94253514 electronica-aplicada

Electrónica aplicada

INSTITUTO

PROFESIONAL

INACAP

“ELECTRÓNICA
APLICADA”

1


ELECTRÓNICA APLICADA 88 hrs.
Programa:

Unidad I

Conceptos electrónicos (10 hrs.)
Teoría física electrónica
Funcionamiento de Diodos, transistores y tiristores

Unidad II Fundamentos de Electrónica Integrada (10 hrs.)
Circuitos integrados monolíticos
Armar circuitos integrados
Unidad III Fundamentos de Electrónica Digital (10 hrs.)
Tecnologías TTL y CMOS
Circuitos de compuertas lógicas
Microprocesadores
Unidad IV Tipos de sensores y actuadores utilizados en
control electrónico (10 hrs.)
Sensores resistivos
Circuitos electrónicos
Unidad V Sistemas de Encendido Electrónicos (12 hrs.)
Sistemas de encendido
Unidad VI Sistemas de Inyección Electrónica (20 hrs.)
Inyección Monopunto y Multipunto
Unidad VIIAplicaciones Electrónicas (10 hrs.)
Control electrónico en Maquinaria pesada y vehículos
livianos
Circuitos de control electrónico

2

Bibliografía:

Electrónica Analógica
SCHAUM
Edición, 1987
Ed. Mc Graw-Hill. España.
Circuitos Electrónicos Discretos e Integrados
SCHILING y BELOVE
Edición, 1997
Editorial Marcombo
Principios de Electrónica
MALVINO, ALBERT PAUL
Edición, 1997
Ed. Mc Graw-Hill. España.
Dispositivos Electrónicos en el Automóvil
GILLIERI, STEFANO
Edición, 1997
Editorial Ceac

3

Electrónica Aplicada

Unidad I Componentes Electrónicos

4

UNIDAD 1: COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Componentes prácticamente desconocidos hace treinta años,
surgen hoy, desplazando a las válvulas de vacío (tubos) de funciones que hasta
hace poco se creían de su exclusiva propiedad.
Para el estudio y comprensión de los fenómenos que ocurren en
dispositivos semiconductores, es necesario conocer algunos detalles del mundo
atómico, como por ejemplo:
• Su estructura
• Propiedades de las partículas que lo Integran
MODELO ATÓMICO DE BOHR:
La electricidad consiste en el
movimiento de electrones en un conductor.
Para entender que es un electrón y como se
comporta, tendremos que estudiar la
composición de la materia.
Materia es todo aquello que
ocupa un lugar en el espacio y tiene masa
(ejemplo: hielo, agua, gas). Toda la materia
está compuesta de bloques químicos los
cuales son llamados elementos.
La
naturaleza
ha
proporcionado más de 100 elementos, los
Sustancia
Elemento
cuales en combinación forman los diferentes Átomo
tipos de materia que se encuentran en
nuestro planeta.
El hierro es un elemento.
Cobre, Hidrógeno, Oxígeno, Aluminio,
Mercurio, Sodio y Cloro, son ejemplos de
otros elementos. Cuando el Hidrógeno y el
Oxígeno se combinan químicamente, se
forma el agua. La Sal es el resultado cuando
se combina químicamente el Cloro y el
Sodio.
La materia se divide en moléculas, las cuales a su vez se dividen en
átomos. Estos átomos se componen de dos partes: el núcleo y la periferia.
Si tomamos una gota de agua y la dividimos en dos tendremos dos
partes, pero ambas serán de agua. El agua es un compuesto químico de dos
elementos: Hidrógeno (H) y Oxígeno (O) cuya fórmula es H2O. Podemos
imaginarnos otras divisiones de la gota de agua, hasta que llegue un momento
en el que tendremos dos átomos de Hidrógeno por uno de Oxígeno, y éstos a su
vez están compuestos por electrones, protones y neutrones
Molécula:
Es la parte más pequeña en que puede dividirse la materia y seguir conservando
sus características de compuesto. Por ejemplo una molécula de H2O.
Átomo:

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Es la parte más pequeña en la cual un elemento puede ser reducido y ser
clasificado aún. Por ejemplo un átomo de Hidrógeno, un átomo de Oxígeno, un
átomo de Cloro, etc., El átomo es similar a nuestro sistema solar, en el cual el
Sol es el núcleo y sus planetas las partículas que giran alrededor del núcleo
En el núcleo del átomo se encuentran:
•
Los protones con carga eléctrica positiva
•
Los neutrones que como su nombre insinúa, no tienen carga eléctrica o
son neutros.
El la periferia se encuentran:
•
Los electrones con carga eléctrica negativa.
El físico danés Niels Bohr, creo el modelo (después llamado
modelo de Bohr) donde se nuestra la estructura del átomo.
El número de protones es igual al número de electrones
Hay algunos electrones que se encuentran en las órbitas más
alejadas del núcleo, por lo que podrían liberarse fácilmente. Estos electrones
son los llamados electrones de valencia

Electrón

Electrones

N?
leo

+
+ +
Orbita

Protones
Neutrones

Ejemplo:
El átomo de cobre tiene 29 protones y 29 electrones. De estos 29 electrones, 28
viajan en órbitas cercanas al núcleo y 1 viaja en una órbita lejana. A este
electrón se le llama: electrón libre. (Electrón de valencia)
Propiedades del átomo:
1) Los protones que poseen carga eléctrica positiva de igual magnitud que la del
electrón, son aproximadamente 1800 veces más pesado.
2) Un átomo normal, el número de electrones que giran alrededor del núcleo, es
igual al número de protones, y por ello se dice que un átomo es
eléctricamente neutro.
3) Debido al movimiento de rotación de los electrones alrededor del núcleo a,
actúa sobre él una fuerza centrífuga que trata de alejarlos del núcleo. Esta
fuerza se equilibra con la fuerza de atracción del núcleo lo que mantiene al
electrón en una órbita estable..
4) Todo lo que nos rodea, es decir, todos los materiales que forman nuestro
mundo diario, están formados por aproximadamente 100 sustancias básicas o
elementos.

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6

Ejemplo:
H , Ca , N , O , K , Cl , Cu, Na, etc
O bien una combinación de dos o más elementos básicos
Ejemplo:
Agua, Sal, Acero, Bronce, etc.
5) Cada elemento básico posee una cantidad diferente de electrones girando
alrededor del núcleo, en diferentes órbitas que se designan con las letras:

6



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El átomo

PRO
POSE
ELÉ
POS

NEUT
POSEEN
ELÉCT
N

NUCLEO

K

8 Protones
(+)

L

M

N

O

P

8 Neutrones

Q

ELECTRONES: POSEEN
CARGA ELECTRICA
NEGATIVA (-), GIRAN
ALREDEDOR DEL NUCLEO

8 Electrones (-)

Nucleus

Anillos
Orbitales
(K, L, M, N?
)

K
L
햠 omo de Oxigeno

Para comprender cómo funcionan los diodos, transistores y los
circuitos integrados es necesario estudiar los materiales semiconductores:
componentes que no se comportan ni como conductores ni como aislantes. Los
semiconductores poseen algunos electrones libres, pero lo que les confiere un
carácter especial es la presencia de huecos.
CONDUCTORES
El cobre es un buen conductor si se observa su estructura atómica.
El núcleo o centro del átomo contiene 29 protones (cargas positivas). Cuando un

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8

átomo de cobre tiene una carga neutra, 29 electrones (cargas negativas) se
disponen alrededor del núcleo. Los electrones viajan en distintas órbitas
quedando sólo un electrón en el orbital exterior.
Orbitales estables:
El núcleo atómico atrae a los electrones orbitales, estos no caen
hacia el núcleo debido a la fuerza centrífuga (hacia fuera) creada por su
movimiento orbital. Cuando un electrón se haya en un orbital estable, la fuerza
centrífuga equilibra exactamente la atracción eléctrica ejercida por el núcleo. Los
electrones de un orbital más alejado se mueven a una velocidad menor,
produciendo menos fuerza centrífuga. El electrón más externo viaja muy
lentamente y casi no se siente atraído hacia el núcleo.
La parte interna:
En electrónica, lo único que importa es el orbital exterior, el cual
también se denomina orbital de valencia. Éste es el que determina las
propiedades eléctricas del átomo. Por lo anterior, se define la parte interna del
átomo como el núcleo más todos los órbitales internos. Para un átomo de cobre,
la parte interna es el núcleo (+29) y los tres primeros orbitales (+28).
La parte interna del átomo de cobre tiene una carga resultante de
+1, porque tiene 29 protones y 28 electrones internos. El electrón de valencia se
encuentra en un orbital exterior alrededor de la parte interna y tiene una carga
resultante de +1. A causa de ello, la atracción que sufre el electrón de valencia
es muy pequeña.
Electrón libre:
El electrón de valencia al ser atraído muy débilmente por la parte
interna del átomo, una fuerza externa puede arrancar fácilmente ese electrón
con una muy pequeña tensión, al que se le conoce como electrón libre, por eso
el cobre es un buen conductor. Los mejores conductores son la plata, el cobre y
el oro
Cuando el electrón de valencia se va, la carga resultante del átomo
es +1. Si un átomo neutro pierde un electrón se convierte en un átomo cargado
positivamente que recibe el nombre de ión positivo.
Cuando un electrón exterior entra dentro del orbital de valencia, la
carga resultante del átomo es -1. Si un átomo tiene un electrón extra en el
orbital de valencia llamamos al átomo cargado negativamente ión negativo.

Eléctricamente
Neutro

Ion Positivo

Ion negativo

8



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AISLANTES:
Los átomos que tengan 5, 6 ó 7 electrones en la órbita periférica, tienen la
tendencia de completar esta órbita a ocho electrones. Estos átomos se vuelven
“iones negativos” pues, eléctricamente se vuelven negativos. Este es el caso
de los Aislantes (Azufre, Cloro, etc.)

SEMICONDUCTORES:
Los mejores conductores tienen un electrón de valencia, mientras los mejores
aislantes poseen ocho electrones de valencia. Un semiconductor posee
propiedades eléctricas entre las de un conductor y un aislante, por lo tanto, los
mejores semiconductores tienen cuatro electrones de valencia.
Los semiconductores más conocidos son el germanio y el silicio,
ambos tienen 4 electrones de valencia. El germanio fue el primero en utilizarse
siendo luego reemplazado por el silicio pues el primero presentaba demasiada
corriente inversa.

Un átomo de silicio tiene 14 protones y 14 electrones y su
distribución, observada en la figura, muestra una carga resultante de +4 porque
contiene 14 protones en el núcleo y 10 electrones en los dos primeros orbitales.
Los 4 electrones de valencia nos indican que es un semiconductor.
RESUMEN:

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COVALENCIA O ENLACE COVALENTE.
Es
cuando
dos
átomos
comparten
sus
cuatro
electrones,
comportándose como si tuvieran 8, por ejemplo el silicio o el germanio,
contaminados con impurezas del grupo III o grupo V de la tabla
periodica.
Elementos del grupo III: boro, aluminio, galio, Tántalo.
Elementos del grupo V: indio, fosforo, arsénico, antimonio, bismuto.

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BANDAS DE ENERGÍA
Acá podemos destacar a la
“Banda de Valencia”, que
corresponde a la zona en que los electrones se encuentran semi libre, la
“Banda de Conducción”, que corresponde a la zona donde los electrones se
encuentran con la suficiente energía para moverse libremente en una estructura
cristalina, y la “Banda Prohibida” que corresponde a la zona cerrada al paso
libre de los electrones entre las bandas de Conducción y de Valencia.

Para que los electrones de la banda de valencia puedan servir como
portadores deben pasar a la banda de conducción, ello implica entregarles una
cierta cantidad de energía, que puede tener la forma de calor, luz, radiaciones,
etc. La magnitud de dicha energía es igual a la altura de la banda prohibida. Se
mide en eV. (1 eV = 1,6 х 1019 Joules)
CRISTALES DE SILICIO
Cuando los átomos de silicio se combinan para formar un sólido, lo
hacen en una estructura ordenada llamada cristal. Cada átomo de silicio
comparte sus electrones de valencia con los átomos de silicio vecinos, de tal
manera que tiene 8 electrones en el orbital de valencia. Aunque el átomo tiene
originalmente 4 electrones de valencia.
Enlace covalente:
Cada átomo vecino comparte un electrón con el átomo central. De
esta forma el átomo central parece tener 4 electrones adicionales, sumando un
total de 8 electrones de valencia. Los electrones dejan de pertenecer a un solo
átomo, ya que cada átomo central y sus vecinos comparten electrones.

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Los pares de electrones que se observan en la figura se atraen con
fuerzas iguales y opuestas (ya que pertenecen a átomos distintos). Este
equilibrio entre fuerzas es el que mantiene unidos a los átomos de silicio.
El electrón constituye un enlace entre núcleos opuestos llamado
enlace covalente.

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Saturación de valencia:
El cristal de silicio contiene 8 electrones de valencia, esto produce
una estabilidad química que da como resultado un cuerpo compacto de material
de silicio. No se está aseguro de por qué el orbital exterior de todos los
elementos tiene una predisposición a tener 8 electrones. Cuando no existen ocho
electrones de forma natural en un elemento, este tiende a combinarse y a
compartir electrones con otros átomos para obtener 8 electrones en su orbital
exterior. Matemáticamente se puede explicar la estabilidad lograda al tener
valencia 8 pero no se sabe la razón del porqué. Se trata de una ley experimental
estableciéndose que:
Saturación de valencia: n= 8
O sea, el orbital de valencia no puede soportar más de 8
electrones. Debido a que los electrones están fuertemente ligados, un cristal de
silicio es casi un aislante perfecto a temperatura ambiente.
El hueco:
Cuando la temperatura es mayor que el cero absoluto (-273ºC), el
calor hace que los átomos en un cristal de silicio vibren. A mayor calor, más
intensas serán las vibraciones mecánicas de dichos átomos. Si se toca un objeto,
el calor que transmite proviene de la vibración de sus átomos. Estas vibraciones
pueden hacer que se desligue un electrón del orbital de valencia. Cuando esto
sucede, el electrón liberado gana energía para situarse en un orbital de nivel
energético mayor, pasando a ser un electrón libre.

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Pero la salida del electrón deja un vacío, que se denomina hueco,
en el orbital de valencia, y se comporta como una carga positiva por la pérdida
de ese electrón (ión positivo).
En un cristal se crean igual número de electrones libres que de
huecos debido al calor. Los electrones libres se mueven en forma aleatoria
dentro del cristal. En ocasiones un electrón libre se aproximará a un hueco, será
atraído y caerá hacia él. Esta unión entre un electrón libre y un hueco se llama
recombinación.
El tiempo que transcurre entre la creación y la desaparición de un
electrón libre recibe el nombre de tiempo de vida que varía de unos cuantos
nanosegundos a varios microsegundos dependiendo por ejemplo de la
perfección del cristal.
En todo instante lo que está sucediendo dentro de un cristal de
silicio es:
• Se están creando electrones libres y huecos por acción del calor
• Otros electrones libres y huecos se están recombinando
• Algunos electrones libres y huecos existen temporalmente esperando
una recombinación.
SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS (PURO)
Es un semiconductor puro de silicio si cada átomo del cristal es un
átomo de silicio. A temperatura ambiente, un cristal de silicio se comporta casi
como un aislante ya que producto del calor tiene solo unos pocos electrones
libres y sus huecos correspondientes producidos por la energía térmica de dicho
cristal.
Flujo de electrones libres:
En la figura se observa
parte de un cristal de silicio situado
entre dos placas metálicas cargadas.
Supóngase que la energía térmica ha
producido un electrón libre y un
hueco. El electrón libre se halla en un
orbital de mayor energía en el
extremo derecho del cristal. Debido a
que el electrón está cerca de la placa
cargada negativamente, es repelido
por esta, de forma que se desplaza
hacia la izquierda de un átomo a otro
hasta que alcanza la placa positiva.
El hueco de la izquierda atrae al electrón de valencia del punto A, lo
que provoca que dicho electrón se desplace hacia el hueco creando un nuevo
hueco en este punto. El efecto es el mismo que si el hueco original se desplazara
hacia la derecha. El nuevo hueco del punto A puede atraer y capturar otro
electrón de valencia. De esta forma, los electrones de valencia pueden moverse
en la trayectoria indicada por las flechas y el hueco, en sentido opuesto
actuando de la misma forma que una carga positiva.
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_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

+

+ +

+

+

+

+

+

+

15

+

15



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En la figura anterior la tensión aplicada forzará a los electrones
libres a circular hacia la izquierda y a los huecos hacia la derecha. Cuando los
electrones libres llegan al extremo izquierdo del cristal entran al conductor
externo y circulan hacia el terminal positivo de la batería.
Por otro lado, los electrones libres en el terminal negativo de la
batería circularán hacia el extremo derecho del cristal, en ese punto, entran en
el cristal y se recombinan con los huecos que llegan al extremo derecho del
mismo. Así se produce un flujo estable de electrones libres y huecos dentro del
semiconductor. (no hay flujo por fuera del semiconductor).
Los electrones libres y los huecos reciben a menudo la
denominación de portadores debido a que transportan la carga eléctrica de un
lugar a otro.
DOPAJE DE UN SEMICONDUCTOR (SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO)
El dopaje supone que, deliberadamente se añaden átomos de
impurezas a un cristal intrínseco para modificar su conductividad eléctrica.
El proceso de dopaje consiste en fundir un cristal puro de silicio
para romper los enlaces covalentes y cambiar de estado sólido a líquido.
Aumento en el número de electrones libres:
Con el fin de aumentar el número de electrones libres se añaden
átomos pentavalentes al silicio fundido. (Arsénico, antimonio, fósforo). Como
estos materiales donarán un electrón extra al cristal se les conoce como
impurezas donadoras.
Al enfriarse el cristal y
volver a su estructura cristalina,
Si
queda en el centro el átomo
Electrón pentavalente rodeado por 4 átomos
de silicio. Como antes, los átomos
vecinos comparten un electrón con
el átomo central, pero en este caso
queda un electrón adicional al poder
A
Si
Si
solo 8 electrones situarse en el
s
orbital de valencia. El electrón
adicional queda en un orbital mayor
y es un electrón libre.
Cada átomo pentavalente
produce
un
electrón
libre
Si
controlando así la conductividad de
un semiconductor dopado. Uno
dopado ligeramente tiene una alta
resistencia y uno fuertemente
dopado
tiene
una
resistencia
pequeña.
Cuando el silicio ha sido dopado con una impureza pentavalente se
llama semiconductor tipo n. Como los electrones superan a los huecos reciben

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el nombre de portadores mayoritarios, mientras que a los huecos se les
denomina portadores minoritarios.

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Aumento del número de huecos:
Para lograrlo se utilizan impurezas trivalentes, es decir átomos con
3 electrones de valencia (Aluminio, Boro, Galio). El átomo trivalente en el centro
queda rodeado de 4 átomos de silicio, cada uno compartiendo uno de sus
electrones de valencia. Como el átomo trivalente tenía al principio solo 3
electrones de valencia, quedan solo 7 electrones en el orbital de valencia. Esto
significa que aparece un hueco en el orbital de valencia de cada átomo
trivalente, por lo que recibe el nombre de átomo aceptor porque cada uno de los
huecos con que contribuye puede aceptar un electrón libre durante la
recombinación.
Si

Si

Al

Si

Si

hueco

El silicio que ha sido dopado con impurezas trivalentes se llama
semiconductor tipo p. Como el número de huecos supera al número de
electrones libres, los huecos son los portadores mayoritarios y los electrones
libres son los minoritarios.

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Para que un fabricante pueda dopar un semiconductor debe producirlo
inicialmente como un cristal absolutamente puro. Controlando
posteriormente la cantidad de impurezas, se puede determinar con precisión
las propiedades del semiconductor.
Que sea un semiconductor tipo p o tipo n, no significa que sea
positivo o negativo, pues ambos se realizan de la unión de elementos
originalmente neutros. Por ejemplo un semiconductor tipo N se realiza con la
unión del silicio (posee 14 protones y 14 electrones) con, por ejemplo el
arsénico (33 protones y 33 electrones). Si se suman la cantidad de electrones
y protones del semiconductor sigue siendo eléctricamente neutro
EL DIODO NO POLARIZADO
Un Cristal semiconductor (tipo p ó n) tiene la misma utilidad que
una resistencia de carbón, pero no ocurre lo mismo se dopa un cristal de tal
manera que una mitad sea tipo n y la otra tipo p.
La frontera entre ambos se le conoce como unión pn y a propiciado
inventos como por ejemplo diodos, transistores y circuitos integrados.
El semiconductor tipo p se representa como se aprecia en el lado
izquierdo de la figura siguiente. Cada signo (-) encerrado en un círculo
representa un átomo trivalente y cada signo (+) es un hueco en su orbital de
valencia.
Lo contrario ocurre al lado derecho donde se representa un
semiconductor tipo n.
La unión es la frontera donde se juntan las regiones tipo n y tipo p,
por lo que se le llama también diodo de unión.
Zona de deplexión:

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Al unirse un semiconductor tipo n con uno tipo p, se produce un
éxodo de electrones del lado n hacia el lado p por la repulsión de cargas iguales.
Poco después de entrar a la región p el electrón libre cae en un hueco. Cuando
eso sucede el hueco desaparece y el electrón libre se convierte en un electrón
de valencia creándose en esa difusión un par de iones, un ión positivo en el lado
n (abandonó un electrón), y un ión negativo en el lado p (aceptó un electrón).

iones

Zona de deplexión

En la figura el signo (+) encerrado en un circulo indica un ión
positivo, y el signo (–) encerrado en un circulo, un ión negativo. Los iones se
encuentran fijos en la estructura del cristal debido a los enlaces covalentes y no
pueden moverse de un lado a otro como los electrones libres y los huecos.
Cada pareja de iones positivos y negativos en la unión se llama
dipolo. A medida que aumenta el número de dipolos, la región cercana a la
unión se vacía de portadores y a esa zona se le conoce como zona de
deplexión.
BARRERA DE POTENCIAL
Cada dipolo posee un campo eléctrico entre los iones positivos y
negativos que lo forman; por lo tanto, si entran electrones adicionales en la zona
de deplexión, son rechazados hacia la zona n. La intensidad del campo eléctrico
aumenta con cada electrón que cruza hasta que se alcanza el equilibrio.
El campo eléctrico entre los iones es equivalente a una diferencia
de potencial llamada barrera de potencial. A 25ºC la barrera de potencial es
aproximadamente 0,3 V para diodos de germanio y 0,7 V para diodos de silicio.
POLARIZACIÓN DIRECTA
Consiste en conectar el terminal negativo de una fuente de
corriente continua al material tipo n, y el terminal positivo al material tipo p.

