Curso EB-191 Autotronica

7/16/2019 Curso EB-191 Autotronica

http://slidepdf.com/reader/full/curso-eb-191-autotronica 1/126

CURSO EB-191 Autotronica

Manual del Estudiante

LECCIÓNES DE LABORATORIO

DEGEM ® SYSTEMS



Copyright © 1994 propiedad I.T.E. Innovative Technologies in Education.

Todos los derechos reservados. Este libro o cualquiera de sus partes nodeben reproducirse de ninguna forma sin el permiso escrito previo deI.T.E. Esta publicación esta basada en la metodología exclusiva deDegem Systems Ltd.

Con el interés de mejorar sus productos, los circuitos, sus componentes ylos valores de estos pueden modificarse en cualquier momento sin

notificación previa.

Primera edición en español impresa en: 1994Segunda edición en español impresa en: 2004

Cat. No. 9031319105 (SPN, DEGEM)



TABLA DE CONTENIDO

Laboratorio 1: Introducción al EB-191 1-1

Laboratorio 2: Corriente Alterna 2-1

Laboratorio 3: Taco- Generador 3-1

Laboratorio 4: Conversión CA/CC 4-1

Laboratorio 5: Sistema de Carga I 5-1

Laboratorio 6: Sistema de Carga II 6-1

Laboratorio 7: Interruptor de Efecto Hall I 7-1

Laboratorio 8: Interruptor de Efecto Hall II 8-1

Laboratorio 9: Estroboscopio I 9-1

Laboratorio 10: Estroboscopio II 10-1

Laboratorio 11: Encendido Por Efecto Hall I 11-1

Laboratorio 12: Encendido Por Efecto Hall II 12-1

Laboratorio 13: Disparo Inductivo I 13-1

Laboratorio 14: Disparo Inductivo II 14-1

Laboratorio 15: Diagnostico – Preparación 15-1

Laboratorio 16: Diagnostico – Prueba 16-1

Laboratorio 17: Maratón de Diagnostico 17-1



EB-191

LECCIÓN No. 1: INTRODUCCION al EB-191 OBJETIVOS

El curso EB-191 cubre temas básicos en electricidad y electrónica del

automotor. Estos temas son parte importante de la capacitación de lostécnicos en electrónica automotriz.

El curso EB-191 es la secuela lógica del curso EB-190, Autotrónica I. Noobstante, el curso EB-191 puede ser estudiado independientemente.

El curso EB-191 requiere, sin embargo, conocimientos básicos deelectricidad y electrónica (CC, CA, y circuitos semiconductores).

En la figura puede apreciarse el arreglo físico de la plaqueta de circuitoimpreso EB-191.

Al lado de la plaqueta de circuito impreso que se enchufa en el bastidor PUZ-2000, el EB-191 incluye una unidad separada, el "Simulador de

Motor", que se conecta por medio de un cable plano a la plaqueta EB-191.

El Simulador de Motor de la figura incluye un motor eléctrico de CC (quesimula el motor del auto) que hace girar un generador de CA (que simulael alternador).



EB-191

La unidad incluye asimismo una plaqueta de circuito impreso que contienelos componentes usados para simular dos sistemas de disparo electrónico:acoplamiento inductivo e interruptor de efecto Hall.

La plaqueta EB-191 contiene un amplificador de corriente (amplificador

transistorizado en configuración de emisor común) que permite a PS-1 (lafuente de alimentación del PUZ-2000) controlar al motor de CC en unaamplia gama de velocidades.

El motor de CC es conectado al amplificador por medio de dos cordonesde puenteo (marcados en la figura con una "X"), y puede ser controlado

por medio del potenciómetro PS-1 del bastidor PUZ-2000.



EB-191

PUZ-2000

El bastidor PUZ-2000 es alimentado por fuentes de ±12 V.

Si su fuente posee salida variable, fije las tensiones de salida en ±12 Vantes de insertar la plaqueta EB-191.

Nota: Los valores de tensión que se dan en distintos puntos del curso poseen una tolerancia estándar de ±10%, salvo que se indique lo contrario.

Este curso ha sido diseñado para que le sea fácil aprender los temas y pueda así avanzar rápidamente.

Las Discusiones que preceden a las secciones de Procedimiento contienenun mínimo de teoría, lo esencial para llevar a cabo los experimentos.

Una breve Autoprueba evaluará su comprensión antes de comenzar cada

experimento.

Cada medición o cálculo será validado apenas ingresado. Ud. sólo podrá proseguir si sus resultados son válidos, lo que asegura que Ud. no perderála continuidad del experimento.

Las siguientes preguntas de resumen examinarán los conocimientosadquiridos en las actividades experimentales precedentes.

Si Ud. no está seguro de su respuesta, quizá convenga que repase sus

resultados y/o consulte a su instructor, y no intente dar con la respuesta alazar, ya que cada error reduce su calificación.



EB-191

LECCIÓN No. 2: CORRIENTE ALTERNA OBJETIVOS

Tras completar esta lección, Ud. será capaz de:

1. Explicar cómo se genera corriente alterna (CA).

2. Describir la onda senoidal. 3. Definir: frecuencia, período, tensión pico, tensión eficaz (rms).

4. Explicar cómo se genera CA polifásica.

DISCUSION

La corriente alterna (CA) es aquella corriente que varía periódicamente enamplitud y signo. Los aparatos que generan corriente alterna son llamadosgeneradores de CA o alternadores.

Si al rotor de dicho generador se adosa un imán, al girar el rotor se induceuna tensión en las bobinas de alambre situadas en el estator (la parte queno gira). Si la velocidad de rotación del rotor es constante, se produce unaonda senoidal en cada bobina.

La senoidal de la figura posee una amplitud pico de 3 V, que equivale auna amplitud pico a pico (pp) de 6 V. Note que la forma de onda se repitecada 360 grados eléctricos.



EB-191

El período es el tiempo que toma completar un ciclo.

El período T se mide en unidades de tiempo (segundos).En la figura, el período puede ser medido como el tiempo entre picos (T1) ocomo el tiempo entre cruces por cero de igual dirección (T2). En la figura,T1 = T2 = 8 milisegundos (ms).

El número de ciclos generado por segundo es la frecuencia de la corrientealterna. La frecuencia f es medida en Hertz (Hz).

1 Hz = 1 ciclo por segundo

La relación matemática entre período y frecuencia es la siguiente:

f =T

1, donde: f = frecuencia en Hz, T = período en segundos.

La frecuencia de la onda senoidal mostrada en la pantalla anterior puede, entonces, ser calculada así:

f =T

1=8

1µseg =

0.008

1seg = 125 Hz

La corriente alterna es expresada generalmente en el valor equivalente a latensión de CC capaz de hacer el mismo trabajo.

Para una forma de onda senoidal este valor es 0.707 veces la tensión pico.



EB-191

Este es llamado el valor eficaz (o RMS - Root Mean Square). La tensión (ocorriente) pico es 1.41 veces el valor eficaz.

La tensión correspondiente a I es E. El valor eficaz (rms) de una tensión deCA obedece la siguiente relación:

E(ef) = 0.707 * Epico (CA); o bien Epico = 1.414 * E(ef)

Luego, el valor pico de una corriente (o tensión) alterna, es igual a 1.41veces el valor eficaz.

Los voltímetros y amperímetros de CA son graduados en valores eficaces.El alternador que usaremos en este experimento posee tres devanados deestator, que producen tres tensiones de salida desfasadas 120 grados entresí.

El alternador del automóvil suele ser trifásico - el alternador trifásico esmás pequeño que el monofásico. El porqué de esto será analizado másadelante.

En la figura se muestra corriente alterna trifásica:



EB-191

AUTOEXAMEN

Antes de realizar el experimento, las siguientes preguntas verificarán susconocimientos del tema.

1. La onda mostrada arriba es la tensión de salida de un alternador, vista enla pantalla de un osciloscopio (una línea es igual a una división) ajustadoasí:

- sensib. vertical = 20 V/div- base de tiempo horizontal = 5 miliseg/div = .005 seg/div

Tensión pico de alternador =_____ Voltios.

Tensión eficaz (rms) =______ V

2. La onda mostrada arriba es la tensión de salida de un alternador, vista enla pantalla de un osciloscopio ajustado así:

- sensib. vertical = 20 V/div- base de tiempo horizontal = 5 miliseg/div = .005 seg/div

Período de onda = T1, T2 =_______ seg

Frecuencia = f = _______Hz



EB-191

EQUIPO

Para realizar este experimento se precisa el siguiente equipo:

• Bastidor EB-2000•

Plaqueta de circuito impreso EB-191• Juego de cordones de puenteo• Osciloscopio de doble trazo• Multímetro (Digital o Analógico)• Simulador de Motor.

PROCEDIMIENTO

1. Deslice el EB-191 en las guías de plaqueta del PUZ-2000, y verifique laconexión.

2. Asegúrese que el tablero maestro se halle encendido.

3. Gire el potenciómetro PS-1 del bastidor PUZ-2000 a fondo, en sentidoantihorario.

4. Conecte el simulador de motor al EB-191 usando el conector de cable plano.

5. Estudie el esquema de la figura.

6. Ubique los terminales del alternador en la plaqueta.

Nota: En este experimento usaremos sólo uno de los tres devanados delalternador.



EB-191

7. Conecte el circuito como se indica en la próxima pantalla.

8. Ajuste el multímetro para medir Voltios de CA en escala de 10 V osuperior.

9. Ajuste los controles del osciloscopio del siguiente modo:- barrido (sweep time): 5 mseg/div- sensibilidad vertical (vertical sensitivity): 5 V/div.

10. Gire PS-1 lentamente en sentido horario para arrancar el motor.Aumente la velocidad del motor hasta observar en el osciloscopio unatensión senoidal con un valor pico (Epico) igual a 10 Voltios (2 div.).

11. Dibuje el oscilograma en su cuaderno, y llámelo Gráfico 1. Una onda

típica es mostrada en la pantalla siguiente.

12. Mida el período de la onda que se observa en la pantalla. Recuerde quemseg/1000 = seg

T =________ mseg = __________seg13. Use la ecuación f = 1 / T para calcular la frecuencia.

La frecuencia f =________ Hz.



EB-191

14. Use la ecuación E = 0.707*E(pico) para calcular la tensión eficazgenerada por el alternador.

Ingrese los valores medidos en la tabla siguiente:

Vpicomedida Vef calculada

Vef medida

15. Aumente la velocidad del alternador hasta que el multímetro indique 8.5 V.

16. Complete la siguiente tabla. Use la ecuación Vp = 1.41 * Vef.

Vef medida

Vpicocalculada

Vpico (oscil.)medida

17. Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario para detener el motor.

18. Estudie el circuito de la figura.

19. Conecte el circuito del modo mostrado:



EB-191

20. Gire PS-1 lentamente en sentido horario para arrancar el motor. Note queel diodo emisor de luz (LED) LDI destella al ritmo del alternador (esdecir, con la frecuencia de éste).

21. Desconecte momentáneamente el cordón de puenteo del terminal

positivo del LDI (+), y ajuste la velocidad del motor hasta observar en elosciloscopio una tensión Vp=10V(CA). Reconecte el cordón de puenteoal terminal positivo del LDI. Dibuje en su cuaderno la onda observada, yllámela Gráfico 2.

22. Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario para detener el motor.

PREGUNTAS de RESUMEN

El siguiente cuestionario trata acerca de los temas estudiados en esteexperimento.

En particular, Ud. deberá comparar los oscilogramas que dibujó en sucuaderno durante los pasos 11 y 21 (Gráficos 1 y 2, respectivamente).

Compare ambos gráficos. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta?La tensión en el gráfico 1 es mayor.La tensión en el gráfico 2 es mayor.Ambas tensiones son iguales.



EB-191

LECCIÓN No. 3: TACO-GENERADOR OBJETIVOS


1. Enumerar los factores que determinan la frecuencia generada por elalternador.

2. Conocer cómo depende la salida del alternador de la velocidad de rotación.

3. Usar el multímetro como tacómetro.

DISCUSION

La frecuencia y tensión de salida de un alternador con rotor de imán

permanente depende de dos factores.Uno de ellos se relaciona con los detalles de construcción del alternador (número de devanados de estator, pares de polos, y potencia del rotor).

