motores de combustiÓn interna. fundamentos y servicio elÉctrico/electrÓnico

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UNA RECOPILACIÓN SOBRE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA ALTERNATIVOS Y SU CONTROL ELECTRÓNICO Juan José Delgado Vaca (Ingeniero Industrial)

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UNA RECOPILACIÓN SOBRE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA ALTERNATIVOS Y SU CONTROL ELECTRÓNICOJuan José Delgado Vaca (Ingeniero Industrial)Índice: 0 12.3.Prólogo. Introducción a los motores de combustión interna alternativos. 1.1. Concepto de máquinas y motores térmicos. 1.2. Fundamentos de los motores de combustión interna alternativos. 1.3. Clasificaciones 1.4. Las transformaciones energéticas. 1.5. La combustión 1.6. Concepto de rendimiento 1.7. Nomenclatura básica de los motores. 1.8.

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Page 1: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

UNA RECOPILACIÓN SOBRE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA ALTERNATIVOS Y SU

CONTROL ELECTRÓNICO

Juan José Delgado Vaca (Ingeniero Industrial)

Page 2: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

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Índice: 0 Prólogo. 1 Introducción a los motores de combustión interna alternativos.

1.1. Concepto de máquinas y motores térmicos. 1.2. Fundamentos de los motores de combustión interna alternativos. 1.3. Clasificaciones 1.4. Las transformaciones energéticas. 1.5. La combustión 1.6. Concepto de rendimiento 1.7. Nomenclatura básica de los motores. 1.8. Procesos básicos de los motores 1.9. Ciclos P-V 1.10. Clasificación de los motores de combustión interna alternativos 1.11. Balance de energías en un motor 1.12. Parámetros fundamentales de un motor

2. El multímetro y el osciloscopio 2.1. Definición de multímetro 2.2. Medidas de las diferentes magnitudes eléctricas 2.3. Cómo probar diodos u transistores 2.4. El osciloscopio 2.5. Definiciones importantes en instrumentación 2.6. El puente “WheatStone”.

3. Circuitos básicos del motor 3.1. Chequeo de instalación eléctrica 3.2. La batería 3.3. El alternador 3.4. El motor de arranque 3.5. Circuito de carga 3.6. Alternador monofásico elemental 3.7. Alternador trifásico elemental 3.8. Mejoras en el alternador trifásico elemental 3.9. Realización del alternador 3.10. Despiece de un alternador 3.11. Desmontaje del alternador del motor 3.12. Desmontaje del alternador en el banco 3.13. Comprobación de los elementos del alternado 3.14. Montaje del alternador en el banco 3.15. Comprobación del funcionamiento del alternador 3.16. Prueba del alternador en el banco 3.17. Reguladores electrónicos incorporados 3.18. Comprobación del regulador en el campo de trabajo 3.19. Comprobación del regulador en el banco eléctrico 3.20. Circuito de arranque 3.21. Principio de funcionamiento del motor de arranque 3.22. Componentes del motor de arranque 3.23. Despiece del motor de arranque 3.24. Comprobación del conducto inductor 3.25. Comprobación tapa, lado conector 3.26. Comprobación soporte, lado accionamiento 3.27. Comprobación piñón de arranque 3.28. Comprobación del relé de arranque 3.29. Comprobación final después del montaje 3.30. Comprobación del motor de arranque en el banco eléctrico

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Motores de combustón interna alternativos.-

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1. Introducción a los motores de combustión interna alternativos

Potencia perdida en la transmisión

PT= Pe – PR

PT depende de la fricción en el embrague, en caja de cambios y en el diferencial

1.1. Concepto de máquinas y motores Térmicos

-Máquina de fluido: Conjunto de elementos mecánicos que es atravesado por un fluido el cual sufre una transformación de su energía, de forma que si esta disminuye a su paso por la máquina se obtiene un trabajo mecánico (máquina de fluido motora), y si aumenta es necesario aportar trabajo mecánico desde el exterior (máquina de fluido generadora). -Motor térmico: Conjunto de elementos mecánicos capaz de producir energía mecánica a partir de la energía térmica de un fluido obtenida de una reacción química exotérmica (combustión convencional) o de una reacción nuclear.

1.2. Fundamentos de los motores de combustión interna alternativa.

-Potencia Efectiva, (Pe(KW(o CV)) P [kW] = P [CV]·0.7355 -Par efectivo, Me(Nm o kgm) -Régimen de giro, n(rev/min ó min-1)

-Potencia en hélice, Pr(kW o CV) -Empuje, FT(N) -Velocidad, V(Km/h)(Kn)

Máquina Térmica

E1

Trabajo mecánico Fluido

E1> ó <E2 Fluido E2 Motor

Térmico

Combustible

Aire

Trabajo mecánico

Gases de escape

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Colectores

1.3. Clasificaciones

Máquinas de Fluidos. • Máquinas hidráulicas.

Fluido Incomprensible (líquido) • Máquinas térmicas.

Fluido comprensible (gas o vapor) Motores Térmicos

• Combustión Externa.

Ciclos cerrados • Combustión Interna.

Ciclos abiertos

1.4. Las transformaciones energéticas.

El motor térmico utiliza el estado térmico creado por un proceso de expansión, pero mejora su rendimiento si se añade estado térmico previamente con un proceso de combustión.

Turbinas y bombas hidráulicas.

Turbinas de vapor y de gas.

Plantas de vapor: Combustible fósil o nuclear

Motores alternativos Turbinas de gas

Energía asociada a la constitución de la materia

Nivel atómico (NUCLEAR) Fisión Fusión

Nivel molecular (QUIMICA) Biomasa viva Biomasa fósil

Carbón Petroleo Gas natural

Energía eléctrica

Natural Creada por el hombre

Energía mecánica

Natural

Embalses Mareas Viento

Creada por el hombre

Rotación Translación Reacción

Pila de combustible

Electrólisis

Motor eléctrico

Generador eléctrico

Estado Térmico

Radiación Solar

Motor Térmico

Generador MHD Efecto Joule Fotovoltaica /

Termoeléctrica Reacción nuclear

Combustión convencinal

Fotosíntesis

Transmisión de calor

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reactantes Productos

1.5. La combustión.

Reacción química de combustión libera energía Energía liberada = deferencia de entalpías de formación (energía química asociada a los enlaces moleculares) entre reactantes productos (a una temperatura de referencia T0): Hr(T0)-Hp(T0)=m· Poder calorífico por unidad de masa (KJ/kg), diferencia de entalpías de formación entre reactantes y productos a la temperatura de referencia en una reacción completa.

Mf · Hc ≥Hr(T0)-Hp(To).

Estequiometría de la reacción química. Si el combustible tiene solo C y H

CnHm + (n+m/2)O2nCO2 + m/2 H2O Comb. Aire (aprox. 23% O2 y 77% N2)

12n+m 32(n+m/2)/0.23 Dosado espequimétrico Fe=mf/mae= 12n+m/32(n+m/2)/0.23. Aprox. 1/14.7 en la gasolina y en el gasoleo. Dosado relativo FR=F/Fe

• Coeficiente de exceso de aire: λ = Fe/F= 1/Fr o Mezcla pobre: FR<1 λ>1 o Mezcla rica: FR>1 λ<1

1.6. Concepto de rendimiento

1º principio de la termodinámica (volumen de control)

∆H=Q-Wu

∑ N¡∆h0f,i-∑ N¡∆h0

f,i

Motor Térmico

Volumen de control

Wu Reactantes

Productos Gases de escape

Medioambiente a temperatura T0

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Rendimiento térmico de la obtención de energía mecánica

Ηt= Wu/∆H=Wu/Hr(T0) 2º principio de la termodinámica Q/To ≤ ∆ S Wu ≤ -(∆H-T0∆S)= -∆S B=energía utilizable en flujo estacionario, H – T0S

• Trabajo máximo se obtendría cuando los gases de salida del motor lo hicieran a la temperatura T0 y la presión P0

Wu≤ -[(H-TS)p,0-(H-TS)r,0] = -(∆G)ToPo

O bien: Wumax=-(∆G)ToPo (∆G)ToPo = incremento de enrgía libre de Gibas (H-TS) en la transformación de la mezcla combustible – aire a productos, a la presión y temperatura del ambiente (máxima con reacción completa).

Comentarios:

• denominador de esta expresión es realmente la diferencia de exergías de reactantes y productos a la temperatura del medio ambiente o estado muerto

• Wu,max es el máximo trabajo útil que podría obtenerse de una combinación volumen de control – atmósfera.

• este rendimiento expresa la fracción de exergía del aire y el combustible que atravesando el motor e interaccionando sólo con el entorno, es realmente trabajo útil.

• la energía libre de Gibas es una magnitud difícil de evaluar

Rendimiento respecto al combustible quemado.

Ηf = Wu/mf · Hc = Ŵu/mf · Hc

• El poder calorífico es un dato mucho más fácil de determinar • Por otra parte:

Wu,max=(H-TS)R,0 –(H-TS)R,0=(HR-Hp)0 + T0(Sp-Sr)0= Hc+T0(SP+Sr)0≥Hc

• El T0(SP-SR)0 es muy pequeño en los motores de combustión interna • Ambas definiciones de rendimiento tienen un valor muy parecido cuando se

evalúa la conversión en energía mecánica.

Rendimiento exergético ηe = Wu/Wu,max=Ŵu/ Ŵu,max

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1.7. Nomenclatura básica de los motores

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1.1. Procesos básicos de los motores

1.2. Ciclos P-V

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• Ciclo teórico

o Proceso ideales o Combustión instantánea o Escape espontáneo instantáneo

• Ciclo real = diagrama del indicador: o Evolución real de la presión en el cilindro

RENDIMIENTOS. Para un Vd dado el rendimiento del ciclo depende de su area en el diagrama p-V

• Rendimiento del ciclo teórico: ηt = f(r,.Fr) • Rendimiento del ciclo real (de trabajo): η¡<ηt

o Pérdidas de calor (Combustión + expansión) o Perdidas de tiempo (Combustión no instantanea) o Perdidas de escape (Apertura de la v. escape + contraer. Escape)

1.3. Balance de energías en un motor

Energía introducida al motor por unidad de tiempo : mf · Hc

Pérdidas del ciclo teórico: • Foco caliente y Foco frío (por Carnot: η = 1 – (TFF/TFC)<1

Pérdidas del ciclo real: (ηi = o,4 – 0.55) • Pérdidas de calor por las paredes. • Pérdidas de tiempo de la combustión por velocidad de combustión. • Pérdidas de escape por salida de gases no instantánea y pérdidas de carga en

conductos. Pérdidas mecánicas: (ηe = 0,25 – 0,4)

• Pérdidas por rozamiento (lubricación, hidrodinámica y mixta). • Pérdidas de bombeo, Área de válvulas. Crecen al estrangular la admisión. • Pérdidas de accionamiento de auxiliares: bombas de agua, bomba de aceite, bomba de

combustible (diesel), alternador… BALANCE TÉRMICO:

ceeeeradRAcrecf HmhmQQQPHm ··· &&&&&& +++++= Potencia Efectiva 25 – 40%

Calor radiador 20 – 30%

Calor radiador aceite (si existe) 5 – 10% Calor radiación 3 – 5%

Energía de los gases de escape por su temperatura 25 – 30%

Combustión incompleta <1%

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1.4. Clasificación de motores de combustión interna alternativos

• Según combustión y formación de mezcla o Motores de Encendido Provocado (“Otto”).

Mezcla Homogénea (Dosado constante en la cámara) Premezclada

Mezcla Estratificada (Dosado variable en la cámara) • Premezclada • Inyección directa

o Motores de encendido por Compresión (“Diesel”) Inyección directa (DI) Inyección indirecta (IDI)

• Según renovación de la carga o 4 tiempos o 2 tiempos

• Según refrigeración o Refrigeración por líquido o Refrigeración por aire

• Según presión de admisión o Aspiración Natural o Sobrealimentados

Mecánica Por turbina de escape

• Según número o disposición de cilindros o En linea o En V o Boxer y cilindros opuestos

• Según posición del árbol de levas o Lateral o En cabeza

Motor de encendido provocado de gasolina Ciclo Otto

Mezcla premezclada antes de la combustión (carburante o inyección). Ignición combustible por agente externo (chispa) Regulación de la carga por estrangulamiento de la admisión Dosado relativo cercano a uno Combustibles ligeros (gasolina o gas

Según combustión y formación de la mezcla

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Motor de encendido por Compresión de gasóleo Ciclo Diesel

Mezcla durante la combustión (inyección en el cilindro final de compresión) Ignición de la combustión por autoinflamación Regulación de la carga por caudal inyectado Dosado medio muy variable Combustibles pesados (gasóleo o fuel oil)

Motor de inyección indirecta o de precámara Durante la compresión el aire entra a la precámara y adquiere un fuerte movimiento de torbellino. La combustión se inicia en la precámara y se extiende a la cámara principal mediante el chorro saliente por la tobera. El inyector tiene un solo chorro

Motor diesel de inyección directa Durante la admisión y compresión el aire adquiere un movimiento de torbellino en la cámara de combustión tallada en el pistón. La combustión se inicia en dicha cámara y se extiende por toda la cámara principal. El inyector debe tener varios chorros

Motor de cuatro tiempos

Según renovación de la carga

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Motor de 4 tiempos: Evolución de parámetros en el ciclo de un motor Otto

Motor de 4 tiempos: Evolución de parámetros en el ciclo de un motor Diesel

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Motor de dos tiempos. Motor Otto. Barrido por carter y admisión y escape por lumbreras

Proceso de renovación de la carga

Page 15: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

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Refrigeración por líquido

Refrigeración por aire

Según refrigeración

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Motor de aspiración natural

Motor sobrealimentado por túrbina de escape

Según presión de admisión

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Según posición del árbol de levas

Motor en V 8-V

60º - 90º

Motor “boxer”

V a 180º

Motor en línea

6-L

Según número y disposición de cilindros

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1.5. Parámetros fundamentales del motor

• Parámetros geométricos

Diámetro: D(mm) • Ciclomotores y motos: 30 – 40 mm • Motores de turismos: 70 – 90 mm • Motores de camión: 100 – 150mm

Carrera S Relación Carrera/diámetro: S/D

• Motores deportivos: 0’8 – 0’9 • Motores de turismos: 0’95 – 1’05 • Motores industriales: 1’1 – 1’2 • Motores de encendido provocado: 9’5 – 11 • Motores diesel: 15-18

Relación de compresión

R=Vt/VC=VC+VD/VC

Parámetros Indicados y efectivos. • Trabajo indicado: Wi=∫pdV Ciclo termodinámico • Potencia indicada: Wi=Wi·ni Por cilindro

I=1(2 tiempos) i=1/2(4tiempos) • Presión media Indicada: pmi=Wi/VD·ni=Wi/VD • Presión media efectiva: pme=We/VD·Z·ni • Potencia efectiva: Pe=We=Wi·ηm=Me·ω

• Velocidad del pistón: C(α)=ds(α)/dt

• Velocidad media del pistón: Cm=1/180º∫180

0

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• Potencias, rendimiento y consumo específicos. o Rendimiento indicado:

cf

ii

Hm

W

·&

&

=η donde Hc es el poder calorífico inferior del combustible

o Rendimiento efectivo: mi

cf

ee

Hm

Pηηη ·

·==

&

o Rendimiento mecánico: ZW

P

ZW

P

i

pm

i

em ·

1· &&

−==η

o Potencia de pérdidas mecánicas: eipm PZWP −= ·&

Rozamiento en cojinetes, pistón/camisa, levas y válvula Proceso de renovación de la carga Accionamiento de elementos auxiliares: bombas de agua, aceite,

combustible, etc.

o Consumo específico: cee

f

efHP

mg

·

1

η==

&

o Potencia específica: Potencia por litro de cilindrada o por kg. de peso

o Rendimiento volumétrico: Pa

D

av

nZV

m

2/··

&=η

o Potencia efectiva en función de datos de un motor miceRaDve HFFinZVP ηηρη ··········=

1.6. Curvas características.

• Curvas de par y potencia con posición de acelerador a fondo

• Los valores en cada régimen de giro dependen de ciertas condiciones de utilización

o Temperatura motor y temperatura exterior o En algunos motores tipo de combustible

o Condición transitoria de aceleración

o Puesta a punto, etc.

Page 20: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

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1.7. Parámetros fundamentales de los motores de combustión interna alternativos.

Denominación Símbolo Unidad Denominación Símbolo Unidad Diámetro del cilindro( o pistón)

D m (mm) Potencia indicada (unitaria)

)4(2/1)2(1

··1

TóTi

inWN ii

=

=

W ó kW

Carrera del pistón (PMI a PMS)

S m (mm) Potencia indicada (total)

ZNN ii ·1= W ó kW

Relación carrera/diámetro

S/D Presión media indicada

)··/(1 inVNpmi Di= Bar, kg/cm2

Área del pistón 4/2DAp π= m2 Presión media

efectiva )··/( inVNpme Te= Bar,

kg/cm2 Cilindrada unitaria SAV pD ·= m3 Potencia de pérdidas

mecánicas eipm NNN −= W ó kW

Número de cilindros Z Rendimiento mecánico

ipmiem NNNN /1/ −==η

Cilindrada total ZVV DT ·= m3 (cm3) Caudal másico del aire

am& Kg/s

Volumen de compresión

VC m3 (cm3) Caudal másico del combustible

fm& Kg/s

Relación de compresión (volumétrica)

cCD VVVr /)( += Dosado af mm && /

Par motor efectivo (medio)

Me Nm Rendimiento indicado/interno cfii HmN ·/ &=η

Velocidad angular ω Rad/s ó s-1 Rendimiento efectivo

cfeie HmN ·/ &=η

Régimen de giro n Rev/s ó s-1 Consumo específico de combustible efectivo

efef Nmg /&= g/k·W·h

Velocidad media del pistón

Sncm 2= m/s Potencia específica efectiva

Te

e

VNN

PesoNN

/

/

=

=

kW/kg kW/l

Potencia efectiva ω·ee MN = W ó kW Rendimiento volumétrico

)·2/·/( iaTav nVm ρη &=

Trabajo indicado Área del diagrama del indicador

∫= pdVWi J ó Kj

Modificación de las curvas características al sobrealimentar un motor. Línea de trazos: versión ASPIRACIÓN NATURAL, línea continua: versión sobrealimentado.

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2. El multímetro y el osciloscopio 2.1. Definición de multímetro

Un multímetro, a veces también denominado polímetro o tester, es un instrumento electrónico de medida que combina varias funciones en una sola unidad. Las más comunes son las del voltímetro, amperímetro y ohmetro.

Los multímetros son una herramienta de prueba y diagnóstico para los técnicos que

necesitas manejarse con magnitudes eléctricas y que pueden ser expertos en múltiples disciplinas.

Para entender el manejo y funcionamiento de este dispositivo, debemos conocer bien las

leyes eléctricas que gobiernan los aparatos eléctricos del motor. En un motor se efectúan muchos procesos mediante máquinas eléctricas, estos pueden ser

generadores o alternadores. Es por ello que es necesario conocer la estructura y funcionamiento de estos componentes para diagnosticar averías y hacer reparaciones.

• Conceptos Básicos

o Corriente alterna: Es aquella que cambia de polaridad en función del tiempo. Una característica de ésta es que es de forma sinusoidal (adquiere la forma de la función del seno).

o Corriente continua: Es la que nos entrega, por ejemplo, una batería, y es la que tienes polaridad positiva. La rectificación de la corriente alterna es una corriente pulsante, en este caso. Puede ser positiva o negativa

o Ley de Ohm: Establece la relación entre la corriente, la resistencia, y el voltaje. Esta ley establece que: “La intensidad es directamente proporcional

al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia que se opone a esta”. o Corriente eléctrica: Es el flujo de electrones a través de un conductor que es

generalmente cobre. o Semiconductor: Son materiales cuya conductividad se encuentra entre los

conductores y los dieléctricos o aisladores. Un ejemplo de ellos es el germanio y el selenio.

o Voltímetros: Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos que separan las componentes continua y alterna de la señal, pudiendo medirlas independientemente.

o Amperímetro: El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión sobre un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente circulante.

o Óhmetro: El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia.

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La escala de galvanómetro está calibrada directamente en ohmnios, ya que en la aplicación de la ley de Ohm, al ser un voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante a través del galvanómetro solo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa. Existen también otro tipo de óhmetros más exactos y sofisticados, en lo que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circulara través de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje V en los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de R vendrá dado por:

I

VR =

Para medidas de alta precisión la disposición indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba. Para evitar este inconveniente, un óhmetro de precisión, tiene cuatro terminales denominados contactos Kelvin. Dos terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que, los otros dos, permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba, no afecta a la exactitud de la medida.

• Unidades de medida básica:

o Amperio (A): Unidad de medida de la corriente eléctrica, es la cantidad de carga que circula por un conductor por unidad de tiempo I=Q/T .Es la corriente (I) que produce una fuerza de 2x10-7 newton por metro entre dos conductores paralelos separados por 1 metro 1A=1coulombio/segundo1A= 1000 mA (miliamperio)

o Coulombio (c): Unidad de medición de la carga eléctrica. Carga Q que pasa por un punto en un segundo cuando la corriente es de un amperio. 1Coulombio= 6.28·1018 electrones

o Julio (J): es el trabajo (W) hecho por la fuerza de un newton actuando sobre la distancia de 1 metro.

o Vatio (W): Unidad de la potencia (P) requerida para realizar un trabajo a razón de un julio (joule) por segundo.

o Faradio (F): Unidad de medida de los capacitares/condensadores. Es la capacitancia (C) en donde la carga de un coulombio produce una diferencia produce una diferencia de potencial de un voltio.

Page 23: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

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o Ohmnio (Ω): Unidad de medición de la resistencia eléctrica, representada por la letra griega Ω. Es la resistencia que produce una tensión de un voltio cuando es atravesada por una corriente de un amperio.

o Siemens (S): Unidad de medida de la conductancia (G). Es la conductancia que produce una corriente de un amperio cuando se aplica una tensión de un voltio. Es el recíproco del Ohmnio, antes llamado mho.

o Voltio (V): Unidad de medición de la diferencia de potencial, eléctrica o de tensión eléctrica. Comúnmente llamado voltaje. Es la diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor que transporta una corriente de un amperio, cuando la potencia disipada entre los puntos es de un vatio.

o Hertz (Hercio) (Hz): Cantidad de ciclos completos de una onda en una unidad de tiempo un Hertz=1 ciclo/segundo

o Henrio (H): Unidad de medida de los inductores/bobinas. Es la inductancia (L) en que un voltio es inducido por un cambio de corriente de un amperio por segundo.

2.2. Medidas de las diferentes magnitudes eléctricas

• Medir tensión, corriente y resistencia – Impedancia en corriente alterna

-Cómo medir tensión en corriente alterna: Medir en corriente alterna es igual de fácil que hacer mediciones en corriente directa

(DC). Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (voltios) en AC (c.a) Como se está midiendo en corriente alterna, es diferente la posición del cable rojo y

negro. Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala, si no se sabe la magnitud del

voltaje que se va a medir, escoger la escala más grande. Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala para medir

automáticamente. Se conecta el multímetro a los extremos del componente (se ponen en paralelo) y se

obtiene la lectura en la pantalla La lectura obtenida es el valor RMS o efectivo de tensión.

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-Medir corriente alterna: Se selecciona, en el multímetro, la unidad amperios en AC (c.a). Como se está midiendo

corriente alterna, es indiferente la posición de los cables rojo y negro. Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala. Si no tiene selector de escala

el multímetro la seleccionara de forma automática. Para medir una corriente en un multímetro, este tiene que ubicarse en el paso de la

corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde pasa la corriente y conectamos el multímetro (lo ponemos “en serie”).

En alguna ocasiones no es posible abrir el circuito para colocar el amperímetro. En estos casos, si se desea averiguar la corriente que pasa por un elemento se utiliza la ley de Ohm. Se mide la tensión que hay entre las terminales del elemento por el cual pasa la corriente que se desea averiguar y después, con la ayuda de la ley de Ohm (V=I·R), se obtiene la corriente (I=V/R). Para obtener una buena medición, se debe tener los valores exactos tanto de la tensión en AC como la resistencia.

Otra opción es utilizar un amperímetro de gancho, que permite obtener la corriente que pasa por un circuito sin abrirlo. Este dispositivo, como su nombre indica, tiene un gancho que se coloca alrededor del conductor por el que pasa la corriente y mide el campo magnético alrededor de el. Esta medición es directamente proporcional a la corriente que circula por el conductor y que se muestra con ayuda de una aguja o pantalla.

El valor obtenido por este tipo de medición es RMS o efectivo de la corriente -Como medir una resistencia/impedancia en c.a. Esta medición es igual a la que se realiza en DC(c.d.). Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala. Para medir una resistencia con el multímetro, este se debe ubicar con las puntas abiertas

en los extremos del elemento a medir (en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla. Lo ideal es que el elemento a medir (una resistencia en este caso) no esté alimentado por ninguna fuente de poder (Vs). El ohmímetro hace cicular una corriente I por la resistencia para poder obtener el valor de ésta.