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La batería empuja los electrones libres y los huecos hacia la unión.
Si la tensión de la batería es menor que la barrera de potencial, los electrones no
tienen suficiente energía para atravesar la barrera de potencial, por lo tanto, no
circula corriente a través del diodo.
Cuando la fuente de tensión continua es mayor que la barrera de
potencial, los electrones libres tienen suficiente energía para pasar a través de la
zona de deplexión y recombinarse con los huecos. Para hacerse una idea básica,
imaginemos todos los huecos en la zona p moviéndose hacia la derecha y todos
los electrones libres desplazándose hacia la izquierda. En algún lugar cercana a
la unión estas cargas opuestas se recombinan. Como los electrones libres entran
continuamente por el extremo derecho del diodo y continuamente se crean
huecos en el extremo izquierdo, existe una corriente continua a través del diodo.
En resumen, un diodo polarizado en forma directa permite el paso
de la corriente eléctrica.
POLARIZACIÓN INVERSA
El terminal negativo de la batería se encuentra conectado al lado p,
y el terminal positivo de la batería al lado n.
El terminal negativo de la batería trae los huecos y el terminal
positivo, los electrones libres; por ello, los huecos y electrones libres se alejan de
la unión, como resultado la zona de deplexión se ensancha. Los iones recién
creados hacen que aumente la diferencia de potencial a través de la zona de
deplexión. La zona de deplexión deja de aumentar en el momento en que su
diferencia de potencial es igual a la tensión inversa aplicada.

Corriente de portadores minoritarios:
¿Existe corriente después de haberse estabilizado la zona de
deplexión? Sí. Incluso con polarización inversa hay una pequeña corriente.
Recuerde que la energía térmica crea continuamente pares de electrones libres

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y huecos, lo que significa que a ambos lados de la unión existen pequeñas
concentraciones de portadores minoritarios. La mayor parte de estos se
recombinan con los portadores mayoritarios, pero los que se hayan dentro de la
zona de deplexión pueden vivir lo suficiente para cruzar la unión. Cuando esto
sucede, por el circuito externo circula una pequeña corriente.
La corriente inversa originada por los portadores minoritarios
producidos térmicamente se llama corriente inversa de saturación (Is), pero
se debe observar que al aumentar la tensión inversa no hará que crezca el
número de portadores minoritarios creados térmicamente.
Corriente superficial de fugas:
Es una pequeña corriente que circula por la superficie del cristal
causada por impurezas en su superficie e imperfecciones en su estructura
interna.
La corriente inversa en un diodo de silicio es aproximadamente
cero

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RUPTURA:
Los diodos admiten unos valores máximos en las tensiones que se
les aplican. Por lo tanto, existe un límite para la tensión máxima en inversa con
la que se puede polarizar un diodo sin correr el riesgo de destruirlo.
Si se aumenta continuamente la tensión inversa, llegará un
momento en que se alcance la tensión de ruptura del diodo (generalmente 50V).
Ésta se muestra en la hoja de características del diodo en particular.
Una vez alcanzada la tensión de ruptura, una gran cantidad de
portadores minoritarios aparece repentinamente en la zona de deplexión y el
diodo conduce descontroladamente por un efecto llamado avalancha que
aparece con tensiones inversas elevadas. Cuando la tensión inversa aumenta
obliga a los portadores minoritarios a moverse más rápidamente, chocando
contra los átomos del cristal. Si adquieren la energía suficiente , pueden golpear
a los electrones de valencia y liberarlos, es decir, produce electrones libres.
Estos dos electrones libres liberan, a su vez, a otros dos de valencia, y así
sucesivamente, de forma que el proceso continúa hasta que la corriente inversa
es muy grande.
La tensión de ruptura de un diodo
depende del nivel de dopaje del mismo. Con los diodos
rectificadores (el tipo más común), la tensión de
ruptura suele ser de 50 V.

LA BARRERA DE POTENCIAL Y LA TEMPERATURA:
La temperatura de unión es la temperatura dentro del diodo,
exactamente en la unión pn. La temperatura es diferente. Cuando el diodo está
conduciendo, la temperatura de la unión es mas alta que la temperatura
ambiente a causa del calor creado en la recombinación.
La barrera de potencial depende de la temperatura en la unión. Un
incremento en la temperatura de la unión crea más electrones libres y huecos en
las regiones dopadas, lo que significa que la barrera de potencial disminuye al
aumentar la temperatura de la unión.
La barrera de potencial de un diodo de silicio decrece 2 mV por
cada incremento de 1 ºC..

∆V
mV
= −2
∆T
ºC

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Así se puede calcular la barrera de potencial a cualquier
temperatura de la unión.

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NIVELES DE ENERGÍA:
Como el electrón es atraído por el núcleo, se requiere energía
adicional para llevarlo a un orbital mayor. Cuando un electrón salta del primero
al segundo orbital, gana energía potencial con respecto al núcleo. Algunos de los
agentes externos que pueden hacer saltar a un electrón a un nivel de energía
mayor, son el calor, la luz y la tensión eléctrica.
Después de que un electrón ha saltado a un orbital mayor, puede
regresar a su nivel de energía inicial. Si lo hace devolverá la energía sobrante en
forma de luz, calor u otro tipo de radiación.
El diodo LED es un ejemplo de ello (diodo emisor de luz).
Dependiendo del material de construcción del diodo, la luz es roja, verde,
naranja o azul. Algunos diodos LED producen radiación infrarroja (invisible) que
es útil en sistemas de alarma antirrobo.
DIODOS:
Una resistencia ordinaria es un dispositivo
lineal, porque la gráfica de su corriente en función de su
tensión es una línea recta. Un diodo es un dispositivo
no lineal porque la gráfica de la corriente en función de
la tensión no es una línea recta.
En la simbología del diodo común, el lado p se llama ánodo y el
lado n es el cátodo, y la flecha va de ánodo a cátodo.
Los diodos de unión
pn
y
los
zener
tienen
características constructivas que
los diferencian de otros. Su
tamaño, en muchos casos, no
supera el de una resistencia de
carbón de ¼ W y aunque su cuerpo
es cilíndrico, es de menor longitud
y diámetro que las resistencias.
Aunque existe gran variedad de
tipos, sólo algunos especiales
difieren de su aspecto.
No ocurre lo mismo con el tamaño, pues es función de la potencia
que pueden disipar. Es característico encontrarse un anillo en el cuerpo que nos
indica el cátodo. Para aquellos cuyo tipo concreto viene señalado por una serie
de letras y números, el cátodo es marcado mediante un anillo en el cuerpo,
próximo a este terminal. Otros usan códigos de colores, y en ellos el cátodo se
corresponde con el terminal más próximo a la banda de color más gruesa.
Existen fabricantes que marcan el cátodo con la letra "K" o el ánodo con la "a".
Los diodos de punta de germanio suelen encapsularse en vidrio. En cuanto a los
diodos LED, se encuentran encapsulados en resinas de distintos colores, según
sea la longitud de onda con la que emita. El ánodo de estos diodos es más largo
que el cátodo, y usualmente la cara del encapsulamiento próxima al cátodo es
plana.

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OA Zona de baja polarización directa,
pequeña corriente.
AB Zona de Conducción (a partir de los 0,6
[V] app.)
OC Corriente inversa de saturación, a partir

El circuito de la figura puede montarse en el laboratorio y medir la
tensión en el diodo y la corriente que lo atraviesa. También se puede invertir la
polaridad de la fuente de tensión continua y medir la corriente y tensión del
diodo polarizado en forma inversa. Si se representa la corriente a través del
diodo en función de la tensión se obtendrá una gráfica parecida.
Cuando el diodo está polarizado en directa no hay una corriente
significativa hasta que la tensión en el diodo sea superior a la barrera de
potencial. Por otro lado, cuando el diodo está polarizado en inversa, casi no hay
corriente inversa hasta que la tensión del diodo alcanza la tensión de ruptura.
Entonces la avalancha produce una gran corriente inversa destruyendo el diodo.
En la polarización directa, a tensiones mayores que la umbral, la
corriente en el diodo crece rápidamente, lo que quiere decir que aumentos
pequeños de la tensión del diodo originan grandes incrementos en su corriente
pues lo único que se opone a la corriente es la resistencia de las zonas p y n las
que sumadas se les llama resistencia interna del diodo.

RB = RP + R N
El valor de la resistencia interna es función del nivel de dopado y
del tamaño de las zonas p y n. siendo normalmente menor que 1 Ω.
Máxima corriente continua con polarización directa:
Si la corriente en un diodo es demasiado grande, el calor excesivo
destruirá el diodo; por esta razón, la hoja característica que proporcionan los
fabricantes especifica la corriente máxima que un diodo puede soportar sin
peligro de acortar su vida o degradar sus propiedades. Por ejemplo un diodo
1N456 tiene una corriente máxima (Imax ) de 135 mA.
Disipación de potencia:

26



27

Se puede calcular la disipación de potencia de un diodo de la
misma forma que se hace para una resistencia. Es igual al producto de la tensión
del diodo y la corriente.

PD = VD × I D
La limitación de potencia indica cuánta potencia puede disipar un
diodo sin dañarse.

Pmax = Vmax × I max
Por ejemplo si un diodo tiene una tensión y corriente máxima de 1V
y 2A, su limitación de potencia es de 2W.
Tensión inversa de ruptura:
Un ejemplo es un diodo 1N4001, este tiene una tensión inversa de
50 V. Esto supone la destrucción del diodo, lo que debe evitar el diseñador para
cualquier condición de trabajo, por ese motivo se incluye un factor de seguridad.
No existe una regla absoluta acerca del valor que debe darse al factor seguridad,
ya que este depende de muchos elementos de diseño. Un diseño conservador
emplearía un factor de 2, lo que significa que no se permite en ninguna
circunstancia una tensión inversa superior a 25V.
CIRCUITO CON DIODOS
La mayoría de los dispositivos electrónicos, televisores, equipo
estéreo y ordenadores necesitan una tensión continua para funcionar
correctamente. Como las líneas de tensión son alternas, la primera cosa que
necesitamos es convertir la tensión alterna en tensión continua. Dentro de las
fuentes de potencia hay circuitos que permiten que la corriente fluya en un solo
sentido. Estos circuitos se llaman rectificadores.
Rectificador de ½ onda:

R = 1 [k
Ohm]

La figura muestra una fuente de corriente alterna (transformador)
que entrega una tensión sinusoidal. La mitad positiva del ciclo de la tensión de
fuente polarizará el diodo de manera directa. Esto equivaldría a un interruptor
cerrado por lo que aparecerá tensión positiva en la resistencia de carga. En la

27



28

mitad negativa del ciclo, el diodo se polariza de manera inversa comportándose
como un interruptor abierto y no hay tensión en la resistencia de carga.

28



f =

29

1
Ciclos
( H Z )(
)
T
seg

VRMS =

Vp
2

El valor del voltaje medio, es el valor
de una tensión continua que produce
el mismo efecto calorífico que una

Vm =

Vp
π

Im =

Ip
π

Ejercicio de ejemplo:
10 V RM
Se tiene una fuente alterna de 10 V (RMS) y 60 Hz S
Lo primero que hay que hacer es calcular el valor pico
de la fuente alterna

V p = 10V × 2

V p = VRMS × 2

Res istencia de carga

V p = 14,1V

La tensión pico en la carga es

V p ( out ) =V p (in )−0,7V

V p ( out ) = 14,1V − 0,7V

V p ( out ) = 13,4V

La tensión continua en la carga es:

Vdc =

Vp

π

Vdc =

13,4V
π

Vdc = 4,27V

29



Rectificador de onda completa:
El puente rectificador
es un tipo de rectificador de onda
completa. Los diodos d1 y d3
conducen en la mitad positiva del
ciclo, y d2 y d4 conducen en la
mitad negativa del ciclo. Como
resultado, la corriente circula por la
carga durante ambas mitades del
ciclo.

30

Diodo 4

Diodo 1

10 V RM S

Diodo 3

Diodo 2

Diodo 1

10 V RM S

Diodo 3

Diodo 4

10 V RM S

Diodo 2

Valor de continua o valor medio en un rectificador de onda
completa, esta señal tiene el doble de ciclos positivos, como lo visto en la
grafica, por lo tanto el valor del voltaje rectificado es (VD):
El valor de la corriente media en rectificador de onda completa es:

Vdc =

2 ×Vp
π

Im =

2 × Ip
π

A la salida de un rectificador se obtiene una tensión continua
pulsante, para mejorar esta señal y dejarla lo más cercano a una señal continua
pura, se utilizan los filtros.
Existen diferentes tipos de filtros, como son:
• Filtros capacitivos (condensadores)

30


•
•


31

Filtros inductivos (bobinas)
Filtros inductivos - capacitivos, ambos o una mezcla de ambos.

Uno de los más usados es el filtro capacitivo, que a continuación daremos
a conocer brevemente:

31



32

El filtro de condensador en la entrada:
Este filtro genera una tensión de salida continua igual al valor de
pico de la tensión rectificada. Este tipo de filtros es muy usado en fuentes de
alimentación y alternadores.
La siguiente figura nos muestra la forma de conectar el
condensador:

En los filtros de onda completa el rizado de pico a pico se corta por
la mitad, como se observa en la figura. Cuando una tensión de onda completa se
aplica a un circuito RC, el condensador solo descarga la mitad del tiempo. Por lo
tanto, el rizado de pico a pico tiene la mitad de tamaño que tendría con un
rectificador de media onda, la señal con el condensador mejora notablemente. El
funcionamiento del condensador consiste en lo siguiente:
El funcionamiento del condensador consiste en lo siguiente: Este se
carga a través de la tensión continua pulsante que entrega el rectificador, una
vez que el condensador almacena un valor máximo de tensión, comienza su
descarga hasta que nuevamente la tensión continua pulsante alcance el valor
del condensador, comenzando nuevamente su carga

32



33

Se puede calcular el voltaje de rizado de pico a pico de cualquier
filtro con condensador a la entrada:

Vr =

I
fC

Donde:
•
•

•
•

Vr
I
f
C

= Tensión de rizado pico a pico (V)
= Corriente por la carga en continua (A)
= Frecuencia de rizado (Hz)
= Capacidad (F)

Como observación si se despeja en la fórmula la capacidad del condensador
para lograr un rizado igual a cero, se darán cuenta que el resultado es
infinito, por lo tanto no existe el condensador que nos permita una corriente
rectificada continua perfecta
El diodo además de rectificar, se puede utilizar como elemento de
protección, como por ejemplo asegurar el paso de corriente en un solo sentido.

El diodo además puede proteger de errores de polaridad.
OTROS TIPOS DE DIODOS:
Diodo Zener:
El diodo Zener es un tipo de diodo
diseñado
especialmente
para
conducir
satisfactoriamente el flujo de corriente en sentido
inverso. La principal característica de este tipo de
diodo, es que se le inyectan más impurezas de lo
normal durante su fabricación, con lo cual se obtiene un
gran número de hoyos (huecos) y electrones, lo que
permite al diodo Zener conducir corriente en sentido
inverso sin sufrir daño, si se usa en un circuito de
diseño adecuado.

33



34

La única característica de operación del diodo Zener es que no
conducirá la corriente en dirección inversa por debajo de cierto valor
predeterminado de voltaje inverso. Como por ejemplo, en un diodo Zener no
puede circular corriente si el voltaje de polarización inverso es bajo 6 [V], pero
cuando este voltaje llega a ser 6 [V] o más, el diodo conducirá repentinamente
corriente en sentido inverso.
Este tipo de diodo es utilizado en circuitos de control.

•
•
•

El diodo Zener:
Estabiliza la tensión.
Para trabajar la corriente (I) tiene que ser mayor que la corriente (Iz)
mínima.
Nunca debe pasar la Iz máxima.

El diodo Zener es un elemento estabilizador de tensión, que para
pequeños márgenes de variación de voltaje, trabaja con variaciones importantes
de corriente, para asegurar que el diodo Zener trabaje como estabilizador, debe
cumplir las siguientes condiciones:

34


•
•


35

Este diodo debe ser atravesado como mínimo por una corriente igual a Iz
mínimo (dato entregado por el fabricante).
No debe sobrepasar por ningún caso, la corriente Zener máxima (Iz máx.),
ya que puede producir daños en el componente.

35



36

Diodo LED (Emisor de luz):
Otro tipo de diodo utilizado son los diodos emisores de luz, que son
conocidos universalmente con el nombre de
“LED” , abreviatura que
corresponde a las iniciales de su nombre anglosajón (Light Emitter Diode).
Estos diodos funcionan por un complicado proceso físico, que en
definitiva, concluye con la particularidad que tienen determinados electrones de
desprender fotones cuando vuelve a su órbita de valencia.
La energía luminosa radiada
puede ser de color verde, si el
material del semiconductor ha
sido tratado con impurezas de
Galio – Fósforo.
Por otro lado, puede ser de
color rojo si el tratamiento se
ha llevado a cabo por medio
de Galio – Arsénico.
También existen de color
amarillo.
Por lo tanto hay varios tipos
básicos diferentes de LEDs,
cado uno de color indicado
según su construcción.

Estos diodos consiguen una luz
bastante viva, con la muy
importante particularidad de utilizar
una mínima cantidad de corriente
(pues solo gastan unas decenas de
miliamperios por hora) por lo que
resultan ideales en los circuitos de
control de luces testigos.

•
•
•
•
•
•

Aplicaciones:
Indicador posicionado de luces (color verde)
Testigo de funcionamiento del alternador (color rojo)
Indicador de funcionamiento de las bujías incandescentes (color amarillo)
Testigo de funcionamiento de las luces altas de carretera
Instrumentos de control
Etc.

36



37

37



38

Ejemplo: Determine el valor de la resistencia “R” del circuito que
se muestra a continuación.

R=

V Vf − VLED 12− 18
,
=
=
= 0,56kΩ]
[
I
ILED
18 10 3
× −

Los Fotodiodos:
El fotodiodo funciona de una manera inversa a lo que se ha visto en
los diodos emisores de luz. Se trata de un diodo semiconductor, en el cual la
corriente inversa varía con la iluminación que incide sobre su unión N – P.
Estos diodos trabajan al recibir una
radiación luminosa y se deben
polarizar en forma inversa.
Se pueden utilizar en medir la
velocidad angular de un motor, en
sistemas de encendido
transistorizado (reemplazando al
platino).
TRANSISTORES:
El transistor es un dispositivo electrónico utilizado para controlar el
flujo de corriente. En ésta sección la operación del transistor es descrita por
observación de las condiciones bajo las cuales el flujo de corriente NO permite el
paso de corriente.(transferencia de corriente a través de un resistor)

38



39

En la sección anterior se estudiaron los
conceptos fundamentales y la
construcción de los diodos.
Además se estudió que los diodos están
formados por una unión N – P. Cuando
se forma una segunda sección de
material TIPO P con la unión N – P, se
forma un “Transistor”.
El material “P” en el lado izquierdo es llamado “emisor”, el material
tipo “N” en el centro es la “base” y el material tipo “P” en el lado derecho es
llamado “colector”. Este arreglo es conocido como un transistor “PNP”
También es posible formar un transistor “NPN” usando dos áreas
de material “N” y una de material “P”. El transistor NPN es el tipo más
utilizado.

El emisor es la línea con la flecha, la línea gruesa es la base y la
línea sin flecha es el colector. Note que la flecha va en la dirección de la teoría
convencional del flujo de corriente de positivo a negativo en el circuito externo.
El transistor es de estructura simple, pero debe cumplir con ciertos
requisitos de “Dopado” y dimensiones especiales, que hacen que el dispositivo
no se comporte como dos diodos.

Modo de Funcionamiento:
Unión Base –
Emisor

Unión Base –
Colector

Modos de Funcionmaiento

Directa

Directa

Saturación
On

Interruptor

Inversa

Inversa

Corte

Interruptor

39



40

Off
Directa

•

Inversa

Activa

En saturación: Cuando el transistor conduce el máximo de Ic que puede
tolerar.
Esta disposición se utiliza cuando queremos el transistor
funcionando como interruptor

40



41

•

Transistor en corte: En serie con la base se conecta una resistencia de
polarización Rb. Si el diodo emisor – base está polarizado en inversa no
puede circular corriente alguna.

•

En activa: Al polarizar directamente el diodo emisor – base, circula una
pequeña corriente que depende del valor de Rb, la que hace que se
establezca otra mucho mayor entre el emisor y el colector (Ic)
proporcional a la corriente de base. De esta forma tenemos una corriente
en el circuito emisor – colector elevada que se puede controlar mediante
otra mucho menor, el transistor funciona como un amplificador de
corriente.

Configuraciones de un transistor como Amplificador
Estas dependen del terminal que se elija común a la entrada y a la
salida.

Donde:

Vi = Voltaje de entrada

41



42

Vo = Voltaje de salida

MA0112-41

42



43

Funciones principales de un transistor:
En lo que respecta al automóvil se destaca la importancia del
transistor en la utilización como Relé y amplificador.

a) Como Relé: Para que funcione de esta forma basta solo conseguir dar
órdenes a la base del transistor, a través de una débil polarización, para
conseguir el paso de una gran corriente entre emisor – colector. La gran
ventaje en este caso, con respecto a un Relé mecánico, es que el transistor
no posee contactos ni resortes o mecanismos que se deterioren con el tiempo
y la temperatura y que fácilmente pierden sus cualidades iniciales.
Basado en este principio, el transistor tiene un amplio campo de
aplicación en el automóvil y un ejemplo de ello es el sistema de encendido,
como se muestra en la figura

La corriente principal proviene de la batería, chapa de contacto y
emisor (E) del transistor. i los contactos del ruptor se encuentran abiertos,
interrumpiendo el paso de corriente de base (B), de modo que el transistor
queda bloqueado. Cuando los contactos del ruptor se unen polarizando a
masa (corriente negativa) la base (B) del transistor, entonces éste se vuelve
conductor, dando paso a la corriente de emisor (E) a colector (C), hasta el
arrollamiento primario de la bobina de encendido. Este se alimenta y cuando
se produce una nueva separación de los contactos del ruptor, el transistor se
bloquea y se induce una corriente de alta tensión en el arrollamiento
secundario (no se muestra en la figura) de la bobina de encendido, lo que
produce el salto de la chispa en la bujía.
En el caso de la figura, se observa que el transistor trabaja como un
Relé, porque una pequeña corriente de base (B) permite el paso de una gran
corriente entre emisor (E) y colector (C).

43



44

El transistor permanece bloqueado hasta que se polarice la base
del mismo y circule una pequeña corriente de base, la cual controla el
transistor y lo vuelve conductor “encendiendo la ampolleta”.

b) Como Amplificador: Estos se utilizan cuando se trata de recibir
señales procedentes de sensores o captadores, los cuales trabajan
con señales muy bajas.
Para que estas señales puedan ser
incorporadas a dispositivos electrónicos, tales como: módulos de
encendido, unidad de control electrónica de inyección u otro
microprocesador, deben amplificar las señales.
En resumen un amplificador es un dispositivo por medio del
cual una débil corriente producida por una fuente, hace provocar
una fuerte corriente en la salida.
En la fig se muestra un ejemplo simplificado de cómo un transistor
puede realizar las funciones de un amplificador.