El otro factor es la velocidad de rotación del rotor.

A una dada velocidad, la frecuencia valdrá:

f =60

P N∗(Hz)

siendoN = velocidad de alternador (rpm)

P = número de pares de polos.

Si la frecuencia es conocida, la velocidad del alternador puede ser despejadacomo:

N =P

f 60∗(rpm)

El alternador que usaremos en este curso posee seis pares de polos.

La relación entre la velocidad del alternador N y la frecuencia f es:

N (rpm) = 10 * f (Hz)



EB-191

Al aumentar la velocidad del alternador, la frecuencia y la tensión generadascrecen en proporción directa. La tensión inducida puede ser calculadamediante la ecuación:

E = K * N (Voltios)

donde:

K = Constante del generador (en V/rpm)

N = Velocidad del alternador (rpm).

Los alternadores con característica de salida lineal son usados para sensadode velocidades de rotación y son llamados taco-generadores o taco-alternadores.

En la figura puede verse la característica Volt-rpm de un taco-alternador:

Si se conecta un voltímetro calibrado en rpm al taco-generador, se obtieneun preciso tacómetro.

El experimento que llevará a cabo le mostrará cómo usar el multímetrocomo tacómetro, al conectarlo a uno de los devanados del alternador.

AUTOEXAMEN1. Un taco-alternador trifásico de 12 pares de polos gira a 1000 rpm.

Calcule la frecuencia de la CA generada.

f = _________Hz.



EB-191

2. La tensión de salida de un alternador que gira a 1200 rpm es de 90 V. Cuálserá la velocidad de dicho alternador, si se mide una tensión de salida de135 V.

Velocidad =________ rpm

EQUIPO


• Bastidor EB-2000• Plaqueta de circuito impreso EB-191• Juego de cordones de puenteo• Osciloscopio de doble trazo• Multímetro (Digital o Analógico)• Simulador de Motor.

PROCEDIMIENTO



3. Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario.

4. Estudie el circuito de la figura:


6. Conecte el motor de CC al circuito de conducción y el alternador al

voltímetro, como se indica.



EB-191

7. Ajuste el multímetro para medir Voltios de CA en las escalas de 10 ó 20Voltios.

8. Ajuste el osciloscopio:

- sweep time: 5 ms/div- vertical: 5 V/div.

9. Gire PS-1 lentamente en sentido horario; aumente la velocidad del motor hasta observar en el osciloscopio un período de 40 milisegundos (8divisiones).

10. Ingrese la tensión de CA medida con el multímetro.

Va =__________V

11. Según la fórmula f = 1 / T, la frecuencia de la CA observada en la pantallaes de 25 Hz.

El alternador (que posee seis pares de polos) gira a:

N = 10 * 25=250 rpm.



EB-191

12. Use los resultados obtenidos en los pasos 10 y 11 para ir llenando los puntos de la Curva de Calibración del Tacómetro. Copie en su cuadernola tabla que aparece en la próxima pantalla.

En la intersección de la línea de tensión con la línea de rpm (en este caso,

250 rpm) marque un punto notable; llámelo punto "a".Curva de Calibración del Tacómetro

13. Aumente la velocidad del motor hasta que puedan verse en pantalla dossenoides de período igual a 20 mseg (4 div.). El motor gira ahora a 500rpm, que es el doble de la velocidad previamente medida.

14. Ingrese la tensión de CA medida en el multímetro.

Vb =______ Voltios.


16. Marque un segundo punto en la Curva de Calibración del Tacómetro,intersección de la línea que representa la tensión medida en el aso 14con la línea de rpm (en 500 rpm). Llámelo punto "b".

17. Una los puntos "a" y "b" con una línea. Continúe dicha línea más allá de

los puntos "a" y "b".

La Curva de Calibración está lista para ser usada. Ud. puede medir y/oajustar la velocidad de rotación del alternador usando el voltímetro y laCurva de Calibración del Tacómetro. De hecho, el multímetro hace lasveces de tacómetro.

Nota: Las curvas de calibración varían según qué alternador y/ovoltímetro sean usados.

Se trazó una curva de calibración para el alternador en vacío (sin carga).La característica V/rpm puede verse afectada al cargar al alternador.Luego, el alternador del EB-191 puede ser usado como taco-generador

únicamente en vacío.Una aplicación de este arreglo es la medición de la velocidad deldistribuidor de disparo de ignición solidario al eje del alternador.La medición de la frecuencia de la salida del alternador es otro métodode medir velocidad de rotación. Existen módulos de control que



determinan la velocidad de rotación contando pulsos (en vez demidiendo tensiones, ya que éstas pueden ser afectadas por el ruido).

EB-191


Si el alternador es girado a 400 rpm, ¿cuáles serán la tensión y la

frecuencia generadas por el taco-alternador?Use los resultados obtenidos en los pasos 11 a 17.

V = __________Voltios.

F = __________Hz.



EB-191

LECCIÓN No. 4: CONVERSION CA/CC

OBJETIVOS


1. Identificar los componentes de un alternador típico. 2. Describir cómo se rectifica CA monofásica.

DISCUSION

Los sistemas de electricidad automotriz (incluyendo el cargado de la batería)operan con corriente continua (CC).

Por ello, era común usar dínamos de CC en automóviles, hasta que la

aparición de la tecnología de semiconductores permitió usar alternadores, yrectificar luego la CA generada por éstos.

En casi todos los automóviles del presente se usan sistemas de CArectificada en vez de dínamos.

Las ventajas más notables del alternador son:

• Mejor relación tensión/peso (es decir, menor peso a igual tensión desalida).

• Mejor salida a bajas velocidades del motor, en especial en marcha en vacío.• Es más robusto y de diseño más sencillo, lo que aumenta su confiabilidad

y vida útil.

El Alternador

Básicamente, un alternador se compone de:

1. Un devanado estacionario, el "estator".

2. Un electroimán giratorio, el "rotor".3. Un conjunto de anillos colectores y escobillas.

4. Un rectificador.

5. Dos placas.



6. Un ventilador.EB-191

Los extremos de la bobina del rotor son conectados a los anillos colectoresmontados sobre el eje. La corriente provista por la batería a través de lasescobillas y los anillos colectores energiza el devanado de campo del rotor y

produce un campo magnético giratorio.

El estator incluye un núcleo circular de hierro laminado sobre el que sedevanan tres devanados por separado. Dichos devanados están arreglados demodo tal que induzcan corrientes alternas independientes al pasar el campogiratorio por cada uno de ellos.

Si los devanados están arreglados simétricamente (a 120 grados uno delotro) se produce una CA trifásica al girar el rotor (y con éste el campomagnético giratorio).

Normalmente, este alternador requeriría seis cables para transmitir la energía

producida. Sin embargo, existen formas de conectar las salidas que permitenreducir este número a tres: las llamadas configuraciones en "estrella" ("Y") yen "delta" (triángulo).

La salida del alternador es una onda de CA que no puede ser usada paracargar al acumulador: dicha CA debe ser convertida en CC, esto es,rectificada. Para ello, se usan diodos de silicio de alta potencia, los que sonadosados a un disipador de calor, formando el conjunto rectificador. Esteconjunto está integrado con el alternador.

Conversión CA/CCEl alternador reemplazó al dínamo al aparecer en el mercado los diodossemiconductores. Estos diodos permiten construir rectificadores pequeños yeficientes. El modo más simple de rectificar la CA es impedir el flujo de éstaen una dirección usando un diodo. En la figura, L representa un devanadodel alternador, D representa un diodo semiconductor y R es la resistencia decarga.



EB-191

En este circuito, un diodo bloquea los semiciclos negativos de las ondassenoidales de la Figura A. El resultado es una señal rectificada en mediaonda (Figura B).

Si se usa el circuito de cuatro diodos de la figura, se obtiene rectificación deonda completa.

A

B



Casi todos los automóviles usan alternadores trifásicos, que son más pequeños y eficientes que sus equivalentes monofásicos - como veremosluego.



EB-191

Los tres devanados de estator del alternador pueden ser conectados enconfiguración de delta o estrella.

En ambas configuraciones, se toma la salida de tres terminales, y se rectificala corriente mediante un puente de seis diodos.

En un alternador conectado en delta, la salida es:

U = Up.

La corriente del generador vale:

I = √3 * Ip = 1.73 * Ip.

Si se usa el circuito de cuatro diodos de la figura, se obtiene rectificación deonda completa.

Se tienen dos diodos por fase: un diodo para el semiciclo positivo (terminalB+) y otro para el semiciclo negativo (terminal B-).

Cada semiciclo puede pasar por el diodo correspondiente. La polaridad de lasalida es siempre la misma, con lo que la entrada de CA es rectificada.

El rizado de CA ("ripple") de la salida es disminuido por ser la señal deentrada trifásica.

Si la entrada fuese monofásica, el rizado sería significativo (como se apreciaen la figura). Esta es una ventaja apreciable de los alternadores trifásicos.

Si se conecta un acumulador (batería) en paralelo con el alternador, el rizadoes aun menor (como se ve en la figura).



EB-191

Note que la corriente de excitación para el devanado de excitación (o "decampo") tomada de la salida trifásica es también rectificada antes de ser administrada a la excitación. Este es el papel de los diodos D4 a D9.

AUTOEXAMEN

1. ¿Qué tipo de configuración de devanados de estator es la más convenientesi se requiere una alta corriente de salida?

Estrella monofásica.Delta monofásica.Estrella trifásica.Delta trifásica.

2. Compare la rectificación de onda completa con la de media onda de unatensión de CA.

Reduce el rizado.Rectifica ambos semiciclos de la entrada.Requiere más diodos.Todas las respuestas son correctas.



EB-191

EQUIPO


• Bastidor EB-2000•

Plaqueta de circuito impreso EB-191• Juego de cordones de puenteo• Osciloscopio de doble trazo• Multímetro (Digital o Analógico)• Simulador de Motor.

PROCEDIMIENTO

1. Deslice el EB-191 en las guías de plaqueta del PUZ-2000, y verifiquela conexión.



Rectificador de Media Onda






EB-191

7. Ajuste los controles del osciloscopio:- barrido: 5 ms/div- vertical: 5 V/div.

8. Gire PS-1 lentamente en sentido horario; aumente la velocidad del

motor hasta observar en el osciloscopio una amplitud de 10 V pico.

9. Dibuje el oscilograma en su cuaderno; llámelo "Gráfico 1".

10. Para detener el motor, gire PS-1 a fondo en sentido antihorario.

Rectificador de Onda Completa




EB-191


13. Gire PS-1 en sentido horario; aumente la velocidad del motor hastaobservar en el osciloscopio una amplitud de 10 V pico.


15. Para detener el motor, gire PS-1 a fondo en sentido antihorario.

Rectificador Trifásico de Onda Completa




EB-191


18. Ajuste el multímetro para medir Voltios de CC en la escala de 10 V (uotra mayor).

19. Fije la sensibilidad vertical del osciloscopio en 2 V/div.

20. Gire PS-1 en sentido horario hasta que el multímetro indique 6 V(CC).


22. Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario.Fallas en Rectificadores

Una falla común en alternadores de automóviles es el cortocircuito o corte(circuito abierto) de un diodo rectificador.

Los siguientes pasos le permitirán familiarizarse con las formas de ondatípicas de un rectificador de seis diodos en condiciones de falla.

23. Simule un diodo abierto - remueva el puente que une los diodos D2 y D3.

Gire PS-1 a fondo en sentido horario y observe el oscilograma.


25. Conecte nuevamente el puente; observe el cambio en la forma de onda.



EB-191

27. Cortocircuite D4 usando un cordón de puenteo.

28. Gire PS-1 a fondo en sentido horario, y observe el oscilograma (quizásdeba cambiar la sensibilidad vertical a 5 V/Div).

29. Dibuje el oscilograma en su cuaderno; llámelo "Gráfico 5". 30. Quite el puente que cortocircuita D4; observe el cambio en la forma de onda.