Un caso más general es cuando se desea medir una impedancia (Z), que es la combinación de una resistencia y una reactancia (Z=R·jX), ya sea inductiva (presencia de inductor en una bobina) o capacitiva (presencia de un capacitor o condensador). Hay alguno multímetros que permiten medir estos valores, pero en caso de no tenerlo, la corriente en una impedancia se puede obtener con la ayuda de la ley de Ohm. Z=V/I, donde V e I son valores RMS. Una vez obtenida la impedancia (Z), el valor de la bobina o inductor (inductancia) o el valor condensador o capacitador (capacitancia) se obtiene con las fórmulas:

cfXC

π2

1=

LfXL π2=

Donde: f= frecuencia en Hertz o ciclos por segundo. π = 3.1416 Xc= reactancia capacitativa XL= reactancia inductiva

Cuando: R= 0 y la impedancia es totalmente reactiva (no hay resistencia) Si XL= 0, la impedancia es totalmente reactiva y no hay bobina o inductor Si XC= 0, la impedancia es totalmente reactiva inductiva y no hay condensador o capacitador.

Nota: Recordar que: Z=R+jX, donde X=XL-XC

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• Medir tensión, corriente y resistencia en C.D. con un multímetro -Medir tensión en c.d.

Para medir tensión/ voltaje, se selecciona la unidad voltios en DC(c.d.) Se revisa que los cables rojo y negro estén conectados correctamente.

Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala. Se conecta el multímetro a los extremos de componente (se pone en paralelo) y se obtiene

la lectura en la pantalla. Si la lectura es negativa significa que el voltaje en el

componente medido tiene la polaridad al revés de la supuesta. Normalmente en los multímetros el cable rojo debe tener la

tensión más alta que el cable negro.

• Medir corriente directa.

Para medir corriente directa se selecciona, en el multímetro, la unidad amperios en DC(c.d.). Se revisa que los cables rojo y negro estén conectados correctamente.

Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala. Para medir una corriente en un multímetro, este tiene que ubicarse en el paso de la

corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde pasa la corriente y conectamos el multímetro (lo ponemos “en serie”).

En alguna ocasiones no es posible abrir el circuito para colocar el amperímetro. En estos casos, si se desea averiguar la corriente que pasa por un elemento se utiliza la ley de Ohm. Se mide la tensión que hay entre las terminales del elemento por el cual pasa la corriente que se desea averiguar y después,

con la ayuda de la ley de Ohm (V=I·R), se obtiene la corriente (I=V/R). Para obtener una buena medición, se debe tener los valores exactos tanto de la tensión en AC como la resistencia.

Otra opción es utilizar un amperímetro de gancho, que permite obtener la corriente que pasa por un circuito sin abrirlo. Este dispositivo, como su nombre indica, tiene un gancho que se coloca alrededor del conductor por el que pasa la corriente y mide el campo magnético alrededor de el. Esta medición es directamente proporcional a la corriente que circula por el conductor y que se muestra con ayuda de una aguja o pantalla.

• Medir una resistencia en c.d.

Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala. Para medir una resistencia con el multímetro, este se debe

ubicar con las puntas abiertas en los extremos del elemento a medir (en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla. Lo ideal es que el elemento a medir (una resistencia en este caso) no esté alimentado por ninguna fuente de poder (Vs). El ohmímetro hace cicular una corriente I por la resistencia para poder obtener el valor de ésta.

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2.3. Como probar diodo y transistores. • Cómo probar diodos

Para poder determinar si un diodo está en buen estado o no es muy importante en la vida de un técnico en electrónica, pues esto le permitirá poner a funcionar correctamente un artículo electrónico.

Pero no solo son los técnicos los que tienen que saberlo.

En el caso del aficionado que esta implementando un circuito o revisando un proyecto, es indispensable saber en que estado se encuentran los componentes que utiliza.

Hoy en día existen multímetros (VOM) digitales que permiten probar con mucha facilidad un diodo, pues ya vienen con ésta alternativa listos de fábrica. El caso que se presenta aquí es el método típico de medición de un diodo con un tester analógico. Para empezar se coloca el selector para medir resistencias (ohmnios/ohms), sin importar de momento la escala. Se realizan las dos siguientes pruebas:

o Se coloca el cable color rojo en el ánodo de diodo (el lado del diodo que no tiene la franja) y el cable de color negro en el cátodo (el lado con la franja), el propósito es que el multímetro inyecte una corriente continua en el diodo (esto es lo que hace cuando mide resistencias). Si la resistencia que lee es baja indica que el diodo, cuando está polarizado en directo, funciona bien y circula corriente a través de el. Si ésta resistencia es muy alta, puede ser síntoma de que el diodo esté abierto y tenga que ser reemplazado.

• Cómo probar un transistor: Para probar transistores bipolares

hay que analizar un circuito equivalente de éste, en el que se puede utilizar lo aprendido al probar diodos. Ver la siguiente figura:

Se ve que los circuitos equivalentes de los transistores bipolares NPN y PNP están compuestos por diodos y se sigue la misma técnica que para probar diodos comunes. La prueba se realiza entre el Terminal de la base (B) y el Terminal E y C. Los métodos a seguir en el transistor NPN y PNP son opuestos. Al igual que con el diodo si uno de estos “diodos equivalentes del transistor” no funcionan como se espera, hay que cambiar el transistor

Nota: -El cable rojo debe ir conectado al Terminal del mismo color -El cable negro debe ir conectado al Terminal del mismo color

Nota: Aunque este método es muy fiable (99% de los casos), hay casos en que, por las características del diodo o del transistor, esto no se cumple,. Para efectos prácticos se sugieres tomarle como 100% fiable.

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2.4. El osciloscopio • Pantalla ajustes del trazo, posición vertical.

El osciloscopio es un instrumento muy útil para realizar mediciones tanto AC como DC. Permite visualizar las formas de las ondas que se presentan en un circuito. Este instrumento básicamente traza la amplitud (la tensión) de la forma de onda contra el tiempo. Para que la señal se presente estática en la pantalla, ésta es trazada varias veces por segundo, así aparece continua en el tiempo. Al poder visualizar la señal es posible:

o Ver la amplitud de la señal (tensión pico, tensión pico-pico). Se calcula con las divisiones en sentido vertical de la pantalla del TRC

o Obtener la frecuencia. Se calcula con las divisiones en sentido horizontal de la pantalla del TCR.

o Confirmar o no si es la señal esperada en el punto donde se mide. En una medición de una señal en DC, el multímetro podría considerarse el equipo de medición preferido, pero esta medición carecería de información como el rizado si es que existiera.

• Características del osciloscopio. -La pantalla de osciloscopio: La pantalla es simplemente un TRC (tubo de rayos catódicos) en el cual el rayo de electrones es reflectado, para trazar la curva de la pantalla. Los osciloscopios normalmente tienen dividida la pantalla en 8 divisiones verticalmente (eje Y), y la medición se hace en V, y 10 divisiones horizontalmente, y la medición se hace en seg. Es conveniente establecer en la pantalla del osciloscopio el nivel de cero voltios, en la línea horizontal central. Esta ubicación divide la pantalla en una parte superior y otra inferior, permitiendo visualizar tanto valores positivos como negativos. Haciéndolo de esta manera también asegura que la señal se pueda visualizar con la mayor exactitud posible. Es muy útil tanto en DC como en AC. -Ajuste de intensidad y enfoque de trazo: El control de intensidad del trazo aumenta y disminuye según se aumente (a la derecha) o disminuya (a la izquierda) la rotación de la perilla. El control de enfoque del trazo permite aclarar la presentación de la señal en la pantalla cuando se disminuye la rotación de la perilla (a la izquierda). -Posición vertical del trazo: Con este control se modifica la posición (vertical) del trazo en la pantalla (ver línea horizontal roja en el gráfico de la pantalla del osciloscopio). Hay dos controles de éste tipo, uno por cada canal del osciloscopio. Muchos, además, tienen dos canales por lo cual se pueden hacer dos mediciones simultáneas. Hay también osciloscopios de un canal y de más de dos.

Nota: La linea horizontal en el gráfico de la pantalla se puso de color rojo para efectos de visualización, en realidad es de otro color.

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• Ajuste horizontal del trazo, Terminales de entrada y su uso, invertir señal de entrada del segundo canal.

-Ajuste del trazo en forma horizontal: Este ajuste permite mover el trazo para poder acomodarlo u lograr una mejor medición. Algunos osciloscopios permiten ampliar éste eje por 5 (X5) o por 10 (X10) cuando se tira de ese control. Esto permite ampliar el tiempo de barrido de cada división por una de las escalas antes mencionadas.

• Los terminales de entrada y su uso Hay dos Terminales de entrada y tienen dos modos diferentes en que se utilizan:

o El primer modo (modo de operación normal) es aquel en que el osciloscopio se utiliza para medir tensiones de entrada y son desplegadas en la pantalla. Las entradas se pueden utilizar por separado.

o El segundo es el modos X-Y. En esta caso las dos entradas se utilizan simultáneamente.

Las entradas verticales son los canales A,B que se pueden utilizar separados o simultáneamente (dual). El canal que se utiliza se escoge en el selector de canal (mode selector). Cuando se escoge el modo ADD se suman las entradas de los dos canales y se despliega en la pantalla con un solo trazo. Cuando el osciloscopio se utiliza en modo X,Y, la entrada 1 o X es la entrada horizontal y la entrada 2 o Y es la entrada vertical. Algunos osciloscopios pasan al modo X-Y mediante un botón o interruptor, otros lo logran mediante el selector TIME/DIV.

• Invertir señal de entrada del segundo canal Los canales del osciloscopio se pueden llamar canales 1 y 2, canales A y B o canales X e Y. En muchos casos se utiliza la perilla de posición vertical del segundo canal para invertir la señal que se mide. Para lograr esto normalmente se tira de la perilla. En otros osciloscopios esta opción puede aparecer como un interruptor disponible sólo para el segundo canal.

• Selector AC-GND-DC Este selector es muy importante. Permite visualizar la señal que se mide según la necesidad. Hay un selector de tipo por canal y tiene tres posiciones AC-GND-DC. La mayoría de las señales (formas de onda) a medir tienen tanto un componente en corriente continua (CD), como un componente en corriente alterna (AC). En algunas ocasiones solo se desea ver la componente AC, en otras no. -Posición AC: Ésta posición permite ver solo la componente de corriente alterna de la señal que se mide, eliminando la componente DC, si la tuviera. Para lograrlo hay en serie como la Terminal de entrada de cada canal del osciloscopio, un condensador (capacitador) de gran valor, bloqueando la componente DC. Acordarse de que un capacitador, no permite el paso de la corriente directa. Esta posición permite, por ejemplo, ver el rizado de una fuente de tensión eliminando la componente DC que ésta tiene en la salida.

Nota: -Canal 1= Canal X= Canal A -Canal 2= Canal Y= Canal B -Canal= Channel= CH

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El inconveniente que existe con este tipo de medición es que cuando se hace a bajas frecuencias, de forma la forma de onda de la señal medida, debido a la carga y descarga del capacitador de bloqueo.

• Posición GND. Esta posición desconecta las entradas del osciloscopio. La pantalla de ORC presenta una línea horizontal que se establece a 0 voltios. Esta opción es útil cuando se desea establecer el nivel de 0 voltios, en la pantalla a conveniencia, con ayuda de la perilla de ajuste vertical del trazo. Por ejemplo, en vez de tener el trazo en el centro de la pantalla (como se acostumbra), se puede correr para arriba o para abajo según se desee.

• Posición DC En esta opción la señal que se desea medir se presenta exactamente como es, una combinación de AC y DC. Hay que tener cuidado y tener en cuenta que la componente DC de la señal, que se elimina en la medición de AC, puede tener un valor grande y cause que la señal en la pantalla no se pueda ver. Para resolver este problema se establece la escala de medición vertical de la forma más adecuada.

• Selección del modo de operación (mode) Hay 4 modos de operación en un osciloscopio: Canal 1(CH1), Canal 2(CH2), Dual y Add.

o Canal 1: con el selector Mode en esta posición, solo se permite ver en la pantalla del osciloscopio la señal que entra por el canal 1. Cuando éste está activo, la entrada que puediera haber en el canal 2, no se visualiza en la pantalla.

o Canal 2:Con el selector en mode en estas posición solo se permite ver en la pantalla del osciloscopio la entrada de señal que entra por el. Cuando el canal 2 esta activo, la entrada que pudiera tener el canal 1no se visualiza en la pantalla.

o Dual: Cuando se escoge ésta opción, las dos entradas vertical del osciloscopio, se visualizan simultáneamente en la pantalla. Este modo de operación permite comparar las dos señales de entrada del oscilocopi0, no se visualiza en la pantalla

o Add: Cuando se escoje esta opción se utilizán las señales de los 2 canales y se realiza una suma. El resultado de la suma es el final que se muestrea en la pantalla.

La suma es directa y se recomienda tener los dos canales con la misma escala de medición.

• Cómo hacer una resta de dos señales Se logra invirtiendo la señal del canal 2 (CH2). Con el canal 2 invertido y ejecutando la suma (Add) se obtiene el mismo resultado que si hiciera la resta: CH1-CH2 y éste resultado será el que se despliegue en pantalla. Nota: Para invertir la señal del canal 2, algunos osciloscopios tien un

interruptor y en otros hey que tirar la perilla de posición vertical del canal 2

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• Ganancia vertical (en amplitud) de las señales de entrada. Ganancia vertical variable

• Ganancia vertical Cuando la señal se despliega en la pantalla del osciloscopio, se puede obtener su amplitud real multiplicando la cantidad de divisiones verticales por la escala de cada división. Si la señal tiene una amplitud de 3 divisiones y cada división tiene un valor de 5 voltios, entonces la amplitud de la señal es de 15 voltios. En algunas ocasiones la señal puede tener una gran amplitud (100 Voltios o más) o puede ser muy pequeña (del orden de los milivoltios). En estos casos, para poder visualizar la señal y para poder verla aprovechando el espacio que da la pantalla del osciloscopio, se selecciona la escala que más convenga

o Si la señal es muy pequeña Una señal senoidal de 25milivoltios (mV) de amplitud, se puede escoger la escala de 5mV/Div, (5 miliVoltios por división) y la señal se desplegará en la pantalla ocupando verticalmente 5 divisiones.

o Si la señal es grande Una señal senoidal de 35 Voltios de amplitud, se puede escoger la escala de 5voltios/div (5 voltios por división).

Para poder escoger la escala de medición en el sentido vertical, se utilizan los controles de ganancia vertical. Hay que tener en cuenta que si se utiliza un osciloscopio de dos canales para ver dos señales, es posible que cada señal tenga una ganancia diferente. Esto significa que, las señales podrían verse muy parecidas en la pantalla del osciloscopio, pero pueden ser de amplitudes muy diferentes en realidad.

• Ganancia vertical variable Los osciloscopios típicos tienen una perilla más pequeña de color rojo, en la perilla de ganancia vertical, que siempre debe estar totalmente girada a la derecha (hace clic cuando es así). Esto asegura que haya una correcta calibración y una lectura confiable en la pantalla. Esta perilla se utiliza cuando, por alguna razón, se desea variar la amplitud de la señal fuera de los límites que permite la perilla de ganancia vertical.

• Cambiando la base de tiempo en un osciloscopio. Cambiar la base de tiempo es muy útil en un osciloscopio pues ayuda a visualizar cualquier señal que se mida de manera que se pueda “estirar” o “encoger” su presentación a lo “ancho” de la pantalla (horizontalmente). Cuando se ve una señal en la pantalla del osciloscopio, se puede medir su periodo contando el número de cuadrículas o divisiones que hay a lo largo del eje horizontal. (El periodo es la “distancia” que se mide sobre una señal periódica desde un punto cualquiera sobre ella, hasta que este punto se vuelva a repetir). Una vez contadas las divisiones, se multiplican por la escala escogida para cada división. Ejemplo: Midiendo un periodo. Si tengo 5 divisiones de 10 milisegundos, el periodo es de 50 milisegundos y la frecuencia es: f=1/T=1/50·10-3= 20 Hertz.

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Si se mide otra señal, de una frecuencia muy diferente, es necesario hacer un ajuste a la escala horizontal (la base de tiempo), de manera que se obtenga la mejor visualización de la señal en la pantalla.

• Cómo se cambia la base del tiempo Para cambiar la base del tiempo en un osciloscopio, se utiliza la perilla de control llamada Time/Div. (tiempo por división). Esta perilla de control escoge, para éste osciloscopio, una escala que va desde 0.2uSeg. hasta 0.2 Seg. por división.

2.5. Definiciones importantes en instrumentación A menudo cuando se lee un artículo técnico, o proyecto, se incluyen mediciones y/o análisis de los resultados obtenidos, se encuentran términos relacionados con los instrumentos utilizados, como podrían se multímetros, osciloscopios y otros. A continuación se presentan algunas definiciones importantes que pueden ayudar a entenderlos mejor:

-Precisión: El grado en que una medición es legible o es especificada. Usualmente se expresa de la manera siguiente:

o En unidades de medición: dentro de +/- 5 mV. o En forma de porcentaje: legible dentro del 3% de la escala.

-Resolución: Es el incremento más pequeño que permite diferenciar una lectura de otra. -Sensibilidad: Es la razón entre la respuesta en la salida a un estímulo en la entrada. A menudo se expresa la entrada requerida para tener:

o Una salida a escala completa o Una salida apenas perceptible.

-Error: Es la diferencia entre la medición correcta y la obtenida. Muchas veces el error se expresa en porcentaje de la medición correcta o también como un porcentaje de todo el rango de medición del instrumento utilizado.

-Exactitud: Es el grado en que el valor medido se aproxima al valor correcto. Usualmente se expresa en porcentaje de error.

Notas importantes: -Si se está visualizando más de una señal, las dos tendrán la misma escala de base de tiempo. Aún así se pueden ver en forma simultánea escogiendo la escala adecuada. De esta manera se pueden hacer comparaciones entre las frecuencias y periodos de las señales, entre otras cosas. -La perilla interior, en color rojo, siempre tiene que estar al máximo de giro hacia la derecha (calibrado) para obtener una lectura fiable. Esta perilla se utiliza con el propósito de variar la escala fuera de los límites normales de la perilla de control de la base de tiempo, con el propósito de visualiza la forma que tiene una onda. Siempre hay que regresrla a su ubicación por defecto, al máximo a la derecha.

E=[(dato obtenido-dato correcto)/dato correcto]·100%

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-Linealidad: Es el grado en que el diagrama de una estimulación de entrada, comparado con el diagrama de la respuesta a esta estimulación, vista en la salida, se aproxima a una línea recta.

2.6. El puente Wheatstone.

Este es un circuito inicialmente descrito en 1833 por Samuel Hunter Christie (1784- 1865). No obstante fue el Sr. Charles Wheatstone quien le dio muchos usos cuando lo descubrió en 1843. Como resultado este circuito lleva su nombre. Es el circuito más sensible que existe para medir una resistencia. Es un circuito muy interesante y se utiliza para medir el valor de los componentes pasivos como ya se dijo con las resistencias. El circuito es el siguiente: (puede conectarse a cualquier voltaje en corriente directa, recomendable no más de 12voltios). Cuando el puente se encuentra en equilibrio: R1=R2 y Rx=R3 de donde R1/Rx=R2/R3.

En este caso la diferencia de potencial (la tensión) es de cero “0” voltios entre los puntos A y B, donde se ha colocado un amperímetro, que muestra que no pasa corriente entre los puntos A y B (0 amperios). Cuando Rx=R3 VAB=0 voltios y la corriente = 0 amperios. Si no se conoce el valor de Rx, se debe equilibrar el puente variando el valor de R3. Cuando se hay conseguido el equilibrio, Rx será igual a R3(Rx=R3). R3 debe de ser una resistencia variable con una carátula o medio para obtener valores muy precisos. Ejemplo: Si R1 y R2 = 1KΩ (Kiloohmio) y R3= 5KΩ. Rx deberá de ser 5KΩ para lograr que el voltaje entre A y B (VAB) sea cero (corriente igual a 0) Así, bastará conocer una resistencia desconocida (Rx) y empezar a variar R3 hasta que la corriente entre A y B sea 0. Cuando esto suceda el valor de Rx será el mismo que R3. Una aplicación muy interesante en la industria es como sensor de temperatura, presión, etc. (dispositivos que varían el calor de sus resistencias de acuerdo al cambio de las variables antes mencionadas). Es en el amperímetro donde se ve el nivel o grado de desequilibrio o diferencia que hay entre el valor normal a medir y la medida real. También se utiliza en los sistemas de distribución de energía eléctrica donde se le utiliza para detectar roturas o fallas en las líneas de distribución.

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3. Circuitos Básicos del motor. La relación entre la batería el sistema de arranque y el de carga es un ciclo continuo de conversión de energía de una forma a otra. La energía mecánica que produce el motor del vehículo se transforma en energía eléctrica en el alternador, parte de la cual es almacenada en la batería en forma de energía química. La energía química de la batería, luego se transforma nuevamente en corriente eléctrica la cual es usada para mover el motor de arranque, el cual transforma nuevamente la energía eléctrica en energía mecánica. No importa qué punto del ciclo se considere el primero, lo importante es entender como se relacionan cada uno de los componentes del sistema y la función que cumple cada uno dentro del mismo.

3.1. Chequeo de la instalación eléctrica. • Resistencia de los circuitos y caídas de tensión

La ley de Ohm (V=I·R), como se ha visto anteriormente, establece que cuando hay una elevada resistencia en un circuito se produce una pérdida o “caída” de tensión, reduciendo la tensión que ha de llegar al punto. Por ejemplo, supongamos que circulan 200 amperios por un circuito que posee una resistencia de tan solo 0.01 ohmnios, la caída de tensión que puede producirse es de nada menos que 2 voltios, lo que supone una pérdida del 16% de la tensión proporcional por la batería. Este valor de resistencia tan bajo cotado en el ejemplo, es difícil de medir con un multímetro normal, se requieren sofisticados instrumentos de medida, ya que a veces la propia resistencia de los cables de pruebas tienen más resistencia que el circuito que se desea medir Para medir las caídas de tensión, hay que situar el multímetro en medida de tensión continua (DC voltaje), en una escala baja, del orden de mV. La punta de pruebas (+) en el borne (+) de la batería y la punta negativa (-) ir situándola en los puntos de conexión por los que circule la corriente. El multímetro marcará los valores de tensión “pérdida o caída” en el tramo de la línea de medida. Los valores no deben de exceder los siguientes datos:

3.2. .La batería.

La energía eléctrica necesaria para que funciones los diferentes circuitos eléctricos y electrónicos de las máquinas se producen en la misma máquina, gracias a un generador que conocemos con el nombre de alternador y que es movido mediante la energía que le suministra el motor térmico. En las máquinas el alternador recibe energía mecánica que convierte en energía eléctrica para enviar a todos los elementos de consumo. Es necesario entonces que para producir energía eléctrica, el motor térmico, esté funcionando, si embargo existen elementos que necesitan energía eléctrica aún estando el motor térmico sin funcionar, el caso claro es el motor de arranque que pone en marcha el motor térmico, o las luces de señalización en caso de avería, o el alumbrado, etc. Es necesario entonces que tengamos una reserva de energía eléctrica para estos momentos, para eso se recurre a la batería cuya misión es recoger y almacenar energía eléctrica que le viene del alternador o generador para suministrarla a los diferentes elementos de consumo en un momento determinado.

200mV para cables 300mV para interruptores

100mV en masas

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12V = tensión nominal 75Ah es la capacidad que tiene 350A es la intensidad del cortocircuito

• Componentes que forman una batería. En la siguiente figura se aprecian los elementos constructivos de una batería de placas de Plomo (Pb), con todos sus elementos:

• El electrolito. Para que las placas que forman parte de la batería puedan generar energía eléctrica es necesario que se encuentren sumergidas en una solución de ácido sulfúrico diluido en agua para que se produzca una reacción química que hace que aparezca la energía eléctrica, a esta solución la denominamos electrolito. Esta solución debe cubrir todas las placas de la batería hasta un nivel de 2cm por encima de su borde superior, que se aprecia al quitar los tapones o tapas de los distintos vasos. Este electrolito, cuando está en condiciones correctas, tiene una densidad comprendida entre 1,270 y 1.290 gr/cm3 a una temperatura aprox. de 25ºC. El electrolito realiza también una función de conductor entre las placas de la batería, que cierra el circuito eléctrico que produce a su través.