44



45

Canal N
Enriquecimiento
Canal P
Dispositivo de
Fuerza instalado

Canal N

(MOSFET)
Transistores de

Deflexión

Efecto de

Canal P

Campo

MESFET
Dispositivo de

TRANSISTOR

Puerta de Unión
JFET
NPN
Transistores
Bipolares
PNP

FORMA DE PROBAR UN TRANSISTOR BIPOLAR
1º) Utilizando el libro ECG
2º) Utilizando un multitester:
Por ejemplo si no se conoce nada del TRX, entonces se le asignan numeros o letras a los pines del
TRX, luego se construye una tabla de la siguiente forma;

Sonda
positiva

_

_

_

1

2

Sonda
negativa

3

+

1

_

0,172

inf

+

2

0,166

_

inf

+

3

inf

0,788

_

realizadas las mediciones ( con el tester en escala de ohms), llenar los recuadros en blanco
En este caso la base se encuentra en el pin 2 ( ya que es común para pin 1 y 3), el emisor es el pin
3, (ya que 0,788>0,172), considerando la siguiente relación Resistencia base emisor > resistencia
base colector

45



46

Transistor Darlington

46



47

En electrónica, el transistor Darlington es un dispositivo semiconductor que combina
dos transistores bipolares en un tándem (a veces llamado par Darlington) en un único dispositivo.
La configuración (originalmente realizada con dos transistores separados) fue inventada por el ingeniero
de los Laboratorios Bell Sidney Darlington. La idea de poner dos o tres transistores sobre un chip fue
patentada por él, pero no la idea de poner un número arbitrario de transistores que originaría la idea
moderna de circuito integrado.

Comportamiento
Esta configuración sirve para que el dispositivo sea capaz de proporcionar una gran ganancia de
corriente y, al poder estar todo integrado, requiere menos espacio que dos transistores normales en la
misma configuración. La ganancia total del Darlington es el producto de la ganancia de los transistores
individuales. Un dispositivo típico tiene una ganancia en corriente de 1000 o superior.
También tiene un mayor desplazamiento de fase en altas frecuencias que un único transistor, de ahí
que pueda convertirse fácilmente en inestable. La tensión base-emisor también es mayor, siendo la
suma de ambas tensiones base-emisor, y para transistores de silicio es superior a 1.2V.

•En resumen

se utilizan ampliamente en circuitos en donde es necesario controlar cargas
grandes (corrientes grandes), con corrientes muy pequeñas.
Algunos códigos de circuitos integrados con configuración Darlington son: NTE2077,
NTE2078, NTE2084, NTE2079, NTE2082, NTE2083, NTE2087 y NTE2088.
El TIP120 es un ejemplo de par Darlington, tiene un encapsulado del tipo TO220 como el de
la figura.

47



48

TIRISTORES:
Son dispositivos semiconductores que tienen tres terminales
(conectores), una corriente débil en una de sus terminales (compuerta) permite
que una corriente mucho mayor fluya a través de los otros dos conductores. La
corriente controlada está encendida o apagada; estos no amplifican señales
como los transistores, sino que actúan como interruptores de estado sólido.
Existen dos familias:

48



49

a) Rectificador controlado de Silicio (S.C.R.): Éste es similar a un transistor

bipolar con una cuarta capa, como lo muestra el dibujo siguiente
(configuración interna)

Funcionamiento de un SCR:
Si el ánodo se hace más positivo que el cátodo en un tiristor, las
uniones externas (dos) se polarizan, sin embargo la unión P-N del centro se
polariza de forma inversa y la corriente no puede fluir. Una corriente pequeña en
la compuerta polariza la unión P-N del centro permitiendo que una corriente
mucho mayor fluya a través del dispositivo.

La ampolleta solo funciona cuando el interruptor se cierra y circula
una pequeña corriente, que es limitada por esta resistencia,(R).

49



50

La gráfica siguiente nos muestra el comportamiento de un SCR,
para profundizar el funcionamiento del SCR es conveniente observar su curva
característica:

Puede conducir de - 1 [A] hasta más de 2500 [A]
De acuerdo a la gráfica y observando se ve que existe una
característica de bloqueo en el momento que pasa la corriente (polarización
directa), que viene presentado por la letra A, aquí existe un crecimiento de la
tensión directa sin que el SCR permita el paso de la corriente; pero cuando este
alcanza un punto determinado conocido con el nombre de tensión de operación
(VBo), el tiristor SCR permite el paso de la corriente representado por la letra B,
con una línea ascendente.

50



51

Cuando la corriente directa desciende su valor bajo el punto C,
llamado o conocido como corriente de mantenimiento o de retención (IH), el SCR
se bloquea y por consiguiente deja de conducir.
En el sentido inverso el SCR se comporta como un diodo normal.
La forma más efectiva para apagar un SCR es reducir la corriente
de ánodo bajo el valor de (IH) o bajar el voltaje bajo el valor (VX), la primera con
una resistencia y la segunda con una fuente variable.
A continuación se muestra un diagrama en bloque de un circuito
SCR:

51



52

Valores típicos:

2 N 4 4 4 1
Posee una corriente de mantenimiento
Una corriente de disparo de
Una tensión de bloqueo directa de
Una tensión de disparo típica de

:
:
:
:

6 mA
10 mA
50 V
0.75 V

Estos valores indican que la fuente que alimenta al SCR
tiene que ser capaz de suministrar al menos 10 mA a 0,75 V. para que
el SCR se mantenga cerrado. Con respecto a la corriente de
mantenimiento, si disminuye a menos de 6 mA el SCR se convertirá en
un circuito abierto.
La tensión de bloqueo de 50 V, nos indica que a menos de
este valor el SCR no puede cerrarse y la única forma de hacerlo sería
aplicando un pulso a la compuerta.
Aplicaciones del SCR :
Tiene variedad de aplicaciones entre ellas están las siguientes:
• Controles de relevador.
• Circuitos de retardo de tiempo.
• Fuentes de alimentación reguladas.
• Interruptores estáticos.
• Controles de motores.
• Recortadores.
• Inversores.
• Cicloconversores.
• Cargadores de baterías.
• Circuitos de protección.
• Controles de calefacctión.
• Controles de fase.
En la figura se muestra un interruptor estático es serie de medida
de media onda. Si el interruptor está cerrado, como se presenta en la figura (b),
la corriente de compuerta fluirá durante la parte positiva de la señal de entrada,
encendiendo al SCR. La resistencia R1 limita la magnitud de la corriente de
compuerta.
Cuando el SCR se enciende, el voltaje ánodo a cátodo (VF) caerá al
valor de conducción, dando como resultado una corriente de compuerta muy
reducida y muy poca pérdida en el circuito de compuerta. Para la región
negativa de la señal de entrada el SCR se apagará, debido a que el ánodo es
negativo respecto al cátodo. Se incluye al diodo D1 para prevenir una inversión
en la corriente de compuerta.
Las formas de onda para la corriente y voltaje de carga resultantes
se muestran en la figura séte (b). El resultado es una señal rectificada de media
onda a través de la carga. Si se desea conducción a menos de 180º, el
interruptor se puede cerrar en cualquier desplazamiento de fase durante la parte

52



53

positiva de la señal de entrada. El interruptor puede ser electrónico,
electromagnético, dependiendo de la aplicación.

a)

b)

En la figura anterior (a) se muestra un circuito capaz de establecer
un ángulo de conducción entre 90º y 180º. El circuito es similar al de la figura
anterior (a), con excepción de la resistencia variable y la eliminación del
interruptor. La combinación de las resistencias R y R1 limitará la corriente de
compuerta durante la parte positiva de la señal de entrada. Si R1 está en su
valor máximo, la corriente de compuerta nunca llegará a alcanzar la magnitud
de encendido. Conforme R1 disminuye desde el máximo, la corriente de
compuerta se incrementará a partir del mismo voltaje de entrada.
De esta forma se puede establecer la corriente de compuerta
requerida para el encendido en cualquier punto entre 0º y 90º, como se muestra
en la figura sgte (b). Si R1es bajo, el SCR se disparará de inmediato y resultará la
misma acción que la obtenida del circuito de la figura anterior (b), el control no
puede extenderse más allá de un desplazamiento de fase de 90º, debido a que
la entrada está a su valor máximo en este punto. Si falla para disparar a éste y a
menores valores del voltaje de entrada en la pendiente positiva de la entrada, se
debe esperar la misma respuesta para la parte de pendiente negativa de la
forma de onda de la señal. A esta operación se le menciona normalmente en
términos técnicos como control de fase de media onda por resistencia variable.
Es un método efectivo para controlar la corriente rms y, por tanto, la potencia se
dirige hacia la carga.

53


a)


54

b)

54



55

b) TRIAC ( triode alternating current): Este dispositivo es equivalente a
dos SCR conectados en paralelo en oposición como lo muestran las
siguientes figuras:

Símbolo:

Estos dispositivos trabajan de forma bilateral tanto en el semiciclo
positivo como en el semiciclo negativo y pueden controlar tanto motores como
otros dispositivos eléctricos.

55



56

Termistor

Símbolo genérico de un termistor.

Símbolo NTC.

Símbolo PTC.

Un termistor es un sensor resistivo de temperatura. Su funcionamiento se basa en la variación de
la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. El término termistor proviene
de Thermally Sensitive Resistor. Existen dos tipos de termistor:



NTC (Negative Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura negativo



PTC (Positive Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura positivo

Son elementos PTC los que la resistencia aumenta cuando aumenta la temperatura, y elementos NTC
los que la resistencia disminuye cuando aumenta la temperatura.

56



57

57

Fundamentos de Electrónica Integrada

UNIDAD II

Unidad II
58

FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA INTEGRADA

INTRODUCCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DEL TIMER 555
El temporizador 555 fue introducido al mercado en el año
1971, (hace más de 30 años..), por la empresa Signetics Corporation
con el nombre: SE555 / NE555 y fue llamado “The IC Time Machine” (el
circuito integrado máquina del tiempo), que en esos momentos era el
único integrado de su tipo disponible.
Este C.I.
fue para los
experimentados y aficionados un dispositivo barato con el cual podían
hacer muchos proyectos. Este C.I. es tan versátil que se puede utilizar
para modular una señal en frecuencia modulada (F.M.).
En estos días se fabrica una versión CMOS del 555 original,
como el motorota MC1455, que es muy popular. Pero la versión original
sigue produciéndose con mejoras y algunas variaciones a sus circuitos
internos (claro está para hacerlo mejor).
El dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya
función primordial es la de producir pulsos de temporización con una
gran precisión y que, además, puede funcionar como oscilador.
Sus características más destacables son:

•
o
o

•
o
o
o
o
o

•

Temporización desde microsegundos hasta horas.
Modos de funcionamiento:
Monoestable.
Astable.
Aplicaciones:
Temporizador.
Oscilador.
Divisor de frecuencia.
Modulador de frecuencia.
Generador de señales triangulares.

Pasemos ahora a mostrar las especificaciones generales del 555
(Vc = disparo):
Especificaciones generales del 555
Vcc
Frecuencia máxima
(Astable)
Nivel de tensión Vc
(medio)
Error de frecuencia
(Astable)
Error de temporización
(Monoestable)
Máximo valor de Ra + Rb
Valor mínimo de Ra
Valor mínimo de Rb

5 – Volt

10 –
Volt

15 –
Volt

500 kHz a
2 MHz

3,3 V

6,6 V

10,0 V

~5%

~5%

~5%

~1%

~1%

~1%

3,4 Meg
5k
3k

6,2 Meg
5k
3k

Notas
Varía con el Mfg
y el diseño
Nominal

10 Meg
5k
3k

Temperatura
25 ºC
Temperatura
25 ºC

58

Reset VH / VL (pin 4)

0,4 / < 0,3

Corriente de salida (pin
3)

~200 ma

Unidad II
59
0,4 / <
0,3
~200
ma

0,4 / <
0,3
~200
ma

A continuación podemos ver la configuración de pines o patillas. Se
puede ver en la figura, que independientemente del encapsulado la numeración
de los pines es la misma (en sentido antihorario).
El 556 es un C.I. con dos temporizadores tipo 555 en una
sola unidad de 14 pines y el 558 es un C.I. con 4 temporizadores tipo
555 en una sola unidad de 14 pines.

PIN
1

2

3

4

5

Descripción y conexión de los pines del Timer 555:
Tierra o masa
Disparo: Es en este pin, donde se establece el inicio del tiempo
de retardo, si el 555 esta configurado como monostable. Este
proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo de
1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta
duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo, la salida
se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto
otra vez.
Salida: Aquí veremos el resultado de la operación del
temporizador, ya sea que este conectado como monostable, o
astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el
voltaje de aplicación (Vcc) menos 1,7 [V]. Esta salida se puede
obligar a estar en casi 0 [V] con la ayuda del pin 4 (reset).
Reset: Si se pone a un nivel por debajo de 0,7 [V], pone el pin
de salida 3 a nivel bajo. Si por algún motivo este pin no se
utiliza hay que conectarlo a Vcc para evitar que el 555 se
resetee.
Control de Voltaje: Cuando el temporizador se utiliza en el
modo de controlador de voltaje, el voltaje es este pin puede
variar casi desde Vcc. (en la práctica Vcc menos 1 [V]) hasta
casi 0 [V] (app. 2 [V]). El voltaje aplicado a este pin puede
variar entre un 45 y un 90% de Vcc en la configuración
monostable. Cuando se utiliza en la configuración astable, el
voltaje puede variar desde 1,7 [V] hasta Vcc. Si este pin no se
utiliza se recomienda instalar un condensador de 0,01 µF para
evitar las interferencias.

59


6
7
8

Unidad II
60

Umbral: Es una entrada a un comparador interno que tiene el
555 y se utiliza para poner la salida del (pin 3) a nivel bajo.
Descarga: Utilizado para descargar con efectividad el
condensador externo utilizado por el temporizador para su
funcionamiento.
V+ : También llamado Vcc, es el pin donde se conecta el voltaje de
alimentación que va desde 4,5 [V] hasta 16 [V] (máximo). Hay
versiones militares de este integrado que llegan a 18 [V].

A continuación se mostrarán los modos de funcionamiento que
posee este circuito integrado. En los esquemas se hace referencia al patillaje del
elemento, al igual que a las entradas y salidas de cada montaje.

60


Unidad II
61

FUNCIONAMIENTO MONOSTABLE DEL TIMER 555
En este caso el circuito entrega a su salida un pulso de un ancho
establecido por el diseñador (tiempo de duración). El esquema de conexión es el
mostrado en la figura sgte

Cuando la señal de disparo está a nivel alto (Ej. 5 [V] con Vcc 5 [V])
la salida se mantiene a nivel bajo (0 [V]), que es el estado de reposo.
Una vez se produce el flanco descendente de la señal de disparo y
se pasa por el valor de disparo, la salida se mantiene a nivel alto (Vcc) hasta
transcurrido el tiempo determinado por la ecuación:

T = 1.1 * Ra * C (en segundos)
Donde:

T = tiempo en [ms]
Ra = Resistencia [kΩ]
C = Capacidad del condensador [μF]

Por ejemplo: En un circuito en condición monostable, se tiene una
resistencia de 22 [kΩ] y la capacidad del condensador es de 0,068 [μF].
Determinar el tiempo de ancho de pulso, que emite el timer 555.
T = 1,1 * (22 [kΩ]) * (0,068 [μF]) = 1,65 [ms]
Es recomendable, para no tener problemas de sincronización que el
flanco de bajada de la señal de disparo sea de una pendiente elevada, pasando
lo más rápidamente posible a un nivel bajo (idealmente 0 [V]). Observe que es
necesario que la señal de disparo, sea de nivel bajo y de muy corta duración en
el pin 2 del C.I. para iniciar la señal de salida.
NOTA: en el modo monoestable, el disparo debería ser puesto
nuevamente a nivel alto antes que termine la temporización.
61


Unidad II
62

OPERACION DEL TIMER 555 COMO MONOESTABLE

Funcionamiento:
• Cuando la señal que pasa por trigger baja de 1/3 Vcc, el condensador
comienza su proceso de carga puesto que el transistor interno esta con su
base desenergizada. Salida alta.
• El condensador esta conectado al pin 6 (umbral) y cuando este alcanza
un valor de 2/3 Vcc, internamente se activa el comparador B, se descarga
el condensador y la salida del timer es cero.
• El tiempo en que la salida es alta depende del tiempo de carga del
condensador.
T = 1,1×R×C
FUNCIONAMIENTO ASTABLE DEL TIMER 555
Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma
de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador
del circuito. La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo T1 y en un nivel
bajo un tiempo T2. Los tiempos de duración dependen de los valores de Ra y Rb.
La figura siguiente muestra el esquema y comportamiento gráfico
del timer 555 en función Astable o Biestable.

62


Unidad II
63

En este modo se genera una señal cuadrada oscilante de
frecuencia:
f = 1/T = 1.44 / [C*(Ra+2*Rb)]
La señal cuadrada tendrá como valor alto Vcc (aproximadamente) y
como valor bajo 0 [V].
Si se desea ajustar el tiempo que está a nivel alto y bajo se deben
aplicar las fórmulas:
•
•

Salida a nivel alto: T1 = 0.693*(Ra+Rb)*C
Salida a nivel bajo:
T2 = 0.693*Rb*C

La salida es una onda rectangular, como la constante de tiempo de
carga es mayor que la de descarga, la salida no es simétrica.
Operación del timer 555 como astable (biestable):
• Posee 2 estados de estabilidad.
• El objetivo es determinar los tiempos de cada estado de estabilidad en
función de la carga y descarga de un condensador.
• El ejemplo de un 555 como astable es el funcionamiento de un reloj.

63


•
•
•
•

•

•
•

Unidad II
64

El funcionamiento interno del integrado sigue siendo el mismo, lo que
cambia son las conexiones externas.
La conexión de trigger y umbral están unidas y dependen solo del voltaje
y del condensador.
Cuando el condensador se esta cargando y llega a un voltaje 2/3 Vcc, la
salida del integrado se hace cero, la base del transistor interno se
energiza y el condensador se descarga a través de RB por el pin 7.
Una vez que el voltaje del condensador llegue a 1/3 Vcc, se activa el
comparador A pues la señal de trigger baja de 1/3 Vcc. La base del
transistor se desenergiza por lo que el condensador ahora comienza a
cargarse pero a través de las resistencias RA y RB.
En este caso la salida del integrado es Vcc.

El NE555 se alimenta con tensiones que van desde los 4.5 a los 18
voltios, aunque existen versiones no muy fáciles de conseguir que se
alimentan con solo 2 voltios.
Si la tensión de alimentación se fija en 5.0 voltios, sus señales de salida son
compatibles con la lógica de familia TTL.

64


Unidad II
65

65


Unidad II
66

CONDENSADORES
Un condensador está constituido por dos o más placas, las cuales
están separadas entre si por un material dieléctrico (aislante). Cuando se aplica
un voltaje a través de las placas del condensador, la corriente fluye de una placa
66


Unidad II
67

hacia la otra, pasando a través de la fuente de voltaje. En términos ideales, no
existe un flujo de corriente a través del dieléctrico, que separa las placas del
condensador.
La carga, en el condensador, se almacena en el campo eléctrico
que establecen las placas cargadas opuestamente. Si el voltaje aplicado es de
corriente continua DC, el condensador se carga con el valor del voltaje aplicado.
Si el voltaje aplicado es de corriente alterna AC, el condensador sigue
esencialmente los cambios de polaridad del voltaje aplicado, cargándose y
descargándose alternativamente en direcciones opuestas, cada medio ciclo
(semiciclo), con ello se establece efectivamente el flujo de corriente alterna.
Función y Clasificación:
Los condensadores son dispositivos que tienen la propiedad de
almacenar energía eléctrica, siendo de vital importancia en los circuitos
electrónicos.
La energía eléctrica almacenada por el condensador, es retenida en
el material dieléctrico. Los materiales dieléctricos, normalmente utilizados, son:
aire, papel encerado, materiales plásticos, mica y materiales cerámicos.
Para el almacenamiento de la carga, las moléculas dieléctricas,
pueden ser consideradas en forma equivalente al electroestático de barras
imantadas, pero teniendo polos eléctricos positivo y negativo. Cuando el
condensador esta descargado, los polos de las moléculas se anulan unos con
otros, de manera tal que no existe energía almacenada. Cuando se aplica un
voltaje estable, entre las placas del condensador, la fuerza eléctrica actúa sobre
las moléculas, alineándose con el campo eléctrico, apuntando en la misma
dirección de éste. En este instante, la placa que esta conectada al polo positivo
de la fuente, tiene deficiencia de electrones, mientras que la placa que esta
conectada al polo negativo, se encuentra con un exceso de éstos. Cuando se
desconecta la fuente, las moléculas del dieléctrico permanecen en un estado
tensión y, esta energía es almacenada dentro del condensador.
Después de haber desconectado la fuente de alimentación del
condensador, puede medirse una diferencia de potencial entre los terminales de
éste. Dicho diferencial, se mantiene constante por un determinado período de
tiempo, el cual puede variar entre unos minutos y varios días. La permanencia
de la diferencial de potencial depende de la resistencia de fuga del dieléctrico.
Los condensadores que poseen un valor capacitivo elevado, deben
ser descargados al momento de manipular, de otro modo el usuario se expone a
sufrir una descarga eléctrica.
Además, en el caso de reemplazar un
condensador, se debe tener en cuenta la capacidad de éste, ya que si funciona
fuera de su régimen, existe el riesgo de que estalle, debido a la posibilidad de
generación de gas en su interior.
En el caso de condensadores, la propiedad de almacenar carga
eléctrica se conoce como capacidad “C”. La unidad que permite cuantificar la
capacidad de un condensador es el Faradio (F).
El Faradio es una unidad de capacidad muy grande y, en la
práctica, se utilizan submúltiplos, tales como: microfaradio [μF], nanofaradio
[ηF] y picofaradio [ρF].

1 μF = 10
1 ηF = 10

-6
-9

F = 0,000001
F = 0,000000001
67


1 ρF = 10

-12

Unidad II
68

F

= 0,000000000001

68


Unidad II
69

Matemáticamente, la capacidad de un condensador, esta dada por
la siguiente expresión:

C=Q/V
Donde : C = Capacidad, se mide en Faradio (F)
Q = Carga almacenada, se mide en Coloumb (Q)
V = Diferencia de potencial, se mide en Volt (V)
Normalmente, los valores de la capacidad de un condensador
vienen impresos en el propio componente. Cuando la impresión es un número
entero del 1 al 1000, la unidad de medida es el “ρF”, por el contrario, si la
impresión comprende números decimales (0,001 – 0,047), la unidad de medida
es el “μF”. En el caso de condensadores electrolíticos, la capacidad del
condensador viene impresa en faradio.
Carga y descarga de condensadores:

1.
2.

3.
4.
5.
6.

7.

Se tiene un circuito con un conmutador que varia su posición
de a – b
Se asume un condensador totalmente descargado
t1 = Tiempo inicial en que el switch se conecta al punto “a”
Al conectar el circuito la corriente es máxima y posteriormente
decrece
El voltaje en el condensador comienza desde cero hasta que
iguala el voltaje de la fuente
Cuando el voltaje del condensador se iguala al voltaje de la
fuente, el voltaje en la resistencia se hace cero
En t2 se cambia al conectar a la posición “b”

69


Unidad II
70

Tiempo de carga y descarga de un condensador:
T = 4,6 × δ
δ=R×C
δ = Constante de tiempo, tiempo que demora el condensador en
cargarse a un 63% de su valor máximo, se mide en segundos.
Ejemplo: ¿Cuánto demora un condensador de100 µF en cargarse y
que esta conectado a una resistencia de 10 KΩ?

