORES

SUSTANCIAS CONDUCTORAS, AISLANTES Y SEMICONDUCTORAS.


La ley de Ohm

La Energía Eléctrica tiene tres factores que la definen:

•  Tensión V (Voltio V) •  Corriente I (Ampere A) •  Resistencia R (Ohm Ω)

La ley de Ohm vincula los tres factores.

V = R x I Volt = Ω x Amp.


Q = caudal (litros/hora)

h = altura (metros)

Resistencia hidráulica

P1

P2

I = corriente eléctrica (Ampere)

12 V

Resistencia eléctrica

Tensión eléctrica (Volts)

Para entender el significado de V, R e I usamos:

La Analogía Hidráulica

h


Elementos de electricidad automotriz

La Analogía Hidráulica

Para entender que es la energía eléctrica y sus factores examinaremos la figura anterior.

Un tanque con líquido está a una altura h (medida en metros) respecto al nivel del piso. Por

la tubería circula una cantidad de agua, que llamaremos caudal Q (lo mediremos en litros/

hora). Si aumentamos o reducimos el diámetro de la tubería comprobaremos que el líquido

circulará más rápido o mas lentamente en cada caso (aumenta o disminuye la resistencia

de la tubería al paso de fluido). La resistencia de la tubería al paso de fluido será llamada

Rh.

Podemos decir que existe una analogía ó “semejanza” entre el fenómeno de circulación de

electricidad y el de circulación de agua. En efecto las Leyes Físicas fundamentales nos

enseñan que la cantidad de corriente I es análoga al caudal Q. También que la tensión

eléctrica V es análoga a la altura h. Si seguimos este razonamiento la resistencia eléctrica R

es análoga a la resistencia hidráulica Rh.


Elementos de electricidad automotriz: circuitos básicos

•  V (Volt) -- es análoga a -- h (metros)

•  I (Ampere) -- es análoga a -- Q (litros/hora)

•  R (Ohms (Ω) ) -- es análoga a -- Rh (resistencia hidráulica)

+ -

I

V

R

+

- V

R

I


Ley de Ohm - relaciones entre magnitudes

•  Una disminución de la resistencia R significa un aumento de la corriente eléctrica I.

•  Un aumento de R significa una disminución de I.

R I V

R I

V

R I V



I = CORRIENTE (AMPERES)

R = RESISTENCIA (OHM, Ω )

V = TENSION (VOLTS)

V

V V

R = V / I V = I. R I = V / R



Ley de Ohm - relaciones entre magnitudes - La Ley de Ohm nos enseña que:

•  Una disminución de resistencia origina un aumento de corriente •  Un aumento de resistencia origina una disminución de la corriente

R

I

I

R


Corriente continua y Corriente alterna.

•  Corriente continua (CC o DC): es la corriente que fluye en un solo sentido

•  Corriente alterna (AC o CA) : es la corriente que fluye alternadamente en uno u otro sentido.


Corriente Alterna Periodo T : tiempo de repetición de la onda. Se mide en segundos.

Frecuencia f : número de periodos en un segundo. Se mide en Hertz (Hz).

T (seg)

f Hz =(1/seg) Te

nsió

n V

t (seg)

T

a b



Circuitos eléctricos •  Para que exista circulación de corriente deben haber:

a - Un circuito o camino cerrado para la circulación de la corriente eléctrica.

b - Energía para impulsarla a través del circuito

+ -

Elementos básicos de un circuito


Sentido de circulación de la corriente

+ -

El sentido verdadero de circulación de la corriente es de negativo a positivo.

Sin embargo el sentido convencional que se adopta en los circuitos prácticos automotrices es de positivo a negativo como se ve en la figura.

Sentido convencional de la corriente eléctrica



Circuitos en serie o en paralelo

•  Serie: los componentes están conectados

uno detrás de otro. La corriente I (Amp) es la

misma para todos.

•  Paralelo: los componentes están

conectados a la fuente de tensión en forma

independiente. Todos reciben 12 Volts de la

batería.

+ - Circuito serie de dos lámparas.

+ - Circuito paralelo de dos lámparas.

12 V

12 V


12.65 V

V/Ω/Hz COM A/mA

V/Ω/Hz


Instrumentos de medición (A)

•  Voltímetro: nos da una lectura

de la tensión eléctrica presente

en el circuito o en una de sus

ramas.

