7/30/2019 Electronica Automotriz Parte2

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COMPONENTES DE CENSADO (SENSORES)

Mdulo de Control Electrnico

Figura 4

Sensor de temperatura (Fig. 4)

Uno de los componentes de censado ms comnmente utilizado en aplicaciones en elautomotor es el Sensor de Temperatur a.

Circuitos de sensores de temperatura son utilizados en distintos sistemas electrnicospara controlar la temperatura de varios componentes, fluidos e incluso la del aire.

El Control Electrnico de Motor, Control Electrnico de la Transmisin y la

Instrumentacin Electrnica, son ejemplos de sistemas que contienen circuitos con

sensores de temperatura.El circuito electrnico empleado para censar la temperatura, es bsicamente elmismo para cualquiera de los tres sistemas citados.

El circuito est compuesto por un Mdulo de Control Electrni co, un Sensor dTemperatura, conductores y conectores.

El Mdulo de Control Electrnico contiene un Regulador de Tensin (+ 5 Volt), un

Resistor L imi tador de Corr iente, y un Circuito electrnico de Procesamiento de laInformacin, circuito este que acta en forma similar a un voltmetro.

El Regulador de Tensinalimenta al circuito con un nivel de tensin constante.

El Mdulo de Control Electrnicointerpreta cualquier variacin de tensin que seproduzca en elPunto Mcomo un cambio en la resistencia del sensor, cambio quedebera producirse por un cambio en la temperatura. Debido a esta condicin de

medicin del sistema es que el nivel de tensin con que se alimenta al circuito debe serpreciso y constante (regulado).

El Resistor Limi tador de Corr ientees un Resistor F ijoque protege al circuito evitandouna sobrecarga por intensidad de corriente. Este resistor limita a un mximo la

intensidad de corriente demandada al regulador si por algn accidente se produce uncortocircuito a masa en el conexionado que une el mdulo de control y el sensor de

temperatura.

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Regulador

de tensin

Resistencia limitadorade corriente

Sensor de

temperatura

Circuito procesador

de informacinM

R1

R2

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El Circuito Procesador de la Informacin, ubicado en el Mdulo de Control, mide el

nivel de tensin presente en cada momento en el Punto M. Este nivel de tensindepende de la resistencia que tenga en cada instante el Sensor de Temperaturay ese

valor resistivo depende del nivel de temperatura a que est expuesto dicho sensor.

El Sensor de Temperaturaes un Resistor Vari able en Funcin de la Temperaturadel medio al que est expuesto y que est censando.En este tipo de sensor, su valor resistivo aumentaa medida que la

temperatura del medio que est censando decrecey por el contrario, su valorresistivo decrece a medida que la temperatura del medio aumenta. Estos

sensores, en los que su resistencia vara en funcin de la temperatura a queestn expuestos, son denominados Thermistores. En este caso en particular, seest haciendo referencia a un thermistor del Tipo NTC(Coeficiente de

TemperaturaNegativo.

Existen thermistores del Tipo PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo).

Estos tipos de thermistores trabajan exactamente al revs que los descriptos

anteriormente, cuando la temperatura aumenta, su valor resistivoaumenta. Cuando la temperatura decrecesu valor resistivo decrece.

El circuito del sensor de temperatura est conformado como un Circuito Divisor de

Tensin (Fig. 4). En este circuito la resistencia limitadora de corriente (R ) se 1encuentra dispuesta en serie con un resistor variable (R ). Con esta configuracin2de circuito, se genera una cada de tensin a travs de los extremos del thermistor

que es directamente proporcional al valor de resistencia que adopte en cadainstante el sensor (valor producto de la temperatura que est soportando).

La frmula utilizada para determinar el nivel de tensin en el punto M (cada de

tensin a travs del sensor) es:

VM=Nivel de tensin de informacin medida en el

Punto M por el Circuito Procesador.

R2 R = Valor resistivo del Sensor de Temperatura para2VM= x Vr el momento en que se est efectuando el clculo.

RT R = Resistencia Total del Circuito (R + R )T 1 2V =Nivel de Tensin de Referencia (Tensin entregadar

por el regulador de tensin de alimentacin del cir-cuito).