Se puede observar prácticamente de dos formas:
•
•

Colocar un amperímetro en serie y observar el momento donde la
corriente deja de circular. (según el grafico cuando la corriente deja de
circular, es porque el condensador ya se cargo)
Se puede colocar un voltímetro en paralelo con la resistencia y observar
cuando el voltaje llegue a cero.

70


•
•

Unidad II
71

Al hacerlo de esa forma se observara que jamás llegara a cero, pues
siempre habrá una pequeña corriente de fuga que pasa por el voltímetro.
Es recomendable hacerlo con un amperímetro y mas aun con un
amperímetro análogo.

Conclusión:

Podemos controlar el tiempo de carga y descarga de un
condensador controlando el valor de resistencia y capacidad del condensador.

71


UNIDAD III FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DIGITAL
Existen dos familias que trabajan dentro de los circuitos integrados,
dos tecnologías ampliamente utilizadas:

 TTL: Corresponde a la familia 7400, fue introducida por la Texas
Instruments en el año 1964. Estos circuitos han ido evolucionando,
conduciendo a nuevas subfamilias las cuales están disponibles en la
National Semiconductor.
-

Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica

TTL
TTL
TTL
TTL
TTL
TTL

standard
baja potencia
Schohky
Schohky baja potencia
Schohky avanzada
Schohky avanzada baja potencia
74AL504

7404
74L04
74504
74L504
74A504

Las características de tensión en todas las subfamilias TTL son las
mismas (Vcc + 5 [V]), sin embargo, cambian sus características de velocidad y
de potencia.
Las marcas en los circuitos integrados TTL varían según el
fabricante, a continuación se muestra una figura de ejemplo:

Una característica importante de las entradas TTL es que si no se
conectan (flotante), el dispositivo asume un nivel alto designado con un 1.

 Circuitos integrados CMOS (Metal Óxido complementario): Fue
introducido por la RCA en el año 1968, su popularidad deriva a que tienen
un extremado bajo consumo de potencia, alta inmunidad al ruido y pueden
funcionar con una fuente económica no regulada.
Los fabricantes producen 3 familias de circuitos integrados CMOS, que
incluyen la antigua serie o familia 4000, la familia 74C00 y la familia
74HC00.
Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana
Ingenieros (E) Mec. Automotriz

72


A continuación se muestra un ejemplo para un código usado para
un CMOS:

CD 4028 B E
Código

del

fabricante
Disp. plástico
Función del
dispositivo
Código del
Fabricante para CMOS digital
Los fabricantes sugieren que al trabajar con dispositivos CMOS, se
consideren los siguientes datos; para evitar daños provenientes de descargas
estáticas y tensiones transitorias, se debe seguir el siguiente procedimiento:

1)
2)
3)
4)
5)
6)

Almacenar los circuitos integrados CMOS en espumas conductoras
especiales.
Desconectar la alimentación cuando se vayan a quitar los CI o se
cambien las conexiones en un circuito impreso.
Asegurar que las señales de entrada no excedan la tensiones de la
fuente de alimentación.
Desconectar las señales de entrada antes de desconectar la
alimentación del circuito
Conectar todas las entradas no utilizadas al polo positivo o tierra de la
fuente de alimentación
No manipular el dispositivo, sólo usando los elementos
correspondientes (guantes)

Circuitos integrados digital (compuertas lógicas)
La compuerta lógica es un elemento básico en los sistemas
digitales. Las compuertas lógicas operan con números binarios.
Todos los volts usados en las compuertas serán altos o bajos.
Un alto volt significara un 1 binario y un bajo volt significara un 0
binario.
No importa lo complicado que sean los circuitos integrados digitales
todos ellos están hechos a partir de bloques de construcción sencillos, llamados
compuertas. Todos los sistemas digitales se construyen a partir de tres
compuertas lógicas básicas, que son:
1. La compuerta AND
2. La compuerta OR
3. La compuerta NOT

73



74


a)

Compuerta AND: La compuerta AND llamada “Todo o nada” en los
esquemas se muestran su símbolo y el circuito AND usando
conmutadores:

Símbolo

Circuito Análogo

Tabla de
Verdad

La expresión Booleana que define una compuerta o condición AND,
es la siguiente:

S = A∗ B
b)

Compuerta OR: La compuerta OR llamada “Cualquiera a todo” en
los esquemas se muestran su símbolo y el circuito OR usando
conmutadores:

Símbolo

Circuito Análogo

Tabla de
Verdad

La expresión Booleana que define una compuerta o condición lógica
OR, es la siguiente:

S = A+ B
c)

Compuerta NOT: La compuerta NOT se conoce también como un
inversor. La compuerta NOT tiene solamente una entrada y una salida,
en los esquemas se muestran su símbolo y el circuito NOT usando
conmutadores:

Símbolo

Circuito Análogo


Tabla de
Verdad
75


La expresión Booleana que define una compuerta o condición lógica
NOT es la siguiente:

A= A
Las leyes que condicionan una compuerta lógica NOT son las que
se definen:

0 =1
Si A = 1, entonces A = 0
Si A = 0, entonces A = 1
Combinaciones de compuertas:

Circuito Integral Digital

Expresión Booleana

Tabla de Verdad

Circuito Integral Digital

Expresión Booleana

Tabla de Verdad


76



77


Dada las siguientes expresiones Booleanas:

•
•
•

S = ABC + ABC + ABC
S = A BC + AB C + ABC
S = A BC + AB + ABC + AB C

Realizar:
•
•

Los circuitos lógicos combinacionales
La tabla de verdad

Otras compuertas lógicas:

Se pueden hacer otras cuatro compuertas lógicas a partir de las
fundamentales y son:
a)
b)
c)
d)

a)

Compuerta
Compuerta
Compuerta
Compuerta

NAND
NOR
OR EXCLUSIVA
NOR EXCLUSIVA

Compuerta NAND: Esta se puede alterar a través de una compuerta
AND y una compuerta NOT, como se ve en el esquema:

Combinación

Circuito Análogo

Símbolo

Tabla de Verdad

Expresión Booleana


78


b)

Compuerta NOR: Dicha compuerta se obtiene a través de una
compuerta OR y una compuerta NOT, como se ve en la siguiente
figura:

Combinación

Circuito Análogo

Símbolo

Tabla de Verdad

Expresión Booleana


79


d)

Compuerta OR exclusiva: La compuerta OR exclusiva se conoce
como la compuerta “alguno para no todos”, el termino OR exclusivo
se abrevia X OR.
La siguiente figura muestra el circuito lógico que realiza la función X
OR:

Combinación

Símbolo

Tabla de Verdad

Expresión Booleana


80


d)

Compuerta NOR Exclusiva: También se llama X NOR la compuerta
NOR produce la expresión A ⊕ B . Al invertir esta, se forma la
expresión Booleana:

Combinación

Símbolo

Tabla de Verdad

Expresión Booleana

Las compuertas que se han nombrado se denominan circuitos
lógicos ya que toman decisiones lógicas, las compuertas tienen con frecuencia
mas de dos entradas; un aumento de ellas (N° de entradas) implica un mayor
poder de toma de decisiones.
Las compuertas se utilizan individualmente o conectadas para
formar una red.

81


Circuitos lógicos combinacionales: Estos responden a los datos que
entran y pueden ser (0 ó 1)


82


SISTEMAS LÓGICOS SECUENCIALES
Un ejemplo de este sistema se muestra a través del siguiente
diagrama en bloques:

a) Unidades Electrónicas de Control.
Estas tienen la función de ser “el cerebro”, para comandar los
diferentes elementos en el automóvil. Estos elementos reciben
información de sensores y luego pueden calcular y elegir en el mínimo
de tiempo, la decisión más conveniente.
Esquema del principio de mando de una unidad electrónica de
control: Todo aquello que deba controlarse en cuyo funcionamiento
pueden producirse alternativas puede ser regulado con gran facilidad
por una unidad electrónica de control.
El procedimiento externo se muestra a continuación:

Con el tiempo se pretende llegar a construir un automóvil capaz de
conseguir una centralización total de las órdenes cursadas al
automóvil. Dentro del campo de la electrónica existen los dispositivos
para lograr estos fines sin mayores problemas.

83


La pregunta o inquietud que resalta es ¿Cómo una máquina con
dispositivos electrónicos puede tomar decisiones?, la respuesta no es
simple, sin embargo se puede hacer una analogía con el pensamiento
humano:

Unidad de Control Electrico. ECU
La unidad de control recibe informaciones de los diferentes captadores y sondas, las analiza
en función de su programa y gobierna los diferentes órganos de encendido e inyección. Se
puede nombrar como: ECC, ECM, ECU, ECCS, CPU, etc.

La ECU utiliza microprocesadores para reunir información, procesarla y enviar señales a los
transistores excitados para que activen los diferentes circuitos actuadores. Los tres
procesadores principales son el RAM (memoria temporal), el ROM (programa básico de
computadora) y el PROM (programa de sintonía fina), estos tres microprocesadores son el
corazón de la CPU.

Módulo Electrónico de Control
El “electronic control module”(modulo electrónico de control), o ECM, es el cerebro del
sistema de inyección de combustible y está dividido en las siguientes memorias: la ROM; la
RAM y en algunos tipos el PROM.
*La ROM, o memoria sólo para leer, es la sección del ECM que contiene el conjunto
principal de instrucciones que sigue la computadora. Esta es la sección que dice: “cuando veo
que esto sucede, tengo que hacerlo que suceda”. El microprocesador que contiene estas
instrucciones de la ROM es un chip no volátil. Esto significa que el programa diseñado en él
no se puede borrar al desconectar la energía.
*La RAM, o memoria de acceso aleatorio, es la sección que tiene tres funciones principales
en el ECM. La primera función actúa como la libreta de apuntes del ECM; siempre que se
necesite hacer un cálculo matemático, el ECM utiliza la RAM. La segunda función es
almacenar información en el sistema multiplicador de aprendizaje a bloques (BLM) cuando
el motor está apagado o funciona en lazo abierto. La tercera función es almacenar los códigos
de diagnóstico cuando se ha detectado una falla del sistema. Estos códigos son almacenados
por cincuenta rearranques del motor o hasta que la potencia de la batería se retira del ECM. A
diferencia del ROM y PROM, los chips del RAM son memorias volátiles
*El PROM, o memoria programable soló para leer, es la sección de calibración del chip en el
ECM. El PROM funciona junto con el ROM para las funciones del ajuste fino del control de

84


combustible y del tiempo de encendido para la aplicación específica. El PROM es también
una memoria no volátil. Contiene la información acerca del tamaño del motor, tipo de
transmisión, tamaño y peso del auto, resistencia de rodamiento, coeficiente de arrastre y
relación final de tracción.

La ECU realiza las siguientes funciones:
BLOQUE
PUERTA E/S

FUNCION
puerta E/S es la abreviatura de puerta de entrada-salida en que el
microprocesador convierte señales de varios sensores en códigos,
además convierte los resultados de operación en señales para el
funcionamiento del inyector, los transistores de energía, etc.

MEMORIA

ROM (memoria de lectura / exclusiva y RAM (memoria de acceso
aleatorio) son las memorias del microcomputador. La ROM
almacena los datos ideales para el enriquecimiento de combustible,
puesta a punto del encendido, etc., y el computador solo puede leer
estos datos de la memoria. La RAM permite los resultados de
calculo de varios datos enviados desde los sensores por ser
almacenados temporalmente. Los datos previamente almacenados
pueden ser borrados de esta memoria.

CPU

CPU (unidad de procesamiento central) es el cerebro del sistema
total del microcomputador y controla las distintas funciones del
computador. Procesa las señales enviadas desde la puerta E/S
mientras controla la ROM y la RAM, además transmite los
resultados computados de la puerta E/S al inyector, transistor de
potencia y así sucesivamente.

¿Que es un control digital?
Otra característica del computador es que su unidad de control corresponde a un sistema de control
digital. La resistencia del sensor de temperatura de enfriamiento varía constantemente con la
temperatura, y este tipo de señal se denomina “análoga”. Además de esta señal el ECU emplea
señales análogas del medidor de flujo de aire y otros.
Mientras tanto la señal del sensor del ángulo del giro del cigüeñal, por ejemplo, no es continua, es
discontinua y se denomina señal digital. En términos generales, la señal digital representa valores
discontinuos de un punto a otro, y su precisión es más baja que aquella de la señal análoga. Sin
embargo, la precisión puede aumentarse, reduciendo la separación entre los puntos de muestreo.
Las razones principales para adoptar entre sistema de control digital son las siguientes:
La unidad de control puede controlar un sistema complicado.
*La unidad de control puede hacerse compacta.
*Puesto que la señal está compuesta de pulsaciones ON-OFF, el funcionamiento de la ECU puede
limitarse al funcionamiento 0,1 y sus combinaciones; lo anterior lleva a reducidos errores de
computación y buena durabilidad. En el caso del tipo análogo, el ruido eléctrico y las diferentes
características de semi-conductor en sí, por ejemplo, la resistencia interna del transistor, es diferente
entre los mismos modelos que fácilmente pueden causar error.
Con el objeto de cambiar la señal análoga a digital la unidad de control utiliza el convertidor AD
(análogo – digital).
85


FUNCIONES DE LA ECU
La ECU es capaz de controlar diversas funciones. Además es capaz de proporcionar un control más
preciso y sofisticado. Las funciones que pueden ser controladas por la ECU son las siguientes:
Control de inyección de combustible.
Este control es básicamente idéntico a aquel del sistema E.F.I. sin embargo la ECU proporciona un
control más minucioso. Por ejemplo, se utiliza un sistema de control de aprendizaje para mantener
en todo momento una proporción óptima de mezcla ralentí.
Control de puesta a punto del encendido.
Corresponde a una función nueva. La puesta a punto óptima del encendido es determinada al recibir
las señales de distintos sensores.
Control bomba de combustible.
La ECU controla, el voltaje aplicado a la bomba de combustible, este reduce el voltaje aplicado a la
bomba de combustible para así reducir el ruido de la bomba de combustible y el consumo de
energía eléctrica en ralentí.
Auto-Diagnostico.
Verifica si los sistemas de señales de entrada y de salida hacia y desde la unidad de control son
normales.
Control de régimen de marcha en vacío.
Recibe señales de diversos sensores y regula el motor a régimen de marcha en vacío óptimo de
acuerdo a la carga del motor.
Control Ralentí.
Aumenta el régimen de marcha en vacío cuando el voltaje de la batería es bajo, o cuando hay
muchos interruptores de carga accionados.
Control regulador de presión
Aumenta temporalmente la presión de combustible cuando se pone en marcha el motor con elevada
temperatura de refrigerante. Existe otro módulo además de la unidad de control.
Control regulador de aire.
En el sistema convencional el regulador de aire normalmente se excitaba con el interruptor de
encendido en posición ON. En otros casos el regulador de aire es excitado sólo cuando la bomba de
combustible está en funcionamiento, con el objeto de reducir el consumo de energía eléctrica.
Otros.
También se utiliza el control E.G.R. (recirculación de gas de escape), control A.V.I. (válvula
indicadora de aire), etc.
La unidad de almacenamiento tanto en discos como en cintas y en memoria de trabajo (RAM) es el
Byte. Un Byte está constituido por 8 pulsos o señales, llamados bits (abreviatura de binary digit =
dígito binario). Cada símbolo interpretable, que se puede almacenar en la computadora: letras del
alfabeto, signos de puntuación, etc., está formado por un byte. La capacidad de almacenamiento
(fijo o temporal) se mide de acuerdo a la cantidad de bytes que pueden contener los dispositivos, y
suelen utilizarse las siguientes unidades de medida:


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87



88



89


APUNTES VARIOS ( PRACTICOS)

1.

Medicion de voltaje en sensor de temperatura (NTC)

En frio = 3 Volts ( al hacer funcionar y dejar un rato , baja a 2,2 o 1,8
volts)
Si la resitencia delsensor de tº es muy alta, el computador manda un
mayor ancho de pulso, por lo tanto la mezcla que manda es muy rica y el motor
se ahoga ( tira humo negro)
En simulación: el motor parte cada vez mejor en la medida que se
varia la resistencia y por ende la temperatura del motor.
Sensor tº ntc; Temperatura alta  resistencia baja
R aprox 3000 ohms a 20ºC y si la tº varia a 90ºC  resistencia =
250 ohms
( mide tº del agua del motor, llamado ECT)
Motor frio 4,8 v
Motor a 20ºC  12 v
El ventilador funciona aproximadamente en los 98,87 ºC
2.
Sensor CKP ( si no entrega señal, el motor no parte), entrega un
VCA, es un sensor inductivo, su rango de medicion aprox 0,29 vca
medicion de resistencia en la bobina = 1,6 ohms.
3.
medicion en sensor TPS (v)
motor detenido, con contacto, entonces debe medir 5v -5,8v- 0.4v
( 0,28( aleta cerrada) – 0,45(aleta abierta)) = voltaje en Valenti
( ohms)
4.

Inyectores
Multipunto, trabaja con 12 volts
Monopunto, trabaja con otro voltaje ( 1 inyector)
Entrada de combustible aprox a 45 psi
Resistencia de inyector aprox 15 ohms, caso de multipunto puede ser
de 13,7 ohms
Si al medir el inyector , por ejemplo marca 5 v y deberia marcar 9 0 10
volts, entonces el inyector debe tener baja resistencia o sea esta
defectuoso
Nota:
Un motor puede tener el IAT y el MAP juntos o no, en el segundo caso,
los tienen separado, o sea el IAT en la tapa filtro de aire y el MAF
adosado a la garganta.
MAF: puede tener un hilo de alambre caliente, mide la cantidad de aire
que entra al motor (actua por enfriamiento) tº =70 ºC
En los motores bencineros, el inyector se mantiene un tiempo
accionado.
Sistema DIS entrega dos chispas
Sistema tandem= 2 inyectores al mismo tiempo
Sistema mixto = 4 inyectores al mismo tiempo
90


5.

Sonda de oxigeno:
Motor en circuito cerrado = significa que el sensor de oxigeno esta
trabajando bien
Tipos:
4 cables  dos son para alimentación a calefactor ( 12 volts), otros 2
son del sensor
3 cables 1 tierra comun
2 cables entrada y salida del sensor
1 cable señal sensor y masa

El voltaje en el sensor de Oxigeno, oscila entre 1000 mv y 0 mv
1000 mv ( mezcla rica)
500 mv ( si se mantiene a este rango, el sensor esta defectuoso)
0 mv ( mezcla pobre)
(La señal que entrega el sensor de oxigeno oscila entre 0 y 1 volt)
tiene un rango de 2000 mv
Si se comprueba que la mezcla es pobre entonces la manguera del
MAP puede estar rota
MAP: señal del sensor de presion absolutadel multiple de admisión
ECU: unidad de control electronica o ECM
Factor de trabajo = (V. ancho de pulso) / (V.onda completa)
Ancho de pulso
Ejs Inyector

100 v
12 v

Inyector
cerradao

Inyector
abierto

0v

OBD1: monitoreo sensores
OBD2 : mem ram o cam ( encienden las luces de fallas)
IAC = valvula de control de aire en valenti ( se mide con motor RUN) ,
solo entrega aire para el Valenti, o sea No entra aire por la toma
principal.
IAT : sensor de tº termocupla
MAP : sensor de presion
TPS : sensor de posición de la mariposa
CKP : sensor de posición del cigüeñal
ECT: tº refrigerante del motor ) sensor tº motor

91


CANISTER: Acumula gases del estanque
motor

y luego los aprovecha el

Claves de falla tipicas: DTC = codigo falla almacenada, FSS1= sensor
de oxigeno
En análisis, siempre medir tensión de positivo a tierra de batería

Divisores de Tensión y Corriente
Los divisores de Tensión se usan frecuentemente en el diseño de circuitos porque son útiles para generar un voltaje de referencia, para la
polarización de los circuitos activos, y actuando como elementos de realimentación.
Los divisores de corriente se ven con menos frecuencia, pero son lo suficientemente importantes como para que los estudiemos.
Las ecuaciones para el divisor de tensión, en donde suponenos que no hay ninguna carga conectada a nuestro circuito se ven en la Figura 4.

FIGURE 4. DIVISOR DE TENSION
Las ecuaciones del divisor de corriente, suponiendo que la carga es sólamente R2, vienen dadas en la Figura 5.


92


FIGURE 5. DIVISOR DE CORRIENTE


93



94


Sensores de temperatura PTC y NTC

Los sensores de temperatura se aplican en varios lugares:- En el circuito del
liquido refrigerante, para poder determinar la temperatura del motor a partir de la
temperatura del liquido refrigerante.- en el canal de admisión para medir la
temperatura del aire aspirado.- en el aceite del motor para medir la temperatura
del aceite (opcional).- en el retorno del combustible para medir la temperatura del
combustible (opcional).
Sensor de temperatura del motor Esta montado en el circuito del liquido
refrigerante, con el fin de determinar la temperatura del motor a partir de la
temperatura del liquido refrigerante, Así es posible que el control del motor se
adapte exactamente a la temperatura del servicio del motor. El margen de
temperaturas se sitúa en -40....+130 ºC.
Sensor de temperatura de aire
Esta montado en el conductor de admisión. Al tenerse en cuenta la temperatura del
aire se admisión es posible determinar con exactitud, en combinación con un sensor
de presión de sobrealimentación, la masa de aire de aspirada. Ademas de ello se
pueden adaptar los valores teóricos para los circuitos reguladores a la temperatura del
aire (como ejemplo: retroalimentación de gases de escape, regulación de la presión
de sobrealimentación). El margen de temperaturas se sitúa en -40ºC.......+120 ºC.
Sensor de temperatura del aceite del motorLa señal del sensor de temperatura del
aceite del motor se emplea para calcular los intervalos de servicio. El margen de
temperaturas se sitúa en -40 .....+170 ºC.


95


Sensor de temperatura del combustible
Este esta montado en la parte de baja presión. Al tenerse en cuenta la temperatura
del combustible se puede calcular con exactitud que caudal de combustible se
necesita. El margen de temperaturas se sitúa en -40......+120 ºC.

Estructura y funcionamiento
Los sensores de temperatura se ofrecen en diversas formas constructivas, según el
campo de aplicación previsto. En un cuerpo esta montada una resistencia de medición
dependiente de la temperatura. Esta cuenta con un coeficiente de temperatura
negativo o positivo (NTC: Negative Temperature Coeficient; PTC: Positive
Temperature Coeficient); o sea que su resistencia eléctrica disminuye o aumenta al
subir la temperatura.La resistencia de medición forma parte de un circuito divisor de
tensión que es abastecido con 5 V. La tensión que se mide en esta resistencia es, por
tanto; dependiente de la temperatura. La misma se inscribe en un convertidor
analogico-digital y representa una medida de la temperatura en el sensor. En la
unidad de control del motor esta almacenada en memoria una curva característica que
indica la temperatura correspondiente a cada valor de tensión.