Se conecta en paralelo con la

fuente, rama o elemento a ser

medido.

+ - 12 V


3.0 Ω

V/Ω/Hz COM A/mA

Ω


Instrumentos de medición (B) – Medición de resistencias

Nos da una lectura de la resistencia de un elemento. Siempre se debe desconectar el

elemento del circuito para medir resistencia.

Continuidad de circuitos: Para medir continuidad colocar el rotor en este símbolo.

Ω Forma de medir resistencia de bobina o continuidad


2.7 A

V/Ω/Hz COM A / mA

A / mA


Instrumentos de medición (C) - Medición de corriente

Amperímetro: nos da una lectura de la corriente que está circulando por un elemento, circuito o rama. Se debe conectar en serie con el circuito en el cual queremos medir la corriente I.

+ - 12 V


12.00 V

V/Ω/Hz COM A/mA

V/Ω/Hz


Instrumentos de medición (D) - Medición de corriente

Pinza amperométrica:

Usada para medir corrientes de

magnitud considerable, como en el

caso de corrientes de arranque.

Se conectan al voltímetro como se

muestra, con el selector en tensión

continua.

+ 12 V

Motor de arranque

Relay de potencia

Pinza amperométrica



Selector de un multímetro automotriz

Testeo de diodos

Selector

Corriente en A o mA corriente alterna

Corriente en A o mA corriente continua

Resistencia o continuidad Tensión continua

o pulsante mV

Tensión alterna

Tensión continua o pulsante V / RPM

Encendido o apagado



Ejemplos de examen con multímetro automotriz

Medición de estado de carga de batería

•  Conectar los terminales como se muestra

•  Colocar el selector en DC (corriente continua)

•  Conectar luces por un minuto y apagarlas

•  Leer el multimetro y comparar con la tabla

12.58 V

V/Ω/Hz COM A/mA

V/Ω/Hz

12 V

Rojo

Negro



Fusiblera

0,389 mV

V/Ω/Hz COM A/mA

V AC Ejemplos de examen con multímetro automotriz Medición de corriente de fuga o descarga: cuando se sospecha que una pequeña corriente de fuga o descarga esta presente se procede como sigue.



010.0 Ω

Ejemplos de examen con multímetro automotriz

Punto de pivot del pedal

V/Ω/Hz COM A/mA

Switch de luz de freno

Conector hembra


Magnetismo •  Se llama magnetismo a la propiedad que tienen algunos cuerpos de atraer al hierro y

sus derivados.

•  Un imán es un trozo de acero que debido a un tratamiento especial, ha adquirido las propiedades de: atraer al hierro, ser orientado por la tierra y atraer o rechazar a otros imanes; se le asignan dos polos, uno NORTE y otro SUR que se sitúan cerca de los extremos del imán.

•  Se supone la existencia de una líneas de fuerza denominadas líneas de inducción, que establecen un circuito, partiendo desde el polo sur del imán, le recorren por su interior y salen al exterior por el polo norte, de donde regresan otra vez al polo sur

28



Campo magnético: el campo magnético puede deberse a un imán natural o a una bobina o solenoide

N S

N S

a - Campo magnético de un imán natural.

b - Campo magnético de una corriente eléctrica circulando por un conductor

c - Campo magnético de un solenoide o bobina.



Inducción magnética: los campos en movimiento respectoa una bobina introducen una f.e.m.i en el circuito. Si no hay movimiento relativo entre ambos entonces no hay f.e.m.i.

N S

N S

a - Imán natural estático → la lámpara no enciende

b - Imán natural moviéndose → la lámpara se enciende


Magnetismo 31

Líneas de fuerza del campo magnético de un imán permanente. Las partículas alineadas son limaduras de hierro sobre un papel. El imán permanente se encuentra por debajo del papel y obliga a las partículas a alinearse con el campo magnético


•  La zona donde estas líneas de inducción manifiestan sus efectos, se denomina Campo magnético. Evidentemente, estos efectos se manifiestan con mayor intensidad en las proximidades del imán, por lo que se dice que el “campo” es más intenso en esa zona.

•  Los efectos que más visiblemente manifiestan los imanes, son los de atracción y repulsión. Efectivamente, si se aproximan dos imanes por sus polos del mismo signo,

tratan de repelerse. Si se aproximan por sus polos diferentes se atraen.