• Características eléctricas que definen una batería o Tensión o voltaje nominal: Depende del nº de vasos o elementos conectados en

serie. Cada vaso en una batería lo componen un par de placas elementales y la tensión que suministra casa uno es del orden de los 2.3v, valor que depende del estado de carga de la batería. Lo que se hace para conseguir los 12v de una batería es colocar el nº suficiente de vasos en serie para que se sumen las tensiones elementales de cada vaso.

o Capacidad: Es una medida de la cantida de energía que la batería es capaz de almacenar, y esto es función de la cantidad de material químico que reaccióna en su interior y del tamaño de las placas donde se alojan algunos de estos elemento químicos. La capacidad de una batería se expresa en Amperios/hora y se ha de cuantificar con la siguiente fórmula: tIQ ·= .

o Intensidad de cortocircuito: Es la máxima que puede proporcionar la batería en un momento puntual, como por ejemplo ocurre en el caso de los arranques del motor térmico. La placa que identifica una batería tiene los siguientes dígitos:

12v 75 Ah 350A

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o Qué es una batería de bajo mantenimiento: Nunca debemos de preocuparnos de comprobar el nivel de líquido de una batería, pero actualmente hay técnicas de fabricación que permiten obtener separadores y placas con unas características físico-químicas que hacen aumentar notablemente su rendimiento eléctrico, esto puede ser la porosidad de las mismas o concentraciones concretas de elementos químicos que favorecen la reacciones de oxidación reducción que tienen lugar en su interior, todo esto les da cierta ventaja respecto a una batería estandar:

• Se reduce la autodescarga • Se reduce el consumo del agua • Aumento de la fuerza electromotriz o tensión entre bornes • Mayor intensidad puntual disponible en el arranque

o Acoplamiento de baterías:Hay 3 modos básicos de conectar varias baterías: en serie, en paralelo y mixto.

o Normas a seguir al manipular una batería: • No poner nunca en contacto el electrolito con la piel ya que es altamente

corrosivo por la presencia de ácido sulfúrico. • Cuidado con las herramientas encima de la batería se puede producir un

cortocircuito entre bornes que la haga llegar al límite con peligro incluso de que puede estallar.

• No comprobar la densidad del electrolito después de una fuerte descarga porque dará una lectura falsa al haber disminuido su concentración.

• Tampoco comprobar la densidad después de añadir agua ocurre el mismo efecto anterior.

• No prolongar en exceso los tiempos de descarga porque si empieza a escasear el Pb esponjoso sobre las placas se pueden empezar a degenerar las placas y la reacción química empieza a generar unos compuestos llamados sulfatos.

• Cuidado de no prolongar demasiado los procesos de recarga, al invertir la reacción química que se produce en el interior de la batería se produce calor y, como consecuencia, aparecen gases que son mezcla de oxígeno e hidrógeno, mezcla que puede llegar a ser inflamable ocasionando una explosión. Además un exceso de oxígeno si no encuentra suficiente Pb para combinarse acabará oxidando el armanzón y llo podría llegar a romper.

• Nunca acercar una llama a los orificios que permiten la evacuación de gases de la batería, bajo riesgo de explosión.

• Jamás acercarse fumando para realizar cualquier operación de mantenimiento y menos el de una batería.

o Mantenimiento de una batería: Lo primero es comprobar la correcta sujeción de la misma a su alojamiento, no permitir que aparezcan indicios de corrosión y mantenerlo exquisitamente limpio. Esto es extensible a sus elementos de sujeción. Hay que comprobar el estado exterior de la batería y limpiar su parte

superior porque la acumulación de suciedad y humedad en esta zona produce fugas

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de corriente, cuya inmediata consecuencia es la corrosión de los bornes y la descarga completa. La superficie de los terminales debe limpiarse con cepillo de alambres finos no demasiado rígidos para no arrancar material. La suciedad sobre los bornes hace que el contacto entre esto y sus bridas no sea bueno, aumentando así la resistencia eléctrica e impidiendo que la batería suministre la intensidad y tensión que debiera al motor de arranque fundamentalmente. Los bornes deben cubrirse con una ligera capa de grasa lítica observando además que los cables estén en perfecto estado. Con esto evitamos la formación de sales sobre los mismos que es el fenómeno conocido como “sulfatación de bornes”. Hay que mantener limpios los respiraderos de los tapones de llenado para permitir la evacuación de los gases que se producen como consecuencia de las reacciones de oxidación-reducción. Comprobar el nivel del electrolito en cada vaso, teniendo que estar centímetro y medio aprox. por encima del nivel de las placas. Cuando el nivel disminuye hay que rellenar con agua destilada porque las impurezas del agua natural deterioran las placas y facilitan el cortocircuito de los vasos. o Cómo se comprueba el estado de carga: Hay varias maneras de conocer el

estado de la carga de una batería. La combinación de las dos descritas a continuación dan gran fiabilidad en la determinación del estado de una batería

Comprobación de la densidad del electrolito con un densímetro: La medición de la densidad del electrolito se realiza mediante la utilización de un densímetro. En el siguiente esquema se puede ver este aparato de medida:

El bulbo del flotador tiene un balastro de peso fijo, el que termina en un tubo que tiene impresa una escala como se aprecia en la parte derecha. El flotador está colocado dentro de un tubote vidrio de mayor diámetro. Uno de sus extremos tiene una perilla de goma; el opuesto un tubo flexible del mismo material, de diámetro reducido, el que puede introducirse dentro de cada vaso para medir. Oprimiendo la perilla de goma se desplaza el aire dentro de la misma, produciéndose un vacío que permite llenar el tubo de prueba con electrolito del vaso cuando ésta se infla nuevamente. Dependiendo de la densidad del electrolito, la sección de la escala que emerge de la superficie del liquido tendrá una longitud variable. La lectura de la escala debe hacerse como se ilustra en la figura de arriba, teniendo en cuenta el nivel de líquido en la parte media, lo que permite determinar el valor de la densidad del electrolito con un mínimo de error. La escala del flotador solo es válida para una temperatura del electrolito próxima a los 27ºC.

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Comprobación de la tensión entre bornes: -Con la batería de reposo: Cuando la batería está en buenas condiciones y sin que se le demande energía debe dar una tensión entre bornes superior a 12V. Si la tensión es inferior será necesario recargarla y proceder después a su comprobación. Una batería se considera un reposo cuando ha estado al menos 2 horas sin estar sometida a cargas ni descargas, tiempo suficiente para que la tensión se estabilice. Si necesitamos que la tensión se estabilice de modo rápido en una máquina que ha estado trabajando momentos antes podemos hacer lo siguiente: a motor térmico parado, se encienden las luces durante aprox. ½ minuto, las apagamos y esperamos que pase un minuto más. En este momento estamos en condiciones de hacer una medida correcta de tensión. -Comprobación de la batería en descarga: Esta prueba hay que realizarla con un medidor especial, nos da la tensión entre bornes de la batería al mismo tiempo que se la somete a una fuerte descarga, midiendo la capacidad que tiene de recuperarse después de la descarga. Cuando aplicamos la maniobra, que nos detalla el manual de operación del medidor, esperamos 10 segundos, si la tensión obtenida entre bornes se estabiliza y es superior al valor mínimo que corresponde con su capacidad, la batería está en perfecto estado de funcionamiento. Si la tensión obtenida es inferior a los valores normales de la batería, puede estar defectuosa. Unos valores orientativos serían:

Capacidad (Ab)

110 130 150 170 190

Voltaje a los 10”

9.8 10.1 10.4 10.7 11

Proceso de carga de baterías: Una vez comprobado el estado

de carga de la batería, si estuviese descargada y en condiciones de uso, se procederá a su carga. Con el aparato oportuno ,que será un cargador de baterías profesional de taller, podremos efectuar la carga de dos modos diferentes:

-A intensidad constante: Es el procedimiento más adecuado si se desconoce el estado de la batería. Se hace pasar constantemente por la batería, durante el tiempo que dura el proceso de carga, al 10% de su valor normal. -Carga a intensidad variable: Es un procedimiento que evita sobrecargas perjudiciales en la batería. Consiste en hacer pasar por la batería una corriente de carga correspondiente al 20% de la nominal y cuando se observa un desprendimiento sensible de gases, que corresponden a unos 2.4V por vaso, la intensidad de carga debe disminuir para terminar con una intensidad del 5% de la nominal.

Tiempos de carga: El tiempo de carga está en función del estado de carga que posea, sabiendo su tensión en reposo y la

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intensidad de carga, pero como recomendación general podemos usar la siguiente regla: el tiempo de carga será aquel en el que la tensión de la batería y la densidad del electrolito no varían de forma apreciable durante 2 horas-

Recomendaciones para la carga de baterías -La zona de carga debe ser amplia y con suficiente ventilación -Hacer comprobaciones periódicas del electrolito en el proceso de carga y rellenar con agua en caso necesario hasta el nivel correcto -Leer y familiarizarse con el manual de uso y mantenimiento del cargador de baterías que vas a utilizar. -Si se cargan varias baterías en serie de diferente capacidad, siempre ajustaremos el cargador a la capacidad de la menor de ellas -Si se cargan dos o mas baterías en paralelo, deben estar todas en un nivel similar de descarga ya que sus resistencias internas varían de una manera muy notable con la carga y como consecuencia el reparto de corrientes puede llegar a hacerse muy desigual en el proceso de carga. -Siempre quitar los tapones en el proceso de carga para facilitar la evacuación de gases que se producen en el interior de la batería por las reacciones químicas. -La temperatura ideal del electrolito en el proceso de carga está entre 25ºC y 30ºC, sin exceder en ningún caso los 45ºC ni en momentos puntuales. -Consideraremos que una batería está completamente cargada cuando la intensidad de corriente inyectada en ella por el cargador, los valores de tensión en bornes y la densidad del electrolito, no varíen de forma apreciable durante las 2h siguientes a la carga

Cómo detectar anomalías en las baterías: -Consumo muy elevado de agua en todos los vasos, síntoma de que sobrecargas, seguramente ocasionadas por el circuito de carga, consecuencia de tener alta la tensión de regulación procedente de la electrónica del alternador -Consumo muy elevado de agua en un vaso, síntoma de cortocircuito, fisura o desprendimiento en ese elemento. Suele apreciarse burbujeo cuando el alternador está cargado bajo alta demanda eléctrica del sistema. -Cuando la densidad de un elemento o vaso es excesivamente baja respecto al resto, significa que se está produciendo un cortocircuito. -Si durante una fuerte descarga de la batería, producida en el arranque del motor térmico o un controlador se aprecia que en algun vaso “hierve” el electrolito es porque hay un cortocircuito. -Si durante el proceso de carga el conjunto de la batería adquiere una temperatura demasiado elevada esto es significativo de

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una gran sulfatación. El proceso de carga deberá ser lo más lento posible y aún así no siempre es posible regenerarla. -Si cuando conectamos la batería al cargado, el amperímetro no marca nada, es síntoma de que internamente no hay continuidad y la batería es completamente inservible. -Si se aprecia un color marrón-rojizo del electrolito, es debido a un desprendimiento del material de las placas y es indicativo de que la tensión de regulación del circuito de carga es baja o que el nivel del electrolito ha estado por debajo de las placas. En este caso la batería es inservible e inútil el proceso de carga para regenerarla.

o Control de la batería: La medida de la tensión de la batería en vacío, es decir, con el motor parado, puede darnos una indicación bastante precisa de su estado.

Con una tensión de la batería entre 12,60V a 12,70V, se puede establecer que la batería se haya bien cargada y podemos suponer que el sistema de carga funciona correctamente. Estas lecturas se han realizado a una temperatura ambiente entre 23ºC y 27ºC, y es importante tener esto en cuenta porque las propiedades químicas de la solución electrolítica de la batería se alteran con la

temperatura y eso afecta a la tensión y el amperaje que es capaz de suministrar. Para medir la tensión de la batería, conectar el multímetro en medida de tensión en corriente continua. (DC voltaje) Colocar la punta de pruebas postiza (+, color rojo) en el Terminal positivo de la batería y la punta negativa en el borne negativo /-, negra, Terminal COM).

o Comprobación de la batería sobre el motor: La comprobación del estado

de la batería sobre el motor puede llevarse a cabo de un modo muy sencillo midiendo la tensión en sus bornes con el multímetro y siguiendo los siguientes pasos:

Tensión en vacío, superior a 12,35V Con el motor parado, la tensión de batería ha de mantenerse por

encima de los 10,5 V tras un minuto de funcionamiento (se necesitan demandar de 10 a 20 amperios para realizar esta comprobación.

Cortando el consumo de corriente la tensión de batería ha de subir a los 11,95 en menos de un minuto.

Accionar el motor de arranque, la tensión no ha de bajar por debajo de 9,50V. Temperatura normal. Con bajas temperaturas se admite hasta 8,50V.

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Con el motor al régimen de trabajo que indica el fabricante (2000<rpm<3000), debe proporcionar una carga aproximada de 10 Amperios, la tensión debe estabilizarse entre 13,80 y 14,40V. A medida que la batería se carga, la corriente se debe estabilizar sobre un amperio.

3.3. El alternador. • Cuáles son sus funciones. La energía eléctrica que se necesita para abastecer a los componentes del equipo eléctrico de los motores, es suministrada por la batería, pero si no disponemos de otra fuente de energía, la batería acaba agotándose. Para mantenerla siempre en el óptimo estado, se utiliza el llamado circuito o sistema de carga cuya misión es proporcionar a la batería la energía eléctrica necesaria, así como al resto de los elementos que la necesiten. La energía producida por el alternador está controlada por un elemento llamado regulador, pasando de aquí una parte a la batería donde se almacena y otra a los circuitos eléctricos que estén funcionando en ese momento. Con esto conseguimos que la batería esté siempre cargada. Actualmente todos los alternadores vienen con el sistema de regulación incorporado, de modo que está contenido en el mismo cuerpo del alternador, siendo de tecnología totalmente electrónica. El esquema eléctrico básico de un sistema de carga con regulador electrónico, es el siguiente: • Principio de funcionamiento de un alternador

El funcionamiento de los alternadores se basa en principios físicos del electromagnetismo. Cuando un conductor eléctrico corta líneas de campo se induce tensión (fuerza electromotriz) en los extremos de conductor que está atravesando esas

líneas.

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• El proceso de rectificación. En el seno del alternador se generan corrientes de carácter alterno como acabamos de ver, pero todos los elementos de consumo eléctrico, que existen en la máquina, demandan corriente continua. De la corriente obtenida, que cambia de signo continuamente, deberemos quedarnos únicamente con la parte positiva, y tendremos que hacerla lo más estable posible, en torno al valor de los 14V, para tener una verdadera corriente continua. De esta misión se encargan los diodos que tiene el alternado en su interior, en el conjunto llamado “puente de diodos”, formado por 6 diodos conectados a las fases del alternador.

• Componentes de un alternador.

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• Cómo comprobamos el funcionamiento del alternador sobre el motor Los pasos que seguiremos para analizar si un alternador está funcionando correctamente serán los siguientes:

o Comprobación del estado de la carga de la batería. o Colocar un voltímetro entre el borne de salida del alternador y masa o Desmontar la conexión que une el alternador a la batería e intercalar en serie un

amperímetro de la escala adecuada. o Accionar la llave de contacto sin llegar a poner en marcha el motor térmico, la

corriente de excitación procedente de la batería pasará a través del regulador hasta la bobina de rotor, creando el campo magnético inductor. La lámpara chivato del salpicadero, permanecerá encendida.

o Desconectar todos los elementos de consumo. o Arrancar el motor térmico y dejarlo a ralentí, la lectura del voltímetro debe ser

14+0.3V, teniendo desconectados todos los elementos de consumo y estando la batería en perfectas condiciones. El amperímetro marcará una intensidad de corriente entre 3 y 5 Amperios, en estas condiciones, dependiendo del estado de la carga de la batería. El testigo del salpicadero se apagará.

o Proceder a subir el régimen del motor térmico, el valor que marque el voltímetro permanecerá sensiblemente quieto y uniforme en torno a los 14,5V, situación que nos indica que el regulador está actuando correctamente. Si el valor que da el voltímetro aumentara y no se estabilizara, es símbolo de que el regulador está defectuoso.

o Con el motor a régimen de operación de la máquina, se irán conectando los distintos consumidores de energía eléctrica. La lectura que nos de el amperímetro tendrá que ir subiendo a medida que sube el consumo, llegando sin problemas hasta los 15A aprox. El voltímetro estará estabilizado durante todo el proceso en los 14,5V.

o Si se detecta alguna anomalía en esta secuencia de pasos es que el alternador no está operando correctamente y debe ser reparado sacándolo del compartimento motor de la máquina.

• Control del alternador. La corriente eléctrica que produce un alternador es alterna, aunque, al pasar por los diodos rectificadores, se convierte en corriente continua. Durante el proceso de rectificado, las “crestas” de corrientes son convertidas todas a la polaridad positiva; aunque la superposición de todas ellas no forma una línea continua sino más bien ligeramente ondulada: a esta ondulación se le llama “rizado”. En un alternador, funcionando correctamente, el nivel de rizado no ha de ser superior a 0,5 V, de lo contrario puede significar que hay algún diodo rectificador en mal estado.

o Medida de la tensión de rizado. Para medir la tensión de rizado, conectar el multímetro en medida de tensión en corriente alterna (AC voltaje).

Colocar la punta de pruebas (+) en el Terminal “BAT” del alternador (no hacerlo sobre la batería) y la punta de pruebas (-) a masa.

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o Medida de la corriente de fuga. Si alguno de los diodos rectificadores no se halla en buen estado es posible que haya alguna fuga de corriente desde la batería hasta el alternador, lo que provoca a la larga un deterioro de la placa portadiodos y la descarga de la batería.

La corriente de fuga se mide conectando el multímetro en serie con el alternador en el cable de salida hacia la batería, situando el selector en medida de corriente y con el motor parado, la corriente máxima de fuga no debe superar lo 0,5 miliamperios, de lo contrario habrá que desmontar el alternador y sacar la placa de diodos para su reparación o sustitución.

3.4. El motor de arranque. Los motores térmicos son incapaces de ponerse en marcha por si solos, les hace falta un sistema capaz de impulsarlos en sus primeras vueltas hasta conseguir el mínimo régimen de giro que les hace funcionar por si mismos, venciendo las resistencias que les opone la compresión de los cilindros y el resto de elementos auxiliares que tiene que arrastrar. El motor de arranque es el elemento que cumple con esta función. Es un elemento que actúa como receptor de energía eléctrica que le proporciona la batería y la transforma en movimiento mecánico de su eje, movimiento de giro que se aprovecha para arrastrar el motor térmico- El esfuerzo que realiza el motor de arranque para poner en marcha el motor térmico es muy elevado al iniciarse el movimiento por las resistencias tan grandes que tiene que vencer especialmente si el motor térmico no está a su temperatura de servicio. Debido a esto el par de giro que tiene que desarrollar el motor de arranque ha de ser suficiente y dependerá del tipo de motor térmico que haya que mover, lo cual determina la potencia del motor de arranque empleado y la capacidad de la batería que hay que montar pues es la que le tiene que suministrar la energía necesaria.

• Componentes del motor de arranque

Una exigencia importante para los motores de arranque es si tamaño, deben ser lo más pequeños y compactos posible para obtener el mejor acoplamiento posible al motor y al mismo tiempo resultar robusto y poco pesado. El motor de arranque es básicamente un motor eléctrico de corriente continua y un sistema de engrane y desengrane al volante de inercia del motor térmico. A su vez, el motor eléctrico estará formado por distintos componentes que se detallan a la izquierda.

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• El relé de arranque. La función de este elemento es doble, por un lado en los motores que realizan su engrane por horquilla, el relé, va incorporando directamente al motor de arranque y se encarga de desplazar el mecanismo de engrane, así como de dar la alimentación necesaria al motor de arranque procedente de la batería. El relé esta formado por un electroimán con dos arrollamientos de hilo de cobre, aislado, con muchas espiras de hilo fino denominados de retención (A) y de impulsión (B), que ser alimentan directamente de la batería a través de una de las posiciones de la llave de contacto. Por el interior del solenoide se desplaza el núcleo móvil (C), el cual lleva en uno de sus extremos (D) el contacto de cierre de lo bornes (E) (F) y por el otro extremo, el sistema de enganche con la horquilla de arrastre (H). • El funcionamiento del motor de arranque.

Cuando se acciona la llave de contacto la corriente que está almacenada en la batería alimenta la bobina (2), que cierra directamente a masa, y la bobina de excitación (1), que cierra a masa por las inductoras, el inducido y la escobilla de masa, creando un campo magnético que hace que se desplace el núcleo (3) hacia la derecha, que por un lado cierra los contactos (6) del paso de corriente hacia el motor de arranque y, la otra, desplaza el mecanismo de arranque (5) para que se acople el piño´n a la corona del motor térmico mediante la horquilla (4). Al producirse el accionamiento del relé, la bobina de excitación deja de actuar, al no existir diferencia entre sus extremos, en este momento, sólo estará actuando la bobina de retención, pasando la corriente hacia las inductoras, inducido y escobilla negativa hacia masa, creando sus correspondientes campos magnéticos y haciendo girar el rotor del motor de arranque:

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• Comprobación del relé de accionamiento o Comprobar el perfecto estado físico de los

conectores eléctricos del relé, así como de su tapa aislante.

o Por medio de un multímetro, en la posición de ohmetro, comprobar la correcta continuidad de las bobinas de excitación y retención.

o Conectar una fuente de alimentación de 12V a los bornes correspondientes a la

alimentación del relé. o Suministrar la alimentación eléctrica a 12V. El

consumo de la bobina de retención debe estar comprendido dentro de los valores que indique el fabricante. En caso de no tener el dato, será necesaria una medida de amperaje sobre un motor de arranque en buen estado.

• Comprobaciones del circuito de arranque de carácter general.

o Comprobar el estado de carga de la batería

o Accionar la llave de contacto y observar que el arranque se

realiza correctamente. Comprobar que, al desconectar la llave, se realiza la desconexión entre el piñón y corona del motor térmico

o Comprobar que las caídas de tensión son mínimas en el circuito de arranque, realizando las siguientes pruebas:

Se conecta el multímetro en posición de voltímetro y accionamos el arranque, la tensión en cualquier caso se debe mantener por encima de los 8,5V. colocado según la posición 1. En caso contrario deberemos comprobar la batería.

Conectamos el voltímetro entre el terminal positivo de la batería y el Terminal conectado al borne, como muestra la 1ª figura en su posición 2. Lo que marque debe ser inferior a 0.1V, si marca un valor superior hay pérdidas debido a un mal contacto entre borne y terminal.

Realizamos la misma prueba pero con el borne negativo en la posición 3 de la figura. Los resultados obtenidos deben ser similares.

Comprobamos lo mismo entre el terminal negativo de la batería y la masa.

Conectamos el voltímetro según nos marca la posición 5 de la figura, corresponde a los terminales de potencia del relé de arranque, el valor leído tiene debe ser inferior a 0.1V.

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Colocamos el voltímetro según nos muestra la figura 6, entre el Terminal de acondicionamiento del relé y masa, debe marcar lo mismo que la tensión entre bornes de la batería en el momento del arranque, es decir, tensión > 8.5V.

Colocamos el voltímetro según la figura 7, entre el borne de batería del relé y la masa del motor de arranque, debe marcar una tensión > 8.5V. cuando sea accionado. En caso contrario revisar el cable que da masa al motor de arranque, procedente de la batería o de la masa de la máquina.

• Corriente de arranque y caída de tensión. Para medir la corriente de arranque, es necesario utilizar una pinza amperimétrica, ya que el consumo del motor es tan elevado (más de 200 amperios) que el multímetro no puede medir tanta intensidad. Con la pinza amperimétrica colocada alrededor del cable grueso de alimentación del motor de arranque, se acciona el motor. La corriente de alimentación del motor de arranque aparecerá en el multímetro. También es posible comprobar el estado eléctrico del cable de alimentación del motor de arranque midiendo la caída de tensión máxima que se produce al accionar el motor de arranque. De ser superior a 1 voltio puede suponerse que el cable o las conexiones entre batería y motor de arranque se hallan deterioradas. 3.5. Circuito de carga La energía eléctrica necesaria, para abastecer a los componentes del equipo eléctrico de un barco, puede ser suministrada por la batería; pero si no se dispone de otra fuente de energía, la batería, llegará a agotarse con el uso que de ella se hace. Para mantenerla en perfecto estado de funcionamiento se emplea el circuito de carga, que tiene la misión de

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proporcionar energía eléctrica a la batería y a todos los órganos del vehículo que la necesiten. La energía eléctrica producida por el generador, está controlada por el regulador, pasando de aquí una parte hacia la batería, donde queda almacenada, y otra a los circuitos eléctricos que estén funcionando en ese momento. De ésta manera la batería se mantiene siempre cargada. Existe una gran diversidad de circuitos de carga, con regulador métrico, con alternador de seis diodos, de nueve, etc. Principalmente estudiaremos los que hoy en día nos encontraríamos en cualquier barco.