1. ¿Cuántos diodos se precisan para un rectificador trifásico de onda completa?

Número de diodos = __________

2. Al ser cortocircuitado un diodo, la forma de onda de la tensión rectificada:

No cambió.Se tornó una línea horizontal.Tuvo cuatro picos de rizado, y cayó a cero periódicamente.Tuvo dos picos de rizado, y cayó a cero (a razón de 120 grados

por cada ciclo).



EB-191

LECCIÓN No. 5: SISTEMA de CARGA - I

OBJETIVOS


1. Definir el propósito del sistema de carga.

2. Identificar los componentes principales y su función en el sistema.

3. Comprender la operación del regulador y el acumulador.

4. Comprender la operación del sistema de carga.

DISCUSION

El sistema de cargado del acumulador (o batería) es responsable de proveer

energía a los distintos subsistemas eléctricos mientras el motor estáencendido, y mantener el estado de carga del acumulador. De fallar elsistema de carga, el acumulador podría - de ser usado - descargarse en un

breve lapso de tiempo.

Los sistemas de carga suelen estar compuestos de:

• Un alternador • Un regulador • El acumulador • Dispositivo indicador y de advertencia.

En la figura puede apreciarse un sistema de carga básico.



EB-191

El alternador es la fuente principal de energía eléctrica usada enautomóviles. Proporciona energía para la ignición, iluminación, ventilador,radio y otros accesorios. El acumulador almacena parte de la energíagenerada en el alternador como energía química. Si el alternador no opera,sólo la batería puede proveer energía a los citados accesorios.

Al arrancar el motor, toda la energía es suministrada por el acumulador. Al poco tiempo, el alternador comienza a entregar energía y a recargar alacumulador. Bajo ciertas condiciones, tanto el alternador como elacumulador suministran energía a la carga.

Al crecer la velocidad del alternador, éste genera la corriente necesaria

para operar los accesorios y cargar al acumulador. La capacidad delalternador debe ser suficiente para alimentar a todas las cargas eléctricasdel automóvil.

En la figura se muestra un diagrama circuital de un sistema de carga basado en CA trifásica rectificada.



Los tres devanados están conectados de un extremo, y el otro extremo decada devanado está conectado al punto medio de un par de rectificadores.Los terminales remotos de los tres pares de rectificadores se conectan para

proveer rectificación trifásica de onda completa - esta es la salida de CCdel conjunto alternador-rectificador.

EB-191

La tensión del acumulador es alimentada a la bobina de campo (excitación)del rotor por medio de escobillas que hacen contacto con un par de anillos

colectores en el eje del motor. La tensión producida por el alternador depende de la velocidad de rotación y la intensidad del campo magnéticogiratorio creado por la bobina de campo del rotor.

El Acumulador

El acumulador (batería) es un dispositivo electroquímico que almacenaenergía química, la cual puede ser convertida en energía eléctrica cuandoasí se requiera. Así, si se conecta al acumulador una carga resistiva, elacumulador proveerá la corriente necesaria para la operación de dichacarga.

Las funciones principales del acumulador del automóvil son:

-Alimentar a los sistemas de arranque y de ignición.

-Suministrar energía eléctrica cuando la demanda excede lacapacidad del sistema de carga.



-Estabilizar la tensión del sistema eléctrico.

El acumulador filtra o reduce los picos de tensión que ocurren en elsistema eléctrico. Estos picos podrían dañar o destruir componentes delsistema.

Cuando el generador carga al acumulador, la tensión en bornes de éste es

la llamada tensión de carga. Esta tensión es igual a la fuerzacontraelectromotriz (fcem) del acumulador más la caída debida a laresistencia interna del acumulador.

La fcem es la tensión que produce el acumulador en contraposición a latensión de carga. Para cargar el acumulador, la tensión de carga debe ser mayor que la fcem.

La fcem depende fuertemente del estado de carga del acumulador. Larelación entre el estado de carga y la fcem, para una batería típica plomo-

ácido, se muestra en la figura de la próxima pantalla. Al cargarse elacumulador, crece la fcem. Al descargarse, la fcem cae.



EB-191

La fcem depende fuertemente del estado de carga del acumulador. Larelación entre el estado de carga y la fcem, para una batería típica plomo-ácido, se muestra en la figura de la próxima pantalla. Al cargarse elacumulador, crece la fcem. Al descargarse, la fcem cae.

Al cargarse el acumulador, se precisa una mayor tensión de carga paraseguir cargando al acumulador a la misma tasa (corriente) de carga. Comoel regulador limita esta tensión, la tasa de carga es limitada. Enacumuladores de plomo-ácido, esta tasa es de unos 2 A (para tensión deregulador de 14.4 V y acumulador plenamente cargado).

Regulador

Si no existiese un regulador, el alternador produciría una corriente elevadaaun cuando ésta fuese innecesaria. La tensión crecería más allá de loadmisible, pudiendo esto causar lámparas quemadas, daño a otroscomponentes, y sobrecarga del acumulador.

El regulador controla automáticamente al sistema de carga, y mantiene unatensión de alternador virtualmente constante en todo el rango develocidades del motor, pese a los cambios en la velocidad de motor o en lacorriente que debe proveerse a los dispositivos de carga.

El principio del regulador es: la corriente en la bobina de campo(excitación) es controlada, lo que fija la amplitud del campo giratorio.



EB-191

La tensión de salida del generador es, así, mantenida constante, aun alcambiar la carga o la velocidad de rotación del motor. Los sistemaseléctricos que usan acumuladores de 12 V suelen ser regulados cerca de los14 V.

Mientras la tensión generada por el alternador permanece por debajo de latensión de regulación, el regulador no opera. Al excederse esta tensión, elregulador corta la excitación, reduciendo la tensión de salida. Al caer lasalida del alternador, se renueva la excitación, hasta que la tensión vuelva asuperar el umbral de regulación.

La vida útil y el desempeño del acumulador dependen del valor de latensión de regulación. Si ésta es demasiado alta, habrá sobrecarga, lo quereduce la vida útil. Si, en cambio, la tensión de regulación es demasiado

baja, el acumulador se halla permanentemente en estado de descarga

parcial, lo que lo daña y apareja el riesgo de descarga total.Notas:

1. El generador de CA usado en el simulador de motor del EB-191 posee unrotor de imán permanente. Así, el circuito que será usado en esta lecciónserá distinto a los circuitos de carga discutidos.

Empero, el simulador del EB-191 es una buena aproximación a loscircuitos verdaderos. Muchas pruebas que Ud. puede realizar en el EB-191requieren cuidados especiales al ser realizadas en circuitos de carga reales.

2. En el EB-191, el acumulador del automóvil es simulado por medio de uncapacitor. Para no dañar al capacitor (lo que ocurre si se excede la tensiónnominal del mismo -5V), cargue el acumulador sólo por medio delregulador.

3. En circuitos automotrices reales:

-El acumulador nunca debe descargarse del todo

-El alternador no debe ser conectado o desconectado si el motor se

halla en funcionamiento.



EB-191

AUTOEXAMEN

1. ¿Cuáles de los siguientes componentes son los principales de un sistemamoderno de carga?

Batería, regulador, relé de arranque.Alternador, batería, regulador.Dínamo, batería, llave de arranque.Alternador, regulador, balasto.

2. Una lamparilla indica fallas del sistema de carga.Para cargar el acumulador, la tensión del alternador debe ser:

Mayor que la tensión del acumulador.Igual a la tensión del acumulador.Menor que la tensión del acumulador.Constante.

3. ¿Cuál es la misión del regulador?

Protege a la batería contra cortocircuito.

Protege al alternador contra velocidades elevadas del motor.

Mantiene la tensión del acumulador en un nivel constantecuando se detiene el motor.

Mantiene la tensión de alternador en un nivel constante, aun alvariar la velocidad del motor.



EB-191

LECCIÓN No. 6: SISTEMA de CARGA - II

OBJETIVOS

En esta lección Ud. llevará a cabo el procedimiento experimental relacionado con

el sistema de carga tratado en la lección precedente.EQUIPO


• Bastidor EB-2000• Plaqueta de circuito impreso EB-191• Juego de cordones de puenteo• Osciloscopio de doble trazo•

Multímetro (Digital o Analógico)• Simulador de Motor.

PROCEDIMIENTO

1. Deslice el EB-191 en las guías de plaqueta del PUZ-2000, y verifiquela conexión.







EB-191

6. Conecte el circuito como se indica en la próxima pantalla. No conecte la batería (el puente "X" debe permanecer desconectado).

7. Ajuste el multímetro para medir Voltios de CC (escala de 10 V ó mayor).Ajuste los controles del osciloscopio:

- barrido 5 mseg/div.- vertical 2 V/div.

8. Gire PS-1 en sentido horario para acelerar el alternador, hasta que elmultímetro indique 8 Voltios.



Note cómo el cambio en la velocidad del alternador afecta la tensión desalida (lo que afecta la intensidad de iluminación del LDI).

9. Detenga el motor. Acelere nuevamente hasta que el multímetro marque +5V.¡No exceda esta tensión!

10. Dibuje el oscilograma en su cuaderno; llámelo "oscilograma A".

11. Conecte la batería (enchufe el cordón de puenteo "X").

12. Note cómo el agregado de la batería frena al alternador (la batería es, para el alternador, una carga).



EB-191

13. Note cómo el agregado de la batería disminuye el rizado (ripple) deloscilograma A.

14. Dibuje el nuevo oscilograma en su cuaderno; llámelo "oscilograma B".



No conecte los puentes "X1" a "X3".

17. Ajuste los controles del osciloscopio:

- barrido 2 mseg/div- vertical 5 V/div (ambos canales)- display dual.

18. Conecte el circuito en la secuencia indicada en la siguiente pantalla.Conecte el canal 1 del osciloscopio a la entrada del regulador (lado

izquierdo) y el canal 2 a la salida (derecha). Ponga el común delosciloscopio a masa. Estas son las tres últimas conexiones que semuestran en la secuencia.



EB-191

Regulación de Tensión

19. Gire lentamente PS-1 en sentido horario, y luego en sentido antihorario.

20. Observe en el osciloscopio que, mientras la tensión generada por elalternador permanece por debajo de la tensión de regulación, el regulador no se activa, y la salida sigue a la entrada.

El regulador comienza a operar cuando la tensión del alternador seiguala a la tensión de regulación.

21. Tras este punto, la salida no sigue al alternador, sino permanece enclavada

en la tensión del regulador.

22. Dibuje en su cuaderno el oscilograma para V1 = 3 V; llámelo "Gráfico 2".Llame "entrada" al trazo superior (canal 1), y "salida" al trazo inferior.

23. Dibuje en su cuaderno el oscilograma para V1 = 7 V; llámelo "Gráfico 3".Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario.

Corriente y Tensión de Carga 24. Use un cordón de puenteo para cortocircuitar la batería durante unos

segundos y descargarla por completo.

Advertencia:¡No intente esto con acumuladores reales de automóvil!



EB-191

25. Ajuste el multímetro para medir miliamperes de CC. (escala de 100mA). Conecte el multímetro entre la salida del regulador y el terminal"+" de la batería (V3), como se muestra en la próxima pantalla.

26. Gire PS-1 a fondo en sentido horario; el motor girará a plenavelocidad. Note cuán alta es la corriente de carga de batería aliniciarse la carga, y observe cómo se reduce al pasar el tiempo. Dejetrabajar al sistema hasta que la corriente de carga se estabiliza.

27. Coloque un cordón de puenteo ("X1") en lugar del multímetro. 28. Ajuste el multímetro para medir tensión de CC (escalas de 10 ó 20 V).

29. Conecte el multímetro a V2 y mida la tensión de batería. Ingrese elvalor obtenido.

V(batería) = ________V

Regulación con Variación de Carga

30. Cuando se le solicite acelerar o desacelarar el motor, gire PS-1 en elsentido correspondiente (puede usarse el multímetro como tacómetro).Acelere y desacelere el motor. Note que el regulador mantiene latensión del sistema constante, pese a los cambios en la velocidad delmotor (y por ende del alternador).