•  No todos los cuerpos se comportan de la misma forma al introducirlos dentro de un campo

magnético. Algunos de ellos, como el hierro, producen una deformación del campo magnético concentrando las líneas de fuerza que pasan a su

través.

• A estos cuerpos se les llama permeables. •  La mayoría de los cuerpos que existen en la

naturaleza, como la madera, el plástico, el cobre, aluminio, etc., son indiferentes al magnetismo y aunque se introduzcan en un campo magnético,

no producen en él alteración alguna.

• A estos cuerpos se les llama paramagnéticos.

•  Otros cuerpos como el bismuto, tienen la propiedad de rechazar las líneas de fuerza, es decir, que éstas encuentran mayor facilidad de

paso por el aire que a través del cuerpo, produciendo una deformación del campo.

• A estos cuerpos se les llama diamagnéticos.


•  Cuando un conductor rectilíneo por el que circula una corriente eléctrica se sitúa cerca de una brújula, ésta se desvía de su posición, “buscando” la perpendicularidad al conductor.

•  Si se aumenta la intensidad de la corriente, la brújula toma cada vez posiciones más perpendiculares.


•  Este efecto es debido a que la corriente eléctrica crea a su alrededor un campo magnético análogo al que forman los imanes y cuya intensidad, es proporcional a la intensidad de la corriente que circula por el circuito eléctrico.


•  Faraday demostró que, cuando un conductor corta a las líneas de fuerza producidas por un campo magnético, se genera en él una fuerza electromotriz inducida (f.e.m.i.), que es directamente proporcional al flujo cortado, e inversamente proporcional al tiempo empleado en hacerlo.

Es decir:

•  Los mismos efectos se observan si en lugar de aproximar o alejar el imán a la bobina, es esta la que se mueve acercándose o alejándose del imán. •  Cambiando la polaridad del imán, el sentido de la corriente en la bobina es contrario al obtenido anteriormente.

(Diferencia de flujo)

(Diferencia de tiempo)


•  Supongamos un circuito formado por dos solenoides, el primero, al que denominamos bobina primaria, alimentado por una batería y el segundo, al que denominamos bobina secundaria y cuyo circuito está cerrado por un amperímetro, tal como se indica en la figura.

•  Al cerrarse el interruptor, la corriente circula por la bobina primaria y el flujo en expansión corta el devanado secundario e induce en él una f.e.m. provocando una corriente eléctrica. Una vez que el flujo está completamente expandido, es decir, en su valor máximo, no hay variación de flujo en el secundario, por lo tanto la corriente inducida en este es cero.


•  Al abrirse el interruptor el campo magnético desaparece, dando lugar a la aparición de una nueva f.e.m., y provocando una corriente eléctrica de sentido contrario a la anterior. Una vez que el flujo ha desaparecido por completo, no hay variación de flujo en el secundario, por lo tanto la corriente es cero.

Siempre que haya una variación de flujo que corta las espiras de una bobina, se induce en esta una f.e.m. inducida, dando lugar a una corriente eléctrica siempre y cuando el circuito se encuentre cerrado.


•  La autoinducción es producida en cualquier bobina que tenga un corte brusco en la circulación de su corriente. Este efecto es en ocasiones producto de

interferencias y alteraciones en circuitos electrónicos.


•  Está constituido por una corona dentada con ausencia de dos dientes, denominada rueda fónica, acoplada en la periferia del volante o polea, y un captador magnético colocado frente a ella, formado por una bobina enrollada en un imán permanente.


10 MΩ

Ω

Diagnóstico de componentes con multímetro

Características del multímetro automotriz •  Debe poseer capacidad para medir

tensión en V y mV, resistencia en Ω

y kΩ, corriente en A y mA (menos usado).

También es deseable que pueda medir frecuencia

en Hz (rango más usado) y Khz.

Condiciones del multímetro •  Usar multímetros digitales con alta impedancia

de entrada. Este valor debe ser muy alto, lo ideal

es 10 MΩ. Se puede verificar esto con otro

multímetro conocido como se indica en el

esquema adjunto.

mV

Multímetro A con impedancia interna desconocida

Multímetro B con el que medimos el multímetro A


Medición de tensiones

Forma de medir tensiones en el

conector de la central de inyección y

en el elemento en particular



Medición de resistencia Forma de medir resistencia del elemento. Nunca medir resistencia con la central conectada al cableado.