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• Principio de funcionamiento del alternador El funcionamiento de un alternador, está basado en el hecho de que cuando un conductor eléctrico corta líneas de fuerza de un campo magnético, se induce en él un f.e.m.

En la figura de la izquierda se he representado un imán de barra, que puede girar alrededor de su punto medio en el sentido de la flecha. Cuando el polo norte se presenta a la bobina, ésta se ve afectada por el campo magnético del imán, creandose en ella una f.e.m. que

se acusa por el amperímetro. Si es el polo sur el que se presenta a la bobina, la f.e.m. inducida en ella como consecuencia de la variación del flujo que la atraviesa, es de sentido contrario al anterior. Como los polos magnéticos cambian de posición a consecuencia del giro, en la bobina se induce una f.e.m. alterna, cuya magnitud y sentido está variando continuamente. Las desviaciones de la aguja del amperímetro indican los valores máximos correspondientes después de cada media vuelta. Con el giro del imán, la curva de la f.e.m. entre los valores máximos, es la representada a la derecha, que, como vemos, tiene forma senoidal. Ésta f.e.m. es tanto mayor, cuanto más intenso es el campo magnético y más elevada la velocidad con que se cortan las líneas de fuerza.

3.6. El alternador monofásico elemental En la pregunta anterior, hemos visto como hemos conseguido una corriente

alterna en una bobina (fase) sometida a variaciones de flujo debidas al giro del imán, ahora bien, para que esta corriente la podamos utilizar en el barco, deberemos de rectificar ésta corriente a corriente continua. El rectificado se realiza con un elemento

electrónico que únicamente permite el paso de corriente en un sentido, este elemento se denomina diodo.

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• 1er montaje: Utilización de un diodo. El diodo sólo dejará pasar la corriente producida correspondiente a la alternancia positiva en sentido salvable del diodo (línea continua) del diodo, mientras que la corriente correspondiente a la alternancia negativa en sentido insalvable (línea discontinua) del diodo deberá disiparse en calor en la bobina.

• 2º montaje: Utilización de 4 diodos, puente. Para conseguir un rectificado completo, deberemos disponer los diodos de manera que se pueda establecer un recorrido para loas dos alternancias, de forma que el sentido de la corriente en los bornes del circuito, sea siempre el mismo.

3.7. El alternador trifásico elemental. Está compuesto por un imán llamado rotor y por tres bobinados distribuidos en un espacio de 120º denominado estator. Con ésta disposición obtendremos así seis alternancias por cada vuelta que de el imán o rotor.

Las tres fases están enlazadas entre si mediante una conexión que puede ser en estrella o en triángulo. En los automóviles se utilizan preferiblemente los alternadores en estrella, que proporcionan una mayor tensión que los de en triángulo, aunque en algunos casos, en vehículos en los que se producen muchos consumos debidos a la gran cantidad de receptores, se suelen montar alternadores en triángulo.

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• Rectificación. Esta operación de rectificar la corriente alterna obtenida en el estator a corriente continua para su utilización en el vehículo la va a desempeñar un puente de diodos, formado por 6 diodos conectados a las fases del alternador. Para llegar a un mejor entendimiento de todo esto, tomemos como ejemplo la figura de la derecha, en la cual está representado el momento en que se induce la f.e.m. en la fase A, corriente va en sentido indicado por la flecha, sale por el diodo 1, se alimenta

la batería y vuelve a la fase por masa y el diodo 5. Cuando la tensión se invierte en la fase (figura de la izquierda), la corriente sale por el diodo 2, alimenta la batería y vuelve a la fase por masa y el diodo 4. El funcionamiento es análogo en las otras dos fases siendo, el sentido de la corriente que alimenta la batería, siempre el mismo, independientemente del sentido de la corriente en cada una de las fases.

3.8. Mejoras en el alternador trifásico elemental. Hemos visto que por cada vuelta del rotor, conseguimos seis alternacias, pero la corriente obtenida constituida por las crestas de las alternancias, es todavía ondulada, sobre todo, para un régimen de rotación escaso. Para conseguir una corriente menos ondulada se realizan las siguientes mejoras:

• Mejora: 1 imán y 6 bobinados. Los seis bobinados deberán de agruparse de dos en dos en serie y siendo el sentido de su arrollamiento diferentes. Sus corrientes se adicionan, pero no hay más que seis alternancias por vuelta.

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• Mejora: 2 imanes y 12 bobinados. Todos los elementos serán multiplicados por dos con respecto al caso anterior. Los 12 bobinados deberán agruparse de 4 en 4 en 4, en serie. Sus corrientes se adicionan. Habrá 12 alternancias por vuelta.

• Mejora: 6 imanes y 36 bobinados. Los bobinados son 3 grupos y cada uno de ellos consta de 12 bobinados en serie. Cada bobinado va enrollado en sentido inverso a su vecinos, para que se sumen sus respectivas corrientes, ya que si un número de ellos están influenciado por el polo N, los otros estarán bajo la influencia de un polo S. Se obtiene así una corriente

importante y muy poco ondulada. Se han logrado 36 alternancias por vuelta.

3.9. Realización del alternador Una vez conocidos de los elementos esenciales, que debe de constar un alternador, pasaremos a conocer la realización de estos y su aspecto final.

• Estator o inducido: Está formado por un paquete de chapas magnéticas de acero suavemente laminado en forma de corona circular, troqueladas interiormente para formar en su unión las ranuras donde se alojan las bobinas inducidas que se hayan constantemente bajo la influencia de los campos magnéticos de los polos,

Cada bobinado da varias vueltas de arrollamiento en el armazón, y va desplazando 10º con relación a sus vecinos inmediatos.

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• Rotor o inductor. Para mejorar las prestaciones de alternador, se tendrá que sustituir el imán por un electroimán giratorio.

Las figuras de la izquierda, están formadas por un eje o árbol (1) sobre el cual va montado un núcleo magnético (2) formado por dos masas magnéticas que consta cada una de ellas de seis patillas. En el interior de los polos va

montada la bobina inductora (3) de hilo de cobre aislado y de muchas espiras y unida en sus extremos a unos anillos en contacto continuo con dos escobillas encargadas de alimentar al bobinado.

• Puente rectificador Es un conjunto que puede estar formado por seis diodos (hexadiodo) o por nueve diodos (nonadiodos). Normalmente va montado en un soporte en forma de herradura. A este conjunto se fijan las salidas de cada una de las fases del estator, formando un puente rectificador de onda completa, obteniéndose, a la salida del mismo, una corriente continua.

Los alternadores con puente rectificador nonadiodo, incorporan tres diodos más, utilizándose esta conexión auxiliar para el control de la lámpara testigo y para la alimentación del circuito de excitación (alimentación al rotor).

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• Carcasa y elementos complementarios. La carcasa o cuerpo del alternador está formada por dos mitades de aluminio fundido, sirviendo de cierre al conjunto donde se alojan los componentes del mismo y soporta los rodamiento a bolas sobre los que se mueve el rotor.

• Portaescobillas. En la parte de carcasa lado anillos rozantes, lleva sujeto el portaescobillas, sobre el que se deslizan las mismas perfectamente aisladas y reciben corriente del equipo regulador.

• Ventilador y polea. Por el exterior del conjunto y sobre el árbol del rotor, en el lado opuesto al de los anillos rozantes, va montado el ventilador, diseñado para mover el caudal de aire necesario para la ventilación del alternador y la polea de mando, fabricada en chapa de acero o aluminio, con una garganta trapezoidal para alojar la correa de mando de la transmisión.

3.10. Despiece de un alternador.

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3.11. Desmontaje del alternador del motor • Desconectar al menos un borne de la batería, para evitar cortocircuitos fortuitos • Desconectar los terminales de salida de corriente y entrada de excitación del

alternador • Aflojar el tornillo de sujeción del alternador al motor y el tornillo tensor de la

correa de arrastre del alternador • Bascular el alternador hacia la parte interna del motor para, así, destensar la correa

y extraer la misma. • Desenroscar del todo el tornillo de sujeción del alternador y el del tensor y extraer

los mismo, para dejar libre el alternador • Extraer el alternador

3.12. Desmontaje del alternador en un banco

• Desmontar el tornillo que sujeta el portaescobilla (1), al soporte o tapa (3), retirar el portaescobilla de su alojamiento

• Desmontar tornillos que unen los soportes o tapas del alternador entre si, con la ayuda del mazo de plástico, separa las dos tapas del mismo

• Desconectar los arrollamientos o fases del estator del puente rectificador (4) pudiendo ir estos componentes entre sí bien mediante tornillos y tuercas, o simplemente soldados, después se retira el estator de la tapa.

• Desmontar la tuerca, arandelas y el casquillo aislante que une el borne de salida de corriente (6) a la tapa; por último retirar el puente rectificador.

• Prestar especial atención a los apoyos aislantes (5) sobre los que se apoya el puente rectificador, no extraviarlos

• Introducir una llave de allen en el hexágono practicado en el árbol del rotor (9) para así sujetarlo; aflojar la tuerca (20) del extremo del rotor.

• Desmontar la tuerca, extraer del eje del rotor la polea (19) y el ventilador (18) con los casquillos separadores (17) correspondientes;

para ello se golpea suavemente, con la maza de plástico, sobre el extremo del rotor, pero procurando al desmontar no perder la chaveta (en caso de tenerla)

• Extraer el rotor de la tapa del lado de accionamiento • Si es necesario, desmontar el rodamiento de la tapa; para ello soltar el sistema de

anclaje del rodamiento a la tapa, este puede ser o una chapa atornillada a la tapa, o bien un anillo elástico alojado en una ranura circular sujetando el rodamiento

• Por medio de un extractor adecuado se saca el rodamiento de la tapa anterior y las dos arandelas elásticas tipo belleville, capaces de absorber la fuerzas de inercia del conjunto rotor-polea debidas a las vibraciones.

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3.13. Comprobación de los elementos del alternador Una vez el alternador ha sido desmontado se procede a realizar las comprobaciones de los diferentes elementos que forman el alternador, no sin que antes hayan sido limpiadas escrupulosamente, eliminando la grasa, polvo, etc., que se encuentran adheridos a los mismos.

• Comprobación del rotor inductor. o Comprobar la ausencia de grietas en el eje y en las masas polares, así como

la ausencia de puntos de oxidación en los mismo. o Comprobar que los apoyos del eje sobre los rodamientos no presentan

señales de excesivo desgaste y que estos últimos giran libremente sin agarrotamiento.

o Limpiar los anillos rozantes con un trozo de lija de agua muy fina, hasta qye estos presenten una superficie lisa y brillante

o Por medio de un óhmetro, comprobar la resistencia de la bobina inductora, aplicando las puntas de prueba sobre los anillos rozantes y leyendo directamente el valor de la resistencia en la escala del óhmetro, cuyo valor debe coincidir con el especificado en las características del alternador (4Ω/5Ω).

Si la resistencia es inferior, indica que existe un cortocircuito entre espiras.

Si la resistencia es elevada, indica que la conexión con los anillos rozantes es defectuosa.

Si la resistencia es infinita, es decir, no presenta lectura alguna, significa que la bobina está cortada en algún punto.

De presentar cualquiera de estos defectos, se debe cambiar el rotor por otro nuevo.

o Por medio de un comprobador de aislamiento o en su defecto un óhmetro, comprobar el aislamiento respecto a masa de la bobina inductora, aplicando las puntas del óhmetro entre uno de los anillos rozantes y las masas polares, la medición a de ser infinito, si no se ha de cambiar el rotor.

• Comprobador del estator o inducido o Comprobar que los arrollamientos que están situados en el estator se

encuentran en buen estado, que no sufren deformación ni deterioro en el aislamiento.

o Por medio de un comprobador de aislamiento o en su defecto, con un óhmetro, comprobar el aislamiento a masa de cada una de las fases del

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estator, aplicando las puntas del ohmetro entre cada una de las fases y masa, la medición debe de ser infinito, en caso contrario se debe de cambiar el estator.

o Por medio de un óhmetro o siguiendo el conexionado representado en la figura de la derecha, comprobar la resistencia en cada una de las fases del estator; este valor debe ser el mismo para las tres fases y coincidir con los valores de la tabla de características correspondiente (0.2Ω/0.35Ω).

**El las figuras de arriba se está midiendo la resistencia de dos fases en serie, ya que si se quiere medir la resistencia de una de las fases habrá que conectar un extremo del óhmetro en el punto de la unión de fases, para lo cual habrá que quitar el barniz protector antes de realizar la medición y volver a reponerlo una vez realizada esta**.

• Comprobación del puente rectificador. o Preparar una fuente de alimentación de corriente continua a la tensión del

alternador y una lámpara en serie con puntas de prueba. Esto se hace para comprobar los diodos del puente rectificador cuando este está desconectado de los arrollamientos del estator

o Conectar la punta de pruebas positiva al borne de conexión de masa, y la punta negativa a cada uno de los bornes de conexión con los arrollamientos del estator. Si en alguna de estas pruebas la lámpara no se enciende, quiere decir que el diodo correspondiente está perforado.

o Realizar nuevamente la prueba anterior, pero invirtiendo el sentido de la corriente, en este caso la lámpara deberá permanecer apagada, y si en alguna de las pruebas se enciende quiere decir que el diodo correspondiente está en cortocircuito.

o Para comprobar los otros 3 diodos se debe conectar la punta de pruebas negativa al borne positivo de salida de corriente del puente, y la punta positiva a cada uno de los bornes de conexión con los arrollamientos del estator. Si en alguna de las pruebas la lámpara no se enciende quiere decir que el diodo en cuestión está perforado.

o Realizar nuevamente la prueba anterior, pero invirtiendo el sentido de la corriente, en este caso, la lámpara deberá permanecer apagada y si en alguna de

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las pruebas se enciende quiere decir que el diodo en cuestión está en cortocircuito.

o Si el puente rectificador es nonadiodo, además de las pruebas anteriores correspondientes a su equipo hexadiodo, debe comprobarse la salida común del equipo auxiliar de rectificación.

Para ello, conectar la punta de pruebas negativa a la salida común de los diodos auxiliares, y la punta positiva a los bornes de conexión con los arrollamientos del estator. Si en alguna de las pruebas la lámpara no se enciende, indica que el diodo correspondiente está perforado.

Realizar la misma prueba invirtiendo el sentido de la corriente, comprobando en todos los casos que la lámpara se mantiene apagada; en caso contrario indica que el diodo correspondiente está perforado.

De existir un diodo en cortocircuito o perforado se ha de sustituir el puente rectificador completo por uno nuevo.

• Comprobación de las escobillas o Comprobar que las escobillas se deslizan suavemente en su alojamiento del

soporte y que el cable de corriente no está roto o desprendido de la escobilla. o Comprobar que las escobillas asientan perfectamente sobre los anillos rozantes y

que su longitud es superior a 10mm. o Con una lámpara en serie o con un óhmetro, se comprueba la continuidad entre

el borne de excitación del portaescobillas y la escobilla positiva y el correcto aislamiento a masa de ésta.

o Con el mismo montaje del punto anterior, se comprueba la continuidad entre masa del alternador y la escobilla negativa

3.14. Montaje del alternador en el banco El montaje del alternador en el banco se realizará en orden inverso al proceso de desmontaje, teniendo en cuenta los siguientes puntos.

• Montar correctamente los tres tornillos de cabeza hexagonal con sus respectivas plaquitas y los apoyos aislantes del puente rectificador

• Monta correctamente los apoyos aislantes y casquillo metálico del puente rectificador y soporte

• Montar el borne de salida de corriente en el puente rectificador con sus casquillos aislantes correspondientes

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3.15. Comprobación de funcionamiento del alternador Esta comprobación habrá que efectuarla en el barco tanto cuando se perciba una anomalía en el circuito de carga, como cuando se ha procedido al desmontaje y reparación del alternador.

• Comprobar el estado de carga de la batería • Colocar un voltímetro de escala adecuada entre el borne de salida de corriente y

masa. • Desmontar la conexión que une el alternador al acumulador, intercalando entre

ambos un amperímetro de escala adecuada. • Accionar la llave de contacto sin llegar a poner en marcha el motor del vehículo, la

corriente de excitación procedente de la batería pasará, a través del regulador, hasta la bobina del rotor, creando el campo magnético inductor. En caso de llevar la instalación luz testigo de carga, ésta debe de encenderse, de lo contrario, es señal de que existe alguna avería

• Desconectar todos los servicios. • Arrancar y poner el motor a ralentí. La

lectura del voltímetro debe ser aproximadamente 14v ± 0.3, teniendo desconectados todos los servicios y estando la batería en perfectas condiciones. El amperímetro debe acusar una carga de 3a/6a en estas mismas condiciones, dependiendo de la misma el estado de carga de la batería. El testigo de carga se debe apagar.

• Subir lentamente la velocidad del motor y observar que la aguja del voltímetro permanece sensiblemente quieta (sobre 14.5V), indicando que el regulador funciona correctamente. Si se observa que la lectura del voltímetro aumenta con la velocidad del alternador sobrepasando este valor, debe pararse inmediatamente y verificar el regulador que está defectuoso.

• Con el motor girando a 3000rpm aprox. se irán conectando los distintos servicios. La lectura del amperímetro debe ir subiendo paulatinamente a medida que se conectan los servicios, llegando sin dificultad a los 15A. El voltímetro nos dará una lectura aproximadamente de 14V ± 0.3.

Si se acusaran anomalías al realizar estas pruebas, deberá desmontarse el alternador para procedes al despiece del mismo y verificación individual de sus componentes.

3.16. Prueba del alternador en el banco Es conveniente verificar el funcionamiento del alternador en el banco de pruebas antes de instalarlo en el barco, con motivo de no tener que realizar trabajos innecesarios. La prueba a realizar en banco consiste en obtener la curva característica de carga, en función de régimen, a una tensión constante.

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Para realizar la prueba sobre banco, hay que distinguir entre los sistemas de alternadores siguientes:

• Alternadores convencionales: El regulador de tensión no forma parte del alternador y su comprobación se realiza por separado. o Montaje y conexiones en el banco

Se fijará el alternador al motor del banco de pruebas que de transmitirle movimiento, teniendo la precaución de alinear correctamente el eje del motor del banco y el del rotor; para evitar vibraciones perjudiciales para la integridad mecánica de estos

Conexionar el alternador al equipo del banco tal como se indica en los esquemas de abajo, punteando en cada caso el borne de corriente, según los esquemas correspondientes.

o Prueba de tensión o inicio de carga Poner en funcionamiento el motor

del banco de pruebas y hacer que gire el alternador hasta alcanzar su temperatura de funcionamiento (15 a 20 min)

Llevar el régimen del motor hasta el valor indicado por el fabricante para el inicio de carga (900 a 1200 rpm)

Anotar la tensión alcanzada en el voltímetro del banco de pruebas y comprobar que corresponde con la del fabricante (13,5V aprox.)

o Prueba de carga y máxima intensidad Poner en funcionamiento el motor del banco y hacer que la velocidad

del alternador vaya aumentando lentamente hasta alcanzar la velocidad máxima intensidad (5000rpm), accionando el reostato del banco para mantener la lectura del voltímetro constante (13,5V aprox.).

Tomar algunos valores de la intensidad de corriente de carga del alternador para los distintos regímenes de giro.

Con los datos anteriormente obtenidos. Realizar la curva característica de carga, en función del régimen, a una tensión constante.

Nota: Para tipos de alternadores diferentes a los representado habrá que consultar el manual del fabricante.

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• Alternadores con regulador incorporado El regulador de tensión electrónico formando un solo conjunto con el alternador y las pruebas se deben realizar sin desconectar las conexiones que los unen.

o Montaje y conexiones en el banco Se fijará el alternador al motor del banco de pruebas que ha de

transmitirle movimiento, teniendo la precaución de alinear correctamente el eje del motor del banco y el del rotor para evitar vibraciones perjudiciales para la integridad mecánica de estos.

Conexionar el alternador al equipo del banco tal como se indica en los esquemas del final, para cada tipo de alternador

En los circuitos con lámpara de control, se debe emplear para el ensayo, un lampara de 3W a la tensión adecuada y ha de ir conectada entre el positivo (+) y el borne (L/IND).

o Prueba de funcionamiento del regulador Poner en funcionamiento el motor del banco y hacer girar lentamente

el alternador hasta que alcance la velocidad de inicio de carga (900/1200rpm), comprobar que la lámpara, si la lleva, se apague a esas revoluciones.

Aumentar la velocidad en el alternador hasta 4000/5000rpm y regular con el reostato la corriente de carga a 5 ± 1A. que se corresponde con la especificada por el fabricante para la tensión de regulación (14,1V ± 0,1 aprox.)

Variar el régimen de revoluciones de giro, comprobar que la tensión se mantiene constante y dentro de los valores establecidos.

o Prueba de carga y máxima intensidad. Poner nuevamente en funcionamiento el motor del banco y hacer que

la velocidad del alternador vaya aumentando lentamente hasta alcanzar la velocidad de máxima intensidad(5000rpm), accionando el reostato del banco para mantener la lectura del voltímetro constante (13.5V).

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Tomar algunos valores de la intensidad de corriente de carga del alternador para los distintos regímenes de giro.

Con los datos obtenidos anteriormente, realizar la curva característica de carga, en función del régimen, a una tensión constante.

3.17. Reguladores electrónicos incorporados Son unos reguladores constituidos por elementos electrónicos, con ausencia de partes móviles. Constructivamente se agrupan en dos familias claramente diferenciadas: -Reguladores de componentes discretos -Reguladores de película gruesa o en técnica híbrida.

3.18. Comprobación del regulador en el banco de trabajo • Consideraciones previas

Aunque el principio de funcionamiento de los reguladores electrónicos es siempre el mismo, existe una gran diversidad de modificaciones entre ellos, con lo cual resulta muy difícil determinar una serie de pruebas estandar para aplicar a todos los reguladores electrónicos, no así, estas pruebas quedan reducidas a tres:

o Comprobación de los tres diodos de excitación. En reguladores de componentes discretos y lámpara de control

o Comprobación de funcionamiento y de la corriente de excitación.

o Comprobación del diodo en paralelo de protección.

Estas pruebas se podrán realizar siempre y cuando las características constructivas del regulador lo permiten.

• Comprobación de los tres diodos de excitación. o Prepara una batería a la tensión de

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funcionamiento del regulador a la cual acoplamos una lámpara, en serie, de 15W.

o Conectar la punta de pruebas negativa al cable azul del regulador y la punta de pruebas positiva a cada uno de los terminales amarillos de los diodos,

incorporados en el regulador. Comprobar que la lámpara se enciende en todos ellos; en caso contrario, indica que el diodo correspondiente está perforado.

o Invertir las conexiones conectando la punta positiva a cada uno de los terminales amarillos del regulador. Comprobar que en todo ellos la lámpara permanece apagada. Si en alguno de los diodos la lámpara se enciende, indica que

está en cortocircuito. • Comprobación de funcionamiento y de la corriente de excitación.

o Conectar según el tipo de regulador. El borne positivo de la batería al borne rojo o positivo del regulador, y el negativo de la batería a masa o borne negro del regulador.

o Aplicar la punta de pruebas positiva a la lámpara en serie, el borne verde o de excitación negativo (-EXC) del regulador y comprobar que este se enciende. En caso contrario, indica que el regulador está defectuoso.

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• Comprobación del diodo en paralelo de protección o Conectar la punta de pruebas negativa al borne azul o positivo de excitación

(+EXC) del regulador y la punta de pruebas positiva de lámpara al borne verde del regulador o excitación negativa (-EXC). Comprobar que esta se enciende.

o Convertir la polaridad en las conexiones de prueba y comprobar que la lámpara permanece apagada, lo que indica con ambas pruebas, que el diodo funciona correctamente.

3.19. Comprobación del regulador en el banco eléctrico

Para la comprobación de funcionamiento en el banco, de estos tipos de reguladores incorporados, hay que seguir las instrucciones indicadas en el punto “alternadores con regulador incorporado” del apartado 3.16.

Nota: Estos tipos de reguladores, por estar encapsulados y cubiertos por gel de silicona, no pueden ser tarados ni sometidos a ningún tipo de reparación. Si después de las operaciones realizadas, se llega a la conclusión de que el regulador está defectuoso, deberá procederse a su sustitución.

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3.20. Circuito de arranque. Como se sabe, los motores térmicos, sin incapaces de ponerse en marcha por si solos; necesitan un sistema capaz de impulsarlos hasta conseguir su autonomía de marcha, venciendo las resistencias debidas a la compresión de los cilindros, viscosidad de aceite, rozamientos internos, etc. El circuito de arranque cumple esta misión. El motor de arranque actúa como elemento receptor de corriente eléctrica que le proporciona la batería y transformándola en movimiento mecánico de su eje, movimiento que se aprovecha para la puesta en marcha del motor térmico. El esfuerzo que realiza el motor de arranque para poner en marcha al motor térmico, es particularmente elevado al iniciarse el movimiento, ya que, al encontrarse frío, su resistencia, es considerable. Por esta causa, el par a desarrollar por el motor de arranque ha de ser suficiente y dependerá del tipo de motor térmico que ha de mover, lo cual, determina la potencia del motor de arranque empleado y la capacidad de la batería que ha de suministrar la energía necesaria.