EB-191

31. Conecte y desconecte los cordones de puenteo "X2" y "X3" (quesimulan distintas cargas) y observe el comportamiento del regulador.Si el sistema opera correctamente, el cambio en la tensión debido a lacarga será mínimo.

32. Detenga el motor.En lo siguiente, use sólo multímetro de tipo digital (DMM).


34. Conecte el DMM como voltímetro al circuito como se muestra en lafigura.



EB-191

Note que la corriente de carga/descarga de la batería puede ser calculada en base a la caída de tensión en R10.

En el multímetro, la carga deberá ser indicada por un signo positivo(+), y la descarga un por un signo negativo (-). De no ser así, invierta

la polaridad del multímetro.35. Gire PS-1 a fondo en sentido horario. El alternador carga ahora a la batería.

36. Observe cómo la corriente de carga decrece. Al estabilizarse la

corriente, puede decirse que la batería está cargada.

Ciclo de Carga y Descarga

37. Observe la indicación del multímetro mientras conecta las cargassimuladas (mediante los cordones de puenteo X2 y X3).

Note que la corriente de carga permanece virtualmente inalterada alconectar y desconectar las cargas. En operación normal, con el motor en marcha, es el alternador, no la batería, quien alimenta a la carga delsistema eléctrico.

38. Detenga el motor. Note que ahora es la batería quien alimenta a lascargas. La batería está descargándose, y sólo puede proveer energíadurante un tiempo limitado.

39. Arranque el motor (gire PS-1 en sentido horario). Observe que la batería es cargada.Vemos que, al arrancar el motor, el alternador carga a la batería,devolviendo la energía que la batería entregó a la carga.



1. ¿Qué ocurre con la salida del rectificador al conectarse el acumulador al alternador?

Mantiene la salida constante con diversas cargas.Aumenta la tensión de CC.Disminuye el rizado.

No influye sobre la salida del rectificador.



EB-191

2. ¿Qué ocurre en un sistema de carga con regulador cuando la tensiónde alternador cae por debajo de la tensión de regulación (ver pasos 19y 20)?

El regulador no opera.

El regulador reduce la tensión generada.El rizado cae.El rizado crece.

3. ¿Por qué la corriente de carga del acumulador decrece con el tiempo?

Porque la velocidad del alternador cayó.Porque creció la carga.Porque cayó la fcem del acumulador.Porque creció la fcem del acumulador.



EB-191

LECCIÓN No. 7: INTERRUPTOR de EFECTO HALL I

OBJETIVOS


1. Describir la operación del sensor de efecto Hall.

2. Comprender cómo se dispara el interruptor de efecto Hall por mediode una paleta.

3. Calcular el efecto de un resistor de elevación (pull-up) sobre la salidadel interruptor de efecto Hall.

4. Describir cómo un interruptor de efecto Hall puede activar transistoresde potencia.

DISCUSION

Uno de los métodos más usados de disparar sistemas de ignición en autosmodernos es el uso de interruptores de efecto Hall con paleta. El interruptor de efecto Hall es activado y desactivado magnéticamente.

El diagrama en bloques del interruptor de efecto Hall es mostrado en la próxima pantalla. Todos los elementos del circuito se hallan integrados enun circuito integrado, encapsulado en una cápsula plástica de tres patas.



EB-191

1. Regulador de tensión - permite que el interruptor trabaje en un amplio rangode tensiones de alimentación.

2. Sensor de efecto Hall - dispositivo que detecta campos magnéticos.

3. Amplificador de CC - amplifica la salida del sensor a niveles de

tensión fáciles de manipular.4. Disparador de Schmitt - provee transiciones sin "rebotes" entre los estados

de encendido y apagado. 5. Transistor de salida - este transistor en "colector abierto" hace las veces de

salida del interruptor, cortocircuitando le terminal de salida a masa aldetectarse un campo magnético.

El interruptor de efecto Hall es muy sensible, no posee "rebote" en la salida

(gracias al efecto de histéresis) y opera confiablemente aun bajo condicionesambientales adversas.

La figura muestra el esquema básico del interruptor de efecto Hall.

El interruptor de efecto Hall es activado por campo magnético. Si no haycampo presente, el interruptor de efecto Hall se halla apagado.

Al aparecer un campo magnético de signo correcto y magnitud suficiente, elinterruptor pasa a estado encendido.



EB-191

La figura muestra un interruptor de efecto Hall retenido en estadoencendido por un imán. Al quitar el imán de su posición, el flujomagnético caerá, y al caer por debajo del punto de desacople, el interruptor se apaga.

En circuitos reales, la salida del interruptor de efecto Hall es conectada a lafuente de alimentación (+Vcc) por medio de un resistor elevador (o de"pull-up") que limita la corriente en el transistor de salida (observe lafigura).



EB-191

Si se conecta un voltímetro entre el terminal de salida OUT y masa, latensión de salida aparecerá invertida: +Vcc cuando el interruptor se hallaapagado, y 0 Voltios cuando se halla encendido.

Note que esta es la conexión usada en el EB-191. Los valores de +Vcc y

del resistor elevador se muestran entre paréntesis.Debido a la histéresis del sensor, la densidad de flujo magnético (lallamada inducción) requerida para apagar al interruptor (punto dedesacople) es menor que la requerida para encenderlo (punto deoperación).

En la figura puede verse la característica de transferencia de un interruptor

de efecto Hall típico. Nota: esta característica fue relevada conalimentación de 12V.

Al acercarse el polo sur de un imán permanente a la zona activa delinterruptor, el sensor recibe un flujo magnético creciente.

Al llegarse al llamado punto de operación (en este caso, 240 G), eltransistor de salida se enciende (satura), y la tensión de salida cae a cero.

Aunque se haga crecer la inducción, nada ocurre: el interruptor permaneceencendido.



EB-191

Para apagar el interruptor, la densidad de flujo magnético (la inducción)debe hallarse muy por debajo del punto de operación (240 G) debido a lahistéresis del sensor. En nuestro ejemplo, el dispositivo se apaga cuando lainducción cae a 150 G. Este es el punto de desacople.

Para apagar el interruptor de efecto Hall debe alejarse el imán permanentede la zona activa del dispositivo.

Otra forma de apagar el dispositivo es colocar una paleta ferromagnéticahecha de acero dulce entre el imán y el interruptor, como se ve en la figura.Esto distorsiona el campo magnético en las inmediaciones del interruptor de efecto Hall. Esta forma de activación del interruptor es llamada"conmutación por paleta".

La figura de la siguiente pantalla muestra la constitución de un interruptor de efecto Hall conmutado por paleta.

Observe que el imán y el interruptor son fijos, con una pequeña apertura(entrehierro) entre ellos.

El concentrador tiene por papel mejorar las prestaciones del circuitomagnético.



EB-191

En la figura de la izquierda, el interruptor se halla encendido. En la figura

de la derecha, la paleta corta ("puentea") el campo magnético, lo que apagael interruptor.

La conmutación a paleta es un cómodo método de operar un interruptor deefecto Hall. El sensor y el imán son montados en una misma unidad, lo queelimina problemas de alineamiento. Este sistema de conmutación esextremadamente robusto.

Las paletas pueden moverse en trayectoria lineal o circular.

El sistema de conmutación por paleta provee prestaciones precisas en una

amplia gama de temperaturas.

En la figura se muestran dos paletas comúnmente usadas en aplicacionesde movimiento giratorio.



EB-191

El imán puede mantener al interruptor de efecto Hall encendido hasta queuna de las paletas ingrese dentro del campo magnético.

Al ir penetrando la paleta en el entrehierro, más y más líneas de flujo serán"cortadas" por la paleta.

La figura de la próxima pantalla muestra la operación de una paleta. Enella se observan las vistas superior y lateral del sistema de conmutación,así como la característica de inducción en función del recorrido de la

paleta.

Note que las figuras y el gráfico se hallan alineados verticalmente, y que eldesplazamiento es medido desde el borde de ataque de la paleta a la líneacentral del dispositivo imán/sensor.

AUTOEXAMEN

El siguiente problema ejemplifica la influencia del radio de la rueda sobreel ancho del pulso de disparo.

Dado que el radio de la rueda (distancia desde la paleta al centro deldistribuidor de ignición) es r = 30mm, y el ancho de la paleta es de 7mm,calcule el ángulo de paleta aproximado, usando la fórmula:

Ángulo de Paleta =r 3.142

360PaletadeAncho

∗∗

∗= ______Grados



EB-191

LECCIÓN No. 8: INTERRUPTOR de EFECTO HALL II

OBJETIVOS

En esta lección Ud. llevará a cabo el experimento relacionado con el interruptor de efecto Hall discutido en la lección precedente.

EQUIPO



PROCEDIMIENTO

1. Deslice el EB-191 en las guías de plaqueta del PUZ-2000, y verifique laconexión. Conecte el simulador del motor con la plaqueta EB-191.






EB-191

5. Conecte el circuito del modo mostrado:Ajuste la escala del voltímetro a 10 o 20 V(CC).

6. Gire manualmente la rueda distribuidora de disparo, hasta que la paleta sehalle dentro de la apertura (como se aprecia en la figura).

Dado que la paleta se halla en la apertura, el flujo magnético es

puenteado, lo que apaga al interruptor de efecto Hall. Mida e ingrese latensión entre el terminal de salida y masa.

V(apagado) = ________V



EB-191

7. Gire la rueda de disparo hasta extraer la paleta de la apertura. El interruptor de efecto Hall se deberá encender. Mida e ingrese la tensión entre el terminalde salida y masa.

V(encendido) =__________ V

8. Conecte el siguiente circuito:

9. Conecte el circuito en la siguiente secuencia:



EB-191

10. Gire la rueda de disparo. Observe que, cuando el interruptor de efectoHall está encendido, el LDI se ilumina.

11. Gire la rueda distribuidora de disparo en sentido horario hasta que LDI se

apaga. Note la posición de la paleta relativa a la línea de eje central

del interruptor de efecto Hall, cuando el LDI se apaga.12. Gire la rueda hasta que LDI se ilumine nuevamente. Al iluminarse el LDI,

note la posición de la paleta relativa a la línea de eje central del interruptor. 13. Estudie el circuito de la figura. Note que el transistor Q2, que es

controlado por el interruptor de efecto Hall, hace las veces de amplificador de corriente. Q2 hace conmutar un relé.

El diodo D1 es conectado en paralelo a la bobina del relé para protegerla contra tensiones inversas (inducidas). LDI hace las vecesde lámpara indicadora, y R6 es un resistor limitador de corriente.




EB-191

15. Gire la rueda distribuidora de disparo para ubicar la paleta en la posiciónindicada.

16. Gire lentamente la rueda distribuidora de disparo en sentido horario.El LDI se deberá encender.

17. Lea e ingrese el ángulo correspondiente a dicha posición (el ángulo es

indicado por una marca en la cara superior de la rueda).

El LDI se enciende en: _______grados

18. Gire la rueda hasta que el LDI se apague. Ingrese el ángulo en queesto ocurre.

El LDI se apaga en: ________grados

19. Calcule e ingrese la diferencia entre ambos ángulos. Este es el ánguloefectivo de conmutación de la paleta.

Ángulo efectivo de conmutación: _________grados

20. No modifique las conexiones. Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario.

21. Conecte el motor de CC al amplificador como se muestra en la figura.



EB-191

22. Conecte el canal 1 del osciloscopio a "U" y el común del osciloscopioa "W" de la salida del alternador. Conecte "W" al común del EB-191.

Ajuste los controles de la siguiente manera:- barrido: 5 mseg/div- vertical: 5 V/div

23. Acelere el motor: gire lentamente PS-1 en sentido horario hasta que el período del oscilograma valga 33 milisegundos (6.6 div).

24. Cuando el distribuidor de disparo gira a 300 rpm, calcule e ingrese:

La tasa de destello de LDI: _________destellos / segundo

25. Durante cada rotación de la rueda distribuidora de disparo, LDI estaráapagado durante un período de: ____________milisegundos


En los distribuidores, la conmutación se obtiene por medio de un ejegiratorio que activa un interruptor que enciende y apaga el primario deignición.