96


Termopares y Termo- Resistencias
Los sensores de temperatura mas comunes son constituidos por termopares y
termoresistencias
El termopar es un sensor extremadamente simple y fiable que esta constituido de dos
materiales metálicos de naturaleza diversa unidos por dos uniones llamadas "unión
fría" y "unión caliente". El grado de temperatura que detectan estas uniones genera
una diferencia de potencial estrechamente dependiente de la naturaleza de los
materiales.
La termo-resistencia es un elemento pasivo constituido de un material metálico cuyo
valor resistivo es estrechamente dependiente de la temperatura. Los estándar
industriales utilizados se fabrican en platino o níquel con un valor resistivo de 100
Ohmnios a 0ºC DIN.
La utilización de estos sensores de temperatura viene valorado en función del
uso y del campo de temperatura.
La instalación de estos sensores prevé normalmente la utilización de cables especiales
para alta temperatura, vainas de protección, conexiones particulares, etc...
SRC proyecta y produce termopares y termo-resistencias completamente ensambladas
a todo tipo de accesorios; siendo estos sensores conformes a las normativas
internacionales del sector.
Guía del uso del sensor
Consideraciones

Termopares

Termorresitencias

Campo de temperatura
Costo
Sensibilidad
Resist. a la vibración
Estabilidad
Dureza
Salida

-200 a 2000ºC
poco costosa
sensible en punta
adaptable (ejec.MgO)
poco estable
robusto
mV

-200 a 850ºC
muy costosa
sens. total
menor adaptación
excelente
poco robusto
ohm

Termopares
Normalmente los termopares son construidos de modo que se adapten a las
condiciones de trabajo. Los datos fundamentales para sacar el elemento termométrico
aplicable son: Tipo de termopar, diámetro de los hilos y longitud.
El campo de temperatura de los elementos termométricos viene dado por la tabla de
calibración y tolerancias, mientras que el diámetro del hilo viene dado por la
temperatura máxima de utilización y del tiempo de respuesta considerado. Si se coloca
un cable de diámetro elevado la duración del elemento será mayor pero el tiempo de
respuesta siempre será inferior. La longitud del elemento captador viene dada tanto en
función del tipo de utilización y de la estructura del proceso de trabajo como por el tipo
de protección del elemento termométrico.


97


Termopares encamisados
El termopar blindado es un tipo avanzado que incorpora la vaina continua de
protección exterior y un aislamiento de mineral (Oxido de magnesio comprimido), que
lo hace mas duradero al no producirse el envejecimiento de los hilos del circuito, por
no tener a alta temperatura, la presencia del oxigeno que lo oxida.
Las vainas compactas y continuas de protección pueden ser en función de las
temperaturas y ambientes (oxidantes, reductores, etc.) de cobre,inox. 304 L, inox.
316, refractario, inconel e incoloy, por lo que el termopar se denominara de la
siguiente forma:
El diámetro exterior en mm.
El tipo de termopar (J,K,etc.)
El tipo de protección.
Para el sellado de las puntas frías se emplean los prensaestopas tipo F o bien
obturaciones de Araldit. Para el sellado de las puntas calientes se emplean pastillas
soldadas conectadas a la masa o bien aisladas de la misma.
NOTA: Debe evitarse la penetración de la humedad, ya que el aislante es altamente higroscópico.

SRC Fabrica termopares y termo-resistencias para cubrir todas las necesidades de
control de temperatura. Las siguientes paginas describen todas las configuraciones
físicas posibles (se describen las características de los modelos mas usados)
Temperatura de funcionamiento de termopares y termo-resistencias
Tipo

T

E
J
K
N
S
R
B
W
Tipo
PT 100
NI 100

Material termopar

Temperatura de func. ºC

COBRE CONSTATAN
CROMEL CONSTATAN
HIERRO CONSTATAN
NIQUEL CROMO-NIQUEL
NIQUEL/CROMO/SILICIO-NIQUEL/SILICIO
PLATINO10%RH-PLATINO
PLATINO13%RH-PLATINO
PLATINO30%RH-PLATINO6%RH
TUNGSTENO-TUNGSTENO/RENIO26%

200 a 350ºC
-150 a 800ºC
-40 a 750ºC
-150 a 1100ºC
-150 a 1100ºc
0 a 1550ºC
0 a 1600ºC
-600 a 1700ºC
0 a 2600ºC

Material Termo-resistencia

Temperatura de func. ºC

PLATINO
NIQUEL

850ºC
180ºC

Los sensores indicados en las anteriores tablas conforman los siguientes estándares:
TERMOPARES
TERMORRESISTENCIAS

IEC 584.1, UNI 7938, DIN IEC 584.1, ANSI 96.1, BS 4937
IEC 751, UNI 7937, DIN 43760, BS 1904

Tolerancias de termopares y termo-resistencias
Termopares
Tipo
T

Tolerancia

Estándar

Especial

COBRE CONSTATAN

1,0 ºC O 0,75%

0,5ºC O 0,4%


98


E
J
K
N
S
R
B
W

CROMEL CONSTATAN
HIERRO CONSTATAN
NIQUEL CROMO-NIQUEL
NIQUEL/CROMO/SILICIO-NIQUEL/SILICIO
PLATINO 10%RH-PLATINO
PLATINO 10%RH-PLATINO
PLATINO 30%RH-PLATINO 6%RH
PLATINO 30%RH-PLATINO 26%

1,7ºC O 0,5%
2,2ºC O 0,75%
2,2ºC O 0,75%
2,2ºC O 0,75%
1,5ºC O 0,25%
1,5ºC O 0,25%
0,5% sobre 800ºC
4,5ºC a 425ºC
1,0% a 2320ºC

1,0ºC O 0,4%
1,1ºC O 0,4%
,1ºC O 0,4%
1,1ºC O 0,4%
0,6ºC O 0,1%
0,6ºC O 0,1%
Sin establecer
Sin establecer

Termo-resistencias
La termo-resistencia es el corazón sensible a la temperatura de cualquier termómetro
de resistencia. Aparte de la forma de montaje, son sus características las que
básicamente determinan las propiedades técnicas de medida del sensor.
Construcción y funcionamiento
Dependiendo de la forma de construcción, la parte bobinada de las termo-resistencias
en forma de hilo o cinta de platino, sensible a la temperatura, va encapsulada en un
cuerpo cerámico o de vidrio, o bien se encuentra como fina capa sobre una plaquita
cerámica. Los terminales del elemento de medida están unidos a la parte resistiva
activa de forma que resistan a las vibraciones.
En el caso de las termo-resistencias múltiples, las bobinas respectivas se identifican
por el diferente largo de los pares de terminales.
El principio activo de las termo-resistencias es la modificación de su resistencia
eléctrica, que varia según la temperatura a la que son sometidas. Como elemento
extendido, la termo-resistencia recoge el valor medio de la temperatura existente a
todo su largo.
Características de la curva y estabilidad de la temperatura
Todas las termo-resistencias de platino suministradas y montadas por SRC cumplen
con los valores básicos y las desviaciones admitidas de la norma DIN IEC 751. Los
valores DIN rigen para un valor nominal de 100 Ohmnios.
La estabilidad de temperatura de la termo-resistencias con respecto a sus valores
medidos asimismo cumple - incluso excede - las exigencias DIN IEC
Selección de tipos y montaje
Para obtener una medida de temperatura segura con termo-resistencias de platino, es
necesario que sus características mecánicas y técnicas de medida (Tamaño, forma,
resistencia a vibraciones, rango de temperatura, tiempo de respuesta, resistencia al
aislamiento, etc.) sean las adecuadas para la clase de medida y las condiciones del
lugar de aplicación.
Aparte de la necesidad de seleccionar el modelo de termo-resistencia adecuado, es de
especial importancia el montaje en el lugar donde se quiera medir. Ello requiere un
alto grado de conocimiento, por lo que les aconsejamos el asesoramiento de nuestro
técnico en aplicaciones.
Termorresistencias
Tipo

Clase B

Clase A

Din B

PT 100 CLASE B

+/- 0,3ºC A 0ºC

+/-0,15ºC

+/-0,1ºC DIN 43760


99


+/- 0,4ºC A 0ºC

NI 100

DIN 43760

MOTORES PaP
TEORIA

Descripción: Un motor Paso a Paso (PaP en adelante) se
diferencia de un motor convencional en que en este se puede
posicionar su eje en posiciones fijas o pasos, pudiendo mantener la
posición. Esta peculiaridad es debida a la construcción del motor en
si, teniendo por un lado el rotor constituido por un imán permanente y
por el otro el estator construido por bobinas, al alimentar estas bobinas se atraerá el
polo del magnético puesto rotor con respecto al polo generado por la bobina y este
permanecerá es esta posición atraído por el campo magnético de la bobina hasta
que esta deje de generar el campo magnético y se active otra bobina haciendo
avanzar o retroceder el rotor variando los campos magnéticos en torno al eje del
motor y haciendo que este gire.
Funcionamiento: Los motores PaP pueden ser de dos tipos, según se muestra
en la siguiente imagen:

Bipolar: Este tipo de motor lleva dos bobinados independientes el uno del otro, para
controlar este motor se necesita invertir la polaridad de cada una de las bobinas en
la secuencia adecuada, para esto necesitaremos usar un puente en "H" o driver
tipo L293b para cada bobina y de este modo tendremos una tabla de secuencias
como la siguiente:

Paso
1
2
3
4

A
+Vcc
+Vcc
Gnd
Gnd

B
Gnd
Gnd
+Vcc
+Vcc

C
+Vcc
Gnd
Gnd
+Vcc

D
Gnd
+Vcc
+Vcc
Gnd

Cada inversión en la polaridad provoca el movimiento del eje, avanzando este un
100


paso, la dirección de giro se corresponde con la dirección de la secuencia de pasos,
por ejemplo para avanzar el sentido horario la secencia seria 1-2-3-4,1-2-3-4.... y
para sentido anti-horario seria; 4-3-2-1,-4-3-2-1...
Unipolar: El motor unipolar normalmente dispone de 5 o 6 cables dependiendo si el
común esta unido internamente o no, para controlar este tipo de motores existen tres
métodos con sus correspondientes secuencias de encendido de bobinas, el común
irá conectado a +Vcc o masa según el circuito de control usado y luego tan solo
tendremos que alimentar la bobina correcta para que avance o retroceda el motor
según avancemos o retrocedamos en la secuencia.
Las secuencias son las siguientes:
Paso A B C D

1

1000

2

0100

3

0010

4

0001

Paso simple:
Esta secuencia de
pasos es la mas simple
de todas y consiste en
activar cada bobina una
a una y por separado,
con esta secuencia de
encendido de bobinas
no se obtiene mucha
fuerza ya que solo es
una bobina cada vez la
que arrastra y sujeta el
rotor del eje del motor

Paso doble:

Paso

A B C D


101


1

Medio Paso:
Combinando los dos
tipos de secuencias
anteriores podemos
hacer moverse al motor
en pasos mas
pequeños y precisos y
así pues tenemos el
doble de pasos de
movimiento para el
recorrido total de 360º
del motor.

2

0110

3

0011

4

Con el paso doble
activamos las bobinas
de dos en dos con lo
que hacemos un
campo magnético mas
potente que atraerá
con mas fuera y
retendrá el rotor del
motor en el sitio. Los
pasos también serán
algo mas bruscos
debidos a que la acción
del campo magnético
es mas poderosa que
en la secuencia
anterior, pero

1100

1001

Paso

A

B C D

1

1 000

2

1 100


102


3

0 100

4

0 110

5

0 010

6

0 011

7

0 001

8

1 001


103


PRACTICA

Unipolar: Para controlar un motor paso a paso unipolar deberemos alimentar el
común del motor con Vcc y conmutaremos con masa en los cables del devanado
correspondiente con lo que haremos pasar la corriente por la bobina del motor
adecuada y esta generará un campo electromagnético que atraerá el polo
magnetizado del rotor y el eje del mismo girará.
Para hacer esto podemos usar transistores montados en configuración Darlington o
usar un circuito integrado como el ULN2003 que ya los lleva integrados en su interior
aunque la corriente que aguanta este integrado es baja y si queremos controlar
motores mas potentes deberemos montar nosotros mismos el circuito de control a
base de transistores de potencia.
El esquema de uso del ULN2003 para un motor unipolar es el siguiente:

Las entradas son TTL y se activan a nivel alto, también disponen de resistencias de
polarización internas con lo que no deberemos de preocuparnos de esto y podremos
dejar "al aire" las entradas no utilizadas. Las salidas son en colector abierto.
Bipolar: Para el control de motor bipolar usaremos un puente en H para invertir la
polaridad de los devanados, también podemos usar un circuito integrado tipo L293b
que contiene un puente en H integrado.
El esquema será similar al siguiente:


104


Control de un motor Paso a Paso con PC
Cuando se necesita precisión a la hora de mover un eje nada mejor que un
motor paso a paso. Estos motores, a diferencia de los motores
convencionales, no giran cuando se les aplica corriente si no se hace en la
secuencia adecuada. El presente circuito permite adaptar los niveles de
potencia presentes en el puerto paralelo de una PC para poder manejar
cómodamente un motor paso a paso bifilar por medio de un simple
programa que puede ser desarrollado en casi cualquier lenguaje de
programación.


105


La primera etapa del circuito se encarga de aislar la entrada proveniente
de la PC por medio de optoacopladores. La segunda etapa consiste en
buffer de corriente, que permite manejar las bobinas del motor. Las
resistencias de 470 ohms junto con los diodos LED permiten monitorizar el
adecuado funcionamiento del sistema. En el plano de arriba se
representaron los colores de los cables de la siguiente forma:
R = Cable Rojo
N = Cable Negro
RB = Cable Rojo y Blanco
V = Cable Verde

106


B = Cable Blanco
VB = Cable Verde y Blanco
El circuito funciona tanto con puertos unidireccionales como
bidireccionales.

Sensores en el automóvil
Indice cursos

Los automóviles actuales tienen una cantidad importante de sensores (de 60 a 70 sensores en
algunos casos). Estos sensores son necesarios para la gestión electrónica del automóvil y son
utilizados por las unidades de control (centralitas) que gestionan el funcionamiento del motor, así
como la seguridad y el confort del vehículo.
Definición
El sensor (también llamado sonda o transmisor) convierte una magnitud física (temperatura,
revoluciones del motor, etc.) o química (gases de escape, calidad de aire, etc.) que generalmente no
son señales eléctricas, en una magnitud eléctrica que pueda ser entendida por la unidad de control.
La señal eléctrica de salida del sensor no es considerada solo como una corriente o una tensión, sino
también se consideran las amplitudes de corriente y tensión, la frecuencia, el periodo, la fase o
asimismo la duración de impulso de una oscilación eléctrica, así como los parámetros eléctricos
"resistencia", "capacidad" e "inductancia".

El sensor se puede presentar como un "sensor elemental" o un "sensor integrado" este ultimo estaría
compuesto del sensor propiamente dicho mas la parte que trataría las señales para hacerlas
comprensibles por la unidad de control. La parte que trata las señales generadas por el sensor
(considerada como circuitos de adaptación), se encarga en general de dar a las señales de los
sensores la forma normalizada necesaria para ser interpretada por la unidad de control.
Existen un gran numero de circuitos de adaptación integrados, a la medida de los sensores y
ajustados a los vehículos respectivos


107


Clasificación
Los sensores para automóviles pueden clasificarse teniendo en cuenta distintas características como
son:
Función y aplicación
Según esta característica los sensores se dividen en:
•
•
•

Sensores funcionales, destinados principalmente a tareas de mando y regulación
Sensores para fines de seguridad y aseguramiento (protección antirrobo)
Sensores para la vigilancia del vehículo (diagnosis de a bordo, magnitudes de consumo y
desgaste) y para la información del conductor y de los pasajeros.


108


Según la señal de salida
Teniendo en cuenta esta característica los sensores se pueden dividir en:
•
•
•

Los que proporcionan una señal analógica (ejemplo: la que proporciona el caudalimetro o
medidor de caudal de aire aspirado, la presión del turbo, la temperatura del motor etc.)
Los que proporcionan una señal digital (ejemplo: señales de conmutación como la
conexión/desconexión de un elemento o señales de sensores digitales como impulsos de
revoluciones de un sensor Hall)
Los que proporcionan señales pulsatorias (ejemplo: sensores inductivos con informaciones
sobre el numero de revoluciones y la marca de referencia)

Particularidades de los sensores del automóvil
A diferencia de los sensores convencionales, los utilizados en el sector del automóvil están
diseñados para responder a las duras exigencias que se dan en el funcionamiento de los vehículos a
motor, teniendo en cuenta una serie de factores como son los que se ven en la figura inferior:


109


Alta fiabilidad
Con arreglo a sus funciones, los sensores para el sector del automóvil se pueden ordenar en tres
clases de fiabilidad según su importancia:
•
•
•

Dirección, frenos, protección de los pasajeros
Motor/cadena cinemática, tren rodaje/neumáticos
Confort, diagnosis, información y protección contra el robo.

La exigencias mas altas en el sector del automóvil se corresponden con las exigencias que se
utilizan en los sectores de la aeronáutica y astronáutica.
La fiabilidad de los sensores es garantizada por técnicas de construcción que utilizan componentes y
materiales sumamente seguros. Se procura la integración consecuente de los sistemas para evitar
en lo posible conexiones separables y el riesgo de fallos en los mismos. Cuando es necesario, se
emplean sistemas de sensores redundantes (sensores de igual función que, por razones de
seguridad, efectúan mediciones paralelas).
Bajos costes de fabricación
Los automóviles actuales poseen a menudo de 60 a 70 sensores. Comparado estos sensores con
otros utilizados en otros campos, tienen un reducido coste de fabricación. Estos costes pueden llegar
a ser: hasta 100 veces inferior al coste de fabricación de sensores convencionales de igual
rendimiento. Como excepción están los sensores que pertenecen a nuevas tecnologías que se
aplican al automóvil, los costes iniciales de estos son normalmente mas altos y van luego
disminuyendo progresivamente.
Duras condiciones de funcionamiento
Los sensores se hallan en puntos particularmente expuestos del vehículo. Están sometidos por tanto
a cargas extremas y han de resistir toda clase de esfuerzos:
•
•
•
•

Mecánicos (vibraciones, golpes)
Climáticos (temperatura, humedad)
Químicos (ejemplo: salpicaduras de agua, niebla salina, combustible, aceite motor, acido de
batería)
Electromagnéticos (irradiaciones, impulsos parasitos procedentes de cables, sobretensiones,
inversión de polaridad).


110


Por razones de eficacia los sensores se sitúan preferentemente en los puntos donde se quiere hacer
la medición, esta disposición tiene el inconveniente de que el sensor esta mas expuesto, a
interferencias de todo tipo, como las enumeradas anteriormente.
Alta precisión
Comparada con las exigencias impuestas a los sensores de procesos industriales, la precisión
requerida de los sensores del automóvil es, salvo pocas excepciones (ejemplo: sondas volumétricas
de aire), mas bien modesta. Las tolerancias admisibles son en general mayor o igual a 1% del valor
final del alcance de medición, particularmente teniendo en cuenta las influencias inevitables del
envejecimiento.
Para garantizar la alta precisión, es suficiente de momento (hasta cierta medida) disminuir las
tolerancias de fabricación y refinar las técnicas de equilibrado y compensación. Un avance
importante vino con la integración híbrida o monolítica del sensor y de la electrónica de tratamiento
de señales en el punto mismo de medición, hasta llegar a obtener circuitos digitales complejos tales
como los convertidores analogico-digitales y los microordenadores.


111


Los llamados "sensores inteligentes" utilizan hasta el máximo la precisión intrínseca del sensor y
ofrecen las siguientes posibilidades:
•
•
•
•
•

Alivio de la unidad de control.
Interface uniforme, flexible y compatible con el Bus.
Utilización de los sensores por varios sistemas.
Aprovechamiento de efectos físicos de reducida amplitud, así como de efectos de medición
de alta frecuencia (amplificación y demodulación en el mismo lugar).
Corrección de divergencias del sensor en el punto de medición, así como equilibrado y
compensación comunes del sensor y de su electrónica, simplificadas y mejoradas por
memorización de las informaciones correspondientes en una memoria PROM.


112


1- Que hace un TPS?
El sensor de posición de mariposa del acelerador, llamado TPS o sensor TP ( del ingles Throttle Position -Sensor) , efectúa un control preciso de la posición angular de la mariposa.
EL ECM toma esta información para poder efectuar distintas
funciones, de suma importancia para el correcto
funcionamiento de un sistema de inyección electrónica de
combustible.
Actualmente el tipo de TPS mas utilizado es el potenciometro.
Este consiste en una pista resistiva barrida con un cursor, y
alimentada con una tensión de 5 voltios desde el ECM.
Los TPS de este tipo suelen tener 3 cables de conexión y en
algunos casos pueden tener 4 cables, este ultimo caso incluye
un switch, utilizado como contacto de marcha lenta (idle
switch).

2- Conexiones del TPS con el ECM:

En el primer caso, el cursor recorre la pista y de acuerdo a la posición de este sobre la pista del
potenciometro, se puede leer en tensión dicha posición angular.
El segundo caso ( con switch), un cuarto cable se conecta a masa cuando es sensada la condición
de mariposa cerrada.


113


3- Condiciones de trabajo de un TPS:
Marcha lenta: La condición de marcha lenta o mariposa cerrada (Idle
speed), es detectada por el TPS en base a su condición de tensión mínima
prevista, dicha tensión debe estar comprendida en un rango predeterminado
y entendible por el ECM como marcha lenta.
Este valor de tensión se suele denominar Voltaje Mínimo del TPS o V. Min. y
su ajuste es de suma importancia a los efectos que el ECM pueda ajustar
correctamente el régimen de marcha lenta y la condición de freno motor.
En aquellos casos en los que el TPS incorpore switch, es este mismo switch
el que al conectarse da aviso al ECM acerca de la condición de marcha
lenta.
Ejemplos de V. Mínimo:
Bosch Motronic Peugeot, Bmw ..........................0.45 a 0.55 Volts.
Ford EECIV.........................................................0.65 a 0.9 Volts.
Magnetti Marelli multipunto...............................0.25 a 0.45 volts.
General Motors – en general...............................0.5 +/- 0.05 volts.
La medición de V.Minimo debe hacerse con un tester digital, colocando el negativo del tester a masa
de carrocería, y el positivo al cable de señal, con el sistema en contacto.
Barrido de la pista: El cursor debe recorrer la pista del potenciometro sin cortes ni falsos contactos,
esto es muy importante a los efectos de evitar tironeos, fallas y detecciones de mal función por el
sistema de autodiagnostico del ECM.
La salida de tensión del TPS "Arranca" con el V. Mínimo, y a medida que se abre la mariposa la
tensión debe ir ascendiendo hasta llegar al valor máximo, normalmente comprendido entre 4 y 4.6
voltios.
La forma de comprobar este barrido consiste en efectuar la medición con un tester de aguja,
osciloscopio analógico o digital y verificar el ascenso de la tensión de salida sin interrupciones.