3.21. Principio de funcionamiento del motor de arranque El funcionamiento del motor de arranque está basado en la fuerza de atracción y de repulsión de dos campos magnéticos. Un conductor recorrido por la corriente eléctrica e introducido en un campo magnético, está sometido a una fuerza que tiende a empujarlo de él. El motivo por el cual todo conductor que está sometido a un campo magnético tiende a salir de él cuando es recorrido por la corriente eléctrica, es sencillo. El paso de corriente por un conductor, crea alrededor de él un campo magnético. En el caso de la figura de la derecha, como la corriente va hacia dentro, las líneas de fuerza de este campo magnético circulan en sentido de las agujas del reloj, alrededor del conductor, ya que las líneas de fuerza de los dos campos llevan la misma dirección; pero en la parte inferior se restan, pues la líneas de fuerza del conductor se oponen a las del campo magnético creado por los polos del imán. Como consecuencia, el campo magnético creado por el imán se deforma, tendiendo en todo momento a volver a su posición inicial, empujando al conductor fuera del campo del imán. Este empuje será mayor cuanto más lo sea el campo magnético creado por el imán, más largo el conductor y mayor la intensidad de la corriente que lo atraviesa.

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Se puede conocer el sentido de esta fuerza por la regla de la mano izquierda, el dedo índice da la dirección del campo, el anular, la de la corriente y el pulgar, el sentido de la fuerza.

Si en lugar de un conductor recto se coloca uno en forma de espira, una corriente eléctrica, del sentido que se indica a la izquierda, el lado “A” de la espira será empujado

hacia abajo y el lado “B” hacia arriba. Las fuerzas que empujan a estos dos lados de la espira están pues, dirigidas en opuestos sentidos y fomran un para de fuerzas que hacen girar a la espira a izquierdas. Cuando la espira ha girado y se encuentra perpendicular a la posición anterior, las fuerzas que

tienden a sacarlas del campo magnético están en posición y por tanto se contrarrestan, quedando la espira en posición de equilibrio. A la derecha, puede verse que los extremos de la espira se unen en dos semianillos, sobre los cuales rozan sendas escobillas, que se mantienen fijas en la posición representada y a través de las cuales pasa la corriente por la espira, ya que los semianillos están aislados entre si. El paso de corriente por la espira produce el giro de ésta hasta que ocupa una posición horizontal, donde se detiene. En la figura de abajo, se han representado dos espiras dispuestas simétricamente,

cuyos extremos van unidos a los trozos de anillos que forman el conmutador. En la posición representada en la figura, la corriente pasa por la espira que ocupa la posición horizontal, que, por este motivo, comienza a girar, y con ella los hace el conmutador y las demás espiras. Cuando la primera de ellas se aproxima a la posición vertical, la escobilla abandona el semianillo al que va unida esta espira para pisar el siguiente, haciendo circular la corriente a la próxima espira, que ocupa una posición

cercana a la horizontal y es ella, en este momento, la que sufre el empuje. De esta forma se consigue un giro continuado, tanto o más cuanto mayor sea el número de espira que se disponga. No obstante, en la realidad no se conectan la espiras como en la figura, si no en serie entre si. 3.22. Componentes del motor de arranque.

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Una de las principales exigencias en la fabricación de los motores de arranque, es su tamaño. Deberá ser lo más pequeño y compacto posible para su mejor acoplamiento al motor de combustión y, al mismo tiempo, resultar robusto y de poco peso. Un motor de arranque deberá estar compuesto básicamente por un motor eléctrico que, a su vez, estará dividido en varias partes que a continuación se describen.

• Realización práctica del motor de arranque.

• Carcasa: Es una envoltura metálica que rodea y protege a los demás componentes. En su interior van alojadas las bobinas inductoras, sujetas por las masas polares, que tienen la forma adecuada para adaptarse a la carcasa, manteniendo las bobinas aplicadas contra ella. Por su interior gira el inducido o rotor. Tanto la carcasa como las masas polares se fabrican de hierro dulce, por ser este un material muy magnético, que permite un fácil paso a las líneas de fuerza que han de circular por ellas. En algunos casos, las masas polares son imanes permanentes, quedando suprimidas las bobinas inductoras

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Debido a la gran intensidad de corriente que ha de pasar por las bobinas inductoras, estas son de gran sección y, por la misma causa, se aíslan unas de otras por medio de un cartón especial y se rodean de cinta aislante para evitar el contacto eléctrico con la carcasa. Una vez encintadas se impregnan de un barniz especial que refuerza el aislamiento con respecto a la carcasa. Cada inductora forma uno de los polos del imán, lo cual se consigue arrollándolas una en sentido contrario de la otra. Las bobina inductoras se conectan eléctricamente

en serie o en paralelo dos a dos (para motores tetrapolares y hexapolares). Uno de los extremos del conjunto, forma el borne de entrada al motor y el otro se una a la escobilla positiva para conectar el inducido en serie con las inductoras.

El paso de corriente, entre las bobinas de las inductoras, crea un campo magnético reforzado por las masas polares. En la figura de la izquierda pueden verse los campos magnéticos creados por distintos motores bipolares, tetrapolares y hexapolares.

• Rotor: Está formado por un eje de acero (1) sobre el que se monta el tambor (2), formado por un paquete de láminas en forma de estrella, las cuales, en su unión, forman las ranuras (3) en las que están alojados los arrollamientos inducidos (4), de hilo de cobre de gran sección, aisladas entre si y con respecto al cilindro, uniéndose en un extremo del rotor al colector (5). En el otro extremo del rotor, van talladas unas estrías de forma helicoidal por las que se desliza el mecanismo de arraste. L

os extremos del eje apoyan en unos casquillos de bronce fosforoso, de alto índice de porosidad, que se encuentran alojados en las tapas delantera y trasera, asegurando de esta forma el perfecto centrado del tambor entre las masas polares, facilitando el camino a las líneas de fuerza que pasan a través del tambor en vez de hacerlo por el aire. El tambor está fabricado de acero

dulce, que es conductor de corriente eléctrica, y , al estar sometido a las variaciones de flujo del campo inductor, se añaden en el fuerzas electromotrices, como consecuencia de las cuales, aparecen corrientes parásitas o de FOUCAULT. Aunque la f.e.m. inducidas son pequeñas, como la resistencia del núcleo lo es aún más, la intensidad de las corrientes

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parásitas alcanza unos valores importantes que provocan un calentamiento excesivo del tambor por efecto JOULE. Para reducir los efectos de las corrientes parásitas, se contruye el tambor laminado en sentido perpendicular al eje y se prensan unas contra otras impregnándolas con una capa de barniz, el cual actúa como aislante y no dificulta el paso de las líneas de fuerza. El colector, montado en uno de los extremos del eje, está formado por una serie de laminillas, llamadas delgas, que está aisladas unas de otras mediante mica. A las delgas del colector se unen las bobinas del inducido en la forma indicada abajo, es decir, en serie, uniendo el final de una bobina con el principio de la anterior en la misma delga, resultando así, que en cada delga hay dos conexiones; el principio de una bobina y el final de otra. Cada una de estas bobinas está formada por un conductor de ida y otro de vuelta.

• Soporte lado accionamiento: Esta pieza obtenida por fundición en acero o en aluminio, sirve de cierre, por la parte delantera, al motor de arranque y lleva montado un casquillo de bronce fosforoso (1) sobre el que se apoya el eje del rotor para su giro. Dispone de un alojamiento (2) para acoplar a ella el relé de mando y una brida con una serie de taladros (3) para fijar el conjunto al motor térmico. Dispone también de una zona mecanizada (4) para su acoplamiento al vehículo. • Soporte lado colector: Esta tapa, o soporte, cierra por uno de los lados al conjunto motor y sirve de soporte al eje del inducido, el cual se apoya en un casquillo de bronce fosforoso para realizar su giro. En esta tapa soporte, van montado los portaescobillas (1), uno aislado y el otro conectado masa, sobre los que se deslizan dos o cuatro escobillas de carbón grafitado (2), con la suficiente sección para permitir el paso de la gran corriente que absorve el motor a través de ellas. La correcta presión de contacto de las escobillas contra el colector, la grantizan unos muelles empujadores (3) montados en el interior de los portaescobillas y que presionan sobre las mismas. • Mecanismo de arrastre: Este conjunto está formado por un piñón de mando y

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un mecanismo de arrastre, tiene la misión de transmitir el movimiento del rotor a la corona del motor térmico e impedir que el movimiento del motor al arrancar, arratre el piñón y los órganos móviles del motor de arranque. Según el sistema empleado, para acoplar el piñón de mando a la corona, existen dos tipos de mecanismo de arrastre.

o Mecanismo de engrane por horquilla: Cuyo desplazamiento se realiza por medio de una horquilla y una palanca accionada por el relé de mando. Este mecanismo empleado en la mayoría de los motores de arranque está constituido esencialmente por un piñón (1) montado a través de un casquillo en el eje del rotor y soldado a un mecanismo de rueda libre (2) con enclavamiento por rodillos. Este mecanismo va montado sobre un eje soporte de levas (3) que dispone en su interior de unos canales en hélice (4) para su desplazamiento por las estrías del eje del rotor. Sobre este eje va montado un anillo (6) para el acoplamiento de la horquilla del mando y un muelle de compresión (7) encargado de mantener al anillo (6) en posición. El sistema de rueda libre, consiste en unos muelles helicoidales que mantienen a una serie de rodillos aplicados contra la parte más estrecha de la rampa de deslizamiento, enclavando el anillo de marcha libre con el vástago del piñón. De esta forma el piñón es arrastrado; pero al girar éste más deprisa que el eje del rotor (cuando el motor de combustión se pone en marcha), se interrumpe la unión entre el vástago del piñón y el anillo de marcha libre, pues los rodillos son impulsados por el vástago del piñón hacia la parte más ancha de la barra de deslizamiento, con lo cual, el piñón de engrane puede ser arrastrado por la corona del volante de inercia, sin que por ello el rotor también lo sea.

o Mecanismo de engrane por inercia: Cuyo acoplamiento se realiza al

desplazarse el piñón en su eje, por efecto de inercia. Está formado por un

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piñón (1), con unas estrías interiores en hélice (2), montado sobre un casquillo (3) tallado exteriormente en hélice, para acoplarse al piñón, y unos canales rectos (4) en su interior para poderse acoplar y deslizar axialmente sobre el eje del rotor; mantiene su posición de reposo por medio del muelle de compresión (5) y del muelle de recuperación (6).

• Relé de arranque: En los motores que realiza su engrane por horquilla, el relé, va incorporado directamente al motor, acoplado en la tapa lado accionamiento y cumple la doble misión de poner el motor en circuito y desplazar el mecanismo de arrastre para acoplar el piñón del motor de arranque a la corona del motor térmico del vehículo. El conjunto del relé de la figura de abajo, está formado por un electroimán, con dos arrollamientos de hilo de cobre, aislado con muchas espiras de hilo fino denominados de retención (A) y de impulsión (B), los cuales se alimentan directamente de la batería, a través de una de las posiciones del interruptor de encendido. Por el interior del solenoide se desplaza su núcleo móvil (C), el cual lleva en uno de sus extremos (D) el contacto de cierre de los bornes (E) y (F) y, por el otro extremo, el sistema de enganche con la horquilla de arrastre (H).

• Funcionamiento del motor de arranque: Al accionar la llave de arranque, la

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corriente procedente de la batería alimente la bobina de retención (2), que cierra directamente a masa, y la bobina de impulsión (1), que cierra a masa a través de las inductoras, el inducido y la escobilla de masa; creando un campo magnético que hace que se desplace el núcleo (3) hacia la derecha, el cual, por un lado, cierra los contactos (6) de paso de corriente procedente de la batería del motor, y por otro lado, desplazar el mecanismo de arrastre (5) para acoplar el piñón a la corona del motor térmico mediante la horquilla (4) Al producirse el accionamiento del relé, el bobinado de impulsión deja de actuar, al no existir diferencia de potencial entre sus extremos, con lo cual, en este momento, sólo estará actuando el bobinado de retención (2) pasando la corriente hacia las inductoras, inducido y escobilla negativa hacia masa, creando sus correspondientes campos magnéticos y haciendo girar el rotor del motor. En el instante en que se suelta la llave, el contacto (6) se haya todavía cerrado; los bobinados (1) y (2) son alimentados en serie, pero sus flujos son opuestos y se anulan. A partir de entonces, el resorte (12) sitúa el núcleo desplazable en posición de reposo, el contacto (6) se abre y corta la alimentación del motor y, finalmente, la horquilla sitúa el impulsor en posición de reposo.

• Tipos de motores: Los motores de arranque no cambian, esencialmente, en cuanto a su configuración general, solamente en cuanto a su tamaño y disposición de sus elementos, que estarán en función de la potencia que se quiera conseguir. Según las características constructivas de los motores de arranque, pueden dividirse en tres tipos:

o Motores de arranque convencionales: Son los motores que se han estudiado hasta ahora.

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o Motores de arranque con reductora: Estos motores se utilizan generalmente para motores diesel en mediana y gran potencia. La característica principal de este motor consiste en que el inducido no arrastra directamente el conjunto piñón, si no a través de un dispositivo de reducción de velocidad, basado en un tren de engranajes epicicloidales, que permite aumentar las revoluciones del motor, obteniendo así, un mayor par de lanzamiento en el piñón, para efectuar mejor el arranque del motor térmico. Con este dispositivo se obtiene una mayor relación potencia/peso, permitiendo una menor dimensión del motor para una misma potencia.

o Motores de arranque con inducido deslizante: Estos motores se aplican generalmete en motores diesel de gran potencia, se caracterizan por la forma de realizar el acoplamiento del piñón con la corona, el cual se efectúa por desplazamiento axial del inducido, dentro de su campo magnético de excitación, para lo cual disponen además de arrollamiento auxiliar y un arrollamiento de retención para efectuar el desplazamiento axial del inducido. La puesta en funcionamiento de estos motores, se realiza por medio de un relé de mando especial, montado en el interior del motor, el cual, es alimentado como en los relés tradicionales a través de la llave de arranque. Estos relés llevan un conmutador de doble contacto basculante que actús en dos etapas para la puesta en funcionamiento del motor de arranque.

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3.23. Despiece del motor de arranque.

• Comprobación de los elementos del motor de arranque: Antes de realizar cualquier tipo de inspección, es necesario que las piezas gallan sido limpiadas escrupulosamente, eliminando la grasa, polvo, barro, etc., adherido a las mismas.

o Comprobación del rotor o inducido Comprobar que las muñequillas de apoyo en el árbol no presentan

señales de excesivo desgaste, ralladuras, golpes, ni oxidación.

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Comprobar que el estriado del árbol están limpios y exentos de partículas extrañas no debiendo presentar señales de un desgaste excesivo, golpes u oxidación

Con el rotor colocado sobre unos calzos en v, por medio de un reloj comparador, medir excentricidad máxima del tambor. Comprobar que esta dentro de los valores establecidos por el fabricante (0.08/0.1m.m.)

Comprobar que la superficie del colector está limpia y exenta de picaduras debido al chispeo de corriente. Verificar la excentricidad en el colector y comprobar que esta es inferior a 0.08m.m.

Comprobar que la separación entre las delgas es correcta y que están exentas de carbonilla; en caso contrario, se procede a limpiar las mismas por medio de un cepillo.

Observar si existen conductores levantados o soldaduras deficientes.

En caso de que así ocurra, cambiar el inducido Comprobar que no hay cortocircuito en las bobinas mediante un

transformador roncador en v y una lamina metálica

Una vez inducido sobre el roncador, girar el mismo colocando la

lámina metálica sobre la superficie del tambor. Si en algún momento se notara que la lámina es atraída por el el tambor, es que existe un cortocircuito en el bobinado.

Por medio de una lámpara en serie se comprueba el aislamiento a masa de las bobinas, conectando las puntas de pruebas entre las delgas del colector y el eje.

Comprobar que existe continuidad entre las delgas del colector. Esto se podrá realizar bien midiendo la resistencia entre cada par de delgas

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consecutivas o con el amperímetro del roncador. Para ello colocar el inducido en el soporte en V, conectar las puntas de prueba del amperímetro entre dos delgas consecutivas, ir girando el inducido hasta que la lectura del amperímetro sea máxima. Repetir con el resto de delgas.

Una lectura más baja que las demás quiere decir que no existe continuidad en alguna de las bobinas conectadas a las delgas en prueba. La interrupción en el circuito suele estar casi siempre localizada en la soldadura del colector a las puntas de las bobinas. Esta interrupción da lugar a un chispeo excesivo, en la delga afectada, produciendo una elevación de la temperatura que llega a quemar el colector.

Un cambio en la coloración o quemadura de una zona del colector o un chispeo excesivo en el mismo. Suelen indicar que existe una falta de continuidad en el inducido.

3.24. Comprobación del conjunto inductor. • Por medio de un óhmetro o una lámpara en serie, comprobar que hay

continuidad entre el borne de entrada y el extremo del conjunto inductor. • Con el mismo montaje que en el punto anterior, comprobar el correcto

aislamiento a masa de la bobina inductora. • Comprobar el blocaje a fondo de los tornillos que fijan las expansiones polares y

que el diámetro interior de las mismos, se encuentra comprendido dentro de los valores indicados por el fabricante.

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3.25. Comprobación tapa, lado conector

• Por medio de un óhmetro o una lámpara en serie, comprobar el perfecto aislamiento a masa del portaescobillas positivo

• Los portaescobillas no deben estar deformados y permitiran el libre deslizamiento de la escobilla

• Limpiar el interior de los mismos, con un trapo humedecido en petroleo. Sacar después con aire comprimido.

• Las escobillas deberán tener una longitud superior a 12m.m. Verificar a su vez

que hacen buen asiento sobre el colector y que no presentan señales de desprendimiento de material.

• Por medio de un dinamómetro comprobar la presión de los muelles, que debe de estar comprendida dentro de los valores indicados por el fabricante.

• El casquillo, donde se aloja el eje del inducido, no deberá presentar un desgaste excesivo, ni debe estar desplazado de su alojamiento

• En caso de que presente anomalías, cambiarlo por uno nuevo.

3.26. Comprobación soporte lado accionamiento • Comprobar que no existen fisuras en el soporte. • El casquillo, donde se aloja el eje del inducido, no deberá presentar un desgaste

excesivo, ni debe estar desplazado de su alojamiento • En caso de que presente anomalías, cambiarlo por uno nuevo.

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3.27. Comprobación piñón de arranque • Verificar que el piñón de mando no esté deformado o que presente señales de

desgaste en sus dientes • Las acanaladuras no deberán tener deformaciones o partículas extrañas en su

interior, que impidan el suave deslizamiento del piñón en el eje del inducido • Comprobar que el mecanismo de rueda libre, funciona correctamente, que queda

bloqueado en un sentido de giro y que gira libremente en sentido contrario.

3.28. Comprobación del relé de arranque • Comprobar el perfecto estado físico de los conectores eléctricos del relé, así

como de su tapa aislante.

• Por medio de un óhmetro o una lámpara en serie, comprobar la correcta

continuidad en las bobinas de impulsión y retención • Aplicar una fuente de alimentación de 12V entre los bornes 50 y mot. El

consumo de la bobina de impulsión debe de estar comprendido dentro de los valores indicados por el fabricante.

• Aplicar una fuente de alimentación de 12V

entre los bornes 50 y MASA. El consumo de la bobina de retención debe estar comprendido dentro de los valores indicados por el fabricante

• Comprobar que la horquilla del eje deslizante está en perfecto estado y que el núcleo se desliza suavemente por el interior de la bobina, horquilla de mando

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3.29. Comprobación final después del montaje • Comprobar que el inducido gira

libremente sobre sus casquillos. • Aplicar la corriente al borne de excitación

del relé y comprobar que este acciona libremente, desplazando el mecanismo de arrastre.

• Aplicar corriente directa al motor de

arranque haciéndolo funcionar en vacío durante un instante y comprobar su perfecto funcionamiento.

• Hacer un puente entre el terminal de

alimentación del motor y aplicar corriente al motor para comprobar el funcionamiento conjunto de ambos elmentos.

• Por medio de un calibre, comprobar que las cotas de reglaje del piñón del mecanismo de arrastre están dentro de los valores indicados por el fabricante.

3.30. Comprobación del motor de arranque en el banco eléctrico. Una vez armado el motor, antes de montarlo en el barco, es conveniente efectuar una prueba de funcionamiento del mismo, tal como ya se ha descrito en el punto anterior; pero, si se dispone de banco de pruebas, es recomendable realizarlas en él.

• Montaje y conexionado del motor de arranque en el banco o Sujetar fuertemente el motor de arranque al banco para evitar que se

mueva durante la prueba o Realizar la correspondiente conexión del motor de arranque en el banco

de pruebas eléctrico

A= distancia de apoyo soporte al frente del piñón de reposo. B= distancia de apoyo soporte al frente del piñón de accionado. L= limitación de la carrera del piñón.

A= distancia del apoyo al frente del piñón en reposo. B= distancia del apoyo al casquillo tope C= distancia del casquillo tope al frente del piñón accionado L= limitación de la carrera del piñón.

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• Prueba de funcionamiento en vacío o Seleccionar los conmutadores del banco para poner la tensión adecuada

en el voltímetro y poner en funcionamiento el interruptor general del banco

o Accionar el pulsador del banco de alimentación del relé de arranque y anotar las lecturas obtenidas en el voltímetro, amperímetro y tacómetro. Comprobar que se corresponde con las indicadas por el fabricante

• Prueba de funcionamiento en carga o Montar en el banco una corona dentada cuyo módulo corresponda con

el motor a ensayar o Colocar el motor de arranque de forma tal que el engrane piñón/corona

se realice de una forma similar a la que se efectúa en el vehículo. Vigilar especialmente los siguientes puntos.

En reposo no roza el piñón con la corona Al realizar el enganche, se introduce en la corona 2/3 por lo

menos del dentado del piñón El piñón no debe encontrarse interferencias con la corona al

realizar el enganche; debe existir una ligera holgura entre ellos Una vez colocado en posición correcta, sujetar fuertemente el

motor del banco o Bloquear la corona por medio de la palanca y accionar el pulsador del

banco de alimentación del relé de arranque durante no más de 5 segundos y anotar las lecturas obtenidas en el voltímetro y amperímetro. Comprobar que se corresponda con las indicadas por el fabricante.

o Comprobar que al quedar frenado el piñón del mecanismo de arrastre de la corona, el inducido no gira, señal de que el sistema de enclavamiento es correcto.

NO MANTENER DURANTE MUCHO TIEMPO EL MOTOR FUNCIONANDO EN VACÍO, YA QUE SE PODRÍA EMBALAR Y DETERIORARSE POR LA FUERZA CENTRÍFUGA

REALIZAR ESTA PRUEBA CON RAPIDEZ A FIN DE NO CALENTAR EXCESIVAMENTE EL MOTOR

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4. El control electrónico del motor 4.1. Sensores En los distintos procedimientos existentes para controlar sistemas, los sensores son en muchos casos, los elementos críticos en el comportamiento del sistema. Los sensores proporcionan la información necesaria para la determinación de una acción. No siempre es posible encontrar el sensor que el diseñador desea, por esa razón, en la mayoría de los casos, es necesario adicionar circuitos para adaptar la señal del sensor disponible. La figura de la derecha muestra la dirección de una señal en un sistema instrumentado. El sensor convierte la cantidad física q0 en una señal eléctrica, q1, y genera otra señal eléctrica, q2, de forma adecuada para accionar un actuador. La acción de salida del actuador será q3

• Valores a medir

La figura de la izquierda muestra un esquema simplificado del control electrónico de automoción. Las entradas básicas son el aire y el combustible, siendo las salidas, la potencia en el eje del motor y los gases de escape. Se pretende que el motor tenga un consumo mínimo para una potencia dada, manteniendo las emisiones contaminantes dentro de unos límites admisibles. El dosado es un parámetro clave en el control. Los sensores miden variables físicas y alimentan mediante señales

eléctricas, convenientemente procesadas, a la unidad de control. Esta unidad genera las señales eléctricas de salida a los diferentes actuadotes que determinan el comportamiento del motor. Las variables más importantes a medir por un sistema de control electrónico de un motor son: el régimen de giro, la temperatura del refrigerante, la temperatura y presión del aire de admisión, la posición angular del cigüeñal y el flujo de aire de admisión. Hay otras variables que al diseñador le gustaría medir directamente para un sistema de control, como por ejemplo, el par motor, la presión en el interior del cilindro o el gasto másico de aire que entra en cada cilindro, pero en la actualidad no existen sensores apropiados para ello, debido principalmente a su alta relación calidad-precio.