Por ejemplo si:

V = 5 volt ; R = 1,5 Kr 1 ; R = 1,5 K2 luego si aplicamos estos valores en lafrmula dada:

1,5 K

VM = x 5 Volt = 2,5 Volt

3 K

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Si la temperatura desciende el valor resistivo del sensor (R ) se incrementar,2supongamos que su valor alcanza los 3 K . Ahora en el punto M el nivel de tensinser:

3 K

VM = x 5 Volt = 3,33 Volt4,5 K

Si el nivel de temperatura aumenta, el valor resistivo de R disminuir, supongamos que

alcanza un valor de 270 . Ahora en el punto M el nivel de tensin ser:

0,27 KVM = x 5 Volt = 0,76 Volt

1,77 K

Durante la operacin normal del sistema, cuando la temperatura a ser censada comienzaa aumentar, la resistencia del sensor comienza a decrecer y por lo tanto el nivel detensin en el punto M tambin decrecer. Por el contrario, si la temperatura decrece, la

resistencia del sensor aumentar y por lo tanto el nivel de tensin en el punto Maumentar tambin.

El mdulo de control utiliza los niveles de tensin presentes en el punto M como unaentrada de informacin para determinar que tipo de cambios se estn sucediendo en elsistema.

Este circuito produce una seal de tensin anloga que puede variar aproximadamenteen un rango comprendido entre algo ms que 0 Volt y algo menos que 5 Volt.

Durante condiciones anormales del circuito, tales como circuito abierto o cortocircuito,este no puede proveer una medicin representativa de la temperatura para la cual est

diseado censar. Asimismo, cualquier valor de resistencia del sensor que exceda losparmetros del diseo afectar el nivel de la tensin presente en el punto M, dando as al

mdulo de control una informacin incorrecta de la temperatura real censada.

La apertura del circuito entre el mdulo de control y el sensor de temperatura, o el

sensor de temperatura y masa, dar como resultado una lectura de 5 Volt en elpunto M.

Un corto circuito a masa en el circuito entre el mdulo de control y el sensor detemperatura resultar en una lectura cercana a 0 Volt en el punto M.

Un nivel de tensin en el punto M ms elevado que el mximo que el circuito puedeproducir (este mximo se dara con temperaturas inferiores a 0 C), puede sucedersi se generan resistencias de contacto elevadas entre el mdulo de control y el

sensor de temperatura o entre este y masa.

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Circuito Sensor de Posicin

Mdulo de controlFigura 5

Muchos sistemas controlados electrnicamente requieren de un componente que puedamonitorear el desplazamiento y recorrido de un elemento mecnico, de modo que elcircuito de control pueda estar informado permanentemente de la posicin en que se

encuentra dicho elemento.El circuito elctrico de un Sensor de Posicines muy similar al de un sensor de

temperatura.

El circuito elctrico est conformado (Fig. 5) por un Mdulo de Control, un Sensor dPosicin (potencimetro), conductores elctricos y conectores.

El Mdulo de Controlcontiene un Regulador de Tensin, una Resistencia L imitadorde Corr ientey un Cir cuito Procesador de Informacin.

Aunque el Sensor de Posicin es una resistencia variable, su operacin es diferente a lade un Sensor de Temperatura. En este ltimo la resistencia del sensor, como ya seexplico, vara con la temperatura, en el Sensor de Posicin la resistencia es variada

mecnicamente.El sensor de posicin (potencimetro) consiste en un resistor fijo (comprendido entre A

y B) sobre el que se desliza un patn (cursor) estableciendo contacto sobre l (Fig. 6).

Figura 6

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Resistencialimitadora

de corriente

Circuito procesador

de informacin

Sensor dePosicin

R2

Punto M

A

B

R1

Potencimetro

Resistor fijo

Patn (cursor)

ABPunto M

RMB= 2,5 K

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El patn o cursor es mecnicamente solidario con el componente que debe ser

monitoreado, por ejemplo el eje de la mariposa de la garganta de admisin, movida porel sistema del acelerador.

Cuando la posicin del componente mecnico cambia , la resistencia del sensor deposicin cambia. El mdulo de control, determina en cada instante la posicin adoptada

por el componente mecnico censado, leyendo por medio de su circuito procesador deinformacin el nivel de tensin presente en el Punto M (Fig. 5).El circuito de este censor est tambin conformado como un divisor de tensin, pero a

diferencia del sensor de temperatura, el circuito procesador de informacin monitorea elnivel de la tensin de informacin entregada por el sensor, a travs de una lnea deretorno. Conexin entre el Punto M y el Circuito Procesador de Informacin.

A pesar que los circuitos del sensor de temperaturay del sensor de posicinestnambos diseados como cir cui tos divisores de tensin, la resistencia total del sensor d

posicinno vara (mientras en el sensor de temperatura si), por lo tanto el mtodo declculo para determinar el nivel de tensin de informacin difiere ligeramente delestudiado anteriormente.