Apertura Máxima: La condición de apertura máxima ( Full throttle ), permite que el ECM detecte la
aceleración a fondo , condición que se efectúa cuando el acelerador es pisado a fondo. En esta
condición el ECM efectúa enriquecimiento adicional, modifica el avance y puede interrumpir el
accionamiento de los equipos de A/C. La forma de comprobar esta condición se realiza con el tester
el acelerador a fondo, la medición debe arrojar una lectura comprendida como se dijo entre 4 y 4.6
voltios, siempre con el sistema en contacto.
4- Reglaje y controles de un TPS:


114


Para reglar un TPS, primero se debe alinear bien la mariposa del acelerador, el cuerpo de mariposas
debe estar limpio y la mariposa debe quedar en reposo, " levemente abierta ". Apenas debe haber luz
en sus bordes.
Luego se debe colocar el TPS, y conectado, y en contacto verificar la masa ( no debe arrojar una
lectura de mas de 30 mvoltios) , el positivo de alimentación en 5 voltios; y luego la salida de señal
que debe acomodarse al valor especificado para el V. Mínimo.
Luego se comprobara el barrido y posteriormente el TPS a fondo ( full throttle).
5- Fallas comunes con el TPS:
El TPS se desajusta cuando toma temperatura: La falla se presenta como perdida del control de
marcha lenta , en otra palabras el motor se queda acelerado o regula en un régimen inadecuado en
ciertas condiciones.
El fenómeno se debe a que el TPS al tomar temperatura en el compartimento del motor, modifica su
resistencia y el V. Mínimo cambia sorpresivamente, en esta condición el ECM no reconoce la
condición de marcha lenta y por consiguiente no efectúa su control.
Se detecta el problema dejando el tester conectado a la salida de señal del TPS y esperando que se
produzca la falla como consecuencia de la variación de tensión mencionada.
La pista del TPS se encuentra defectuosa y al barrerla hay mal contacto: La falla produce tironeos y
puede encender la lampara de diagnostico.
Se debe verificar el barrido con osciloscopio.


115



116


LAS COMPUTADORAS EN LOS SISTEMAS DE INYECCIÓN
Los componentes más comunes que hacen a los controladores de inyección electrónica sus
tendencias de cambio y las pruebas básicas para determinar fallas en los subsistemas que la
componen.
Esta nota intenta dar una visión práctica de los componentes básicos de los controladores que
manejan la relación aire combustible en los motores de combustión interna llamados normalmente
calculador , computadora o E.C.M.(Engine Control Module).Existe una diferencia fundamental entre
el concepto de computador y controlador , es el siguiente:
El computador lee y realiza operaciones relacionadas con datos informáticos, como ejemplo la
lectura de discos CD - ROM y presentación en pantalla. El controlador lee y realiza operaciones
relacionadas con procesos industriales, como ejemplo mide el sensor de temperatura y acciona el
inyector.
Los primeros controladores de inyección solo eran temporizadores (Peugeot 505 SRI) analógicos
(voltímetro de aguja) en el cual no se disponía de ninguna inteligencia , con el avance de la
electrónica digital (voltímetro digital) aparecen los verdaderos controladores (Peugeot 405 SRI)
capaces de autodiagnosticarse y resolver situaciones de emergencia. Los problemas que se
resolvieron a lo largo del tiempo fueron:
•
•
•
•
•
•
•

Conversión analógica (sensores) digital (microcontrolador).
Tensión estable para los sensores (fuente interna).
Supresión de ruidos del ambiente y la batería.
Dispositivos para actuadores de alta corriente
Dispositivos para actuadores de alta tensión.
Diagnostico por Scanner y autodiagnostico.
Autocomprobación de sus distintos componentes.

Hemos tomado dos controladores de inyección distintos para extraer de ellos los componentes
comunes y analizar donde podemos chequear y verificar los problemas que determinán el mal
funcionamiento de este componente. En primer lugar los electrónicos siempre verificamos los
problemas en la alimentación por lo cual desarrollamos este tema verificando los componentes que
hacen que el controlador reciba los 13,6V de batería.
Las fotos 1 y 2 muestran los componentes básicos del sistema de alimentación.
E.C.M


117


Ford EEC

Renault 19 Monopunto

En el controlador Magnetti Marelli tenemos un capacitor 1000 uF X 25V y un varistor (dispositivo que
varia su resistencia en función de la tensión aplicada , para tensiones superiores a 25V es un
cortocircuito) , mientras que en el controlador EEC - IV se encuentra un supresor de picos y un
capacitor de 3,3 uF X 63V la característica sobresaliente del supresor es un dispositivo
semiconductor de rápida reacción frente a los picos de tensión que excedan los 25V originados por la
inducción de tensión provenientes del alternador o desde el circuito de encendido , también ofrece
una protección contra inversión de polaridad.
Ha menudo suele verse este supresor en cortocircuito porque se le invirtió la polaridad de la batería
con lo que brinda protección al resto del controlador , para reemplazarlo es difícil puesto que en el
mercado no esta disponible , se sustituye por un diodo de 1N5400 (3A y 50V). Para el caso del
varistor no hay inconveniente ya que esta disponible en el mercado , en este caso si sucede una
inversión de polaridad se destruye el capacitor de entrada y no tiene protección.
Otro circuito importante es la entrada de los sensores que se caracterizan por circuitos del tipo R-C o
bien supresores de pico en cada entrada.
Circuitos de entrada para los controladores

Magnetti Marelli

EEC - IV

En aquellos casos donde aparecen circuitos R-C (sensores de temperatura) puede aparecer como
falla característica una resistencia cortada o una soldadura fría (falso contacto) , la solución en
general es difícil de manejar ya que los componentes del tipo S.M.D.(Dispositivos de Montaje
Superficial) suelen colocarse en ambos lados del circuito impreso , pero con paciencia puede
detectarse en el auto cual de los sensores no reacciona y con ello saber a que pin del circuito
responde y verificar el circuito de entrada , es decir si la resistencia tiene el valor apropiado , puede
reemplazarse por resistencias de metal film de igual valor sin problemas.
En cuanto a las fallas que ocasiona el capacitor las soluciones son pocas porque a nivel circuital solo
podemos chequear que se ha puesto en cortocircuito (el tipo de capacitores es de policarbonato y
difícilmente presente falla de cortos , característica de capacitores del tipo mica- plata)
Otro circuito de interés general es la fuente de alimentación 5V , en la foto Nro.:1 se ve claramente
que el circuito integrado de 5 pines. Este circuito posee características muy especiales porque no
solo alimenta los sensores de temperatura , sensor de presión absoluta ,etc.Sino también al
microcontrolador y circuitos de lógica de control. La fuente en general presenta cinco pines dado que
ella se apaga si observa un exceso de potencia dando protección al sistema , también un reset
general para cuando se da contacto desde la llave de ignición.
Una particularidad es que son reguladores de baja tensión entre la entrada (13,6V) y la salida (5V) lo
que permite que funcione en condiciones muy agresivas para la entrada (7V) brindando 5V a todo el
sistema sin inconvenientes.Estos circuitos están disponibles en el mercado electrónico y son de fácil
reemplazo.

118


Cabe aquí una aclaración cuando uno trabaja en estos controladores todos los chequeos pueden ser
realizados con las tapas descubiertas pero se recomienda que uno este conectado a una masa de
seguridad de manera que no exista la posibilidad de electricidad estática (recuerde que puede llegar
a generar diferencias de tensión cercanas a 2500V).
También recomendamos el uso de soldadores de punta cerámicas porque la resistencia de aislación
es superior a 30 Mohms , y con ello aseguramos que no se inducirán tensiones en los componentes
que se reemplacen , una aclaración más: JAMAS REEMPLACE UN COMPONENTE CON EL CONTROLADOR
ALIMENTADO.

Otro de los componentes que se observan frecuentemente en los controladores son los circuitos
integrados que accionan los motores paso a paso o válvulas I.S.C.
Controladores son los circuitos integrados

Magnetti Marelli

EEC - IV (15 pines)

La característica fundamental de estos circuitos es que son capaces de autocontrolarse , esto
significa que si por problemas de exceso de corriente al excitar el motor , el circuito se apaga de
forma que evita destruirse , para detectar esta falla hay que reemplazar los bobinados del motor por
resistencias equivalentes (para el motor Marelli el valor es de 52 Ohms , pero no existe en el
mercado , utilice resistencia de 47 Ohms de 2W en su reemplazo, y observe las señales con el
osciloscopio(obtendrá señales cuadradas con cambio de polaridad).
Un consejo útil nunca intente probar los sistemas de marcha lenta sin colocar en reemplazo una
resistencia dado que en general son circuitos denominados "open Colector" (Colector abierto) , en
pocas palabras no funcionará si no se cierra el circuito de carga.
Por último aparecen los circuitos de encendido e inyección donde encontramos los transistores de
salida según se muestran en las siguientes fotos para controlador Marelli y EEC - IV.
Las características de estos son totalmente distintas y no pueden ser reemplazados entre si , porque
mientras el transistor de inyección es del tipo NPN tiene 120V de aislación y 8A de corriente de salida
el transistor de encendido es NPN pero de 450V de aislación y 16A de corriente de carga.
Circuitos de encendido e inyección

Magnetti Marelli

EEC - IV (15 pines)


119


Si pueden ser reemplazados por transistores que están en el mercado. Para probarlos recomiendo
que se haga sobre el circuito del controlador en funcionamiento dado que con el tester en la posición
de diodo a veces no se ve su falla.
El punto de chequeo es en la base del Tr. y se caracteriza de la siguiente forma:
a) En general tienen tres terminales.
b) Uno de los extremos esta a masa através de una resistencia.
c) El otro extremo es la base , señal cuadrada de 1V de amplitud.
d) El terminal del medio es el colector y va al circuito de carga (Inyector).
La tendencia actual es reemplazar estos Tr. por dispositivos inteligentes de forma que se reduzca el
tamaño del circuito de salida , estos nuevos dispositivos se utilizan en los sistemas centralizados de
puerta y poseen una gran ventaja si las condiciones de la carga (sean inyectores , bobinas de
motores , bobinas de encendido) , en cuanto a corriente , temperatura , tensión y potencia no
sobrepasan los valores definidos por el fabricante , y en vez de destruirse lo que hacen es bloquear
la salida salvando el semiconductor.
Antes de finalizar el artículo deseo brindarles un caso que me sucedió en la controladora Magnetti
Marelli , la falla que se presentaba es detención del vehículo en forma aleatoria.
Pude comprobar que el auto cuando se quedaba era por falta de encendido , lo primero que hice fue
reemplazar el Tr , luego al chequear el viejo no encontré nada mal , por lo que deje el controlador
abierto y comprobé la base del Tr. cuando estaba instalada en el auto allí me di cuenta que en el
momento que no salía en marcha no me llega pulso a la base , conclusión final controlador imposible
de reparar.
En resumen , todo sirve para discriminar cual es el dispositivo que falla y determinar con la máxima
certeza que es lo que se rompe.

SENSORES DE PRESION ABSOLUTA (MAP)
Informacion que entregan:
•
•

Por variaciones de tension
Por variaciones de frecuencia

SENSOR MAP POR VARIACION DE TENSION
Como ejemplo en este caso se ha tomado un sensor de presión absoluta de un automovil
Renault 19/1.8 Lts.
De cualquier manera los procedimientos de ensayo para este sensor, valen practicamente para todos
los Sensores MAP por Tensión de cualquier marca y modelo


120


•

Para la comprobación de este componente utilizar un multímetro digital dispuesto para medir
tensiones (voltage) de corriente continua (DC/VOLTS).
Si no es un instrumento autorango, seleccionar la escala de 20 volts.

•
•
•
•
•

Conectar un vacuómetro al múltiple de admisión como se indica en la figura.
Conectar la punta negativa del multímetro a masa (chassis).
Poner el auto en contacto.
Con la punta positiva del multímetro, medir la tensión presente en el "Pin A" de la ficha de
conexión del MAP.
En este punto debe medirse una tensión de + 5 volts, esta tensión es la de
alimentación del MAP, tensión que es generada por el circuito regulador de tensión del
computador y que utiliza este como tensión de referencia para distintos sensores.

Una vez comprobada la existencia de la alimentación de + 5 volts, pasar la punta positiva del
multímetro al "Pin C" de la ficha. Este punto es masa, pero es tomada en un Pin del computador,
punto que es denominado "Masa de Sensores", o tambien puede figurar en algunos diagramas de
circuito eléctrico como "Masa Electrónica".
•

En este punto debe medirse una tensión no mayor que 0,08 volts (80 milivolts).

Pasar ahora la punta positiva del multímetro al "Pin B" de la ficha del MAP, por este Pin el sensor
entrega la información de la presión existente en el múltiple de admisión (vacio producido por el
motor en la fase de admisión de los cilindros).
•
•
•
•

Como todavia no fue puesto en funcionamiento el motor, la presión en el múltiple será igual a
la atmosférica. La tensión de información entregada por el MAP en estas condiciones, será
de alrededor de 4 volts.
Poner en funcionamiento el motor, dejarlo estabilizar.
Mantener la punta positiva del multímetro en el "Pin C" del MAP (salida de información).
Para un vacio de motor de 18 pulgadasHg. (460 mm.Hg), la tensión a medir estará alrededor
de 1,1 a 1,2 volts.

SENSOR MAP POR VARIACION DE TENSION
•

Es posible efectuar otro tipo de comprobación de funcionamiento de este componente. Para
realizarla, ademas del multímetro, es necesario contar con una bomba de vacio manual.


121


•
•
•
•
•

•
•

Disponer el multímetro tal como se hizo en la comprobación anterior, para medir tensiones
de corriente continua y elegiendo la misma escala indicada.
Conectar la punta negativa a masa y la positiva al "Pin B" de la ficha del MAP.
Desconectar la manguera de vacio de la pipeta del MAP, manguera de goma que proviene
del múltiple de admisión.
Conectar en su lugar la manguera de la bomba de vacio manual.

Sin aplicar vacio, la tensión de información medida en el "Pin B" deberá ser de
aproximadamente 4 volts. Este nivel de tensión es producto que el MAP está sensando el
nivel de presión atmosférica.
Comenzar a continuación a producir vacio accionando la bomba manual de vacio, la tensión
de información comenzará a decrecer. Cuando el vacio aplicado se encuentre a un nivel de
18 pulgadasHg (18 inchHg/460 mm.Hg), el nivel de tensión habrá descendido hasta 1,1 a 1,2
volts

SENSOR MAP POR VARIACION DE FRECUENCIA
Este tipo de MAP es utilizado por FORD y Volkswagen.
Para la comprobación de este componente es posible utilizar distintos tipos de instrumentos, tal como
se describe a continuación.
•
•
•
•

Multímetro digital que contenga dentro de sus posibilidades de medición, la función
FRECUENCIMETRO.
Osciloscopio y un multímetro digital.
Vacuómetro.
Bomba para producir vacio manualmente.


122


COMPROBACION CON MULTIMETRO QUE INCLUYE LA FUNCION FRECUENCIMETRO.
•
•
•
•
•

Disponer el multímetro para medir tensiones de corriente continua (DC/VOLTS)
Si el multímetro utilizado no es autorango, seleccionar la escala de 20 volts.
Conectar la punta negativa del multímetro a masa.
Conectar el vacuometro como se indica en la figura.

Conectar la punta positiva del multímetro al "Pin 1" de la ficha del MAP.
•

En este Pin la tensión medida debe ser de + 5 volts, tensión positiva provista por el
regulador de tensión del computador para alimentación del MAP.

Finalizada esta medición, conectar ahora la punta positiva del multímetro al "Pin 2" de la ficha del
MAP. En este punto, masa del MAP tomada en un Pin del computador y que es la Masa de Sensores
de la que ya se hablo, el nivel de tensión medida no debe exeder de:
•
•

0,08 volts = 80 milivolts.
Seleccionar en el multímetro la función FRECUENCIMETRO.

Conectar la punta positiva del multímetro al "Pin 3" de la ficha del MAP.
Al estar el auto en contacto pero con el motor sin funcionar, el nivel de presión existente en el
múltiple de admisión será el de la presión atmoférica, en esta condición la frecuencia indicada por el
multímetro estará alrededor de:
•
•
•
•

160 Hertz (ciclos por segundo)
Mantener el multímetro en la función frecuencímetro y su punta positiva conectada al
"Pin 3" del MAP.
Poner en funcionamiento el motor del vehículo y dejarlo estabilizar unos segundos.
Para un vacio de motor de 18 pulgadasHg. (inchHg./460 mm.Hg) la frecuencia leida en
el multímetro será de 106 a 110 Hertz.


123


COMPROBACION CON MULTIMETRO Y OSCILOSCOPIO
•
•
•
•
•

Disponer el multímetro para medir tensiones de corriente continua (DC/VOLTS).
Si el multímetro utilizado no es autorango, seleccionar la escala de 20 volts.
Conectar la punta negativa del multímetro a masa (chassis).
Girar la llave del auto a la posición de contacto.
Verificar con la punta positiva del multímetro la existencia de la alimentación de + 5 volts en
el "Pin 1" del MAP y no más de 0,08 volts en el "Pin 2" del mismo, toma de masa en masa de
sensores del computador.

Preparación de osciloscopio para realizar las mediciones:
•
•
•
•
•
•
•
•

Seleccionar el canal a utilizar, por ejemplo "CHA".
Posicionar la llave "A" para medir tensiones de corriente continua, posición "DC".
Seleccionar una sensibilidad vertical ("VOLTS/DIV.") de 1 VOLT/DIV.
Seleccionar un tiempo de barrido ("TIME/DIV.") de 2 ms./DIV.
Ubicar la línea de barrido del haz (referencia de 0 volt) en la primera división horizontal de la
retícula, comenzando a contar desde el borde inferior de la misma.
Tomar la punta de medición del osciloscopio (si es una punta con llave multiplicadora
posicionar a esta en x1). Conectarla al "Pin 3" de la ficha del MAP y el clip cocodrilo del cable
negativo a masa (chassis).
Conectar el vacuometro como se muestra en la figura siguiente.
Girar la llave del auto a la posición de contacto.

En el momento que se pone el contacto y queda asi alimentado el MAP con los + 5 volts provistos
por el computador, ya se tendrá señal de salida (información) visible en la pantalla del osciloscopio.
•

La señal observada tiene una forma de onda rectangular, la amplitud es de + 5 volts y por el
tiempo de barrido seleccionado (2 ms./DIV.) la cantidad de ciclos completos presentados es
de 3.


124


Para conocer la frecuencia de la señal que se está observando, debe medirse el tiempo en el que
transcurre 1 ciclo. Por ejemplo, tal como se indica en la figura precedente, medir el tiempo entre el
primer y segundo flanco ascendente de la señal.
•
•

Asumimos que se mide 6,25 milisegundos.
El cálculo de la frecuencia de la señal generada por el MAP será:
Frecuencia (expresada en Hertz) = 1000 / Tiempo medido (expresado en ms.)

O sea para nuestro caso:
Frecuencia = 1000 / 6,25 = 160 Hertz
El resultado es correcto para un MAP que se encuentra sensando la presión atmosférica, no
olvidemos que el motor no está funcionando.
•

Poner en funcionamiento el motor y dejar que se estabilice.

Al producirse vacio en el motor el MAP lo sensará y la frecuencia de su señal de salida disminuirá
considerablemente.
•

En un motor en buenas condiciones y girando a la velocidad de ralenti es normal que se
produzca un vacio de 18 pulg.Hg, asumiendo que este nivel de vacio es el leido en el
vacuometro, por la base de tiempo que se tiene seleccionada en el osciloscopio la cantidad
de ciclos visualizados en la pantalla será 2.

Medir nuevamente el tiempo en el que transcurre un ciclo.

125


Suponer que el tiempo medido es de 9,4 milisegundos, en base a este valor se calcula la frecuencia
de la señal tal como se efectuo anteriormente:
Frecuencia = 1000 / 9,4 ms. = 106 Hertz
Realizando estos simples cálculos es posible conocer la frecuencia de cualquier señal que se este
observando, rectangular, cuadrada, senoidal, etc.
•

Es posible realizar la comprobación de funcionamiento de este tipo de MAP utilizando
una bomba de vacio manual, siguiendo los mismos pasos que los realizados cuando
se comprobó un MAP que entrega información por variación por tensión.

Tabla con los niveles de señal que entregan distintos modelos de MAP a distintos niveles de vacio.

Valores obtenidos a distintas presiones en distintos tipos de MAP
Modelo
Peugeot
Renault/GM
Ford
VACIO
En pulg. de Hg

Nivel de señal
En Volts

Nivel de señal
En Volts

Nivel de señal
En Hertz

0
2,5
5
7,5
10
12,5
15
17,5
20
22,5

4,78
4,18
3,75
3,31
2,84
2,43
2
1,53
1,09
0,64

4,74
4,21
3,73
3,28
2,80
2,32
1,87
1,38
0,88
0,43

160
151
145
138
131
124
118
111
105
98

Sensores de Oxígeno

SENSORES DE OXIGENO
Sensores de oxigeno son fundamentales porque con su señal la PCM toma
decisiones sobre cuanto combustible debe inyectarse al motor.


126


SENSORES DE OXIGENO y RATIO AIRE/COMBUSTIBLE
La PCM usa al sensor de oxígeno para asegurar que le mezcla aire/combustible
sea correcta para el convertidor catalítico. Con base en señal eléctrica
proveniente del sensor de oxígeno, la PCM ajustará la cantidad de combustible
inyectado en la corriente de aire que ingresa al sistema de admisión.
Existen diferentes tipos de sensores de oxígeno, pero dos de los tipos más
comunes son:
*Sensor de Oxígeno de Rango Angosto, que es el estilo más antiguo,
simplemente llamado sensor de oxígeno.
* Sensor de Oxígeno de Amplio Rango, que el tipo más novedoso, y que en el
mercado se le conoce como Sensor de Ratio Aire/Combustible (Sensor A/F o
Air/Fuel Ratio)
También utilizado en solo algunos modelos a principios de los 90's, está el
sensor de
oxigeno de Titanio.
Los vehículos OBD II requieren dos sensores de oxígeno: uno antes y otro más
después del convertidor catalítico. El sensor de oxígeno, o sensor A/F, que va
instalado antes del
convertidor catalítico es utilizado por la PCM para ajustar la proporción
aire/combustible.
Este sensor en terminos del protocolo OBD II es reconocido como el "Sensor 1".
En motores con arreglo en V un sensor será reconocido como "Banco 1 Sensor 1"
(B1S1) para la cabeza de cilindros que tenga al cilindro No. 1 y el otro sensor se
reconoce como "Banco 2 Sensor 1".

127


El sensor de oxígeno que va después del convertidor catalítico es utilizado por la
PCM en
primer lugar para determinar la eficiencia de trabajo del convertidor catalítico.
Este
sensor se conoce como Sensor 2. En vehículos que cuenten con dos
convertidores catalíticos, un sensor se identificará como "Banco 1 Sensor 2" y el
otro sensor será "Banco 2 Sensor 2".

SENSOR DE OXIGENO CONVENCIONAL
Este estilo de sensor de oxígeno ha estado en servicio durante largo tiempo. Está
hecho de Zirconio (Oxido de Zirconio), electrodos de platino y un elemento
calefactor. El sensor de oxígeno genera una señal de voltaje basada en la
cantidad de oxígeno contenido en el gas de escape comparándola contra la
cantidad de oxígeno presente en el aire del ambiente atmosférico. El elemento
de zirconio tiene un lado expuesto a la corriente de gases de escape y el otro
lado está expuesto al aire de la atmósfera. Cada lado tiene un electrodo de
platino adherido al elemento de dióxido de zirconio.
Los electrodos de platino conducen el voltaje generado en el elemento de
zirconio. La
contaminación o la corrosión de los electrodos de platino de los elementos de
zirconio
reducirán la señal de voltaje de salida hacia la PCM.