Verificación de masa

•  Verificar la conexión de masa de la

central de control tal como se

muestra. Un valor óptimo está

cercano a 1 Ω. Hacer lo mismo con

masa de motor, etc.

•  También se puede verificar la

buena masa con el multímetro en

tensión, verificando que la lectura no

sea mayor que 150 mV.

V



CURSO DE ELECTRONICA

AUTOMOTRIZ


POTENCIOMETROS


La capacitancia se mide en F (faradios) o µF (microfaradios).


Cristal de Si


Cristal P


Electrones


C C

B B

E E


Lámpara


Sensores magnéticos o inductivos

ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Sensores magnéticos o inductivos


+ V

seg.

- V



Ω

VCA

Central de control


Sensor inductivo

+ V

seg.

- V


Corriente I

Tensión V


91

Central de control Hz

VCC

+ 5 V

Sensor Hall

Sensor Hall

12 V + Tener en cuenta que algunos sensores Hall tienen polarización de + 12 V.

V

seg.

V

V


92


93


94

V

450 mV

900 mV


95

Central de control

12 V +

Vcc

Vcc

Ω

V

450 mV

900 mV


96


97

Otras aplicaciones: -sensores de nivel

-sensores de levantamiento de válvulas

-sensores de pedal acelerador

-sensores de accionamientos varios (Ej: bomba rotativa diesel)


98

Central de control

Potenciómetro (3 hilos)

Vcc

Vcc

Ω

Sensor de posición de mariposa o TPS (3 hilos)

+ 5 V

V

αº (ángulo de giro)


99

Ω

Vcc

Central de control

5 V

Vcc

Sensor TPS (4 hilos)

V

αº 18 º 24 º


100


101


Central de control

Ω

Vcc

Sensor de temperatura

+ 5 V Ω

Temp ºC

PTC NTC


V

Caudal másico (kg/h)


Sensor másico o de hilo caliente

Central de control

Vcc

Sensor másico

Vcc

12 V +

Los sensores de tipo placa caliente se verifican de igual manera y su esquema eléctrico es similar.

V



Sensores activos

Sensores pasivos

Producen una diferencia de tensión entre caras

Producen una variación de resistencia


Diodos receptores

Diodo emisor


119


Pantallas LCD: Son actuadores que muestran óptica o gráficamente una información


121


130

ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ 131

DIAGNÓSTICO DE COMPONENTES

DE INYECCION COM MULTÍMETRO

AUTOMOTRIZ


Central de control Hz

VCC

+ 5 V

•  Sensor Hall

Sensor Hall

12 V + Tener en cuenta que algunos sensores Hall tienen polarización de + 12 V.

V

seg.

V

V



Central de control

Hz

Sensor Óptico

Vcc

12 V +

•  Sensor tipo óptico o fototransistor

V

seg.



Central de control

MAP analógico

Vcc

+ 5 V

Vcc

•  Sensor MAP analógico

V

Presión absoluta (mmHg)



•  Sensor MAP digital

Central de control

MAP digital

Vcc

+ 5 V

Hz

V

seg.



•  Sensor másico o de hilo caliente

Central de control

Vcc Sensor másico

Vcc

12 V +

Los sensores de tipo placa caliente se verifican de igual manera y su esquema eléctrico es similar.

V




Central de control

Ω Vcc

Sensor de temperatura

•  Sensor de temperatura

+ 5 V

Ω

Temp ºC

PTC NTC



Central de control

Potenciómetro (3 hilos)

Vcc

Vcc

Ω

•  Sensor de posición de mariposa o TPS (3 hilos)

+ 5 V

V

αº (ángulo de giro)



Ω

Vcc

Central de control

5 V

Vcc

•  Sensor TPS (4 hilos)

V

αº 18 º 24 º



Central de control

12 V +

Vcc

Vcc

Ω

•  Sonda de oxígeno con calefactor

V

450 mV

900 mV



Central de control

Vca

Dar un pequeño golpe sobre el block de motor y verificar que el sensor capta el impacto y genera la señal alterna.

•  Sensor de detonación



•  Inyectores Ω

Vca

Central de control

Vcc

12 V +

Los inyectores están constituidos por bobinas. Verificar la existencia de alimentación ( 12 V ) con contacto conectado y motor parado y señal de alterna como se indica. También verificar la continuidad del bobinado .



•  Electro válvulas y motores

Ω

Central de control

Vcc

12 V +



Ejemplo de circuito de inyección completo

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