• Medida de la presión en el colector de admisión

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El colector de admisión es el conjunto de conductos por los que se dirige el flujo motor hacia el interior de los cilindros. La presión absoluta en el colector de admisión es una variable muy importante a medir. El sensor que mide esta presión se conoce con el nombre de sensor de presión absoluta en el colector. Este sensor desarrolla un voltaje que es proporcional al valor medio de la presión en el colector de admisión. En la figura de la derecha se muestra un esquema del sistema de admisión de un motor. En este esquema el motor realiza el papel de una bomba que aspira aire hacia el interior del cilindro. Cuando el motor no está funcionando, el aire no es aspirado y la presión en el colector de admisión, es la presión atmosférica. Esta es la presión absoluta máxima que se alcanza en el colector de admisión para un motor no sobrealimentado. La presión en el colector de admisión fluctúa rápidamente debido a bombeos individuales de los diferentes cilindro. Cada cilindro aspira aire cuando la válvula de admisión se abre y el pistón comienza a descender desde el PMS. La presión en el colector de admisión decrece durante este tiempo. La aspiración finaliza cuando alcanza el PMI. La presión en el colector comienza a subir hasta que otro cilindro comienza la fase de admisión y entonces la presión cae de nuevo. Por tanto, la presión en el colector, fluctúa durante la carrera de cada cilindro. Cada cilindro contribuye a la acción de bombeo (aspiración) una vez cada dos vueltas del cigüeñal. Para z cilindros, la frecuencia fp (ciclos por segundo) de la fluctuación de la presión en el colector para un motor que gira a n rev/min viene dada por la siguiente expresión:

60·2·

nzf p =

De lo anterior se deduce que la presión media en el colector, será la variable requerida por el sistema de control. Por tanto, el método de medida de la presión en el colector de admisión debería filtrar la fluctuaciones de presión a frecuencia fp y medir solamente la presión media Un modo de obtener este filtrado es conectar el sensor de presión al colector mediante un tubo de pequeño diámetro. Las rápidas fluctuaciones no pasan a través del tubo, pero la presión media sí. La tensión de salida del sensor corresponde sólo a la presión media. Existen varias configuraciones, del sensor de presión, utilizadas en prestaciones automovilísticas. Es interesante que ningún sensor en uso mide la presión directamente, sino que mide el desplazamiento del diafragma que es reflectado por la presión en el colector. Los detalles respecto al desplazamiento del diafragma como medida de presión, varían de una configuración a otra:

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o Sensor de presión aneroide. Este sensor consta fundamentalmente de dos diafragmas que se sueldan bajo vacío para formar un cámara aneroide. Dicha cámara se coloca en el interior de una cápsula sellada que se conecta a través de un pequeño tubo, al colector de admisión, de manera que la presión dentro de la cápsula sellada es la media de la presión absoluta en el colector de admisión. La presión de admisión comprime al sensor aneroide, deformándolo. Dicho sensor está diseñado de modo que el desplazamiento varíe casi linealmente con la presión de admisión. La verdadera medida del desplazamiento del aneroide se realiza mediante un sensor, llamado transformador diferencial de de variable lineal (LVDT). El LVDT tiene un núcleo movible y la conexión entre los devanados de entrada y salida del transformador varía con la posición de dicho núcleo. En el devanado de de entrada de se aplica una señal de 10KHz. Los devanados de salida del LVDT están equilibrados de forma que la tensión de salida de uno de los devanados es igual a la del otro con el núcleo en su posición central. Sin embargo, están conectados de forma que se anulan entre sí y la tensión neta de salida es nula. Cuando el núcleo es desplazado de esta posición central por la presión de admisión, la tensión de salida de uno de los devanados es mayor que la del otro, por lo que la tensión neta de salida varía proporcionalmente con el movimiento del núcleo. El tratamiento ulterior de la señal produce un voltaje de corriente continua que es proporcional a la presión absoluta del colector.

La principal desventaja de este sensor es su alto precio. En algunos sistemas de encendido electrónico con microprocesador, se utiliza un sensor de presión con membrana, como el de la figura de abajo. Dicho sensor está formado por una cápsula y una membrana en su interior, que divide al recinto en dos espacios. Uno de los espacios interiores comunica con el exterior, el otro comunica con el colector de admisión mediante un tubo de pequeño diámetro. Esta disposición permite que la diferencia entre la presión atmosférica y la presión en el colector de admisión actúe sobre la membrana y provoque su deformación. La membrana lleva un vástago en su

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centro, guiado por el cuerpo de la cápsula. El vástago se desplaza dentro de una bobina como si fuera su núcleo de ferrita. Cuando se deforma la membrana de la sonda, desplaza al vástago, loa que origina una variación del flujo magnético de la bobina y, en consecuencia, varía la corriente que circula por ella. Esta variación es la señal procesada por el módulo electrónico.

o Sensor de presión piezorresistivo Este sensor utiliza un chip de silicio de aprox. 3mm2. A lo largo de los bordes exteriores, el chip, tiene 250µm de espesor y en el centro 25µm, formado un diafragma. El borde del chip se suelda a un plato en vacío de manera que se establece una cámara de vacío del plato y la zona central del chip. Continuando con la estructura del sensor, se coloca un conjunto de resistencias variables alrededor de la cámara. Las resistencias se forman por difusión de impurezas (dopaje) dentro del silicio. Las conexiones se hacen mediante hilos a unas pistas metálicas. Este conjunto se introduce sellado en una cápsula que incorpora un tubo que se conecta al colector de admisión. La presión del colector, aplicada sobre el diafragma, lo deforma, haciendo variar el valor de la resistencia en la misma proporción que la magnitud de la presión actuante (efecto piezorresistivo). La piezorresistividad sucede en ciertos semiconductores de manera que, la actual resistividad (propiedad del material) cambia en proporción a la deformación (cambio de longitud). Las resistencias con la estructura del sensor, se conectan según un puente de Wheatsetone, del que se obtiene un nivel eléctrico que es proporcional a la presión del colector.

o Sensor capacitivo Este sensor consta fundamentalmente de dos electrodos tipo lámina qye se depositan en la cara interior de dos discos de óxido de aluminio, que se sellan con una arandela aislante formando una cámara de vacío. Dicho conjunto se introduce en una cápsula sellada de pequeño diámetro que se conecta al colector de admisión. Las láminas del electrodo forman un condensador. Los discos de óxido de aluminio son flexibles de manera que flectan hacia el interior bajo la influencia de la presión del colector. Esa deflexión origina una disminución en la distancia entre electrodos.

El valor de la capacitancia C es: d

AC

·0ε= . Donde ε0 es igual a la constante dieléctrica

del aire, A es el área de láminas y d sería la distancia entre electrodos.

El aumento de la presión del colector hace que d descienda y, por tanto, que aumente la capacitancia C. Un procedimiento para generar una señal de salida V0 proporcional al cambio de capacitancia, de forma que la presión pueda ser medida, es

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mediante el circuito resonanto representado a la derecha. En este circuito, la bobina de indutancia y el sensor capacitivo forman un circuito resonante en serie, cuya frecuencia de resonancia, fr’ tiene la siguiente

expresión: LC

f rπ2

1= donde L es

la inductancia de henrios y C la capacitancia en faradios. La frecuencia del oscilador es sintonizada a la frecuencia de resonancia del circuito para la presión atmosférica en el colector de admisión. Cuando está en resonancia, la tensión de bobina y en el condensador son iguales, pero tienen fases opuestas, de forma que se anula y la tensión que atraviesa la resistencia es la tensión aplicada. Entonces, la salida del detector de fase (V0) es cero voltios, ya que la tensión a través de la resistencia (VR) está en dase con la referencia. Cuando la presión en el colector varía la capacitancia del circuito, la frecuencia de resonancia se ve modificada. Como la frecuencia del oscilador no varía, la fase de tensión a través de R, varía drásticamente respecto a la referencia y el detector de fase produce un voltaje Vo, proporcional a la diferencia entre las fases. Por lo tanto, la tensión de salida del detector de fase es proporcional a la presión de admisión.

• Medida de la posición angular del cigüeñal. Además de la presión de admisión, es importante conocer la posición de los ejes, válvulas, etc. Una variable significativa para los sistemas de control es la posición angular del cigüeñal. Para evitar desgastes mecánicos y las subsiguientes pérdidas de precisión en las medidas, se emplean sensores que operan con campos magnéticos o impulsos luminosos..

o Sensor de reluctancia magnética. En la siguiente figura se muestra la configuración de este sensor, que consiste en un imán permanente con un arrollamiento de hilo conductor a su alrededor. Un disco de acero, montado en el cigüeñal, posee unas protuberancias que pasan entre las piezas polares del imán, coincidiendo con el PMS de los cilindros en sus carreras de compresión. El disco de

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la figura, que tiene cuatro protuberancias, corresponde a un motor de ocho cilindros. El sector de tipo inductivo basa su funcionamiento en la variación de la reluctancia del circuito magnético del sensor al hacer pasar por sus proximidades un material ferromagnético. Un circuito magnético es una trayectoria cerrada a través de un material magnético (por ejemplo hierro, cobalto, níquel o ferrita). En el caso de la figura anterior, la trayectoria se cierra a través del material magnético y cruzando el hueco entre los dos polos. El campo magnético se caracteriza por dos magnitudes, que se pueden comparar con la tensión y corriente de un circuito eléctrico. Una de estas dos magnitudes es la denominada intensidad del campo magnético. La respuesta del circuito magnético a la intensidad del campo magnético se caracteriza por la segunda magnitud, denominada flujo del campo magnético. Una línea de flujo magnético constante es una trayectoria cerrada a través del núcleo magnético. El voltaje generado por el sensor se determina por la fuerza de este flujo magnético. La fuerza del flujo magnético se determina a través de la reluctancia del circuito magnético de la resistencia eléctrica.

La reluctancia del campo magnético es inversamente proporcional a la permeabilidad magnético del material a lo largo de la trayectoria. La permeabilidad del acero es aproximadamente mayor que la del aire; por tanto, la reluctancia del acero es mucho menor que la del aire. Por consiguiente, cuando un diente se encuentra entre los polos del imán, debido a que el acero tiene una reluctancia menor que la del aire, el

flujo magnético se incrementará Cuando el diente haya pasado y entre los dos polos sólo existía aire, la alta reluctancia del circuito hace que el flujo magnético sea relativamente pequeño. Así la magnitud del flujo magnético que fluye a través del circuito magnético depende de la posición del diente, que a su vez depende de la posición del cigüeñal. El flujo magnético es débil cuando ningún diente está cerca de los polos. Según el diente pasa a través del hueco de los polos, el flujo magnético se incrementa, alcanzará un máximo cuando el diente entre los dos polos y decrece cuando deja dicha región entre polos. En la mayoría de los sistemas de control, el flujo magnético máxima corresponde con el PMS para uso de los

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cilindros. Por el cambio del flujo magnético, se induce en la bobina una tensión V0, proporcional al valor de dicho cambio. Ya que el flujo magnético debe estar cambiando para inducir la tensión en el arrollamiento, su tensión de salida es cero cuando el motor no está girando. Según la figura de arriba, la tensión en el arrollamiento V0 comienza a aumentar desde cero según el diente comienza a pasar entre los polos, alcanza un máximo y después cae a cero cuando el diente está justo en el centro. (Nótese que, aunque el flujo magnético sea máximo en ese punto, el valor de cambio de flujo magnético es cero. Por tanto, la tensión inducida por la bobina será nula.) Después vuelve a caer a cero según el diente abandona dicha región. El número de dientes debe ser la mitad que el número de cilindros ya que el cigüeñal necesita dos vueltas para completar el ciclo.

o Sensor de Efecto Hall La figura muestra la composición de un sensor de efecto Hall. Este sensor es similar al sensor de reluctancia magnética en el que se emplea un disco de acero dentado y un imán. El elemento es una pastilla delgada y plana de semiconductor. Cuando se hace pasar una corriente a través del semiconductor mediante un circuito externo como el de la figura de abajo, se crea una tensión V0 a través de la pastilla, en

dirección perpendicular a la del flujo de corriente eléctrica y a la del campo magnético. Esta tensión es proporcional a la densidad de flujo eléctrico y magnético. Este efecto, generador de una tensión que es dependiente del flujo magnético, se denomina efecto Hall. Se puede observar que el campo magnético es perpendicular al papel y entra en el mismo. Mientras los electrones se desplazan a través del campo magnético se ejerce un fuerza sobre los mismos proporcional a la velocidad de los electrones y la fuerza del campo magnético. La dirección de esta fuerza es perpendicular a la del flujo magnético y a

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la de movimiento de los electrones. En la figura se observa cómo los electrones son desplazados hacia la parte inferior, generándose así una diferencia de potencial entre ambas caras. Según crece la densidad del flujo magnético, más electrones son desplazados hacia abajo. Si la corriente I se mantiene constante, la tensión V0 será proporcional a la fuerza del campo magnético. Esta tensión resulta débil, de manera que es necesario amplificarla.

En la figura de la izquierda se muestra la señal de tensión V0 que produce el efecto Hall en el sensor de posición. Ya que es proporcional a la densidad del campo magnético, alcanza el máximo cuando el diente está localizado simétricamente entre los polos del campo magnético (correspondiente al PMS del cilindro). Si el disco es conducido por el árbol de levas, enroces debe tener tantos dientes como cilindros.

o Sensor óptico. La figura siguiente muestra un montaje típico de un sensor óptico en el que de nuevo se acopla un disco al cigüeñal y en el que a cada lado del disco están montados los conductores de fibra óptica. Según se muestra en la figura, el impulso recibido por el fototransistor, es acoplado a un amplificador para obtener un nivel de señal satisfactorio. Un inconveniente de este montaje es el polvo y el aceite que se puede depositar en los extremos de la fibra óptica. Una ventaja es que puede funcionar estando el motor parado y que el impulso es constante independientemente de la velocidad de giro.

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• Medida de régimen de giro. Para medir el régimen de giro es necesario disponer de otro sensor que proporcione al controlador dicha información adecuadamente. El sensor de posición explicado anteriormente se puede utilizar para medir el régimen de giro. Si se cuentan los impulsos de tensión que emite el sensor en un minuto y se divido por cuatro, se conocerá el régimen del motor en revoluciones por minuto (rev/min). En muchos casos, el disco del sensor de régimen de giro, se coloca junto al volante de inercia y tiene más de cuatro dientes dependiendo de la base de tiempos del contador que se utiliza.

• Medida del flujo de aire de admisión. Para medir una correcta relación aire-combustible, es importante medir la cantidad de masa de aire que entra en el motor. Para ello se utilizan los siguientes sensores:

o Sensor de aleta sonda Este sensor mide el flujo volumétrico de aire directamente según un esquema como el de la figura de la derecha. El aire que entra, ejerce una fuerza sobre la aleta sonda, pero esta fuerza es contrarrestada por la acción de un resorte solidario a la aleta. El desplazamiento de

la aleta se incrementa según aumenta el flujo de aire entrante. La cantidad de desplazamiento se controla mediante un potenciómetro ligado mecánicamente a la aleta sonda. El potenciómetro consiste en una resistencia sobre una base aislante que contacta con la base móvil (Figura de abajo).

El potenciómetro actúa como un divisor de la tensión aplicada entre los extremos de la resistencia. La tensión de salida del sensor se toma entre el brazo y la toma a tierra. La tensión varía desde cero (no flujo de aire) hasta la tensión de referencia cuando la aleta se ha desplazado se ha desplazado al máximo. En ángulos intermedios la tensión es proporcional al desplazamiento de la aleta, que depende del flujo.

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o Sensor de hilo caliente. Este sensor mide la masa de aire según un esquema como el de la figura de la

izquierda. El aire que pasa a través del hilo caliente absorbe calor de este, enfriándolo a su vez. La cantidad de calor que puede absorber de penderá de varios factores: de la diferencia de temperaturas entre el aire y el hilo caliente, de la conductividad térmica del hilo, del área de contacto, de la masa de aire y de su caudal. Este sensor situado tras el platino de 70 µm de diámetro suspendido en un pequeño alojamiento cilíndrico (hilo caliente). La termorresistencia mide la temperatura del aire de admisión. El hilo se calienta mediante un módulo electrónico exterior al

cuerpo del sensor. El hilo caliente es una de las resistencias de un puente de Wheatstone como el de la figura siguiente. Según se incrementa el flujo de aire que atraviesa R4 (hilo caliente), su temperatura disminuye y su resistencia sufre la misma tendencia. Por tanto, la tensión en la unión R2-R4 disminuye también. El ordenador lee la diferencia de tensión entre las uniones R1-R3 y R2-R4 como un valor del sensor. El ordenador busca en su memoria y convierte este valor de tensión en gasto másico de aire.

o Sensor de placa caliente El pricipal inconveniente del sensor de hilo caliente, la sensibilidad del hilo, no existe en el sensor de placa caliente. Éste último, además, tiene un diseño más sencillo, ya que se pueden integrar componentes más grandes sobre una placa base de cerámica. La figura de página siguiente muestra la colocación de un sensor de placa caliente en un canal de medición..

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La figura de abajo, muestra el sensor con el circuito puente y sus resistencias: Resistencia de calentamiento, sonora, sensora, de temperatura del aire y de compensación. El comportamiento en la respuesta de los sensores térmicos depende básicamente de la masa del sensor y de las pérdidas de calor a través de la fijación del sensor. Aunque el sensor de placa caliente proporciona la mejor respuesta, también se puede obtener un buen comportamiento en el de hilo

caliente si se diseñan apropiadamente las resistencias sensora y de calentamiento. En los sensores de placa caliente, el problema de ensuciamiento se resuelve situando las resistencias sensora y de calentamiento, decisivas para la transferencias de calor, en la parte aguas bajo el sensor. Con esta colocación, la inevitable acumulación de suciedad sobre el borde expuesto a la corriente no afecta a la transferencia de calor ni, por tanto, a la curva característica del sensor. Por tanto, en estos sensores no se requiere la eliminación de la suciedad mediante quemado.

o Sensor de tipo Karman. Los sensores de este tipo, han tenido un uso comparativamente más limitado que los interiores. Su funcionamiento se basa en el principio de los vórtices de Karman. Un generador de vórtices, situado en la corriente de aire de admisión, crea unos vórtices cuyas frecuencias son una medida del gasto volumétrico del aire. Estas frecuencias son determinadas mediante la emisión de ondas ultrasónicas en dirección transversal al flujo de aire. La velocidad de propagación de estas ondas, dependiente de los vórtices, es medida y evaluada por un receptor ultrasónico.

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• Medida de la posición angular de la mariposa. Si un motor diesel cuenta con un sistema de recirculación de gases de escape, otra variable que se deberá medir es la posición angular de la mariposa que regula dicha recirculación. El esquema de operación de un sensor para medir esta posición es similar al de la figura. El brazo de un potenciómetro se conecta directamente a la mariposa y se aplica una tensión de salida del sensor, indica el ángulo de apertura de la mariposa. El ángulo de la mariposa determina la cantidad de gases que recirculan.

• Medida de la temperatura. La temperatura es un parámetro importante a medir en todo el motor. En la operación del sistema de inyección de combustible se requiere conocer las temperaturas del refrigerante, del aire de admisión y de los gases de escape. Existen varias configuraciones para tales propósitos, pero se ilustrará la operación básica de todos ellos explicando el funcionamiento del sensor de temperatura de refrigeración. El sensor consiste en una termorresistencia montada dentro de una cápsula en contacto con el fluido refrigerante. La cápsula se encuentra enroscada en la correspondiente pared del bloque motor. La termorresistencia está hecha de semiconductor, cuya resistencia varía en proporción inversa a la temperatura (por ejemplo, a -40ºC la resistencia de un sensor típico es de 105Ω). El sensor se conecta a un circuito eléctrico, donde la resistencia del sensor de temperatura de refrigeración es RT. Esta resistencia se conecta a una tensión de referencia a través de una resistencia fija R. La tensión de salida VT viene dada por la siguiente expresión:

VRR

RV

T

TT

+=

La tensión de salida del sensor varía de forma inversamente proporcional a la temperatura, es decir, la tensión de salida decrece según se incrementa la temperatura.

• Medida del dosado. Cualquier motor de gasolina requiere para su funcionamiento aire y combustible mezclados en una proporción determinada. La proporción aire- combustible teóricamente ideal es 14.7:1 (Relación estequiométrica). Sin embargo, esta proporción ha de corregirse en determinadas circunstancias. Para caracterizar en qué medida difiere la mezcla real aire-combustible

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del valor estequimétrico se ha elegido el coeficiente lambda.

En función del coeficiente lambda, se tiene: airedeteóricoVolumen

aspiradoairedeVolumen

___

___=λ

λ=1; Mezcla estequiométrica. El volumen de aire aspirado corresponde al valor teóricamente necesario. λ<1; Mezcla rica o falta de aire, aumento de potencia a λ=0.85-0.95 λ>1; Mezcla pobre o exceso de aire, menos consumo de combustible y menor potencia en el margen λ=1.05-1.3. La cantidad de oxígeno en los gases de escape se utiliza como una medida indirecta de la relación aire-combustible. El sensor utilizado para medir esta importante variable es el denominado sonda lambda (EGO: Exhaust Gas Oxigen Sensor), haciendo referencia a la relación aire- combustible ya comentada. La sonda lambda va instalada en el tubo de escape del motor en un lugar donde la temperatura se la apropiada para el correcto funcionamiento de la sonda (300-850ºC) en todo margen de servicio del motor y proporciona a la unidad de control una señal correspondiente a la composición momentánea de la mezcla. Para evitar la imprecisión que supone la dependencia con la temperatura y el tiempo de respuesta, todo el cuerpo de la sonde está calefactado con una resistencia con una resistencia de tipo NTC, que la mantiene a temperatura de funcionamiento constante- El tiempo de respuesta es relativamente rápìdo, del oreden de 100 a 300ms, según la temperatura y el grado de deterioro. La sonda lambda más extendida por su bajo precio es la de dos estados, es decir, su curva característica sólo permite conoces el estado (rico o pobre) de la mezcla, pero no el valor exacto de λ, lo que obliga a usar un control de tipo cualitativo. Según la tecnología utilizada, puede ser ZrO2, basada en la ley de Nernst, o de TiO2, que funciona según la ley de Faraday. La sonda basada en la ley de Nernst, consta esencialmente de un cuerpo de cerámica (ZrO2), cuyas superficies van equipadas con electrodos de platino permeables a los gases. El electrodo interior está en contacto con el aire ambiental y unido al cable que va a la unidad de control. El electrodo exterior está en contacto con los gases de escape a través de la capa protectora porosa de cerámica y unido al escape. La sonda trabaja según la distribución de iones de oxígeno. Un ión es un átomo cargado eléctricamente. El oxígeno tiene dos electrones en exceso con carga negativa. El cargado eléctricamente. El dióxido de circonio tiene avidez por los iones de oxígeno y los acumula sobre la superfici interior de los electrodos. El electrodo de platino del lado del aore de referencia ( en contacto con la atmósfera) está expuesto a una concentración de iones oxígeno más alta del lado del gas. El lado del aire de referencia se cargará eléctricamente de forma negativa que del lado de escape, estableciéndose una tensión, VS, que es proporcional al logaritmo del cociente de las dos presiones parciales, en el aire y en los gases de escape.

2

1

P

PIn

zT

RTVS =

Vs=Tensión generada en la sonda (tensión de Nernst) R: Constante universal de los gases. T: Temperatura del gas (K). P1,2: La mayor y la menos respectivamente de las dos presiones parciales de O2 (aire P0a, escape P0e) a cada lado de la sonda

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La polaridad de entra tensión es positiva del lado del gas y negativa del lado del aire y su magnitud depende de la concentración de oxígeno en el gas de escape y de la temperatura. Las características que se desean en este sensor son:

1. Cambio brusco de tensión en λ=1 2. Rápido cambio de tensión de salida en respuesta a los cambios de

oxígeno del gas de escape. 3. Gran diferencia de tensión de salida entre λ>1 y λ<2. 4. Tensión estable respecto a la temperatura de escape.