128


OPERACIÓN
Cuando la gasolina se quema en el cilindro se generan humos de escape; dentro
de esos humos hay pocas cantidades de oxígeno que no alcanzaron a
consumirse por completo cuando la gasolina se quemó. Algunas veces esos
remanentes de oxígeno serán más, otras veces serán menos, pero el punto
importante es que las cantidades de oxígeno remanente estarán cambiando
siempre que el motor esté funcionando. Pues son precisamente esas variaciones
en la concentración de oxígeno en los gases de escape las que el sensor de
oxígeno se encarga de monitorear. No podemos verlo con los ojos pero si
podemos aprovechar las propiedades del óxido de zirconio para realizar
mediciones de oxígeno que se conviertan en señales eléctricas que la PCM
pueda aprovechar y que además podamos monitorear con multímetros digitales
o mejor aún, con un osciloscopio.
¿Pero cómo es el comportamiento de las señales eléctricas? ¿Hay alguna
relación entre la cantidad de oxígeno presente en los humos de escape y los
voltajes que un sensor de oxígeno produce?
Cuando el contenido de oxígeno en los gases de escape es alto, el sensor de
oxígeno produce un voltaje bajo.
Por el contrario, cuando el contenido de oxígeno en los gases de escape es bajo,
el sensor de oxígeno produce un voltaje alto.

129


Entre menos oxígeno haya en los gases y humos de escape, la señal de voltaje
que el sensor producirá crecerá cada vez más. Esto puede verse fácilmente en la
pantalla del osciloscopio o en un escáner que tenga la capacidad de graficar
señales de sensores.
Dependiendo del contenido de oxígeno en los humos, la PCM puede determinar
la composición de aire/combustible que está ingresando a los cilindros; si la
mezcla resulta ser "pobre" o mejor dicho, con mucho aire y poco combustible,
produciendo así un voltaje bajo, la PCM se encarga de "enriquecer" la mezcla, es
decir, de inyectar más gasolina.
Si por el contrario, la mezcla resulta ser "rica", o sea, poco aire y mucho
combustible, lo
cual produce una señal de voltaje alto, entonces la PCM se encargará de
"empobrecer" la
mezcla, es decir, de inyectar menos gasolina.
Estos ajustes se están realizando de 30 a 40 veces por minuto.
Una "mezcla rica" consume casi todo el oxígeno, entonces la señal de voltaje
será "alta",
en el rango de 0.6 - 1.0 Volts.
Una "mezcla pobre" tiene más oxígeno disponible luego de que ocurre la
combustión, por lo que la señal de voltaje ser "baja", en el rango de 0.1 - 0.4
Volts.
Esas dos "regiones" son los extremos de la composición de la mezcla, pero si
buscamos la región que más "equilibre" la composición de la mezcla
aire/combustible, hablaremos de algo que se conoce como "estequiometría".
Este término se refiere a la perfección de la mezcla que es cuando tenemos 14.7
partes de aire por 1 de combustible. Cuando la mezcla alcanza esa proporción
podremos verlo reflejado en la señal de voltaje que el sensor de oxígeno produce
y siempre será alrededor de 0.45 Volts.


130


Es muy importante señalar que los cambios pequeños en la proporción
"aire/combustible"
cambiarán radicalmente el voltaje de la señal producida por el sensor. Este tipo
de sensor
algunas veces se conoce como "Sensor de Rango Angosto" debido a que no
puede detectar los cambios pequeños que resultan en el contenido de oxígeno
en la corriente de humos de escape por los cambios que se hagan a la mezcla
aire/combustible en el multiple de admisión.
La PCM es como un "chef" que continuamente añade y sustrae combustible para
producir un ciclo interminable de enriquecimiento/empobrecimiento de la mezcla
y técnicamente tú lo puedes ver cuando la PCM abre y cierra" los milisegundos
del pulso de inyección. Este
fenómeno se conoce como "Close Loop" o "Ciclo Cerrado" y lo veremos con lujo
de detalles en un curso más avanzado de control electrónico de combustible.
Por lo ponto no olvides que el sensor de oxígeno es una especie de interruptor:
cada vez
que la mezcla aire/combustible se encuentre en su "zona de estequiometría"
(14.7:1) la
señal de voltaje será de 0.45 Volts y justo en ese momento el sensor de oxígeno
cambiará el voltaje de la señal hacia arriba (1.0 Volts) o hacia abajo (0.1 Volts), y
lo seguirá
haciendo mientras el motor siga funcionando.


131


Si no se satisfacen ciertos requisitos entonces el sensor de oxigeno no producirá
la señal
electrónica que la PCM necesita para que el sistema funciona en "Closed Loop" y
así la
inyección de combustible sea eficiente porque de otro modo, habrá problemas.


132


El sensor de oxigeno solo generara una señal exacta cuando hay alcanzado una
temperatura mínima de 400 Grados Centígados. Para que el sensor se caliente
rápidamente y se mantenga caliente tanto en ralenti como en altas RPM's, el
sensor de oxigeno tiene una resistencia calefactora en su interior. Este calefactor
es controlado por a PCM y si circuito viene completamente descrito en los
diagramas de control electrónico.

SENSOR DE RATIO AIRE/COMBUSTIBLE (SENSOR A/F)


133


El sensor A/F es similar al sensor de oxígeno de rango angosto. Aunque se
parece mucho al sensor de oxígeno tradicional, está construido de una forma
diferente y por consiguiente,tiene características diferentes de operación.
El sensor A/F se distingue principalmente por ser de rango amplio debido a su
capacidad de detectar "ratios" o proporciones de aire/combustible en un rango
más amplio de voltajes.
La ventaja de emplear sensor A/F es que la PCM puede medir de una forma
mucho más exacta la cantidad de combustible que ha de inyectarse, con lo cual
se reduce muchísimo el consumo de combustible. Para lograr esto el sensor A/F:
* Opera a una temperatura de 650 Grados Centígrados, mucho más caliente que
un sensor de oxígeno tadicional que opera más o menos a 400 Grados
Centígrados.
* Modifica su amperaje de salida a la PCM en relación a la cantidad de oxígeno
presente enla corriente de humos de escape.

OPERACION DEL SENSOR A/F

134


Un circuito de detección dentro de la PCM detecta el cambio y la fuerza del flujo
de
corriente eléctrica y emite una señal de voltaje relativamente proporcional al
contenido de
oxígeno de la mezcla de gases de escape.
NOTA: esta señal de voltaje solo es posible medirla usando un escánner especial
OBD II o superior. No es posible medir directamente y con exactitud la corriente
de salida del sensor A/F.
El sensor A/F está diseñado de tal manera que en la "zona de estequiometría",
no hay flujo de corriente eléctrica y el voltaje de salida en el circuito de
detección es de 3.3 Volts.
Una mezcla rica, la cual como ya dijimos deja muy poco oxígeno en la corriente
de gases de escape, produce un flujo negativo de corriente eléctrica. Entonces,
el circuito de
detección en la PCM producirá un voltaje por debajo de 3.3 Volts.
Por otro lado, una mezcla pobre, la cual tiene más oxígeno en la corriente de
gases de
escape, produce un flujo de corriente positivo. En este caso el circuito de
detección en la
PCM ahora producirá una señal de voltaje por encima de 3.3 Volts.
NOTA
La señal de voltaje de salida del sensor A/F es lo opuesto a lo que sucede en el
sensor de

135


oxígeno de rango angosto. La señal de voltaje de salida a través del circuito de
detección
se incrementa a medida que la mezcla aire/combustble se empobrece.

También, la señal de voltaje es proporcional al cambio en la mezcla
aire/combustible. Esto le permite a la PCM juzgar de forma más exacta la
proporción aire/combustible bajo un amplio rango de condiciones y rápidamente
ajustar la cantidad de combustible inyectado para llegar al centro de la "zona
estequiométrica", que es la cantidad en donde se consume menos combustible.
Este tipo de corrección rápida no es posible con el sensor convencional de rango
angosto. Con los sensores A/F, la PCM no necesita seguir una estrategia de ciclo
rico-pobre-rico-pobre. En el curso de Control de Combustible en Closed Loop
veremos los detalles de este funcionamiento en especial para esclarecerte
cualquier duda.
TIP
Piensa en el sensor A/F como un generador capaz de cambiar su polaridad.
Cuando la mezcla de aire/combustible está rica (poco contenido de oxígeno en
los gases de escape), el sensor A/F genera una corriente en el sentido negativo
(-). A medida que la mezcla se va haciendo cada vez más pobre (más oxígeno
conteindo en los gases de escape), el sensor A/F genera una corriente en el
sentido positivo (+). En el punto de estequiometría no se genera corriente.
El circuito de detección siempre está midiendo la dirección y cuanto flujo de
corriente está
siendo producido por el sensor. El resultado es que la PCM sabe exactamente
que tan rica o que tan pobre es la mezcla y con esa información, puede ajustar la
mezcla de combustible mucho más rápido que con un sistema de control basado
en el sensor de oxígeno tradicional.
Por lo tanto, no hay un ciclo tal como lo es para un sistema basado en la
estrategia del
sensor de oxígeno de rango angosto. En lugar de eso, la señal de salida del
sensor A/F
es más repartida y por lo regular está alrededor de 3.3 Volts con menos
oscilaciones.


136


El sensor A/F juega un papel muy diferente al sensorde oxígeno convencional, no
son intercambiables y arrojan señales distintas. Nunca vayas a reemplazar un
sensor convencional por un A/F ni viceversa porque arruinarás a la PCM.
Habiendo dicho eso, entremos al siguiente tema del curso on-line Sensores de
Oxígeno.

SERVICIO Y DIAGNOSTICO DE SENSORES DE OXIGENO
Existen diversos factores que pueden afectar el normal funcionamiento de un
sensor de
oxígeno. Es importante diferenciar con claridad si el propio sensor de oxígeno o
algún otro
factor está ocasionando que el mismo sensor se comporte de forma irregular.
Un sensor de oxígeno que esté contaminado en su sonda no producirá voltajes
apropiados y no oscilará como es debido. El sensor puede contaminarse debido
al anticongelante del motor, consumo excesivo de aceite de motor, vapores
desprendidos por silicones selladores en empaques y por utilizar aditivos de
gasolina de baja calidad.
Cuando el sensor de oxígeno se contamina un poco se dice que está "flojo",
debido a que le toma más tiempo oscilar de rico a pobre y viceversa, su señal se
sale fuera de su rango
normal de operación quedándose "rico" o quedándose "pobre".Esto afectará
severamente el consumo de gasolina y continuamente provoca problemas de

137


falla de motor tales como humo negro, cascabeleos, motor tarda en encender,
marcha mínima inestable y otros.

Muchos factores afectan la operación del sensor de oxígeno tales como fugas de
vacío, fuga de gas en válvula EGR hacia múltiple de admisión, presión de
gasolina insuficiente o
excesiva, otros sensores defectuosos, motor trabajando sin termostato, tiempo
retrasado de cadena de distribución, tiempo de encendido retrasado o
adelantado en exceso, etc.
No nos cansaremos de repetir que es sumamente importante que los circuitos
eléctricos delsensor de oxígeno así como su elemento calefactor siempre estén
en excelentes condiciones. Resistencia excesiva, circuitos abiertos y cortos a
tierra producirán señales falsas de voltaje que harán creer a la PCM cosas que no
son ciertas.
En muchos casos los códigos de falla DTC recuperados con escáner y las
revisiones básicas ayudarán a localizar el problema pero cuando las cosas se
ponen difíciles, el diagrama es una herramienta invaluable para terminar rápido
el trabajo y haciéndolo bien.

ELEMENTO CALEFACTOR DEL SENSOR DE OXIGENO


138


Para que un sensor de oxígeno envíe su señales exactas de voltaje rápidamente,
el sensor necesita estar caliente. Una resistencia eléctrica de 2 amperes dentro
del sensor lo
calienta a medida que la corriente eléctrica circula a través de ella. La PCM
activa el
circuito con base en a temperatura del anticongelante y la carga del motor
(determinado por la señal electrónica del sensor MAF o MAP, según sea el caso).
La resistencia del elemento calefactor puede verificarse con un multímetro
digital en la
escala de Ohms. Entre mayor sea la temperatura de calefactor, mayor será la
resistencia.
El circuito eléctrico del calefactor del sensor de oxígeno es continuamente
monitoreado por la PCM para verificar su apropiada operación. Si ocurriese un
desperfecto, el circuito se apagará. Cuando esto sucede, el sensor de oxígeno
producirá muy poca a ninguna señal de voltaje lo cual traerá como consecuencia
la activación del código de falla DTC P0125 y la iluminación de la luz Check
Engine en el tablero de instrumentos.

ELEMENTO CALEFACTOR DE SENSORES A/F


139


ELEMENTO CALEFACTOR DE SENSORES A/F


140


Este elemento calefactor sirve el mismo propósito que el calefactor del sensor de
oxígeno
de rango angosto, pero existen diferencias muy importantes.
Los motores que usan sensores A/F llevan un relevador, conocido como Relay
A/F, el cual se activa de forma simultánea al relevador principal que alimenta a
la PCM en la mayoría de marcas. Este elemento calefactor consume hasta 8
amperes (contra los 2 amperes del sensor convencional) para proveer el calor
adicional que el sensor A/F requiere pues no hay que olvidar que funcionan a 600
Grados Centígrados en comparación con los 400 Grados de los sensores de
oxígeno. Por este motivo es muy importante asegurarnos que el circuito esté en
perfectas condiciones: debemos revisarlo, evaluarlo y medir caídas de voltaje.
El elemento calefactor de los sensores A/F, a diferencia de los sensores
convencionales,
está controlado por un Circuito Modulador de Ancho de Pulso (PWM - Pulse Width
Modulated). Cuando el sensor está frío, el ancho del pulso es alto, por lo que este
circuito también es monitoreado continuamente por la PCM para funcionamiento
normal. Si se detecta un defecto en el circuito modulador, el elemento calefactor
se apaga. Cuando esto ocurre, el sensor A/F no funcionará bajo ninguna
condición además de que se activará el código de falla DTC P0125.

DIAGNOSTICO DEL ELEMENTO CALEFACTOR DEL
SENSOR A/F
El diagnóstico del elemento calefactor es similar al del sensor de oxígeno
convencional.
Dado que el sensor A/F requiere más calor para funcionar, el calefactor está
activado por
períodos más largos de tiempo y por lo regular siempre está activo bajo
condiciones
normales de manejo.
Dado que el circuito del calefactor conduce más corriente, es crítico que todas
las
conexiones estén perfectamente ajustadas y que no tengan resistencia.
El relevador se verifica de la misma forma que con cualquier otro relevador.


141


SENSORES DE OXIGENO CON CENTRO DE TITANIO

Este sensor de oxígeno consiste de un elemento semiconductor hecho de dióxido
de titanio TiO2, que al igual que el Dióxido de Zirconio, ZRO2 es un material
cerámico. Este sensor usa una película gruesa del elemento de titanio formado
en el frente de un substrato laminado para detectar la concentración de oxígeno
en el gas de escape.

OPERACION DEL SENSOR DE OXIGENO DE TITANIO


142


Las propiedades del titanio son tales que la resistencia cambia de acuerdo a la
concentración de oxígeno en los gases de escape. Esta resistencia cambia
abruptamente en el límite entre una proporción aire/combustible teórica pobre a
rica, como se ve en la gráfica anterior.
La resistencia del titanio también cambia mucho en respuesta a cambios de
temperatura. Por ello un elemento calefactor está integrado en el substrato
laminado para mantener constante a la temperatura del elemento de titanio.

Este sensor se conecta a la PCM como se muestra en el ejemplo anterior. Todo el
tiempo se suministra un voltaje de 1.0 Volts en la terminal positiva (+) por la
PCM hacia sensor. La PCM tiene un comparador que siempre está comparando
caídas de voltaje en la terminal OX debido a cambios en la resistencia del titanio
contra un voltaje de referencia de 0.45 Volts.


143


Si el resultado muestra que el voltaje en la terminal Ox es mayor que 0.45 Volts,
es
decir, que la resistencia del sensor de oxígeno sea baja, la PCM juzgará que la
mezcla de
aire/combustible es rica. Si por el contrario, el voltaje medido en esa terminal
fuera
menor que 0.45 Volts, es decir, que la resistencia del sensor sea alta, juzgará
que la
mezcla aire/combustible es pobre.

Sensores: Su Ubicación, Función, Síntomas de falla y Pruebas
Sensor de posición del cigüeñal ( ckp )
Ubicación:
•

En la tapa de la distribución o en el monoblock.

Función:
•

Proporcionar al ecm la posición del cigüeñal y las rpm. Es del tipo captador magnético.

Síntomas de falla:
•
•
•

Motor no arranca.
El automóvil se tironea.
Puede apagarse el motor espontáneamente.

Pruebas:
•
•
•

Probar que tenga una resistencia de 190 a 250 ohms del sensor esto preferente a
temperatura normal el motor.
Continuidad de los 2 cables.
Y con el scanner buscar el numero de cuentas.

Sensor de temperatura de refrigerante del motor ( ect )
Ubicación:
•

Se encuentra en la caja del termostato conocida como toma de agua.

Función:
•

Informar al pcm la temperatura del refrigerante del motor para que este a su vez calcule la
entrega de combustible, la sincronizacion del tiempo y el control de la válvula egr , asi como
la activacion y la desactivacion del ventilador del radiador.

Síntomas de falla:
• Ventilador encendido en todo momento con motor funcionando.

144


•
•
•
•

El motor tarda en arrancar en frio y en caliente.
Consumo excesivo de combustible.
Niveles de co muy altos.
Problemas de sobrecalentamiento.

Pruebas:
•
•

Se conecta el multimetro a la punta izquierda del sensor , que es la de corriente y se prueba
el volts que debe dar un valor de 4.61 v
Se conecta el multimetro en ohms y se chequea resonancia con el interruptor del carro
apagado.

Sensor de temperatura del aire de admisión
Ubicación:
•
•
•

Se encuentra en el ducto de plastico de la admisión del aire.
Puede estar en el filtro de aire o fuera de el antes del cuerpo de aceleración.

Función:
•
•
•
•

Determinar la densidad del aire.
Medir la temperatura del aire.
Este sensor trabaja en funcion de la temperatura, osea que si el aire esta en esxpancion o en
compresión , esto debido a su temperatura.

Causas de falla:
•
•

Cable abierto, terminal aterrizada, pcm dañado, falso contacto.

Fallas:
•
•
•
•
•

Altas emisiones contaminantes de monóxido de carbono.
Consumo elevado de combustible.
Problemas para el arranque en frio.
Eceleracion ligeramente elevada o alta.

Pruebas:
•
•
•

Se conecta el multimetro a la punta izquierda del sensor , que es la de corriente y se prueba
el volts que debe dar un valor de 4.61 v
Se conecta el multimetro en ohms y se checa resonancia con el interruptor del carro
apagado.

Sensor de velocidad del vehiculo ( vss )
Tipos:

145


•
•
•

Puede ser del tipo generador de iman permanente. Genera electricidad de bajo voltaje.
(parecido a la bobina captadora del distribuidor del sistema de encendido).
Del tipo optico. Tiene un diodo emisor de luz y un foto transmisor.

Ubicación:
•
•
•

En la transmisión, cable del velocímetro o atrás del tablero de instrumentos.
La señal puede ser una onda o del tipo alterna o del tipo digital.

Función:
•
•
•
•
•
•

Los voltajes que proporciona este sensor la computadora los interpreta para:
La velocidad de la marcha mínima.
El embrage del convertidor de torsión.
Información para que marque la velocidad , el tablero electrico digital.
Para la funcion del sistema de control de la velocidad de crucero ( cruise control ).

Síntomas:
•
•
•
•
•
•

Marcha minima variable.
Que el convertidor de torsión cierre.
Mucho consumo de combustible.
Pérdida de la información de los kilómetros recorridos wn un viaje , el kilometraje por galon,
todo esto pasa en la computadora.
El control de la velocidad de crucero pueda funcionar con irregularidad o que no funcion

Sensor de detonación (KS)
Ubicación y Función:
•
•
•

Está situado en el bloque del motor en el múltiple de admisión o en la tapa de válvulas.
Es un sensor de tipo piezoelectrico, la detonación o cascabeleo del motor provoca que el
sensor genere una señal de bajo voltaje y esta es analizada por el pcm ( computadora del
carro).
Esta información es usada por el pcm para controlar la regulación del tiempo, atraza el
tiempo hasta un limite que varia según el fabricante puede ser de 17 a 22 grados, esto lo
hace atravez de un modulo externo llamado control electrónico de la chispa.

Síntomas:
•

Perdida de potencia o cascabeleo del motor y por lo tanto deterioro de algunas partes
mecanicas.

Pruebas:
•

Golpear levemente el múltiple de admisión, hacer una pequeña marca visible en la polea del
cigüeñal y con una lampara de tiempo ponerla directamente en la marca y golpear y veremos
como sé atraza el tiempo.


146


Sensor de Posición del Acelerador (TPS) Ubicación y Función:
•
•
•
•
•
•

Localizado en el cuerpo de aceleración.
Informa al pcm la posición de la mariposa del cuerpo de aceleración.
Calcula el pulso del inyector.
Calcula la curva de avance del encendido.
Es de tipo potenciometro.
Calcula el funcionamiento del sistema del control de emisiones.

Las señales que genera este sensor la computadora las usa para modificar:
•
•
•

Regulación del flujo de los gases de emisiones del escape atravez de la válvula egr.
La relacion de la mezcla aire combustible.
Corte del aire acondicionado por máxima aceleración.

Síntomas:
•
•
•

La marcha minima es variable estan más bajas o más altas las rpm normales.
El titubeo y el ahogamiento durante la desaceleracion.
Una falta de rendimiento del motor o mayor consumo de combustible.

Pruebas:
•
•

Revizar 5 volts del potenciometro del sensor con un multimetro.
Revizar que todas las lineas esten bien esto se hace chequeando la continuidad con el
multimetro.

Sensor de la masa de aire ( MAF)
Ubicación y Función:
•
•
•
•

Localizado entre el filtro del aire y de la mariposa del acelerador o cuerpo de aceleración.
Se usa como un dispositivo de medicion termica.
Una resistencia termica mide la temperatura del aire de admisión sé enfria cuando más aire
pasa cerca de la resistencia y cuando menos aire pasa menos sé enfria.
La computadora analiza los cambios de potencia de electricidad necesaria para calentar y
mantener la temperatura de la resistencia termica a 75 grados centígrados.

Síntomas:
•
•
•
•

Ahogamiento del motor ( exceso de combustible) por que el sensor no calcula la cantidad de
combustible.
Consumo excesivo de combustible, niveles altos de co (monóxido de carbono).
Falta de potencia.
Humo negro por el escape.

Pruebas:
•
•

Cuando el sensor físicamente esta sucio se limpia con dielectrico.
Cuando el sensor no funciona nos da 8 volts de salida si existe una fuga del conducto de aire
y se va a valores a menos de .60 volts.