En los autos más antiguos, esto se realizaba por medio de los llamados"platinos". En autos modernos, se usan interruptores de efecto Hall a

paleta o unidades de acoplamiento inductivo.

El ángulo que el circuito permanece cerrado durante la rotación del eje esel llamado ángulo de detención.



EB-191

1. Use los resultados obtenidos en el paso 19 del experimento (donde semidió el ángulo efectivo de paleta) para calcular el ángulo de detención(DA) de este dispositivo.

DA =__________ o (grados)

La fórmula usada para calcular el período durante el cual el circuito sehalla cerrado al rotar el distribuidor, es:

t = rpm6

DA1000

∗

∗

t = tiempo (mseg)DA = ángulo de detención, paso 19rpm = velocidad de rotación

2. Mediante esta fórmula, calcule el tiempo en que el LDI se hallaencendido durante cada revolución, si la rueda distribuidora de disparogira a 300 rpm.

Tiempo =________ mseg



EB-191

LECCIÓN No. 9: ESTROBOSCOPIO I

OBJETIVOS


1. Reconocer el principio de operación y las aplicaciones del estroboscopio. 2. Comprender cómo se dispara un estroboscopio.

3. Describir cómo puede usarse iluminación estroboscópica para observar movimiento giratorio.

4. Comprender cómo se dispara un estroboscopio.

DISCUSION

La lámpara estroboscópica, o estroboscopio, produce destellos lumínicos que permiten observar objetos en movimiento giratorio o vibratorio.

Un destello lo suficientemente breve y potente produce en la retina delobservador una imagen fija del objeto.

Una serie de destellos repetitivos tomados a intervalos similares al período delmovimiento giratorio observado (o múltiplos de este período) producirá unaimagen fija - el objeto aparentará estar quieto.

Si se observa, a la luz del estroboscopio, un movimiento aparente de bajavelocidad, esto indica que los períodos están ligeramente desapareados. Elmovimiento aparente será hacia adelante si el estroboscopio "atrasa" (esto es,el período del estroboscopio es mayor que el del movimiento), y hacia atrás siel estroboscopio "adelanta".

El estroboscopio posee muchas aplicaciones: observar objetos que vibran ogiran, medir con precisión períodos y frecuencias. Algunos instrumentos estáncalibrados en frecuencia; así, al aparentar detenerse el movimiento, la

frecuencia indicada es la frecuencia de rotación del objeto observado. Nótese que, si el período del estroboscopio es múltiplo del período derotación, el objeto aparenta estar quieto, pero el período indicado por elestroboscopio no es correcto, debiendo ser dividido por un factor igual almúltiplo (2 veces, 3 veces, etc.).



EB-191

Por ello, y para evitar errores, se debe usar uno de los métodos disponiblesque permiten comparar la tasa de destello con la frecuencia de rotación.

Un método es buscar todas las tasas de destello que produzcan una imagenestacionaria. La tasa de destello más alta es la frecuencia de rotación.

Si se incrementa aun más la tasa de destello, aparecerán múltiples imágenesdel objeto giratorio. Si la tasa de destello (F) es el doble de la frecuencia (N),se verán dos imágenes.

La mayor parte de los estroboscopio poseen un capacitor para almacenar energía. Un tubo de descarga de gas produce los breves y fuertes destellosrequeridos. El tubo contiene un cátodo, un ánodo, y electrodos de disparo, yestá relleno de gas xenón.

Un pulso de alta tensión y baja potencia aplicado a los electrodos ioniza el gas

entre el ánodo y el cátodo, lo que descarga el capacitor.

El diagrama en bloques de la figura muestra los elementos principales delestroboscopio. El oscilador controla la frecuencia de los pulsos que disparanel tubo de descarga de gas (y por ende la frecuencia de destellos).

La fuente de alta tensión recarga el capacitor tras cada destello, por medio delresistor de carga R.



EB-191

La luz estroboscópica es ampliamente usada en mantenimiento y reparacióndel automotor para verificar la regulación del encendido. El instrumento tomacorriente de la batería del auto por medio de dos pinzas (broches) de contacto.

Una de las pinzas es un acoplador de inducción que determina la tasa de

destello del estroboscopio, y suele ser enganchada al cable de la bujía delcilindro Nº 1.

El estroboscopio es apuntado hacia las marcas de regulación del encendidosituadas sobre una parte giratoria del motor.

AUTOEXAMEN

Las siguientes preguntas están relacionadas a los temas discutidos.

1. Un estroboscopio destella sobre un eje giratorio (árbol) marcado con unúnico punto blanco. Al fijarse el dial en 2400 rpm, se observan tres puntossobre el eje. ¿Cuál es la velocidad de rotación del eje?

600 rpm800 rpm2400 rpm7200 rpm

2. Un estroboscopio destella sobre un eje (árbol) marcado con un único punto blanco. Al fijarse el dial en 1000 rpm, se observa un punto sobre el eje.¿Cuál es la velocidad de rotación del eje?

Menor que 1000 rpm.Exactamente 1000 rpm.Un múltiplo entero de 1000 rpm.Más que 1000 rpm.



EB-191

LECCIÓN No. 10: ESTROBOSCOPIO II

OBJETIVOS

En esta lección Ud. llevará a cabo el experimento relacionado con el estroboscopio

discutido en la lección precedente.EQUIPO


• Bastidor EB-2000• Plaqueta de circuito impreso EB-191• Juego de cordones de puenteo• Osciloscopio de doble trazo (opcional)

• Multímetro (Digital o Analógico)• Simulador de Motor • Generador de funciones (opcional).

PROCEDIMIENTO








EB-191

6. Use un cordón largo para conectar la ficha "OUT" del estroboscopio (sita enla plaqueta EB-191) con la ficha de entrada de estroboscopio (strobe) delSimulador de Motor.

Esto es ilustrado por el cable que aparece "suelto".

Nota:

Los pulsos sensados en el circuito de disparo IN1 son conformados por un

comparador regenerativo (disparador Schmitt), recibiendo forma cuadrada.Estos pulsos controlan al LED que simula el tubo de descarga gaseosa de losestroboscopios reales. El LED puede ser extraído de su marco en elSimulador de Motor.

A continuación determinará si el circuito de disparo actúa sobre el flancoascendente o sobre el flanco descendente.

7. Quite la conexión de masa del puente conectado a la entrada IN1 del circuitode disparo.

8. Mientras observa el LED, tome la ficha banana adosada al cordón queconecta IN1 a la ficha de +12 V.

9. Observe el LED y conecte la ficha banana a masa y a los +12 V nuevamente.Repita este procedimiento.



EB-191

10. Podemos concluir que el circuito de disparo se activará y el estroboscopiodestellará en el flanco _____________ del pulso de entrada.

Ascendente.Descendente.

El estroboscopio será disparado por el interruptor de efecto Hall.

11. Desconecte el cordón de puenteo de IN1.

12. Puente la salida del interruptor Hall a la entrada del circuito de disparo delestroboscopio (IN1) como se muestra en la figura.

13. Observe el LED; gire la rueda de distribución de disparo en sentido horario.

14. Note que se produce un destello cada vez que la paleta penetra la aperturadel interruptor de efecto Hall.

15. Marque con una etiqueta adhesiva blanca un punto en la rueda de engranaje

del motor.

16. Conecte un voltímetro a la ficha de salida de PS-1 en el bastidor PUZ-2000.

17. Gire PS-1 en sentido horario hasta que la lectura del voltímetroindique 8 V. El Simulador de Motor deberá arrancar.



EB-191

18. Remueva el LED de su marco. Apunte con la lámpara de destellos a larueda de engranaje del motor.

19. Coloque la lámpara de destellos en distintas posiciones alrededor de la

rueda hasta observar la imagen "congelada" de la rueda.

20. Mantenga la lámpara de LED en la posición a la que llegó en el paso 19.

Lentamente gire PS-1 en sentido antihorario. Observe que la posición dela marca no cambió al variar la velocidad (el régimen) del motor.

21. Detenga el motor: gire PS-1 a fondo en sentido antihorario.

22. Estudie el circuito de la figura, que invierte la salida del interruptor de

efecto Hall.




EB-191

24. Gire manualmente la rueda distribuidora de disparo. Observe que se

ve un destello cada vez que la paleta sale de la apertura del interruptor,con lo que éste se enciende.

25. Gire PS-1 en sentido horario hasta que el voltímetro indique 8 Voltios.

26. Quite el LED y apunte la luz destellante hacia la rueda (engranaje) delmotor.

27. Coloque la lámpara de destellos en distintas posiciones alrededor de la

rueda hasta observar la imagen "congelada" de la rueda.

28. Note que la posición de la imagen congelada cambió.

29.Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario.

Tacómetro Estroboscópico

Como ya fue mencionado en la Discusión, el estroboscopio puede ser usadocomo tacómetro, siempre que la tasa de destellos pueda ser ajustada con

precisión. El experimento siguiente muestra la aplicación del estroboscopio

como tacómetro. 30. Ajuste el generador de funciones hasta obtener una salida de onda

cuadrada de 25 Hz.

31. Conecte el osciloscopio a la salida del generador de funciones.



32. Ajuste la amplitud y el desplazamiento (offset) del generador hastaobtener una salida como la mostrada en la figura.



EB-191


34. Conecte el circuito del modo mostrado. El cable de la derecha debeconectarse a la entrada de estroboscopio del Simulador de Motor.

La luz estroboscópica es ahora disparada por el generador de funciones conuna frecuencia de 25 Hz.

35. Arranque el motor: gire PS-1 en sentido horario hasta medir 6 V en elvoltímetro. 36. Apunte la luz de destellos hacia la rueda de engranaje del motor.

37. Ajuste lentamente la frecuencia de salida alrededor de la frecuencia



actual hasta que la marca en el motor aparente detenerse.EB-191

38. Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario hasta detener el motor.

39. Determine e ingrese la frecuencia exacta del generador de funciones(léala del dial del instrumento o dedúzcala del oscilograma).

f = __________Hz

40. Calcule la velocidad del motor en rpm.

Nmotor = 60 * f =______ rpm

41. Si se asume que la relación de transmisión entre alternador y motor esaproximadamente 3:1, la velocidad de rotación del alternador será:

Nalt. = 3

Nmotor

=______ rpm

42. La frecuencia del alternador será:

falt. =10

Nalt=_______ Hz

43. Gire PS-1 en sentido horario hasta observar 6 V en el voltímetro. Useel osciloscopio para medir la frecuencia del alternador.

44. Compare el valor medido con el valor calculado en el paso 41. La diferenciaentre ambos valores no debería superar el 10%.

Los próximos tres pasos son opcionales. En ellos se muestra un modoalternativo de medir velocidad de alternador usando el taco-generador.Para ello, precisará la Curva de Calibración del Tacómetro obtenida en lalección No. 4.

45. Mida la salida del alternador con el multímetro. Anote el valor medido.

46. Use la Curva de Calibración del Tacómetro para determinar la velocidaddel alternador (en rpm).

47. Compare este valor con el valor calculado en el paso 41. La diferencia

entre ambos valores no debería superar el 15%.



Con esto concluye el ejercicio opcional.




EB-191


1. En el paso 14, se produjo un destello cada vez que la paleta penetró enla apertura del sensor Hall. ¿Por qué ocurrió esto?

La paleta cortó las líneas de flujo magnético.

La salida del interruptor de efecto Hall cayó a cero.El circuito Mono #2 detectó el flanco ascendente de la salidadel interruptor.Todas las respuestas son correctas.

2. En los pasos 19 y 20 no hubo cambio en la posición de la imagenestática aun al variar la velocidad. Explique el por qué de estefenómeno.

El interruptor detectó a la paleta siempre en la misma posición.El estroboscopio destelló cuando la paleta llegó a la misma

posición deteminada.El destellar del estroboscopio estuvo sincronizado con la paleta.Todas las respuestas son correctas.

3. ¿Por qué la posición de la imagen estática cambió del paso 19 al paso 27?