La frmula utilizada para determinar el nivel de tensin en el Punto M es ahora:

VM =Nivel de tensin de informacin medida en elpunto M por el Circuito Procesador de Informacin

RMB RMB = Valor de la resistencia existente entre los Puntos

VM= x Vr M y B.

RT RT = Resistencia Total del Circuito (R + R ) siendo R1 2 2la resistencia fija de sensor existente entre los pun-tos A y B.

Vr =Nivel de Tensin de Referencia (Tensin entrega-

da por el regulador de tensin de alimentacin delcircuito).

Por ejemplo si nos remitimos a la Figura 5:

V = 5 Volt ; R = 100r 1 ; RMB = 2,5 K (por estar el cursor al 50% del recorrido entre

A y B) ; . luego R = R + R = 100T 1 2 + 5000 = 5100

2,5 K

VM = x 5 Volt = 2,45 Volt

5,1 K

Supongamos ahora que el cursor debido al movimiento del eje del componente se

mueve hacia el Punto A hasta alcanzar el 85% del recorrido total, el valor de laresistencia entre los Puntos M y B ser ahora de (Fig. 7):

RMB = 4250

Los dems parmetros no varan debido a que son constantes.El nivel de la tensin de informacin leda en el Punto M ser ahora:

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Mdulo de Control

Figura 7

RMB 4,25 K

VM = x V = x 5 Volt = 4,16 VoltrRT 5,1 K

Consideremos que ahora el eje del componente censado gira en el sentido opuesto al

anterior. Ahora el cursor se deslizar hacia el Punto B y asumimos que alcance unvalor igual al 10% del recorrido total, el valor de la resistencia entre los puntos M y

B ser ahora de (Fig. 8):

RMB = 500

Los dems parmetros como ya se vio anteriormente no varan.

Mdulo de Control

Figura 8

Pg. 6

A

B

Punto M

RMB= 4,25 K

RMB= 500

A

B

Punto M

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El nivel de tensin de informacin ser en este caso:

RMB 0,5 K

VM = x V = x 5 Volt = 0,49 VoltrRT 5,1 K

Durante la operacin normal del sistema, cuando la posicin del componente comienzaa ser censada en su movimiento hacia un extremo de su recorrido, la resistencia delsensor de posicin aumentar o disminuir, dependiendo de cmo se haya diseado el

circuito. El mdulo de control electrnico utiliza el nivel de tensin monitoreada paradeterminar que tipos de cambios estn ocurriendo en el sistema.

Si la resistencia del sensor de posicin aumenta, el nivel de tensin monitoreadoaumentar.Si la resistencia del sensor de posicin disminuye, el nivel de tensin monitoreado

disminuir.

El circuito del sensor de posicin, produce una seal de informacin que consiste enuna tensin analgica (nivel de tensin monitoreado por el mdulo), normalmente elrango de variacin de dicha tensin se encuentra aproximadamente entre 0,5 Volt y 4,5Volt. Esta condicin se cumple siempre que la resistencia del sensor sea la que

corresponda al diseo del circuito, cualquier valor de resistencia que se encuentre fuerade los lmites del diseo, podr dar informaciones errneas de la real posicin en la que

se encuentra el sensor.

Si se produce una apertura del circuito entre el mdulo de control y el Punto A del

sensor de posicin o entre el Punto M del sensor y el mdulo de control, dar comoresultado una lectura de 0 Volt en la lnea de informacin.

El mismo nivel de informacin se producir si se abre el sensor propiamente dicho,en el extremo donde recibe la tensin de referencia, o si se abre el cursor.

Si la apertura del circuito se produce en el sensor propiamente dicho en su extremoque va conectado a masa, o en la lnea que conecta este extremo con masa, en la

lnea de informacin se tendr presente un nivel de tensin de informacin de 5Volt.

Un corto circuito a masa en la lnea que alimenta con la tensin de referencia al

sensor o en la que conecta la salida de informacin con el mdulo, dar comoresultado un nivel de tensin de informacin de 0 Volt.

Si la lnea que conecta el retorno del sensor con la masa del mdulo es corto

circuitada a masa, el nivel de la seal de entrada no se ver afectado.Una resistencia mayor que lo normal insertada en cualquiera de las conexiones delsensor con el mdulo (por ejemplo resistencia de contacto en los conectores),

producir un nivel de informacin errneo.Si dicha resistencia est insertada en la lnea por la que el sensor recibe la tensin dereferencia, el nivel de tensin de informacin ser menor al real de acuerdo a la

posicin que el componente tiene en ese momento.Si dicha resistencia se encuentra presente en la lnea de conexin del sensor con el

mdulo, el nivel de la tensin de informacin ser mayor al real, de acuerdo a laposicin que el componente tiene en ese momento.

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