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ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Para abordar el estudio del diagnóstico de los sistemas de inyección electrónica, es indispensable conocer los conceptos básicos de Electricidad Automotriz. Los mismos serán de utilidad para comprender el funcionamiento de los circuitos de conexión de los sensores y actuadores, encontrar la mejor forma de inspeccionarlos, etc. La extensión de este curso no permite hacer una explicación profunda de un tema tan extenso como es la electricidad automotriz, para ello se remite al lector a otros cursos específicos y bibliografía a tal fin. El sistema de diagnóstico eléctrico de sensores y actuadores mediante multímetro automotriz es el más usado actualmente para referencia rápida. No es el único posible, ya que se puede usar un scanner o explorador (de cada marca de vehículo o genérico). También el diagnóstico de los diferentes elementos que componen el sistema se puede realizar con un osciloscopio automotriz. En curso se estudiará el uso de multímetro automotriz adecuado para diagnóstico de sistemas de inyección y electrónica automotriz moderna. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ COMPOSICION DE LA MATERIA MOLECULA DE AGUA ATOMO DE OXIGENO ATOMOS DE HIDROGENO MATERIA O SUSTANCIA MOLECULAS ATOMOS La sustancia esta compuesta por una agrupación de moléculas, que a su vez están compuestas por elementos llamados átomos. Por ejemplo, la molécula de agua está compuesta por un átomo de Oxígeno y dos átomos de hidrógeno ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ El átomo a su vez está compuesto por elementos llamados protones, neutrones y electrones. Los electrones están el la periferia del átomo (órbitas) y tienen carga eléctrica negativa. Los protones (carga eléctrica positiva) forman junto a los neutrones el núcleo de átomo. Los neutrones no tienen eléctrica. En un átomo equilibrado, la cantidad de electrones y de protones es la misma. COMPOSICION DE LA MATERIA ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ DESBALANCEADO (ION POSITIVO) BALANCEADO (6 ELECTRONES Y 6 PROTONES) DESBALANCEADO (ION NEGATIVO) • Cuando un átomo gana electrones se transforma en un ION NEGATIVO. • Cuando un átomo pierde electrones se transforma en un ION POSITIVO. Los IONES POSITIVOS atraen otros electrones de átomos cercanos, lo que causa el flujo de electrones de un átomo a otro. Este es el llamado flujo eléctrico. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ El número de electrones en la órbita externa del átomo determina su habilidad de ser conductor de la electricidad. Los electrones de las órbitas interiores son los llamados electrones atados, y están fuertemente atraídos por el núcleo. Los electrones de las órbitas exteriores, son llamados electrones de valencia o electrones libres. ELECTRONES LIBRES ELECTRONES INTERNOS ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ 1-3 ELECTRONES EN LA ORBITA EXTERNA 5 - 8 ELECTRONES EN LA ORBITA EXTERNA 4 ELECTRONES EN LA ORBITA EXTERNA CONDUCTORES AISLADORES SEMICONDUCTORES SUSTANCIAS CONDUCTORAS, AISLANTES Y SEMICONDUCTORAS. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ La ley de Ohm La Energía Eléctrica tiene tres factores que la definen: • Tensión V (Voltio V) • Corriente I (Ampere A) • Resistencia R (Ohm Ω) La ley de Ohm vincula los tres factores. V = R x I Volt = Ω x Amp. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Q = caudal (litros/hora) h = altura (metros) Resistencia hidráulica P1 P2 I = corriente eléctrica (Ampere) 12 V Resistencia eléctrica Tensión eléctrica (Volts) Para entender el significado de V, R e I usamos: La Analogía Hidráulica h ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Elementos de electricidad automotriz La Analogía Hidráulica Para entender que es la energía eléctrica y sus factores examinaremos la figura anterior. Un tanque con líquido está a una altura h (medida en metros) respecto al nivel del piso. Por la tubería circula una cantidad de agua, que llamaremos caudal Q (lo mediremos en litros/ hora). Si aumentamos o reducimos el diámetro de la tubería comprobaremos que el líquido circulará más rápido o mas lentamente en cada caso (aumenta o disminuye la resistencia de la tubería al paso de fluido). La resistencia de la tubería al paso de fluido será llamada Rh. Podemos decir que existe una analogía ó “semejanza” entre el fenómeno de circulación de electricidad y el de circulación de agua. En efecto las Leyes Físicas fundamentales nos enseñan que la cantidad de corriente I es análoga al caudal Q. También que la tensión eléctrica V es análoga a la altura h. Si seguimos este razonamiento la resistencia eléctrica R es análoga a la resistencia hidráulica Rh. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Elementos de electricidad automotriz: circuitos básicos • V (Volt) -- es análoga a -- h (metros) • I (Ampere) -- es análoga a -- Q (litros/hora) • R (Ohms (Ω) ) -- es análoga a -- Rh (resistencia hidráulica) + - I V R + - V R I ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Ley de Ohm - relaciones entre magnitudes • Una disminución de la resistencia R significa un aumento de la corriente eléctrica I. • Un aumento de R significa una disminución de I. R I V R I V R I V ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Elementos de electricidad automotriz I = CORRIENTE (AMPERES) R = RESISTENCIA (OHM, Ω ) V = TENSION (VOLTS) V V V R = V / I V = I. R I = V / R ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Elementos de electricidad automotriz Ley de Ohm - relaciones entre magnitudes - La Ley de Ohm nos enseña que: • Una disminución de resistencia origina un aumento de corriente • Un aumento de resistencia origina una disminución de la corriente R I I R ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Corriente continua y Corriente alterna. • Corriente continua (CC o DC): es la corriente que fluye en un solo sentido • Corriente alterna (AC o CA) : es la corriente que fluye alternadamente en uno u otro sentido. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Corriente Alterna Periodo T : tiempo de repetición de la onda. Se mide en segundos. Frecuencia f : número de periodos en un segundo. Se mide en Hertz (Hz). T (seg) f Hz =(1/seg) Te ns ió n V t (seg) T a b ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Elementos de electricidad automotriz Circuitos eléctricos • Para que exista circulación de corriente deben haber: a - Un circuito o camino cerrado para la circulación de la corriente eléctrica. b - Energía para impulsarla a través del circuito + - Elementos básicos de un circuito ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Sentido de circulación de la corriente + - El sentido verdadero de circulación de la corriente es de negativo a positivo. Sin embargo el sentido convencional que se adopta en los circuitos prácticos automotrices es de positivo a negativo como se ve en la figura. Sentido convencional de la corriente eléctrica ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Elementos de electricidad automotriz Circuitos en serie o en paralelo • Serie: los componentes están conectados uno detrás de otro. La corriente I (Amp) es la misma para todos. • Paralelo: los componentes están conectados a la fuente de tensión en forma independiente. Todos reciben 12 Volts de la batería. + - Circuito serie de dos lámparas. + - Circuito paralelo de dos lámparas. 12 V 12 V ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ 12.65 V V/Ω/Hz COM A/mA V/Ω/Hz Elementos de electricidad automotrizInstrumentos de medición (A) • Voltímetro: nos da una lectura de la tensión eléctrica presente en el circuito o en una de sus ramas. Se conecta en paralelo con la fuente, rama o elemento a ser medido. + - 12 V ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ 3.0 Ω V/Ω/Hz COM A/mA Ω Elementos de electricidad automotriz Instrumentos de medición (B) – Medición de resistencias Nos da una lectura de la resistencia de un elemento. Siempre se debe desconectar el elemento del circuito para medir resistencia. Continuidad de circuitos: Para medir continuidad colocar el rotor en este símbolo. Ω Forma de medir resistencia de bobina o continuidad ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ 2.7 A V/Ω/Hz COM A / mA A / mA Elementos de electricidad automotriz Instrumentos de medición (C) - Medición de corriente Amperímetro: nos da una lectura de la corriente que está circulando por un elemento, circuito o rama. Se debe conectar en serie con el circuito en el cual queremos medir la corriente I. + - 12 V ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ 12.00 V V/Ω/Hz COM A/mA V/Ω/Hz Elementos de electricidad automotriz Instrumentos de medición (D) - Medición de corriente Pinza amperométrica: Usada para medir corrientes de magnitud considerable, como en el caso de corrientes de arranque. Se conectan al voltímetro como se muestra, con el selector en tensión continua. + 12 V Motor de arranque Relay de potencia Pinza amperométrica ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Elementos de electricidad automotriz Selector de un multímetro automotriz Testeo de diodos Selector Corriente en A o mA corriente alterna Corriente en A o mA corriente continua Resistencia o continuidad Tensión continua o pulsante mV Tensión alterna Tensión continua o pulsante V / RPM Encendido o apagado ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Elementos de electricidad automotriz Ejemplos de examen con multímetro automotriz Medición de estado de carga de batería • Conectar los terminales como se muestra • Colocar el selector en DC (corriente continua) • Conectar luces por un minuto y apagarlas • Leer el multimetro y comparar con la tabla 12.58 V V/Ω/Hz COM A/mA V/Ω/Hz 12 V Rojo Negro ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Elementos de electricidad automotriz Fusiblera 0,389 mV V/Ω/Hz COM A/mA V AC Ejemplos de examen con multímetro automotriz Medición de corriente de fuga o descarga: cuando se sospecha que una pequeña corriente de fuga o descarga esta presente se procede como sigue. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Elementos de electricidad automotriz 010.0 Ω Ejemplos de examen con multímetro automotriz Punto de pivot del pedal V/Ω/Hz COM A/mA Switch de luz de freno Conector hembra ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Magnetismo • Se llama magnetismo a la propiedad que tienen algunos cuerpos de atraer al hierro y sus derivados. • Un imán es un trozo de acero que debido a un tratamiento especial, ha adquirido las propiedades de: atraer al hierro, ser orientado por la tierra y atraer o rechazar a otros imanes; se le asignan dos polos, uno NORTE y otro SUR que se sitúan cerca de los extremos del imán. • Se supone la existencia de una líneas de fuerza denominadas líneas de inducción, que establecen un circuito, partiendo desde el polo sur del imán, le recorren por su interior y salen al exterior por el polo norte, de donde regresan otra vez al polo sur 28 ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Elementos de electricidad automotriz Campo magnético: el campo magnético puede deberse a un imán natural o a una bobina o solenoide N S N S a - Campo magnético de un imán natural. b - Campo magnético de una corriente eléctrica circulando por un conductor c - Campo magnético de un solenoide o bobina. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Elementos de electricidad automotriz Inducción magnética: los campos en movimiento respectoa una bobina introducen una f.e.m.i en el circuito. Si no hay movimiento relativo entre ambos entonces no hay f.e.m.i. N S N S a - Imán natural estático → la lámpara no enciende b - Imán natural moviéndose → la lámpara se enciende ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Magnetismo 31 Líneas de fuerza del campo magnético de un imán permanente. Las partículas alineadas son limaduras de hierro sobre un papel. El imán permanente se encuentra por debajo del papel y obliga a las partículas a alinearse con el campo magnético ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ • La zona donde estas líneas de inducción manifiestan sus efectos, se denomina Campo magnético. Evidentemente, estos efectos se manifiestan con mayor intensidad en las proximidades del imán, por lo que se dice que el “campo” es más intenso en esa zona. • Los efectos que más visiblemente manifiestan los imanes, son los de atracción y repulsión. Efectivamente, si se aproximan dos imanes por sus polos del mismo signo, tratan de repelerse. Si se aproximan por sus polos diferentes se atraen. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ • No todos los cuerpos se comportan de la misma forma al introducirlos dentro de un campo magnético. Algunos de ellos, como el hierro, producen una deformación del campo magnético concentrando las líneas de fuerza que pasan a su través. • A estos cuerpos se les llama permeables. • La mayoría de los cuerpos que existen en la naturaleza, como la madera, el plástico, el cobre, aluminio, etc., son indiferentes al magnetismo y aunque se introduzcan en un campo magnético, no producen en él alteración alguna. • A estos cuerpos se les llama paramagnéticos. • Otros cuerpos como el bismuto, tienen la propiedad de rechazar las líneas de fuerza, es decir, que éstas encuentran mayor facilidad de paso por el aire que a través del cuerpo, produciendo una deformación del campo. • A estos cuerpos se les llama diamagnéticos. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ • Cuando un conductor rectilíneo por el que circula una corriente eléctrica se sitúa cerca de una brújula, ésta se desvía de su posición, “buscando” la perpendicularidad al conductor. • Si se aumenta la intensidad de la corriente, la brújula toma cada vez posiciones más perpendiculares. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ • Este efecto es debido a que la corriente eléctrica crea a su alrededor un campo magnético análogo al que forman los imanes y cuya intensidad, es proporcional a la intensidad de la corriente que circula por el circuito eléctrico. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ • Faraday demostró que, cuando un conductor corta a las líneas de fuerza producidas por un campo magnético, se genera en él una fuerza electromotriz inducida (f.e.m.i.), que es directamente proporcional al flujo cortado, e inversamente proporcional al tiempo empleado en hacerlo. Es decir: • Los mismos efectos se observan si en lugar de aproximar o alejar el imán a la bobina, es esta la que se mueve acercándose o alejándose del imán. • Cambiando la polaridad del imán, el sentido de la corriente en la bobina es contrario al obtenido anteriormente. (Diferencia de flujo) (Diferencia de tiempo) ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ • Supongamos un circuito formado por dos solenoides, el primero, al que denominamos bobina primaria, alimentado por una batería y el segundo, al que denominamos bobina secundaria y cuyo circuito está cerrado por un amperímetro, tal como se indica en la figura. • Al cerrarse el interruptor, la corriente circula por la bobina primaria y el flujo en expansión corta el devanado secundario e induce en él una f.e.m.provocando una corriente eléctrica. Una vez que el flujo está completamente expandido, es decir, en su valor máximo, no hay variación de flujo en el secundario, por lo tanto la corriente inducida en este es cero. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ • Al abrirse el interruptor el campo magnético desaparece, dando lugar a la aparición de una nueva f.e.m., y provocando una corriente eléctrica de sentido contrario a la anterior. Una vez que el flujo ha desaparecido por completo, no hay variación de flujo en el secundario, por lo tanto la corriente es cero. Siempre que haya una variación de flujo que corta las espiras de una bobina, se induce en esta una f.e.m. inducida, dando lugar a una corriente eléctrica siempre y cuando el circuito se encuentre cerrado. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ • La autoinducción es producida en cualquier bobina que tenga un corte brusco en la circulación de su corriente. Este efecto es en ocasiones producto de interferencias y alteraciones en circuitos electrónicos. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ • Está constituido por una corona dentada con ausencia de dos dientes, denominada rueda fónica, acoplada en la periferia del volante o polea, y un captador magnético colocado frente a ella, formado por una bobina enrollada en un imán permanente. ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ 10 MΩ Ω Diagnóstico de componentes con multímetro Características del multímetro automotriz • Debe poseer capacidad para medir tensión en V y mV, resistencia en Ω y kΩ, corriente en A y mA (menos usado). También es deseable que pueda medir frecuencia en Hz (rango más usado) y Khz. Condiciones del multímetro • Usar multímetros digitales con alta impedancia de entrada. Este valor debe ser muy alto, lo ideal es 10 MΩ. Se puede verificar esto con otro multímetro conocido como se indica en el esquema adjunto. mV Multímetro A con impedancia interna desconocida Multímetro B con el que medimos el multímetro A ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Medición de tensiones Forma de medir tensiones en el conector de la central de inyección y en el elemento en particular Diagnóstico de componentes con multímetro ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Medición de resistencia Forma de medir resistencia del elemento. Nunca medir resistencia con la central conectada al cableado. Diagnóstico de componentes con multímetro ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Verificación de masa • Verificar la conexión de masa de la central de control tal como se muestra. Un valor óptimo está cercano a 1 Ω. Hacer lo mismo con masa de motor, etc. • También se puede verificar la buena masa con el multímetro en tensión, verificando que la lectura no sea mayor que 150 mV. V Diagnóstico de componentes con multímetro ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ CURSO DE ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ POTENCIOMETROS ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ La capacitancia se mide en F (faradios) o µF (microfaradios). ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Cristal de Si ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Cristal de Si ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Cristal P ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Electrone s ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ C C B B E E ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ Lámpara ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ ELEMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ
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