El inversor modificó la polaridad del interruptor de efecto Hall.El circuito Mono #2 detectó el flanco descendente.

El estroboscopio destelló cuando la paleta abandonó la apertura.Todas las respuestas sugeridas son correctas.



EB-191

LECCIÓN No. 11: ENCENDIDO POR EFECTO HALL I

OBJETIVOS

Encendido por Efecto Tras completar esta lección, Ud. será capaz de:

1. Definir la función del sistema de encendido. 2. Reconocer los componentes y el principio de operación del sistema de

encendido acumulador-bobina. 3. Describir la operación de un sistema de encendido electrónico basado en el

interruptor de efecto Hall conmutado por paleta. 4. Reconocer en el osciloscopio las formas de onda típicas del sistema.

DISCUSION

Introducción

La función principal del sistema de encendido (ignición) es producir unachispa dentro del cilindro, cuando el pistón está por culminar su ciclo decompresión.

En el pasado, los sistemas de encendido usaban una combinaciónacumulador-bobina, y no se usaban circuitos electrónicos.

El encendido electrónico ofrece mejores prestaciones y más sencillomantenimiento. Por esta razón, más y más sistemas de encendido enautomóviles modernos son electrónicos.

Sistema de Encendido Convencional Acumulador-Bobina

El estudio del sistema convencional de encendido le ayudará a comprender los más modernos sistemas electrónicos.

En la próxima pantalla se puede apreciar un sistema de encendido básico

acumulador-bobina.



EB-191

El sistema consta de dos circuitos principales:

El circuito primario eleva la tensión de acumulador, y determina elmomento en que esta alta tensión es enviada a la bujía.

El circuito secundario distribuye alta tensión a las bujías.

Los componentes del primario son:

El acumulador (batería) suministra la energía que opera al sistema alarrancar y cuando el sistema de carga no produce la corriente requerida.

La llave de ignición (encendido) permite al conductor arrancar y detener elmotor del automóvil.

La bobina de encendido (o de inducción) permite obtener en el secundariouna tensión capaz de crear una chispa en las bujías. La bobina es parte del

primario y del secundario al mismo tiempo.

Los platinos son dos contactos de conmutación presentes en el distribuidor.Una leva montada en el distribuidor gira a la mitad de la velocidad delmotor. Sus contactos son unidos y separados, lo que cierra y abre elcircuito primario; el campo magnético de la bobina es creado y destruidoalternadamente.

El ángulo de intervalo es el ángulo de rotación de la leva de distribuidor enque los platinos permanecen cerrados.



EB-191

El condensador es conectado en paralelo con los platinos del ruptor, y hacelas veces de amortiguador del primario, al proveer un camino para el flujode corriente cuando los platinos comienzan a abrirse.

Así, el condensador reduce el riesgo de arco voltaico en los platinos, lo queextiende la vida útil de los mismos. Al mismo tiempo, el condensador permite obtener tensiones más altas en el secundario.

Los componentes del secundario son:

La bobina de encendido es parte del primario y del secundario a la vez. Laalta tensión inducida en el secundario es usada para disparar a las bujías.La tapa del distribuidor, hecha de plástico u otro material aislante.

El rotor, que también suele ser de plástico, está montado en el eje deldistribuidor y gire solidariamente con el mismo. La punta del rotor vacontactando los terminales sucesivamente, lo que provee tensión a todoslos terminales externos por cada revolución del rotor.

Las bujías poseen una pequeña luz (espacio entre contactos), en la que, alaplicarse la alta tensión, se genera una chispa que enciende la mezclacombustible-aire. Las bujías tienen forma de rosca, lo que permiteatornillarlas en las tapas de cilindro.

Tiempos y Distribución

Los motores de cuatro tiempos exigen que la chispa aparezca un pocoantes del final del ciclo de compresión, es decir, antes que el pistón llegueal punto muerto superior (TDC). El instante exacto depende de variosfactores: régimen del motor (rpm), temperatura, carga, y octanaje delcombustible.



EB-191

En sistemas tradicionales (no computarizados), el sistema de cálculo deavance de chispa usa un dispositivo de vacío. Este dispositivo se hallaubicado en el distribuidor, y aprovecha la succión del carburador para crear un cuasi-vacío: el avance será mayor si el motor está moderadamentecargado.

Para controlar cambios de velocidad, se usa el mecanismo de avancecentrífugo. Éste se halla en el distribuidor, y adelanta el instante de lachispa en la bujía al detectarse un aumento de la velocidad.

Los motores suelen poseer marcas de temporización de distribución en la polea del cigüeñal y en el frente del motor, que pueden ser iluminadasestroboscópicamente para medir la distribución de encendido.

En algunos motores, se tara la polea del cigüeñal en grados de rotación. Eltérmino TDC (punto muerto superior) es la posición del pistón Nº 1 al

finalizar el ciclo de compresión. ATDC significa "después de TDC";BTDC significa "antes de TDC". En la figura pueden apreciarse las marcasde distribución del encendido. El puntero es usado para alinear las marcas.



EB-191

Las marcas en grados abarcan desde antes de TDC (BTDC) hasta despuésde TDC (ATDC). Para alinear la marca deseada, se usa el puntero deavance en el frente del motor. En la figura se muestran estas marcas.

En otros motores hay sólo una marca, o una muesca, en la polea (ver en la

Figura). Esta marca puede ser alineada con el número deseado en unaescala montada sobre el motor.

Los mecánicos miden la distribución del encendido con el motor enmarcha. Para alinear las marcas (que se hallan girando a alta velocidad) seusa un estroboscopio, con lo que la polea o el volante aparentan estar detenidos. El estroboscopio es alimentado desde el acumulador,conjuntamente con la bujía del cilindro Nº 1.

De esta manera, el estroboscopio se ilumina al mismo tiempo que la bujía Nº 1.

Las especificaciones de distribución del encendido para cada auto puedenconsultarse en el manual de servicio. Generalmente, se dan las condiciones

para marcha en vacío y otras condiciones notables.



EB-191

Sistemas Electrónicos de Encendido

Una característica principal del encendido transistorizado es que lacorriente de primario de la bobina de encendido no es conmutada por

puntos de contacto (platinos) sino por un transistor. Así, la corriente puede

alcanzar valores nominales más elevados, muy velozmente, y con mayor precisión. Esto contribuye a una ignición de mayor potencia y dedistribución más exacta.

El circuito del primario consta de un circuito electrónico, que varía demodelo en modelo. El secundario, sin embargo, es muy parecido al usadoen los sistemas acumulador-bobina.

Los sistemas más antiguos de encendido transistorizado usaban platinos deruptor para disparar al transistor. Con el tiempo, el menor costo y mayor

precisión de los dispositivos de efecto Hall decidió en favor de estos. Lossistemas más modernos reemplazan el conjunto de leva/platinos con uninterruptor de efecto Hall o un acople inductivo.

El primario incluye: un acumulador, el interruptor de ignición (encendido),la bobina de encendido, el módulo electrónico de control, y un dispositivode disparo. Estas partes son mostradas en la figura.



EB-191

El módulo electrónico de control alberga los circuitos que encienden yapagan el devanado primario, y es controlado por señales provenientes deldispositivo de disparo. Este módulo puede ser parte del distribuidor o estar ubicado fuera del mismo.

El dispositivo de disparo consta de un sensor inductivo y una armadura(rueda de distribución de disparo o interruptor de paleta). El dispositivo dedisparo se halla en el distribuidor, y detecta cambios en el campomagnético causados por el movimiento de la rueda de distribución dedisparo. Esta rueda gira solidariamente con el eje del distribuidor, al igualque la leva usada en el sistema de ruptor.

El interruptor de efecto Hall y la bobina de acople inductivo (que hace lasveces de sensor magnético de posición) son ampliamente usados comosensores de disparo en circuitos de primario de sistemas de encendido

electrónicos. En esta práctica trabajaremos con sistemas disparados por interruptores de efecto Hall.

Cuando la paleta se halla fuera de la apertura (entrehierro) del circuitomagnético, la salida del interruptor de efecto Hall es un "0" lógico. El

primario se halla abierto, y por la bobina de encendido no circula corriente.Al entrar la paleta en la apertura, el estado del interruptor pasa a ser un "1",y por el primario circula corriente.

La chispa de la bobina es disparada cuando la paleta abandona la apertura.

El interruptor de efecto Hall se enciende, cortando la corriente de primario.El intervalo de encendido es función del ancho de las aletas.

En la figura pueden verse oscilogramas típicos de las señales en primario ysecundario en sistemas de encendido como los descritos.



EB-191

Sistemas de Encendido Computarizados

Los sistemas de encendido directo computarizado no usan distribuidor. Lagran ventaja de este sistema es que no posee partes móviles que sedesgastan y deben ser reemplazadas, ni mecanismo de avance de chispa(centrífugo o por vacío).

Bajo condiciones de operación normales, la distribución es controlada por una computadora ECM de a bordo, que analiza los datos en tiempo realsuministrados por los sensores mediante un programa. Este sistema usa una

bobina por cada dos cilindros. El módulo de encendido controla lostransistores de conmutación de alta potencia (uno por cada bobina) queabren y cierran los devanados primarios.

En la figura se muestra un diagrama en bloques simplificado de un sistemade encendido computarizado.



EB-191

En motores cuya secuencia de encendido es 1-3-4-2, una bobina dispara las bujías de los cilindros Nº 1 y 4 simultáneamente.

Así, la bujía del cilindro Nº 1 es encendida al final del ciclo de compresión,y la bujía del cilindro Nº 4 es encendida al final del ciclo de escape.En el próximo ciclo, la bujía del cilindro Nº 1 será encendida al final delciclo de compresión, y la bujía del cilindro Nº 1 será encendida al final delciclo de escape.

La otra bobina dispara a las bujías de los cilindros Nº2 y 3 de similar manera. Se precisa muy poca tensión para encender una bujía en el ciclo deescape; por ello, la mayor parte de la energía es dirigida a la bujía que sedispara durante el ciclo de compresión.

Note que el módulo de encendido toma señal directamente desde el sensor del cigüeñal. Al fallar el ECM durante el arranque, el sensor del cigüeñalcontrola la temporización de encendido de las bujías.



EB-191

LECCIÓN No. 12: ENCENDIDO POR EFECTO HALL II

OBJETIVOS

En esta lección Ud. llevará a cabo el experimento relacionado con el sistema deencendido discutido en la lección precedente.

AUTOEXAMEN

1. ¿Cuál es la diferencia principal entre el encendido transistorizado y elencendido clásico acumulador/bobina?

El sistema a transistor no usa bobina.El primario es conmutado por un transistor, no por platinos.

No hay distribuidor.Se usa una computadora de a bordo.

2. ¿Cuál es la diferencia entre el llamado encendido electrónico y el encendidotransistorizado?

Se usa una computadora de a bordo.Se usa un regulador electrónico.Se usan sensores en vez de leva/platinos.

No hay distribuidor.

3. ¿Cuáles son los componentes principales del primario en un sistema de

encendido electrónico?Bobina, platinos, llave de ignición.Bobina, llave de ignición, tapa del distribuidor.Bobina, bujías, tapa del distribuidor.Acumulador, llave de ignición, transistor.

4. ¿Cuáles son los componentes principales del secundario en un sistema deencendido electrónico?

Bobina, rotor, bujías.Rotor, tapa del distribuidor, llave de ignición.Tapa del distribuidor, bujías, condensador.Bujías, transistor, rotor.



EB-191

EQUIPO



PROCEDIMIENTO

Operación del Circuito con Interruptor de Efecto Hall

1. Deslice el EB-191 en las guías de plaqueta del PUZ-2000, y verifique laconexión. 2. Asegúrese que el tablero maestro se halle encendido. 3. Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario.


5. Estudie el circuito de encendido con interruptor de efecto Hall, que semuestra en la pantalla siguiente.



EB-191

El diodo emisor de luz LDI es usado como indicador de estado del primario. La lámpara de neón es usada como amortiguador de picos.