Hasta que el dióxido de circonio no alcanza los 300ºC, no comienza a conducir el ión oxígeno. Si la concentración de oxígeno en los gases de escape es menos que en aire ambiental, se genera una señal de tensión en el sensor. Cuanto mayor sea la diferencia, mayor será la tensión. En orden de magnitud de la señal de tensión generada por la sonda oscila en 0.1V y 0.9V. La unidad de control tiene un valor programado denominado punto de referencia (set-point), con el que compara el valor enviado por el sensor durante la operación en bucle cerrado. El punto de referencia está comprendido generalmente entre 0.45V y 0.5V y coincide con el valor deseado de la relación aire-combustible. Los calores de la tensión inferiores al de referencia caracterizan a las mezclas pobres y los superiores a las ricas. La sonda de titanio se basa en un disco de óxido de titanio (TiO2) con electrodos porosos conectados a una fuente de corriente continua. Los iones de oxígeno se transportan desde el ambiente a través de la sonda, liberando en el ánodo una cantidad de oxígeno proporcional a la carga transportada que, de acuerdo con la ley de Faraday, es:

zF

iN =

i: Intensidad de la corriente N: Nº de moles de O2 transportados por unidad de tiempo z: Valencia iónica del oxígeno. F: Constante de Faraday. El disco de TiO2 es una medida de la presión del oxígeno circundante, y así actúa como una resistencia variable en función de la concentración de oxígeno. En la figura anterior se muestra el funcionamiento de ambas sondas. Una medida más precisa del dosado la proporciona la sonda lambda universal (UEGO: Universal Exhaust Gas Oxigen Sensor). Consta de dos sondas EGO de ZrO2 dispuestas de tal modo que la característica resusltante es prácticamente lineal, y la respuesta rápida, menor de 100ms. Como se puede ver en la siguiente figura, existe una celda de bombeo, con dos electrodos, y una celda de medición, uno de cuyos electrodos está en contacto con el aire de

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referencia. Entre las dos celdas se dispone un conducto de difusión, a través del cual se llevan los gases de escape a los electrodos de ambas celdas. En función del dosado detectado en la celda de medición, se aplica una corriente controlada en lazo cerrado a la celda de bombeo, la cual bombea oxígeno al conducto de difusión, de modo que la concentración resultante en el mismo sea siempre la correspondiente a λ=1. El sentido de bombeo depende de so la señal procedente de la celda de medición indica que la mezcla es rica o pobre. Finalmente un circuito electrónico se encarga de amplificar la intensidad de carga y proporcionar una señal de tensión a la salida del sensor.

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PEQUEÑO RESUMEN SOBRE DIAGNOSIS ELECTRÓNICA DE LOS MOTORES

Señalar en primer lugar que todos estos conceptos estan estandarizados y se basan en criterios de SAE. Voy a recopilar conceptos que creo son fundamentales para cualquiera que trabaje con sistemas electrónicos en motores ya sea para automoción u otro tipo de aplicaciones. Información básica de identificación de elementos: MID (Message Identification Description): Designa la unidad de control electrónico que ha emitido el mensaje de código de error. PID (Parameter Identification Description): Es un número que designa la magnitud a la que corresponde el código de avería. (Por ejemplo temperatura refrigerante o presión de aceite) PPID ( Código de fabricante PID): Es similar al PID pero es específico de cada fabricante, de este modo el fabricante en concreto que está utilizando el sistema eletrónico puede definir sus propios parámetros específicos para control. SID (Subsystem Identification Description): Especifica el código de avería que designa el componente en concreto que está emitiendo el código de error. (Por ejemplo el sensor de posición del arbol de levas). PSID (Propietary SID): Es similar al SID pero es específico de cada fabricante, de este modo el fabricante en concreto que está utilizando el sistema eletrónico puede definir sus propios elementos específicos para control. (Serian sensores especificos no generales que introdujera cada fabricante en sus motores). FMI (Failure Mode Identifier): Designa el tipo de avería que tiene el sensor o componente en concreto según la tabla adjunta:

FMI Descripción en herramienta de diagnosis

Descripción SAE

0 Valor excesivo Hay datos pero por encima del valor de trabajo normal

1 Valor insuficiente Hay datos pero por debajo del valor de trabajo normal

2 Datos erróneos Datos intermitentes

3 Avería eléctrica Tensión excesiva o cortocircuíto a alimentación +

4 Avería eléctrica Tensión baja o cortocircuito a alimentación -

6 Avería eléctrica Corriente muy elevada cortocircuíto en alimentación

9 Avería comunicación Actualización de datos anormal

11 Avería desconocida Avería no identificable

12 Avería en el componente Unidad o componente no operativo

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Buses de comunicación: Existen muchos con sus diferentes especificaciones de tramas, contro de errores, microcontroladores específicos, líneas físicas específicas, etc... pero actualmente lo que se utiliza a nivel generalizado es una red distribuida de unidades intercomunicadas y que se basa en el diseño OSI perfectamente estandarizado para este tipo de sistema microinformáticos-electrónicos. Dentro de esta estructura el bus de comunicación CAN tanto en sus versiones 1.0 y 2.0 más reciente es el que está más extensamente implementado por razones de simplicidad y robustez del diseño tanto a nivel electrónico como a nivel informático. (Si quereis detalles internos del diseño os los puedo dar aunque no creo que sea muy útil en el entendimiento de la diagnosis). Una de las capas del sistema CAN usa protocolo SAE J1939 estandarizado para comunicación entre dispositivos electrónicos que hace la comunicación robusta y sobre todo rápida en velocidad de transmisión de datos. Aquí me gustaría hacer notar que existe otro protocolo de comunicación “ajeno” a la red CAN y es el SAE J1587 que es un bus de comunicación basado en el bus serie J1708 que se reserva únicamente para comunicación entre herramientas de diagnosis y unidades de la red distribuida y para elementos que necesitan poca velocidad de refresco de datos. Códigos de avería en el diagnóstico (DTC): Los vulgarmente llamados DTC´s (Diagnostic Trouble Codes), son una representación alfanumérica de los códigos de error que nos emiten las unidades electrónicas y que nos sirven para identificar rapidamente por diagnosis el fallo y el elemento que lo está generando. La estructura que tienen los DTC´s es la siguiente:

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El listado de los códigos de error estandarizados y aceptados por todos los fabricantes (ya no solo para control de motor sino de otros sistemas si el motor va propulsando un vehículo) es el siguiente (perdonad que nos haga la traducción pero creo que no es necesario para vosotros):

Medidas relacionadas con Aire y Combustible P0100-P0199

P0100 Mass or Volume Air Flow Circuit Malfunction P0l01 Mass or Volume Air Flow Circuit Range/Performance Problem P0102 Mass or Volume Air Flow Circuit Low Input P0103 Mass or Volume Air Flow Circuit High Input P0104 Mass or Volume Air Flow Circuit Intermittent P0105 Manifold Absolute Pressure/Barometric Pressure Circuit Malfunction P0106 Manifold Absolute Pressure/Barometric Pressure Circuit Range/Performance Problem P0107 Manifold Absolute Pressure/Barometric Pressure Circuit Low Input P0108 Manifold Absolute Pressure/Barometric Pressure Circuit High Input P0109 Manifold Absolute Pressure/Barometric Pressure Circuit Intermittent P0109 Intake Air Temperature Circuit Malfunction P0111 Intake Air Temperature Circuit Range/Performance Problem P0112 Intake Air Temperature Circuit Low Input P0113 Intake Air Temperature Circuit High Input P0114 Intake Air Temperature Circuit Intermittent P0115 Engine Coolant Temperature Circuit Malfunction P0116 Engine Coolant Temperature Circuit Range/Performance Problem P0117 Engine Coolant Temperature Circuit Low Input P0118 Engine Coolant Temperature Circuit High Input P0119 Engine Coolant Temperature Circuit Intermittent P0120 Throttle/Petal Position Sensor/Switch A Circuit Malfunction P0121 Throttle/Petal Position Sensor/Switch A Circuit Range/Performance Problem P0122 Throttle/Petal Position Sensor/Switch A Circuit Low Input P0123 Throttle/Petal Position Sensor/Switch A Circuit High Input P0124 Throttle/Petal Position Sensor/Switch A Circuit Intermittent P0125 Insufficient Coolant Temperature for Closed Loop Fuel Control P0126 Insufficient Coolant Temperature for Stable Operation P0130 02 Sensor Circuit Malfunction (Bank I Sensor 1) P0131 02 Sensor Circuit Low Voltage (Bank I Sensor I) P0132 02 Sensor Circuit High Voltage (Bank I Sensor 1) P0133 02 Sensor Circuit Slow Response (Bank 1 Sensor 1) P0134 02 Sensor Circuit No Activity Detected (Bank I Sensor 1) P0135 02 Sensor Heater Circuit Malfunction (Bank 1 Sensor 1) P0136 02 Sensor Circuit Malfunction (Bank I Sensor 2) P0137 02 Sensor Circuit Low Voltage (Bank I Sensor 2) P0138 02 Sensor Circuit High Voltage (Bank I Sensor 2) P0139 02 Sensor Circuit Slow Response (Bank 1 Sensor 2) P0140 02 Sensor Circuit No Activity Detected (Bank 1 Sensor 2) P0141 02 Sensor Heater Circuit Malfunction (Bank 1 Sensor 2) P0142 02 Sensor Circuit Malfunction (Bank I Sensor 3) P0143 02 Sensor Circuit Low Voltage (Bank I Sensor 3) P0144 02 Sensor Circuit High Voltage (Bank I Sensor 3) P0145 02 Sensor Circuit Slow Response (Bank 1 Sensor 3) P0146 02 Sensor Circuit No Activity Detected (Bank I Sensor 3) P0147 02 Sensor Heater Circuit Malfunction (Bank I Sensor 3) P0150 02 Sensor Circuit Malfunction (Bank 2 Sensor I) P0151 02 Sensor Circuit Low Voltage (Bank 2 Sensor I)

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P0152 02 Sensor Circuit High Voltage (Bank 2 Sensor 1) P0153 02 Sensor Circuit Slow Response (Bank 2 Sensor 1) P0154 02 Sensor Circuit No Activity Detected (Bank 2 Sensor 1) P0155 02 Sensor Heater Circuit Malfunction (Bank 2 Sensor 1) P0156 02 Sensor Circuit Malfunction (Bank 2 Sensor 2) P0157 02 Sensor Circuit Low Voltage (Bank 2 Sensor 2) P0158 02 Sensor Circuit High Voltage (Bank 2 Sensor 2) P0159 02 Sensor Circuit Slow Response (Bank 2 Sensor 2) P0160 02 Sensor Circuit No Activity Detected (Bank 2 Sensor 2) P0161 02 Sensor Heater Circuit Malfunction (Bank 2 Sensor 2) P0162 02 Sensor Circuit Malfunction (Bank 2 Sensor 3) P0163 02 Sensor Circuit Low Voltage (Bank 2 Sensor 3) P0164 02 Sensor Circuit High Voltage (Bank 2 Sensor 3) P0165 02 Sensor Circuit Slow Response (Bank 2 Sensor 3) P0166 02 Sensor Circuit No Activity Detected (Bank 2 Sensor 3) P0167 02 Sensor Heater Circuit Malfunction (Bank 2 Sensor 3) P0170 Fuel Trim Malfunction (Bank 1) P0171 System too Lean (Bank 1) P0172 System too Rich (Bank 1) P0173 Fuel Trim Malfunction (Bank 2) P0174 System too Lean (Bank 2) P0175 System too Rich (Bank 2) P0176 Fuel Composition Sensor Circuit Malfunction P0177 Fuel Composition Sensor Circuit Range/Performance P0178 Fuel Composition Sensor Circuit Low Input P0179 Fuel Composition Sensor Circuit High Input P0180 Fuel Temperature Sensor A Circuit Malfunction P0181 Fuel Temperature Sensor A Circuit Range/Performance P0182 Fuel Temperature Sensor A Circuit Low Input P0183 Fuel Temperature Sensor A Circuit High Input P0184 Fuel Temperature Sensor A Circuit Intermittent P0185 Fuel Temperature Sensor B Circuit Malfunction P0186 Fuel Temperature Sensor B Circuit Range/Performance P0187 Fuel Temperature Sensor B Circuit Low Input P0188 Fuel Temperature Sensor B Circuit High Input P0189 Fuel Temperature Sensor B Circuit Intermittent P0190 Fuel Rail Pressure Sensor Circuit Malfunction P0191 Fuel Rail Pressure Sensor Circuit Range/Performance P0192 Fuel Rail Pressure Sensor Circuit Low Input P0193 Fuel Rail Pressure Sensor Circuit High Input P0194 Fuel Rail Pressure Sensor Circuit Intermittent P0195 Engine Oil Temperature Sensor Malfunction P0196 Engine Oil Temperature Sensor Range/Performance P0197 Engine Oil Temperature Sensor Low P0198 Engine Oil Temperature Sensor High P0199 Engine Oil Temperature Sensor Intermittent

Medidas relacionadas con Aire y Combustible [Elementos de Inyección] P0200-P0299

P0200 Injector Circuit Malfunction P0201 Injector Circuit Malfunction - Cylinder 1

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P0202 Injector Circuit Malfunction - Cylinder 2 P0203 Injector Circuit Malfunction - Cylinder 3 P0204 Injector Circuit Malfunction - Cylinder 4 P0205 Injector Circuit Malfunction - Cylinder 5 P0206 Injector Circuit Malfunction - Cylinder 6 P0207 Injector Circuit Malfunction - Cylinder 7 P0208 Injector Circuit Malfunction - Cylinder 8 P0209 Injector Circuit Malfunction - Cylinder 9 P0210 Injector Circuit Malfunction - Cylinder 10 P0211 Injector Circuit Malfunction - Cylinder 11 P0212 Injector Circuit Malfunction - Cylinder 12 P0213 Cold Start Injector 1 Malfunction P0214 Cold Start Injector 2 Malfunction P0215 Engine Shutoff Solenoid Malfunction P0216 Injection Timing Control Circuit Malfunction P0217 Engine Overtemp Condition P0218 Transmission Over Temperature Condition P0219 Engine Overspeed Condition P0220 Throttle/Petal Position Sensor/Switch B Circuit Malfunction P0221 Throttle/Petal Position Sensor/Switch B Circuit Range/Performance Problem P0222 Throttle/Petal Position Sensor/Switch B Circuit Low Input P0223 Throttle/Petal Position Sensor/Switch B Circuit High Input P0224 Throttle/Petal Position Sensor/Switch B Circuit Intermittent P0225 Throttle/Petal Position Sensor/Switch C Circuit Malfunction P0226 Throttle/Petal Position Sensor/Switch C Circuit Range/Performance Problem P0227 Throttle/Petal Position Sensor/Switch C Circuit Low Input P0228 Throttle/Petal Position Sensor/Switch C Circuit High Input P0229 Throttle/Petal Position Sensor/Switch C Circuit Intermittent P0230 Fuel Pump Primary Circuit Malfunction P0231 Fuel Pump Secondary Circuit Low P0232 Fuel Pump Secondary Circuit High P0233 Fuel Pump Secondary Circuit Intermittent P0234 Engine Overboost Condition P0235 Turbocharger Boost Sensor A Circuit Malfunction P0236 Turbocharger Boost Sensor A Circuit Range/Performance P0237 Turbocharger Boost Sensor A Circuit Low P0238 Turbocharger Boost Sensor A Circuit High P0239 Turbocharger Boost Sensor B Malfunction P0240 Turbocharger Boost Sensor B Circuit Range/Performance P0241 Turbocharger Boost Sensor B Circuit Low P0242 Turbocharger Boost Sensor B Circuit High P0243 Turbocharger Wastegate Solenoid A Malfunction P0244 Turbocharger Wastegate Solenoid A Range/Performance P0245 Turbocharger Wastegate Solenoid A Low P0246 Turbocharger Wastegate Solenoid A High P0247 Turbocharger Wastegate Solenoid B Malfunction P0248 Turbocharger Wastegate Solenoid B Range/Performance P0249 Turbocharger Wastegate Solenoid B Low P0250 Turbocharger Wastegate Solenoid B High P0251 Injection Pump Fuel Metering Control "A" Malfunction (Cam/Rotor/Injector) P0252 Injection Pump Fuel Metering Control "A" Range/Performance (Cam/Rotor/Injector) P0253 Injection Pump Fuel Metering Control "A" Low (Cam/Rotor/Injector) P0254 Injection Pump Fuel Metering Control "A" High (Cam/Rotor/Injector)

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P0255 Injection Pump Fuel Metering Control "A" Intermittent (Cam/Rotor/Injector) P0256 Injection Pump Fuel Metering Control "B" Malfunction (Cam/Rotor/Injector) P0257 Injection Pump Fuel Metering Control "B" Range/Performance Injector) P0258 Injection Pump Fuel Metering Control "B" Low (Cam/R P0259 Injection Pump Fuel Metering Control "B" High (Cam/R P0260 Injection Pump Fuel Metering Control "B" Intermittent Injector) P0261 Cylinder I Injector Circuit Low P0262 Cylinder I Injector Circuit High P0263 Cylinder I Contribution/Balance Fault P0264 Cylinder 2 Injector Circuit Low P0265 Cylinder 2 Injector Circuit High P0266 Cylinder 2 Contribution/Balance Fault P0267 Cylinder 3 Injector Circuit Low P0268 Cylinder 3 Injector Circuit High P0269 Cylinder 3 Contribution/Balance Fault P0270 Cylinder 4 Injector Circuit Low P0271 Cylinder 4 Injector Circuit High P0272 Cylinder 4 Contribution/Balance Fault P0273 Cylinder 5 Injector Circuit Low P0274 Cylinder 5 Injector Circuit High P0275 Cylinder S Contribution/Balance Fault P0276 Cylinder 6 Injector Circuit Low P0277 Cylinder 6 Injector Circuit High P0278 Cylinder 6 Contribution/Balance Fault P0279 Cylinder 7 Injector Circuit Low P0280 Cylinder 7 Injector Circuit High P0281 Cylinder 7 Contribution/Balance Fault P0282 Cylinder 8 Injector Circuit Low P0283 Cylinder 8 Injector Circuit High P0284 Cylinder 8 Contribution/Balance Fault P0285 Cylinder 9 Injector Circuit Low P0286 Cylinder 9 Injector Circuit High P0287 Cylinder 9 Contribution/Balance Fault P0288 Cylinder 10 Injector Circuit Low P0289 Cylinder 10 Injector Circuit High P0290 Cylinder 10 Contribution/Balance Fault P0291 Cylinder 11 Injector Circuit Low P0292 Cylinder I 1 Injector Circuit High P0293 Cylinder 11 Contribution/Balance Fault P0294 Cylinder 12 Injector Circuit Low P0295 Cylinder 12 Injector Circuit High P0296 Cylinder 12 Contribution/Range Fault

Sistema de encendido y mala combustión P0300-P0399

P0300 Random/Multiple Cylinder Misfire Detected P0301 Cylinder 1 Misfire Detected P0302 Cylinder 2 Misfire Detected P0303 Cylinder 3 Misfire Detected P0304 Cylinder 4 Misfire Detected P0305 Cylinder 5 Misfire Detected

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P0306 Cylinder 6 Misfire Detected P0307 Cylinder 7 Misfire Detected P0308 Cylinder 8 Misfire Detected P0309 Cylinder 9 Misfire Detected P0311 Cylinder 11 Misfire Detected P0312 Cylinder 12 Misfire Detected P0320 Ignition/Distributor Engine Speed Input Circuit Malfunction P0321 Ignition/Distributor Engine Speed Input Circuit Range/Performance P0322 Ignition/Distributor Engine Speed Input Circuit No Signal P0323 Ignition/Distributor Engine Speed Input Circuit Intermittent P0325 Knock Sensor 1 Circuit Malfunction (Bank I or Single Sensor) P0326 Knock Sensor 1 Circuit Range/Performance (Bank 1 or Single Sensor) P0327 Knock Sensor 1 Circuit Low Input (Bank I or Single Sensor) P0328 Knock Sensor 1 Circuit High Input (Bank I or Single Sensor) P0329 Knock Sensor 1 Circuit Intermittent (Bank 1 or Single Sensor) P0330 Knock Sensor 2 Circuit Malfunction (Bank 2) P0331 Knock Sensor 2 Circuit Range/Performance (Bank 2) P0332 Knock Sensor 2 Circuit Low Input (Bank 2) P0333 Knock Sensor 2 Circuit High Input (Bank 2) P0334 Knock Sensor 2 Circuit Intermittent (Bank 2) P0335 Crankshaft Position Sensor A Circuit Malfunction P0336 Crankshaft Position Sensor A Circuit Range/Performance P0337 Crankshaft Position Sensor A Circuit Low Input P0338 Crankshaft Position Sensor A Circuit High Input P0339 Crankshaft Position Sensor A Circuit Intermittent P0340 Camshaft Position Sensor Circuit Malfunction P0341 Camshaft Position Sensor Circuit Range/Performance P0342 Camshaft Position Sensor Circuit Low Input P0343 Camshaft Position Sensor Circuit High Input P0344 Camshaft Position Sensor Circuit Intermittent P0350 Ignition Coil Primary/Secondary Circuit Malfunction P0351 Ignition Coil A Primary/Secondary Circuit Malfunction P0352 Ignition Coil B Primary/Secondary Circuit Malfunction P0353 Ignition Coil C Primary/Secondary Circuit Malfunction P0354 Ignition Coil D Primary/Secondary Circuit Malfunction P0355 Ignition Coil E Primary/Secondary Circuit Malfunction P0356 Ignition Coil F Primary/Secondary Circuit Malfunction P0357 Ignition Coil G Primary/Secondary Circuit Malfunction P0358 Ignition Coil H Primary/Secondary Circuit Malfunction P0359 Ignition Coil I Primary/Secondary Circuit Malfunction P0360 Ignition Coil J Primary/Secondary Circuit Malfunction P0361 Ignition Coil K Primary/Secondary Circuit Malfunction P0362 Ignition Coil L Primary/Secondary Circuit Malfunction P0370 Timing Reference High Resolution Signal A Malfunction P0371 Timing Reference High Resolution Signal A Too Many Pulses P0372 Timing Reference High Resolution Signal A Too Few Pulses P0373 Timing Reference High Resolution Signal A Intermittent/Erratic Pulses P0374 Timing Reference High Resolution Signal A No Pulses P0375 Timing Reference High Resolution Signal B Malfunction P0376 Timing Reference High Resolution Signal B Too Many Pulses P0377 Timing Reference High Resolution Signal B Too Few Pulses P0378 Timing Reference High Resolution Signal B Intermittent/Erratic Pulses P0379 Timing Reference High Resolution Signal B No Pulses

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P0380 Glow Plug/Heater Circuit "A" Malfunction P0381 Glow Plug/Heater Indicator Circuit Malfunction P0382 Exhaust Gas Recirculation Flow Malfunction P0385 Crankshaft Position Sensor B Circuit Malfunction P0386 Crankshaft Position Sensor B Circuit Range/Performance P0387 Crankshaft Position Sensor B Circuit Low Input P0388 Crankshaft Position Sensor B Circuit High Input P0389 Crankshaft Position Sensor B Circuit Intermittent

Elementos de control de emisiones P0400-P0499

P0400 Exhaust Gas Recirculation Flow Malfunction P0401 Exhaust Gas Recirculation Flow Insufficient Detected P0402 Exhaust Gas Recirculation Flow Excessive Detected P0403 Exhaust Gas Recirculation Circuit Malfunction P0404 Exhaust Gas Recirculation Circuit Range/Performance P0405 Exhaust Gas Recirculation Sensor A Circuit Low P0406 Exhaust Gas Recirculation Sensor A Circuit High P0407 Exhaust Gas Recirculation Sensor B Circuit Low P0408 Exhaust Gas Recirculation Sensor B Circuit High P0410 Secondary Air Injection System Malfunction P0411 Secondary Air Injection System Incorrect Flow Detected P0412 Secondary Air Injection System Switching Valve A Circuit Malfunction P0413 Secondary Air Injection System Switching Valve A Circuit Open P0414 Secondary Air Injection System Switching Valve A Circuit Shorted P0415 Secondary Air Injection System Switching Valve B Circuit Malfunction P0416 Secondary Air Injection System Switching Valve B Circuit Open P0417 Secondary Air Injection System Switching Valve B Circuit Shorted P0418 Secondary Air Injection System Relay ‘A" Circuit Malfunction P0419 Secondary Air Injection System Relay "B’ Circuit Malfunction P0420 Catalyst System Efficiency Below Threshold (Bank 1) P0421 Warm Up Catalyst Efficiency Below Threshold (Bank 1) P0422 Main Catalyst Efficiency Below Threshold (Bank 1) P0423 Heated Catalyst Efficiency Below Threshold (Bank 1) P0424 Heated Catalyst Temperature Below Threshold (Bank 1) P0430 Catalyst System Efficiency Below Threshold (Bank 2) P0431 Warm Up Catalyst Efficiency Below Threshold (Bank 2) P0432 Main Catalyst Efficiency Below Threshold (Bank 2) P0433 Heated Catalyst Efficiency Below Threshold (Bank 2) P0434 Heated Catalyst Temperature Below Threshold (Bank 2) P0440 Evaporative Emission Control System Malfunction P0441 Evaporative Emission Control System Incorrect Purge Flow P0442 Evaporative Emission Control System Leak Detected (small leak) P0443 Evaporative Emission Control System Purge Control Valve Circuit P0444 Evaporative Emission Control System Purge Control Valve Circuit P0445 Evaporative Emission Control System Purge Control Valve Circuit Shorted P0446 Evaporative Emission Control System Vent Control Circuit Malfunction P0447 Evaporative Emission Control System Vent Control Circuit Open P0448 Evaporative Emission Control System Vent Control Circuit Shorted P0449 Evaporative Emission Control System Vent Valve/Solenoid Circuit Malfunction P0450 Evaporative Emission Control System Pressure Sensor Malfunction