147


Comparación de los sistemas de encendido.
Encendido convencional
Ofrece un buen funcionamiento para exigencias normales (capaz de generar hasta
20.000 chispas por minuto, es decir puede satisfacer las exigencias de un motor
de 4 cilindros hasta 10.000 r.p.m. Para motores de 6 y 8 cilindros ya daría más
problemas). La ejecución técnica del platino, sometido a grandes cargas por la
corriente eléctrica que pasa por el primario de la bobina, constituye un
compromiso entre el comportamiento de conmutación a baja velocidad de rotación
y el rebote de los platinos a alta velocidad. Derivaciones debidas a la
condensación de agua, suciedad, residuos de combustión, etc. disminuyen la
tensión disponible en medida muy considerable.
Encendido con ayuda electrónica
Existe una mayor tensión disponible en las bujías, especialmente en los altos
regímenes del motor. Utilizando un platino de reducido rebote de contactos, puede
conseguirse que este sistema trabaje sin perturbaciones hasta 24.000 chispas por
minuto. El platino no esta sometido a grandes cargas de corriente eléctrica por lo
que su duración es mucho mayor lo que disminuye el mantenimiento y las averías
de este tipo de encendido. Se suprime el condensador.
Encendido electrónico sin contactos
Estos modelos satisfacen exigencias aun mayores. El platino se sustituye por un
generador de impulsos ("inductivo" o de "efecto Hall") que están exentos de
mantenimiento. El numero de chispas es de 30.000. Como consecuencia de la
menor impedancia de las bobinas utilizadas, la subida de la alta tensión es más
rápida y, en consecuencia, la tensión de encendido es menos sensible a las
derivaciones eléctricas.
Encendido electrónico integral


148


Al quedar suprimidos los dispositivos mecánicos de los sistemas de corrección de
avance del encendido por la aplicación de componentes electrónicos, se obtiene
mayor precisión en las curvas de avance, que pueden adaptarse cualquiera que
sea su ley, cumpliendo perfectamente con la normativa de anticontaminación. El
mantenimiento de estos sistemas de encendido es prácticamente nulo.

Encendido electrónico para inyección de gasolina
En los actuales sistemas de inyección electrónica de gasolina se combinan con un
encendido electrónico integral aprovechando muchos de los sensores que les son
comunes y la propia unidad de control (UCE) para gobernar ambos sistemas.
Dentro de estos sistemas de encendido podemos encontrar los que siguen usando
el distribuidor y los que lo suprimen por completo (encendido electrónico estático
DIS).
Encendido por descarga de condensador
Este sistema que se aplica a motores que funcionan a un alto número de
revoluciones por su elevada tensión en las bujías. La subida rápida en extremo de
la tensión de encendido hace a la instalación insensible a derivaciones eléctricas.
Sin embargo la chispa de encendido es de muy corta duración.
El fabricante BOSCH hace una clasificación particular de sus sistemas de
encendido.
Función

Iniciación del
encendido
Determinación del
ángulo de
encendido según
el régimen y
estado de carga
del motor
Generación de alta
tensión
(bobina)

SZ
TZ
EZ
Encendido
Encendido
Encendido
por bobina transistorizado electrónico

VZ
Encendido
totalmente
electrónico

mecánico
(platino)

Electrónica

electrónica

electrónica

mecánico

Mecánico

electrónica

electrónica

inductiva

Inductiva

inductiva

inductiva


149


Distribución y
transmisión de la
chispa de
encendido al
cilindro correcto
(distribuidor)
Etapa de
encendido
(centralita)

mecánico

mecánico

mecánico

electrónica

mecánico

electrónica

electrónica

electrónica

El circuito de encendido ¿que es?
El circuito de encendido utilizado en los motores de gasolina, es el encargado de
hacer saltar una chispa eléctrica en el interior de los cilindros, para provocar la
combustión de la mezcla aire-gasolina en el momento oportuno. La encargada de
generar una alta tensión para provocar la chispa eléctrica es "la bobina". La bobina
es un transformador que convierte la tensión de batería 12 V. en una alta tensión
del orden de 12.000 a 15.000. Una vez generada esta alta tensión necesitamos un
elemento que la distribuya a cada uno de los cilindros en el momento oportuno,
teniendo en cuenta que los motores policilindricos trabajan en un ciclo de
funcionamiento con un orden de explosiones determinado para cada cilindro
(ejemplo: motor de 4 cilindros orden de encendido: 1-3-4-2). El elemento que se
encarga de distribuir la alta tensión es el "distribuidor o delco". La alta tensión para
provocar la chispa eléctrica en el interior de cada uno de los cilindros necesita de
un elemento que es "la bujía", hay tantas bujías como numero de cilindros tiene el
motor.


150


En el esquema inferior vemos un "encendido convencional" o también llamado
"encendido por ruptor o platinos".

Elementos básicos que componen el
circuito de encendido

Esquema eléctrico del circuito de
encendido

La bobina
De la bobina poco hay que decir ya que es un elemento que da pocos problemas y
en caso de que falle se cambia por otra (no tiene reparación). La bobina de
encendido no es más que un transformador eléctrico que transforma la tensión de

151


batería en un impulso de alta tensión que hace saltar la chispa entre los electrodos
de la bujía.
La bobina esta compuesta por un núcleo de
hierro en forma de barra, constituido por láminas
de chapa magnética, sobre el cual esta
enrollado el bobinado secundario, formado por
gran cantidad de espiras de hilo fino de cobre
(entre 15.000 y 30.000) debidamente aisladas
entre sí y el núcleo. Encima de este
arrollamiento va enrollado el bobinado primario,
formado por algunos centenares de espiras de
hilo grueso, aisladas entre sí y del secundario.
La relación entre el número de espiras de
ambos arrollamiento (primario y secundario)
esta comprendida entre 60 y 150.

El conjunto formado por ambos bobinados y el núcleo, se rodea por chapa
magnética y masa de relleno, de manera que se mantengan perfectamente sujetas
en el interior del recipiente metálico o carcasa de la bobina. Generalmente están

152


sumergidos en un baño de aceite de alta rigidez dieléctrica, que sirve de aislante y
refrigerante.
Aunque en lo esencial todas las bobinas son iguales, existen algunas cuyas
características son especiales. Una de estas es la que dispone de dos bobinados
primarios. Uno de los bobinados se utiliza únicamente durante el arranque
(bobinado primario auxiliar), una vez puesto en marcha el motor este bobinado se
desconecta. Este sistema se utiliza para compensar la caída de tensión que se
produce durante la puesta en marcha del motor cuando se esta accionando el
motor de arranque, que como se sabe, este dispositivo consume mucha corriente.
El arrollamiento primario auxiliar se utiliza únicamente en el momento del
arranque, mediante el interruptor (I) (llave de contacto C) que lo pone en circuito,
con esto se aumente el campo magnético creado y por lo tanto la tensión en el
bobinado secundario de la bobina aumenta.
Una vez puesto en marcha el motor en el
momento que se deja de accionar la llave de
arranque, el interruptor (I) se abre y
desconecta el bobinado primario auxiliar,
quedando en funcionamiento exclusivamente
el bobinado primario
Para paliar los efectos de caída de tensión en
el momento del arranque del motor, algunas
bobinas disponen de una resistencia (R) a la
entrada del arrollamiento primario de la bobina
conectada en serie con el, que es puesta fuera
de servicio en el momento del arranque y
puesta en servicio cuando el motor ya esta
funcionando.
El distribuidor
El distribuidor también llamado delco ha evolucionado a la vez que lo hacían los
sistemas de encendido llegando a desaparecer actualmente en los últimos
sistemas de encendido. En los sistemas de encendido por ruptor, es el elemento
más complejo y que mas funciones cumple, por que además de distribuir la alta
tensión como su propio nombre indica, controla el corte de corriente del primario
de la bobina por medio del ruptor generándose así la alta tensión. También cumple
la misión de adelantar o retrasar el punto de encendido en los cilindros por medio
de un "regulador centrífugo" que actúa en función del número de revoluciones del
motor y un "regulador de vacío" que actúa combinado con el regulador centrifugo
según sea la carga del motor (según este más o menos pisado el pedal del
acelerador).


153


El distribuidor o delco es accionado por el árbol de levas girando el mismo
número de vueltas que este y la mitad que el cigüeñal. La forma de accionamiento
del distribuidor no siempre es el mismo, en unos el accionamiento es por medio de
una transmisión piñón-piñón, quedando el distribuidor en posición vertical con
respecto al árbol de levas (figura derecha). En otros el distribuidor es accionado
directamente por el árbol de levas sin ningún tipo de transmisión, quedando el
distribuidor en posición horizontal (figura de abajo).


154


Encendido con ayuda electrónica
El encendido convencional por ruptor se beneficia de la aplicación de la
electrónica en el mundo del
automóvil,
salvando
así
los
inconvenientes del encendido por
platinos que son: la aparición de fallos
de encendido a altas revoluciones del
motor así como el desgaste
prematuro de los contactos del ruptor,
lo
que obliga a pasar el vehículo por el
taller cada pocos km. A este tipo de
encendido se le llama: "encendido
con ayuda electrónica" (figura
derecha), el ruptor ya no es el
encargado de cortar la corriente
eléctrica de la bobina, de ello se
encarga un transistor (T). El ruptor solo tiene funciones de mando por lo que ya no
obliga a pasar el vehículo por el taller tan frecuentemente, se elimina el
condensador, ya no es necesario y los fallos a altas revoluciones mejora hasta
cierto punto ya que llega un momento en que los contactos del ruptor rebotan
provocando los consabidos fallos de encendido.
Encendido electrónico sin contactos
Una evolución importante del distribuidor o delco vino provocada por la sustitución
del "ruptor o platinos", elemento mecánico, por un "generador de impulsos" que es
un elemento electrónico. Con este tipo de distribuidores se consiguió un sistema
de encendido denominado: "Encendido electrónico sin contactos" como se ve
en el esquema de la figura inferior.


155


El distribuidor dotado con "generador de impulsos" es igual al utilizado en los
sistemas de encendido convencionales, es decir, cuenta con los elementos de
variación del punto de encendido ("regulador centrifugo" y "regulador de vacío") y
de mas elementos constructivos. La diferencia fundamental esta en la sustitución
del ruptor por un generador de impulsos y la eliminación del condensador.
El generador de impulsos puede ser de tipo: "inductivo", y de "efecto Hall".
•

El generador de impulsos de inducción: es uno de los mas utilizados en
los sistemas de encendido. Está instalado en la cabeza del distribuidor
sustituyendo al ruptor, la señal eléctrica que genera se envía a la unidad
electrónica que gestiona el corte de la corriente de el bobinado primario de
la bobina para generar la alta tensión que se manda a las bujías.
El generador de impulsos está constituido por una rueda de aspas llamada
rotor, de acero magnético, que produce durante su rotación una variación
del flujo magnético del imán permanente que induce de esta forma una
tensión en la bobina que se hace llegar a la unidad electrónica. La rueda
tiene tantas aspas como cilindros tiene el motor y a medida que se acerca
cada una de ellas a la bobina de inducción, la tensión va subiendo cada vez
con mas rapidez hasta alcanzar su valor máximo cuando la bobina y el
aspa estén frente a frente (+V). Al alejarse el aspa siguiendo el giro, la
tensión cambia muy rápidamente y alcanza su valor negativo máximo (-V).
En este cambio de tensión se produce el encendido y el impulso así
originado en el distribuidor se hace llegar a la unidad electrónica. Cuando
las aspas de la rueda no están enfrentadas a la bobina de inducción no se
produce el encendido.

El generador de impulsos de "efecto Hall" se basa en crear una barrera
magnética para interrumpirla periódicamente, esto genera una señal eléctrica que
se envía a la centralita electrónica que determina el punto de encendido. Este
generador esta constituido por una parte fija que se compone de un circuito

156


integrado Hall y un imán permanente con piezas conductoras. La parte móvil del
generador esta formada por un tambor obturador, que tiene una serie de pantallas
tantas como cilindros tenga el motor. Cuando una de las pantallas del obturador se
sitúa en el entrehierro de la barrera magnética, desvía el campo magnético
impidiendo que pase el campo magnético al circuito integrado. Cuando la pantalla
del tambor obturador abandona el entrehierro, el campo magnético es detectado
otra vez por el circuito integrado. Justo en este momento tiene lugar el encendido.
La anchura de las pantallas determina el tiempo de conducción de la bobina.

Esquema de un generador de impulsos de "efecto Hall" y señal eléctrica
correspondiente.
Para distinguir si un distribuidor lleva un generador de impulsos
"inductivo" o de "efecto Hall" solo tendremos que fijarnos en el
número de cables que salen del distribuidor a la centralita electrónica.
Si lleva solo dos cables se trata de un distribuidor con generador de impulsos
"inductivo", en caso de que lleve tres cables se tratara de un distribuidor con
generador de impulsos de "efecto Hall".
Para el buen funcionamiento del generador de impulsos hay que comprobar la
distancia entre la parte fija y la parte móvil del generador, que siempre deben de
mantener la distancia que nos indica el fabricante.
Encendido electrónico integral
Una vez mas el distribuidor evoluciona a la vez que se perfecciona el sistema de
encendido, esta vez desaparecen los elementos de corrección del avance del
punto de encendido ("regulador centrifugo" y "regulador de vacío") y también el
generador de impulsos, a los que se sustituye por componentes electrónicos. El

157


distribuidor en este tipo de encendido se limita a distribuir, como su propio nombre
indica, la alta tensión procedente de la bobina a cada una de las bujías.

El tipo de sistema de encendido al que nos referimos ahora se le denomina:
"encendido electrónico integral" y sus particularidades con respecto a los
anteriores sistemas de encendido son el uso de:
•

Un
generador
de
impulsos
del
tipo
"inductivo",
Esta constituido por una corona dentada que va acoplada al volante de
inercia del motor y un captador magnético frente a ella. El captador esta
formado por un imán permanente, alrededor esta enrollada una bobina
donde se induce una tensión cada vez que pasa un diente de la corona
dentada frente a el. Como resultado se detecta la velocidad de rotación del
motor. La corona dentada dispone de un diente, y su correspondiente
hueco, más ancho que los demás, situado 90º antes de cada posición
p.m.s. Cuando pasa este diente frente al captador la tensión que se induce
es mayor, lo que indica a la centralita electrónica que el pistón llegara al
p.m.s. 90º de giro después.


158


•

Un captador de depresión

Tiene la función de transformar el valor de depresión que hay en el colector de
admisión en una señal eléctrica que será enviada e interpretada por la centralita
electrónica. Su constitución es parecido al utilizado en los distribuidores
("regulador de vacío"), se diferencia en que su forma de trabajar ahora se limita a
mover un núcleo que se desplaza por el interior de la bobina de un oscilador, cuya
frecuencia eléctrica varia en función de la posición que ocupe el núcleo con
respecto a la bobina.
La centralita electrónica
La centralita del "encendido electrónico
integral" recibe señales del captador o
generador de impulsos para saber el numero
de r.p.m. del motor y la posición que ocupa
con respecto al p.m.s, también recibe
señales del captador de depresión para
saber la carga del motor. Ademas de recibir
estas señales tiene en cuenta la temperatura
del motor mediante un captador que mide la
temperatura del refrigerante (agua del motor)
y un captador que mide la temperatura del
aire de admisión. Con todos estos datos la
centralita calcula el avance al punto de encendido.

•

El captador de picado


159


En estos sistemas de encendido en algunos motores se incluye un captador de
picado que se instala cerca de las cámaras de combustión, capaz de detectar
en inicio de picado. Cuando el par resistente es elevado (ejemplo: subiendo
una pendiente) y la velocidad del un motor es baja, un exceso de avance en el
encendido tiende a producir una detonación a destiempo denominada "picado"
(ruido del cojinete de biela). Para corregir este fenómeno es necesario reducir
las prestaciones del motor adoptando una curva de avance inferior. El captador
de picado viene a ser un micrófono que genera una pequeña tensión cuando el
material piezoeléctrico del que esta construido sufre una deformación
provocada por la detonación de la mezcla en el interior del cilindro del motor.

a.- nivel de presión dentro del cilindro
b.- señal que recibe la ECU
c.- señal generada por el sensor de picado
Encendido electrónico para inyección de gasolina.
Los actuales sistemas de inyección electrónica de gasolina se combinan con un
encendido electrónico integral aprovechando muchos de los sensores que les son
comunes y la propia unidad electrónica de control UCE para gobernar ambos
sistemas.
Se utilizan dos tipos de encendido electrónico: el convencional (figura de abajo
izquierda) con distribuidor, en el que la UCE determina el instante de salto de
chispa en cada cilindro y el distribuidor reparte la chispa a cada bujía en el orden
de encendido adecuado, y el encendido electrónico estático (DIS) que suprime el
distribuidor. El sistema de encendido DIS (figura de abajo derecha) usa una
bobina doble con cuatro salidas de alta tensión.


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1- UCE.
2- Bobina.
3- Distribuidor
o delco.
4- Bujías.
5Amplificador.
6- Bobina
doble con 4
salidas.
Amplificador:
tiene la
función de
amplificar la
señal de
mando que
manda la UCE
a la bobina.


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El utilizar este tipo de bobinas
tiene el inconveniente de la
chispa perdida. Como sabemos
estas bobinas hacen saltar
chispas en dos cilindros al mismo
tiempo, cuando solo es necesaria
una de ellas, la chispa perdida
puede provocar explosiones en la
admisión en aquellos motores de
elevado cruce de válvula.

Para evitar este problema se usa una
bobina por cada cilindro (figura de la
derecha). Todas ellas controladas por la
ECU, también tiene la ventaja este
sistema de suprimir los cables de alta
tensión que conectan las bobinas con las
bujías.

Encendido electrónico por descarga de condensador
Este sistema llamado también "encendido por tiristor" funciona de una manera
distinta a todos los sistemas de encendido tratados hasta aquí. Su funcionamiento
se basa en cargar un condensador con energía eléctrica para luego descargarlo
provocando en este momento la alta tensión que hace saltar la chispa en las
bujías.

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Este tipo de encendido se aplica en aquellos vehículos que funcionan a un alto nº
de revoluciones como coches de altas prestaciones o de competición, no es
adecuado para los demás vehículos ya que tiene fallos de encendido a bajas
revoluciones.
La chispa de encendido en las bujías resulta extraordinariamente intensa, aunque
su duración es muy corta, lo que puede provocar fallos de encendido, para
solucionar este inconveniente se aumenta la separación de los electrodos de las
bujías para conseguir una chispa de mayor longitud.
El transformador utilizado en este tipo de encendido se asemeja a la bobina del
encendido convencional solo en la forma exterior, ya que en su construcción
interna varía, sobre todo la inductancia primaria que es bastante menor.
Como se ve en el esquema
de la derecha el distribuidor
es similar al utilizado en los
demás
sistemas
de
encendido, contando en este
caso con un generador de
impulsos
del
tipo
de
"inductivo". Dentro de la
centralita
electrónica
tenemos una fuente de
tensión continua capaz de
subir los 12V. de batería a
400V. También hay un
condensador que se cargará
con la energía que le
proporciona la fuente de
tensión,
para
después
descargarse a través de un
tiristor sobre el primario del
transformador que generará
la alta tensión que llega a
cada una de las bujías a
través del distribuidor. Como
se ve aquí el transformador
de encendido no tiene la
misma misión que la bobina
de los sistemas de encendido
mediante bobina, pues la
energía no se acumula en el
transformador, sino en el
condensador


163


Bujías
Para el final de este artículo dejamos este
elemento que es el encargado de hacer saltar
la chispa eléctrica entre sus electrodos, para
inflamar la mezcla de aire-combustible situada
dentro de la cámara de combustión en el
cilindro del motor. La parte más importante de
las bujías son los electrodos que están
sometidos a todas las influencias químicas y
térmicas que se desarrollan dentro de la
cámara
de
combustión,
incidiendo
notablemente sobre la calidad de la chispa y
por tanto sobre el encendido. Para proteger
los electrodos de las condiciones adversas en
las que debe trabajar y por lo tanto prolongar
su duración, se emplean en su fabricación
aleaciones especiales a base de níquel, mas
manganeso, silicio y cromo con el propósito
de elevar el limite de temperatura de trabajo
Grado térmico de las bujías
Es la característica más importante de las bujías y esta en función de la
conductibilidad térmica del aislador y los electrodos, también depende del diseño
del aislante (largura y grosor en su parte inferior, junto a los electrodos). En
general el grado térmico de las bujías deberá ser mayor, cuanto mayor sea la
potencia por litro de cilindrada de un motor. Según el grado térmico de las bujías
éstas se dividen en las siguientes
Bujía fría
La bujía fría o de alto grado térmico esta formada en general por un aislante corto
y grueso en su parte inferior, para que la evacuación del calor se efectué mas
rápidamente, utilizándose en motores de gran compresión (mayor de 7/1) y altas
revoluciones.
Bujía caliente
La bujía caliente o de bajo grado térmico tiene el aislador largo y puntiagudo,
efectuándose la evacuación de calor mas lentamente; se utiliza en motores de
baja compresión (menor de 7/1) y pocas revoluciones.
Como se puede apreciar esta clasificación de las bujías hoy en día y desde hace
bastantes años no es viable, dadas las circunstancias extremadamente
contrapuestas de funcionamiento del motor en circulación urbana (bajas

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revoluciones y muchos arranques y paros), o en autopistas (altas revoluciones
mantenidas durante largo tiempo). Fue necesaria la ampliación de la gama de
grado térmico para conseguir una bujía que funcione correctamente en ambos
condiciones, se llego así a las bujías "multigrado", que abarcan varios grados
térmicos.
Si desenroscamos la bujía de la culata y nos fijamos en el
estado y color de los electrodos, podemos saber en que
condiciones esta trabajando el motor, por ejemplo: quema
mucho aceite, encendido adelantado etc.
Tipos de bujías:
Bujías estándar: Los electrodos sobresalen de la bujía,
tienen buen contacto con la mezcla y gran reserva al
desgaste por quemadura, empleándose en vehículos de
serie. La bujía de la figura (A) tiene un fácil reglaje de
sus electrodos, no así la (B) que por su disposición
dificulta el reglaje de los electrodos, pero tiene la
ventaja de facilitar el encendido con el motor a ralentí.
La bujía (C) se usa en motores de dos tiempos, tiene
fácil contacto con la mezcla, gran reserva al desgaste y
fácil arranque en ralentí, pero no permite reglaje
ninguno.
Bujías especiales: entre ellas tenemos las de electrodos
interiores (no sobresalen de la bujía), empleadas en vehículos
de competición. No presentan riesgos de sobrecalentamiento,
no tienen reserva al desgaste por quemadura ni permiten
reajuste de sus electrodos.
Otra bujía especial es la de electrodo de masa en platino, el
cual presenta varias ventajas, entre ellas su insensibilidad a los
ataques químicos procedentes de la combustión de la mezcla,
por lo que la duración en kilómetros de estas bujías es mucho
mayor. La distancia entre electrodos se puede reglar. La
desventaja de esta bujía es que es bastante cara.
Para modificar la distancia entre electrodos, hay que tener en cuenta que el
reglaje se hace siempre sobre el electrodo de masa y no sobre el electrodo
central, para evitar el deterioro de la porcelana aislante. La distancia entre los
electrodos será de 0,6 a 0,65 mm. Comprobándolo con una galga de espesores o
feeler.

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