7. Gire la rueda de distribución de disparo lentamente en sentido horario, yobserve el estado del LDI y de la lámpara de neón.

8. Observe cómo reacciona el LDI a la rotación de la paleta: gire la ruedahasta que el LDI se apaga. Observe qué ocurre con la lámpara de neón.

9. Deduzca la relación entre la posición de la paleta y el momento en que la bujía destella.

Características del Primario




EB-191

11. Use el multímetro (ajústelo para medir tensiones de CA) y la Curva deCalibración del Tacómetro para medir velocidades de motor.

12. Ajuste el osciloscopio de la siguiente manera:- barrido: 5 msec/div- sensibilidad vertical (canal 1): 5 V/div- sensibilidad vertical (canal 2): 0.5 V/divUbique las líneas centrales de los trazos del osciloscopio:- Canal 1: 2 divisiones sobre línea central- Canal 2: 2 divisiones bajo línea central


14. Para encender el motor, gire PS-1 en sentido horario.

15. Ajuste la velocidad del motor a 400 rpm. Use el multímetro comotacómetro.



16. Dibuje en su cuaderno los oscilogramas que se observan. Llame a este

dibujo "Gráfico 1".

17. Observe el "Gráfico 1". El primario se halla cerrado durante:_____mseg 18. Para detener el motor, gire PS-1 a fondo en sentido antihorario.

19. Refiérase al trazo inferior del osciloscopio para calcular la corrientemáxima en el primario (Ipmax = V(R1) / 10).

Ipmax = _________mAEB-191

Características del Secundario

20. Estudie el circuito de la figura, que usa un amortiguador de picos parasimular una bobina.


El cable no terminado en la parte derecha del esquema debe ser conectado a la ficha de estroboscopio del simulador de motor.



EB-191

22. Ajuste los controles verticales del osciloscopio:- CH1 sensitivity: 0.5 V/div- CH2 sensitivity: 50 mV/div

Note que el canal 2 es una muestra de la tensión en el secundarioreducida en un factor de 1000:1. Las tensiones leídas deben ser

multiplicadas por 1000.23. Gire PS-1 en sentido horario para arrancar el motor. Lleve la velocidad

del motor a 650 rpm (use el voltímetro como tacómetro). Verifiqueque aparecen picos (chispas) en la bujía simulada.

24. Dibuje en su cuaderno los dos oscilogramas; llame a este dibujo"Gráfico 2".

25. A continuación Ud. deberá analizar los oscilogramas. Puede que deba

ajustar la sensibilidad y/o el tiempo de barrido durante los siguientes pasos.26. La corriente de primario, ¿fue máxima antes de cortar la corriente?

Nunca.A veces.Casi siempre.Siempre.

27. ¿Cuándo aparece el pico de tensión (chispa) en el secundario (canal 2del osciloscopio)?

Al aumentar la corriente de primario.Cuando la corriente de primario cae bruscamente.Cuando la corriente de primario es constante.

28. Ingrese el valor de la tensión pico de disparo.

Vf =________ V

29. Apunte la lámpara estroboscópica a la rueda de distribución de

disparo; note la posición de la paleta cuando el estroboscopio destella(lo que indica encendido de la bujía Nº 1).




EB-191

El Distribuidor



33. Arranque el motor: gire PS-1 a fondo en sentido horario.

El circuito simula la operación de un distribuidor real. El relé hace lasveces del rotor del distribuidor, que "pasa" los picos de alta tensión a lasdistintas bujías (note que las bujías simuladas destellan alternadamente).




EB-191


El cigüeñal de un motor de ocho cilindros y cuatro tiempos gira a 4,500 rpm.El sistema de encendido es electrónico, disparado por interruptor de efectoHall. ¿Cuál es la frecuencia de disparo del interruptor de efecto Hall?

f =___________ Hz



EB-191

LECCIÓN No. 13: DISPARO INDUCTIVO I

OBJETIVOS


1. Listar las aplicaciones de las bobinas de acoplamiento inductivo en disparode sistemas de encendido.

2. Reconocer las formas de onda de las señales generadas por la bobina de

acoplamiento inductivo.

DISCUSION

En lecciones anteriores tratamos sistemas de disparo basados en elinterruptor de efecto Hall. Otro sensor ampliamente usado para dispara el

primario del sistema de encendido es la bobina de acoplamiento inductivo.La bobina de acoplamiento consta de un bobina fija (estator) y una rueda dedistribución de disparo (rotor o armadura) que gira solidariamente con elárbol del distribuidor.

Los polos de la rueda poseen forma dentada. Al girar la rueda, el tamaño delentrehierro (apertura) entre la bobina de acoplamiento y la rueda varía

periódicamente; esto induce una tensión alterna en la bobina deacoplamiento.

Esta tensión de CA dispara el sistema de encendido (como en el sistema basado en el interruptor de efecto Hall). En la figura puede apreciarse latensión generada en la bobina - Iz es el punto de encendido.

El circuito de primario de la plaqueta EB-191 es representativo de loscircuitos hallados en automóviles reales. La tensión generada por la bobinade acoplamiento varía con la velocidad del motor. Al marchar éste en vacío,la tensión vale entre 20 y 50 mV. Un comparador convierte estas tensionesen salidas lógicas de 0 ó 5 V. El comparador convierte a la señal mostradaen la figura en un tren de pulsos.



EB-191

La frecuencia de la señal en la bobina es función de la velocidad del motor.Cada paleta genera un período de carga y un período de descarga.

A la salida del comparador hay un multivibrador monoestable que produce pulsos de duración fija. Este monoestable evita el problema de "rebotes" queaparece en sistemas de encendido convencionales a altas rpm.

El monoestable puede también operar en sistemas disparados por interruptores de efecto Hall.

AUTOEXAMEN

1. ¿En qué se basa el disparo por bobina de acoplamiento inductivo?

Los polos de la rueda están dentados.El entrehierro varía de tamaño al girar la rueda.El flujo variable induce una tensión alterna en la bobina.Todas las respuestas son correctas.

2. ¿Cuál es la diferencia principal en la salida de un sistema disparado por una bobina de acoplamiento y un sistema disparado por un interruptor deefecto Hall?

La tensión de Hall es menor y no posee forma cuadrada.

La tensión de la bobina es menor y no posee forma cuadrada.El interruptor de efecto Hall no opera en bajas rpm.

No hay diferencia alguna.



EB-191

3. ¿Cuál es la función del multivibrador monoestable?

Elimina el problema de los rebotes de contacto.Mantiene el tiempo de carga constante, aun al variar el régimen delmotor.

Mantiene el tiempo de carga constante, aun al variar la inductanciade la bobina.

Todas las respuestas son correctas.

4. ¿Qué partes del sistema convencional acumulador-bobina son reemplazadas por la bobina de acoplamiento?

Bobina de encendido.Distribuidor.Platinos.Todas las respuestas sugeridas son correctas.



EB-191

LECCIÓN No. 14: DISPARO INDUCTIVO II

OBJETIVOS

En esta lección Ud. llevará a cabo el procedimiento experimental relacionado conel sistema de disparo inductivo tratado en la lección precedente.

EQUIPO


• Bastidor EB-2000• Plaqueta de circuito impreso EB-191• Juego de cordones de puenteo• Osciloscopio de doble trazo• Multímetro (Digital o Analógico)• Simulador de Motor • Generador de funciones (opcional).

PROCEDIMIENTO

Ondas de la Bobina de Acoplamiento


2. Asegúrese que el tablero maestro se halle encendido. 3. Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario.


5. Estudie el circuito de la figura: el canal 2 es conectado a T1, la salida delcomparador o del disparador Schmitt.

Note que la paleta hace las veces de reluctancia.



EB-191



- barrido: 10 mseg/div- sensib. vertical de canal 1: 50 mV/div- sensib. vertical de canal 2: 5 V/div.

Lleve las líneas centrales de los trazos:- Canal 1: 2 divisiones sobre línea centro- Canal 2: 2 divisiones bajo línea centro

8. Use el multímetro como voltímetro de CA (será usado como tacómetro).

9. Para arrancar el motor, gire PS-1 en sentido horario. Lleve la velocidad del

motor a 600 rpm (use la Curva de Calibración del Tacómetro). El simulador de bujías deberá destellar.

10. Analice los dos oscilogramas.

En el canal 1 se aprecia la tensión generada por el acople inductivo. En elcanal 2 se ve la misma señal, procesada por el disparador Schmitt.



La tensión de la bobina de acoplamiento cambia de polaridad cuando la paleta se halla en el centro de la apertura.

Note que un pulso cuadrado y estable es generado en cada ciclo de la tensióninducida en la bobina de acoplamiento.



EB-191

11. Dibuje en su cuaderno los dos oscilogramas; llame a este dibujo "Gráfico 1".

Control de Corriente de Primario

12. Lleve la punta de prueba del canal 2 desde T1 a T2 en el primario, como semuestra en la figura.

13. Lleve la sensibilidad vertical del canal 2 a 0.2 V/div. Relación entre Corrientes de Primario y Secundario

14. Observe la relación entre la tensión inducida (canal 1) y la corriente de primario(canal 2). Dibuje en su cuaderno los dos oscilogramas; llame a este dibujo"Gráfico 2".

15. Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario para detener el motor. 16. Estudie el circuito de la figura:



EB-191

17. Conecte el circuito del modo mostrado: conecte el cable no terminado del ladoderecho a la entrada de estroboscopio del Simulador de Motor.

18. Ajuste los controles del osciloscopio:- barrido: 20 mseg/div- vertical (canal 1): 0.2 V/div

- vertical (canal 2): 50 mV/div.Recuerde que las lecturas del canal 2 deben ser multiplicadas por 1000.

19. Para arrancar el motor, Gire PS-1 en sentido horario. Lleve el motor a 600rpm (use para ello la Curva de Calibración del Tacómetro). La bujía

deberá destellar.20. Observe la relación entre las corrientes de primario y de secundario

(canales 1 y 2 del osciloscopio, respectivamente).



EB-191

Dibuje los puntos correspondientes en la onda del secundario.

21. Dibuje en su cuaderno los dos oscilogramas; llame a este dibujo "Gráfico 3".Una los puntos de cierre y encendido de la onda del primario con unalínea punteada.

22. Apunte el estroboscopio a la rueda de distribución de disparo. Note la posición de la paleta en relación a la bobina de acoplamiento. Elestroboscopio debe destellar en el punto de encendido.


Encendido Disparado por Bobina de Acoplamiento


25. Gire PS-1 en sentido horario; el motor arrancará.

26. Observe cómo las bujías destellan alternadamente.


Dado que el Simulador de Motor trabaja a bajos regímenes de rpm, else torna difícil usar el osciloscopio para un estudio más detallado. Enlo sucesivo, use el generador de funciones en vez del dispositivo deefecto Hall o la bobina de acoplamiento inductivo.

Opere el sistema en 60 a 250 Hz, para obtener entre 60 y 250 chispas



por segundo.



EB-191

Note que estas frecuencias son muy superiores a las que puede proveer elSimulador de Motor. Al usar el generador de funciones, será más fácildisparar el osciloscopio y leer los oscilogramas.

Recuerde que, en un motor de cuatro tiempos, se provee chispa a cada

cilindro cada dos revoluciones del cigüeñal.De allí que el rango de frecuencias de 60 a 250 Hz se corresponde avelocidades de cigüeñal de 1200 a 5000 rpm (considerando un motor deseis cilindros y cuatro tiempos).

2

1200* 6 = 3,600 chispas/min = 60 chispas/seg.

2

5000* 6 = 15,000 chispas/min = 250 chispas/seg.

Usemos el osciloscopio para estudiar las distintas partes del sistema de

encendido.

Circuito Primario


29. Ajuste la salida del generador de funciones hasta obtener una ondacuadrada de frecuencia 250 Hz.



EB-191

30. Ajuste la amplitud y corrimiento de CC hasta obtener la onda mostrada enla figura.


- barrido: 0.1 mseg/div- sensibilidad vertical canal 1: 5 V/div.- sensibilidad vertical canal 2: 1 V/div.- modo de muestra (display): dual.

32. Verifique que el circuito opera correctamente, y observe las chispas en las

bujías.

33. Note que el canal 1 muestra la señal de disparo en la salida delcomparador o del disparador Schmitt, y el canal 2 muestra la basedel transistor Q1.

34. Dibuje en su cuaderno los dos oscilogramas; llame a este dibujo"Gráfico 4".

35. Analice la relación entre los oscilogramas (si así lo desea, use elmagnificador del osciloscopio para apreciar los detalles).

En el circuito primario hay limitación de corriente.

Ubique, en la onda mostrada en el canal 2, el punto en que comienzaa operar el limitador de corriente.



EB-191

Nota:

Es deseable que el tiempo entre el encendido del circuito primario y la provisión de energía eléctrica a las bujías sea breve, para no afectar eldesempeño del motor en altas rpm.

Para ello, las bobinas de encendido deben ser de baja inductancia y altacapacidad de corriente. Las bobinas usadas en el primario suelen estar hechas de unas pocas vueltas de cable grueso. Esto disminuye laresistencia óhmica a unos 0.5 - 1 Ω.

Es por ello que se requiere limitación de corriente. El límite suele fijarse

en unos 6 a 8 Amperes. En la plaqueta EB-191, el límite es de cerca de0.1 A.

A altas velocidades de motor, la corriente no alcanza este valor máximodebido a la autoinductancia de la bobina. En regímenes más bajos, lacorriente tiende a crecer indefinidamente, y el limitador entra en acción.Los sistemas que incorporan limitación son a veces llamados "circuitosde energía constante".

Tensión y Corriente en el Primario

36. Conecte la punta de prueba del canal 1 como se indica en la figura.



EB-191

37. Lleve la sensibilidad vertical del canal 1 a 0.5 V/div.

El canal 1 muestra ahora la corriente del primario, mientras el canal 2muestra la tensión en la base del transistor de conmutación Q1.

38. Note la relación entre la tensión de base en Q1 y la corriente primario.


40. Lleve la sensibilidad vertical del canal 2 a 20 V/div.El canal 2 muestra ahora la tensión del primario, mientras el canal 1muestra la corriente del primario.



41. Note la relación entre la corriente y la tensión del primario.



EB-191 1

Tensiones en Primario y Secundario


43. Lleve la sensibilidad vertical del canal 1 a 0.2 V/div.El canal 2 muestra ahora la tensión del primario, mientras el canal 1muestra la tensión del secundario (en escala 1:1000).

44. Verifique que la frecuencia del generador de funciones es de 250 Hz.45. Estudie los oscilogramas.

Estudie cada canal por separado (si así lo desea, use el magnificador del osciloscopio para apreciar los detalles).

46. Lleve el osciloscopio al modo "dual"; observe y analice la relaciónentre las dos formas de onda.

47. Trace en su cuaderno las ondas de tensión primaria y secundaria.

Llame a esta figura Gráfico 5.



EB-191 1

48. Mida los siguientes parámetros con el osciloscopio, ingrese los valoresmedidos, y copie estos valores en el gráfico que dibujó.

- Tensión de disparo = _________V (pico)

- Duración de chispa = _________microseg- Tensión de chispa = _________V (pico)

- Período abierto =_________microseg

- Período cerrado = _________miliseg

49. Aumente lentamente la frecuencia de disparo hasta observar que elsimulador de bujía se detiene. Observe el cambio súbito en las formas

de onda observadas en el osciloscopio.El valor límite para la producción de chispas en el sistema deencendido simulado vale: _________chispas/seg


1. ¿Por qué, en el paso 49, el simulador de bujía deja de destellar a unadeterminada frecuencia?

El tiempo de detención permanece constante debido a Mono #1.

La duración de la chispa decreció.

No hubo suficiente tiempo para descargar el flujo magnético enla bobina de encendido.

Todas las respuestas son correctas.

2. Si en un motor de seis cilindros y cuatro tiempos se sabe que el límitede producción de chispas es igual al obtenido en el paso 49, halle lavelocidad de rotación máxima (en miles de rpm) que puede ser

obtenida.

rpm (max) = __________krpm.



EB-191

LECCIÓN No. 15: DIAGNOSTICO- PREPARACION

OBJETIVOS


1. Detectar y diagnosticar fallas en el sistema de carga simulado.2. Detectar y diagnosticar fallas en el sistema de encendido simulado.

3. Aplicar técnicas generales de diagnóstico en circuitos electrónicos.

DISCUSION

En este experimento, Ud. conectará varios circuitos, para simular unentorno de trabajo real.

Las actividades de diagnóstico en el EB-191 se realizan sobre dossistemas:- sistema de carga- sistema de encendido (disparo por efecto Hall).

Cada falla puede ser insertada en cualquiera de estos dos circuitos.Para diagnosticar equipo eléctrico o electrónico, se debe, en primer término:

- Conocer cómo opera bajo condiciones normales (en ausenciade fallas).

- Comprender el esquema circuital.- Conocer los valores de tensión, corriente, y formas de onda

en distintos puntos del circuito.

Tras realizar una serie de mediciones en el circuito que presenta fallas,Ud. deberá poder localizar el componente en que radica la falla.

EQUIPO


• Bastidor EB-2000• Plaqueta de circuito impreso EB-191• Juego de cordones de puenteo• Osciloscopio de doble trazo• Multímetro (Digital o Analógico)



• Simulador de Motor.EB-191

PROCEDIMIENTO


2. Asegúrese que el tablero maestro se halle encendido.3. Estudie el diagrama en bloques del sistema de carga.

Note la ubicación de los puntos de prueba T1 - T3.

4. Ubique los puntos de prueba T4 - T9 en la plaqueta EB191. 5. Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario.





EB-191

8. Gire PS-1 en sentido horario para arrancar el motor. Observe cómo elacumulador se carga en aproximadamente un minuto. Estudie laoperación del sistema en condiciones normales.

9. Observe los oscilogramas en los puntos de prueba T1 y T2 (antes ydespués del regulador).

10. Mida e ingrese la tensión de CC regulada en T2.

Vcargado = ________V

11. Para detener el motor, gire PS-1 a fondo en sentido antihorario. Midanuevamente la tensión de CC en T2 en el momento en que se detieneel motor, y anote cuánto tiempo demoró el motor en detenerse.

Vdescargado =________ V

12. Mida la tensión en T2 unos 30 segundos tras la detención del motor.

Vdescargado =________ V

No desconecte el circuito.

13. Estudie el diagrama en bloques del sistema de encendido:

14. Conecte el sistema de encendido como se indica:



EB-191

Observemos cómo opera el sistema de encendido en condiciones normales.

15. Gire PS-1 a fondo en sentido horario hasta que el motor alcance unas 500 a600 rpm.

16. Verifique que el simulador de chispa opera correctamente.

17. Use el osciloscopio para seguir la señal desde la salida del interruptor de

efecto Hall hasta la tensión del secundario (de T4 a T9).

Anote las tensiones medidas en su cuaderno. Estas anotaciones le seránútiles en los ejercicios que deberá resolver en las lecciones que siguen.En la próxima pantalla se listan los ajustes recomendados de los controlesdel osciloscopio.

Ajustes del Osciloscopio



EB-191

17. Use el osciloscopio para seguir la señal desde la salida del interruptor deefecto Hall hasta la tensión del secundario (de T4 a T9).

18. Gire PS-1 a fondo en sentido antihorario para detener el motor.Con esto se completa la preparación de las actividades de diagnósticodel EB-191.



EB-191

LECCIÓN No. 16: DIAGNOSTICO- PRUEBA

OBJETIVOS

Tras una breve discusión acerca de cómo se diagnostican averías, Ud. seráinterrogado acerca de los temas que estudió, mediante cuatro fallas que seráninsertadas aleatoriamente.

DISCUSION

En esta práctica se evalúan sus habilidades de diagnóstico. Ud. deberá usar los valores medidos en la lección anterior.

Usaremos los siguientes subsistemas:

1. Sistema de carga

2. Sistema de encendido



EB-191

Para determinar en cuál de los dos circuitos se halla la falla, puede quedeba medir en ambos. Al comparar las tensiones, corrientes o tiempos conlos medidos anteriormente, podrá determinar unívocamente en quécomponente radica la falla.

Cuando halle Ud. la avería, seleccione la descripción más adecuada de latabla de fallas que aparece en la pantalla de la computadora. Haga "clic"con el mouse en la descripción más adecuada.

En el modo de prueba, la unidad PUZ-2000 inserta automáticamente, alazar, una de cuatro posibles fallas. Cuando halle Ud. la avería, seleccionela descripción más adecuada de la tabla de fallas.

Si Ud. no localiza la falla dentro de los 20 minutos, la descripción correctaserá resaltada en la pantalla.

Se permiten hasta tres intentos. Cada intento incorrecto reducirá sucalificación en ocho (8) puntos.

Si Ud. localiza todas las fallas, sin equivocarse nunca, dentro de los 20minutos, recibirá Ud. un adicional de cuatro (4) puntos.

EQUIPO

Para realizar la prueba de diagnóstico se precisa el siguiente equipo:


DESCRIPTION de FALLAS

Si los circuitos no están conectados, conéctelos del siguiente modo:



EB-191




EB-191

COMPONENTE Descripción de FallasD5 CortocircuitoD5 Circuito abiertoD4 Cortocircuito

D7 Circuito abiertoBatería Cargas en cortocircuitoBatería Desconectadas o abiertasBatería Alta resistencia internaRegulador Tensión demasiado bajaInt. Hall Enclavado en +5 VInt. Hall CortocircuitoQ1 Base enclavada en 0VG3 No pasa pulsos de disparo

Q1 Fuga en colector Q1 Emisor desconectadoBobina enc. Devanado primario abiertoQ1 Desconectado de primario



EB-191

LECCIÓN No. 17: MARATON de DIAGNOSTICO

OBJETIVOS

En esta lección Ud. deberá diagnosticar un gran número de fallas.

DISCUSION

En esta práctica se evalúan sus habilidades de diagnóstico. Ud. deberá usar los valores medidos en la lección de preparación.

Sistema de Carga

Sistema de Encendido



EB-191

Para determinar en cuál de los dos circuitos se halla la falla, puede quedeba medir en ambos. Al comparar las tensiones, corrientes o tiempos conlos medidos anteriormente, podrá determinar unívocamente en quécomponente radica la falla.

Cuando halle Ud. la avería, seleccione la descripción más adecuada de latabla de fallas que aparece en la pantalla de la computadora. Haga "clic"con el mouse en la descripción más adecuada.

En el modo de Maratón de Diagnóstico, las averías son insertadas al azar,de a una a la vez.

Las fallas, tras haber sido insertadas -todas ellas- una vez, son vueltas ainsertar, en diferente orden. Al contrario que lo que sucede en el modo dePrueba, en ningún caso se muestra la respuesta correcta, ni siquiera en el

caso que Ud. no halle la respuesta correcta.Cada sesión puede constar de hasta 99 intentos, o extenderse 99.9 minutos.

Una vez hallada el origen de la falla, seleccione la descripción másadecuada de la tabla de fallas.

EQUIPO

Para realizar la maratón de diagnóstico se precisa el siguiente equipo:

•

Bastidor EB-2000• Plaqueta de circuito impreso EB-191• Juego de cordones de puenteo• Osciloscopio de doble trazo• Multímetro (Digital o Analógico)• Simulador de Motor.

DESCRIPTION de FALLAS




EB-191




EB-191

Componente Descripción de FallaD5 CortocircuitoD5 Circuito abiertoD4 CortocircuitoD7 Circuito abiertoBatería Cargas en cortocircuitoBatería Desconectadas o abiertasBatería Alta resistencia internaRegulador Tensión demasiado bajaInt. Hall Enclavado en +5 VInt. Hall CortocircuitoQ1 Base enclavada en 0VG3 No pasa pulsos de disparoQ1 Fuga en colector Q1 Emisor desconectadoBobina enc. Devanado primario abiertoQ1 Desconectado de primario

Curso EB-191 Autotronica

Documents

Transcript of Curso EB-191 Autotronica