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P0451 Evaporative Emission Control System Pressure Sensor Range/Performance P0452 Evaporative Emission Control System Pressure Sensor Low Input P0453 Evaporative Emission Control System Pressure Sensor High Input P0454 Evaporative Emission Control System Pressure Sensor Intermittent P0455 Evaporative Emission Control System Leak Detected (gross leak) P0460 Fuel Level Sensor Circuit Malfunction P0461 Fuel Level Sensor Circuit Range/Performance P0462 Fuel Level Sensor Circuit Low Input P0463 Fuel Level Sensor Circuit High Input P0464 Fuel Level Sensor Circuit Intermittent P0465 Purge Flow Sensor Circuit Malfunction P0466 Purge Flow Sensor Circuit Range/Performance P0467 Purge Flow Sensor Circuit Low Input P0468 Purge Flow Sensor Circuit High Input P0469 Purge Flow Sensor Circuit Intermittent P0470 Exhaust Pressure Sensor Malfunction P0471 Exhaust Pressure Sensor Range/Performance P0472 Exhaust Pressure Sensor Low P0473 Exhaust Pressure Sensor High P0474 Exhaust Pressure Sensor Intermittent P0475 Exhaust Pressure Control Valve Malfunction P0476 Exhaust Pressure Control Valve Range/Performance P0477 Exhaust Pressure Control Valve Low P0478 Exhaust Pressure Control Valve High P0479 Exhaust Pressure Control Valve Intermittent P0480 Cooling Fan I Control Circuit Malfunction P0481 Cooling Fan 2 Control Circuit Malfunction P0482 Cooling Fan 3 Control Circuit Malfunction P0483 Cooling Fan Rationality Check Malfunction P0484 Cooling Fan Circuit Over Current P0485 Cooling Fan Power/Ground Circuit Malfunction

Control de ralentí y velocidad del vehículo P0500-P0599

P0500 Vehicle Speed Sensor Malfunction P0501 Vehicle Speed Sensor Range/Performance P0502 Vehicle Speed Sensor Low Input P0503 Vehicle Speed Sensor Intermittent/Erratic/High P0505 Idle Control System Malfunction P0506 Idle Control System RPM Lower Than Expected P0507 Idle Control System RPM Higher Than Expected P0510 Closed Throttle Position Switch Malfunction P0520 Engine Oil Pressure Sensor/Switch Circuit Malfunction P0521 Engine Oil Pressure Sensor/Switch Circuit Range/Performance P0522 Engine Oil Pressure Sensor/Switch Circuit Low Voltage P0523 Engine Oil Pressure Sensor/Switch Circuit High Voltage P0530 A/C Refrigerant Pressure Sensor Circuit Malfunction P0531 A/C Refrigerant Pressure Sensor Circuit Range/Performance P0532 A/C Refrigerant Pressure Sensor Circuit Low Input P0S33 A/C Refrigerant Pressure Sensor Circuit High Input P0534 Air Conditioner Refrigerant Charge Loss

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P0550 Power Steering Pressure Sensor Circuit Malfunction P0551 Power Steering Pressure Sensor Circuit Range/Performance P0552 Power Steering Pressure Sensor Circuit Low Input P0553 Power Steering Pressure Sensor Circuit High Input P05S4 Power Steering Pressure Sensor Circuit Intermittent P0560 System Voltage Malfunction P0561 System Voltage Unstable P0562 System Voltage Low P0563 System Voltage High P0565 Cruise Control On Signal Malfunction P0566 Cruise Control Off Signal Malfunction P0567 Cruise Control Resume Signal Malfunction P0568 Cruise Control Set Signal Malfunction P0569 Cruise Control Coast Signal Malfunction P0570 Cruise Control Accel Signal Malfunction P0571 Cruise Control/Brake Switch A Circuit Malfunction P0S72 Cruise Control/Brake Switch A Circuit Low P0573 Cruise Control/Brake Switch A Circuit High P0574 Cruise Control Related Malfunction P0575 Cruise Control Related Malfunction P0576 Cruise Control Related Malfunction P0576 Cruise Control Related Malfunction P0578 Cruise Control Related Malfunction P0579 Cruise Control Related Malfunction P0580 Cruise Control Related Malfunction

Circuito de salida de la unidad electrónica de control P0600-P0699

P0600 Serial Communication Link Malfunction P0601 Internal Control Module Memory Check Sum Error P0602 Control Module Programming Error P0603 Internal Control Module Keep Alive Memory (KAM) Error P0604 Internal Control Module Random Access Memory (RAM) Error P0605 Internal Control Module Read Only Memory (ROM) Error P0606 PCM Processor Fault P0608 Control Module VSS Output "A’ Malfunction P0609 Control Module VSS Output "B" Malfunction P0620 Generator Control Circuit Malfunction P0621 Generator Lamp "L" Control Circuit Malfunction P0622 Generator Field "F" Control Circuit Malfunction P0650 Malfunction Indicator Lamp (MIL) Control Circuit Malfunction P0654 Engine RPM Output Circuit Malfunction P0655 Engine Hot Lamp Output Control Circuit Malfunction P0656 Fuel Level Output Circuit Malfunction

Control de transmisión de datos P0700-P0899

P0700 Transmission Control System Malfunction P0701 Transmission Control System Range/Performance P0702 Transmission Control System Electrical

Page 106: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

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P0703 Torque Converter/Brake Switch B Circuit Malfunction P0704 Clutch Switch Input Circuit Malfunction P0705 Transmission Range Sensor Circuit malfunction (PRNDL Input) P0706 Transmission Range Sensor Circuit Range/Performance P0707 Transmission Range Sensor Circuit Low Input P0708 Transmission Range Sensor Circuit High Input P0709 Transmission Range Sensor Circuit Intermittent P0710 Transmission Fluid Temperature Sensor Circuit Malfunction P0711 Transmission Fluid Temperature Sensor Circuit Range/Performance P0712 Transmission Fluid Temperature Sensor Circuit Low Input P0713 Transmission Fluid Temperature Sensor Circuit High Input P0714 Transmission Fluid Temperature Sensor Circuit Intermittent P0715 Input/Turbine Speed Sensor Circuit Malfunction P0716 Input/Turbine Speed Sensor Circuit Range/Performance P0717 Input/Turbine Speed Sensor Circuit No Signal P0718 Input/Turbine Speed Sensor Circuit Intermittent P0719 Torque Converter/Brake Switch B Circuit Low P0720 Output Speed Sensor Circuit Malfunction P0721 Output Speed Sensor Range/Performance P0722 Output Speed Sensor No Signal P0723 Output Speed Sensor Intermittent P0724 Torque Converter/Brake Switch B Circuit High P0725 Engine Speed input Circuit Malfunction P0726 Engine Speed Input Circuit Range/Performance P0727 Engine Speed Input Circuit No Signal P0728 Engine Speed Input Circuit Intermittent P0730 Incorrect Gear Ratio P0731 Gear I Incorrect ratio P0732 Gear 2 Incorrect ratio P0733 Gear 3 Incorrect ratio P0734 Gear 4 Incorrect ratio P0735 Gear 5 Incorrect ratio P0736 Reverse incorrect gear ratio P0740 Torque Converter Clutch Circuit Malfunction P0741 Torque Converter Clutch Circuit Performance or Stuck Off P0742 Torque Converter Clutch Circuit Stock On P0743 Torque Converter Clutch Circuit Electrical P0744 Torque Converter Clutch Circuit Intermittent P0745 Pressure Control Solenoid Malfunction P0746 Pressure Control Solenoid Performance or Stuck Off P0747 Pressure Control Solenoid Stuck On P0748 Pressure Control Solenoid Electrical P0749 Pressure Control Solenoid Intermittent P0750 Shift Solenoid A Malfunction P0751 Shift Solenoid A Performance or Stuck Off P0752 Shift Solenoid A Stuck On P07S3 Shift Solenoid A Electrical P0754 Shift Solenoid A Intermittent P0755 Shift Solenoid B Malfunction P0756 Shift Solenoid B Performance or Stock Off P0757 Shift Solenoid B Stuck On P0758 Shift Solenoid B Electrical P0759 Shift Solenoid B Intermittent

Page 107: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

107

P0760 Shift Solenoid C Malfunction P076 I Shift Solenoid C Performance or Stuck Off P0762 Shift Solenoid C Stuck On P0763 Shift Solenoid C Electrical P0764 Shift Solenoid C Intermittent P0765 Shift Solenoid D Malfunction P0766 Shift Solenoid D Performance or Stuck Off P0767 Shift Solenoid D Stuck On P0768 Shift Solenoid D Electrical P0769 Shift Solenoid D Intermittent P0770 Shift Solenoid E Malfunction P0771 Shift Solenoid E Performance or Stuck Off P0772 Shift Solenoid E Stuck On P0773 Shift Solenoid E Electrical P0774 Shift Solenoid E Intermittent P0780 Shift Malfunction P0781 1-2 Shift Malfunction P0782 2-3 Shift Malfunction P0783 3-4 Shift Malfunction P0784 4-5 Shift Malfunction P0785 Shift/Timing Solenoid Malfunction P0786 Shift/Timing Solenoid Range/Performance P0787 Shift/Timing Solenoid Low P0788 Shift/Timing Solenoid High P0789 Shift/Timing Solenoid Intermittent P0790 Normal/Performance Switch Circuit Malfunction P0801 Reverse Inhibit Control Circuit Malfunction P0803 1-4 Upshift (Skip Shift) Solenoid Control Circuit Malfunction P0804 1-4 Upshift (Skip Shift) Lamp Control Circuit Malfunction

En el sistema electrónico que emplea VOLVO PENTA en sus motores podéis encontrar los siguientes códigos clasificados según el tipo y válido para cualquier motor de ese fabricante:

Page 108: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

108

Page 109: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

109

Page 110: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

110

Page 111: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

111

Page 112: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

112

Page 113: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

113

Electrónica analógica.-

Page 114: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

114

u

rd

i

rd

i i i

rd

Electrónica. Diodos. Empezamos analizando una resistencia. Sabemos que u=iR. Si hacemos una representación gráfica, la recta pasa por el origen luego. Si operamos con la inversa (Admitancias). En la gráfica de la izquierda las flechas del eje “i” significan que hay un cortocircuito En las de eje u, las flechas marcan que i=0 y u= lo que sea. Son circuitos aptos. Operaremos la intensidad en (mA) y la tensión en (V) lo que nos obliga a un cambio de escala en las gráficas. Diodo: La ecuación de definición es: Siendo Is y Vt ctes. La representación gráfica del diodo es la siguiente: Pero se admite la lineación: Linealizar un diodo es sustituir sus curvas por tramos rectos. Pero eso no quiere decir que el diodo se comparte como un elemento lineal. Los modelos de linealización que vamos a tener son:

u R=1000

R=100 i R=10

R=100

En estos puntos del eje R=0

i r

A

u

K

A: Ánodo K: Cátodo

Vt

UakIse

Vt

UakeIsi ≅−= )1(

I(mA)

u(V)

1 2 3 4

Page 115: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

115

Vγ=0 Vγ=0

rd

Vi

u

u

i

A K

A K

i

u=?

ue

us

us

Vγ es el umbral o tensión de codo a partir de la cual comienza a subir por la vertical. El modelo más usado es el primero que es el modelo del diodo ideal. Diodo ideal:

1. u > 0 Sp la u va en el sentido de la flecha

2. u<0 Significa que la intensidad se encuentra con el polo y se para La u o la i en cada casi ka sacaremos con el resto del circuito porque no la podemos conoces con los datos iniciales. Ej:

Vi=∞ u

Vi=∞ u u

Vi=∞ u

A K i

A K

+ - Si coincide Si u=0 la intensidad es desconocida. Crece todo lo que quiere

- + No coincide

i=0 A K

R

¿Qué ocurre? ue>0 us=ue ue<0 us=0 us ue ¿Y si se pinta al reves el diodo? La i sp se va del + al -

Page 116: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

116

+

-

ue i: si

us= ue

oV

+

-

ue i: no

us= oV

ue R

ue

us

ue

us

us

ue

us=ue

ue

R

us ue

i

u

1. ue>0

2. ue>0

1. Si ue>0

2. Si ue<0 Pb:

R

R

R i

Como la i va al palito es no luego us=0

-

+

R i

-

+ ue<0 us<0 ue=us

cuando ue<0

t

Ocurrirá esto si alimento ue con fuente alterna, sólo conduce en semi onda negativa

Page 117: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

117

us ue

R

i si

us ue

i no

R

us

ue

ue

t

us ue

R

Estudiamos como sp. los casos:

• Primera disposición 1. ue>0

2. u>0

• Segunda disposición

Como circula corriente ∃/ caída de tensión en el diodo.

u=0

+

-

is=0 us=?

Pero por R no pasa intensidad us=ue

Si meto una señal en diente de sierra la salida es la entrada cuando ésta es negativa

+

-

Page 118: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

118

us=ue ue

R

i no

us=0 Porque circula intensidad ue

R

i si

ue

us

us

ue

1. ue>0

2. ue<0 ¡Atención!: Circuito limitador a un nivel: En vez de tener un nivel 0, limitamos ahora a un nivel dado

+

-

No circula i no hay caída de tensión

+

-

Page 119: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

119

+ us ue

uB

+

ue

uB

-

+ us=ue ue

uB

+

-

uD

i no

oA

+

ue

uB

-

Si oV

us=ue

ue

-

No oV

ub

us

1. Si ue>0

a. ue<uB

b. ue>uB

2. ue<0

Debo discutir cual es mayor

uD=ue-uB

Page 120: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

120

+

uB us=ue

ue uB

ue us

+

ue

-

+

ue

-

us=ub

Segunda disposición

1. ue>0

a. ue<ub

Page 121: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

121

+

ue

-

us=uB no

+

ue

-

us=uB

si

oV

ue

uB

t

us

uB

uB ue

us

ue

uB

b. ue>uB

2. us<0 Otro circuito limitador

no hay puntos

Page 122: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

122

ue

uB

+

-

us=uB

ue

uB -

+

no

b. ue>uB

ue ue=us

si

us=uB

ue

uB

-

+ no

ue

oV

Primera disposición

1. ue>0

a. ue<uB

2. ue<0 Segunda disposición

Hay pbs.

uB

t

Page 123: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

123

ue

us

ue

+

-

ue

+

-

us=ue

si

+

-

oV no

us=uB

-

+

us=ue ue

si

R1

R2 us

uB

ue

1. ue>0

a. ue<uB b. ue>uB

2. ue<0

Obtener en el siguiente esquema la tensión de salida en función de la tensión de entrada

Hay discusión

Page 124: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

124

ue us=ue

R1

R2

uB

ue us

us

R1

ue

(5v)uB

R2

1. Diodo no conduce(ue<uB)

2. Diodo si conduce (ue>uB)

1. ue<uB us=ue

2. ue>uB 2

Bes

uuu

+= si ue=uB us=uB

Mucho ojo al siguiente pb. que es un ejemplo de pb. trampa donde hay que llevar mucho cuidado.

21 R

uu

R

uu Bsse −=

ue-us=us-uB 2us=ue+uB

us=(ue+uB)/2

Cuidado!! puede ocurrir que i=0 u=0. Ni conduce ni no. Esta situación ocurre cuando vamos variando la tensión o intensidad

i

u pendiente mitad

ue

uB

uB

221

2 ee

uu

RR

R=

+

Page 125: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

125

R1

ue R2

uB=SV

uB

uB

uB/2

ue

us

t(ms)

1. D no

2. D si

a. ue<uB us=ue/2

b. ue>uB us=SV ¿Cómo es posible que se produzca un salto? Porque hemos depreciado una rama II por la que hay una tensión adicional. Sea: A B

Divisor de tensión

es uRR

Ru

21

2

+=

2e

s

uu =

Si R1=R2 Entonces la condición se transforma en: D no (ue < 2uB)

D si (ue>2uB)

ue=0 us=0 ue=s us=s/2

20

5

10

ue(V)

Para que conduzca el diodo debe de ser ue>0 Sin embargo en:

Para que conduzca se necesita uAB ≥ uB.

En nuestro pb. us=ue/2 ≥ 2uB y ocurren las modificaciones que le recuerdan en rojo

Con lo que ahora: 1. ue<2uB (10v) ue=0 us=0

2e

s

uu = ue=10 us=SV

2. ue>2uB us=5V=uB

Page 126: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

126

us

us

uB 2uB

ue

ue

t

5

10

R2 R3 RL

ue

5=uB1 10=uB2

us

ue

R1

RL us

ue

R1

R2

i1

i2

i3

En el circuito de la figura obtener la tensión de salida en función de la de entrada: Estudiamos cada diodo

1. D1 no; D2 no; me queda

Para cuando 52

≥== eSAB

uuu 10≤eu

2. D1 si D2 no me queda

10 ≤ ue ≤ ?3

5+= e

s

uu

3. D1 si D2 si

R1

e

L

Ls u

RR

Ru

+=

1

(divisor de tens.)

Si RL=R1=R2=R3 us=ue/2

i1=i2+i3

R

u

R

u

R

uu ssse +−

=− 5

Luego 3

5+= e

s

uu . Para cuando

uAB =3

5+= e

s

uu 25≥eu .

Page 127: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

127

i1

i2 i3 i4

R1

R2

10 25

10

5

1/2

1/3

1/4

R

u

R

u

R

u

R

uu sssse +−

+−

=− 105

4

15+= e

s

uu . Por lo cual:

a. 10≤eu 0=eu 0=su

2

es

uu = 25=eu 5=su

10=eu 5=su

b. 2510 ≤≤ eu 3

5+= e

s

uu

25=eu 10=su 25=eu

c. 25≥eu 4

15+= e

s

uu

10=su Pb. En el circuito de la figura, estudiar la tensión de salida para las distintas tensiones de entrada

4321 iiii ++=

Page 128: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

128

R

R

9R u2

u1

us

ue

R

R

9R 0

u1 us

a. u1=5V u2=0 b. u1=10V u2=0 c. u1=5V u2=10V d. u1=5V u2=5V

Vamos a estudiar 1º un caso general: Si ue>0 Si u1=u1

u2=0

11 10

9

9

9uu

RR

Rus =

+=

a. 0

5

2

1

=

=

u

Vu Vus 455

10

9==

b. 0

10

2

1

=

=

u

Vu Vus 910

10

9==

Si ue=0 ; no conduce

Page 129: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

129

i1

i2

is

R

R

9R us

u1

u2

-2.1V u1=5V

u2=10V

7.1

5V

10V

9V

9V

Ahora analizamos: 22

11

uu

uu

=

= :

R

u

R

uu

R

uu sss

921 =

−+

− ( ) ( )[ ]

21

21

(919

9

uuu

uuuuu

s

sss

+=

−+−=

Solo el D2:

c. 10

5

2

1

=

=

u

u Vus 1.715

19

9≅=

d. Vu

Vu

5

5

2

1

=

= Vus 7.410

19

9≅=

Si hacemos un gráfico de lo que ocurre en c. y d.:

c. No conduce el D1 porque la tensión a su través se hace negativa no está bien el supuesto.

d. Vu

Vu

5

5

2

1

=

= Vus 7.410

19

9≅=

Luego en c. es que D1 no puede conducir, luego la solución es:

10

0

2

1

=

=

u

u Vus 910

10

9==

i1+i2=is

y ∃ conducción porque u>0

Page 130: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

130

u1 u2

red 220V

220:22

ut

u1

u2

t

u

R ug uAK

+

i

u

rd·Im

R·Im

ut

rd·Im

ut ut

ut

uAR

Rectificación De lo que se trata es de verificar la corriente alterna y obtener una tensión de salida principalmente constante: Vamos a analizar el circuito de la figura y vamos a representar la tensión de salida y la tensión del diodo: Nota!!: si un diodo se satura puede llegar a conducir negativamente.

Filtro

Estabilizador

Carga

21 auu +=

senWtUmu

senWtVu

t

t

·

2220

=

=

rdR

um

+=Im

Se satura y deja de conducir

Page 131: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

131

D1

D1

D2

D2

ut

+

+

ut

+

+

ut ut

u

Rectificado de doble onda

1 En puente

a. ut>0

¡¡¡Un diodo con tensión negativa nunca puede conducir!!!

Page 132: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

132

ut

D1

D1’

D2

D2’

u

t

+

+

R

D1 D2

D2’ D1’

ut

+

+

ut

t

t

t

R

Page 133: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

133

+

+

ut

ut

+

-

ut

ut

+

-

D1

D1’

D1

D2

ut

ut

R

+

-

+

-

Rectificador de onda con toma media: Consiste en poner el trafo en la forma: Ejercicio: En el circuito de la figura, obtener la tensión de salida para las tensiones u1 y u2 indicada:

R

Page 134: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

134

uo

u1

u2

D2

D1

R uo

R

D1

ue

uD2 u2 5V

5V

R

R

-1

6V 6V

6 5

t

u

=

=

wtuu

wtuu

m

m

·cos

·sin

2

1

Cuando u1>u2 el D1 ve tensión + y D2 ve tensión - D2 no conduce. Cuando u2>u1 el D2 ve tensión + y el D1 - D2 conduce Conduce sp. al diodo sometido a mayor tensión, por eso la onda de salida sigue el mayor valor de las tensiones aplicadas en los diodos. Vamos a investigar ahora que tensión lleva SV: Si ahora tengo: Como las tensiones son senoidales

ue>0 (Si) uo=ue

ue<0 (No) uo=0

5

05

2

22

>

>−=

u

uuD

El diodo con tensión negativa deja de conducir.

Esta es la tensión de salida que voy a obtener, es toda positiva.

Page 135: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

135

+u1

+u2

+u3

u

u1

t

u1

u2

u3

+U

+U

+U Tensión final de salida

Si tuviese un trafo trifásico que alimenta: Ejercicio: En el circuito de la figura representar la evolución temporal de salida (curvo grama) para la entradas indicadas.

≡ )

3

4cos(

)3

2cos(

cos

3

2

1

π

π

−=

−=

=

wtUmu

wtUmu

wtUmu

Veamos como cuantas más ondas tengo más cerca estoy de la zona constante

Page 136: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

136

+U

R

U

u1 u2

u3

us

a. U U

+U

Si

R

Ui =

oV

b.

U U

oV o

No

R

R

+U

c.

U

U

+U

No

d. u/R

+U

oV

U

No

-U

o

Circuito multiplicador, solo obtengo salida cuando todas las tensiones son diferentes a 0.

u1 u2 u3 uo

0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1

Page 137: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

137

i

u

i

u

rd=0 rd

Vγ i

A K

rd

ue>Vγ Conduce el diodo

Vγ1 Vγ2

u

rd1 rd2

D1 D2

Diodo Real Sabemos que el diodo ideal es: El comportamiento del real es: La representación de esto es: Asociación de diodos Serie:

Representación del diodo real

Representación del diodo ideal

El sentido de la corriente lo impone ue

Page 138: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

138

Vreq=ξVγi

rdeqξVγi

Vγ1 Vγ2 Vγ1+ Vγ2

u1

u2

rd1

rd2

rd1+rd2

Diodo Real

D1

D2

rd rd

Vγ Vγ

Vγ1= Vγ2=Vγ

Vreq

rd/2

Como están en paralelo su equivalente sería este. Igual pasó en el caso anterior que hallamos su equivalente solo que ahora se asocia en paralelo,

Recuerda: Cuando tengo R en paralelo tienen la misma tensión

i

u

u

i

i1=i2

D1=D2

rd/2

Vγ1<Vγ2

Paralelo ¿Qué ocurre si tomamos diferente tensión umbral Vγ1 y Vγ2?:

Vγ2: Es el umbral de conducción para D2 Vγ1: Para D1 pero mientras los dos no lleguen a conducir no pasará i por todo el conjunto. Cuando la ue es capaz de vencer ambas tensiones umbrales se empieza a conducir según:

Page 139: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

139

ue

Vγ1 Vγ2

rd1 rd2

a. ue<Vγ1 b. Vγ1<ue<Vγ2

conduce solo D1

c. Vγ1<ue<Vγ2

conducen ambos

i i2

i1

Vreq

D2

D1

Vγ1 Vγ2

D1 R

u

i

u Vγ

i0

ud ur

rd

R1 R2

D1

i

R+rd

Ecualización de diodos iguales.

no conduce ninguno

Page 140: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

140

R i

R

i

u

i

u

u

R

i

rd

u

i

u

rd resistencia directa para u>0

u Vγ

Nota:

Con esta fórmula ajustamos las resistencias: 2211

1111

rdRRrd+=+

Diodos (Repaso): Cuando más horizontal es la recta que define nuestro diodo más resistencia ofrece:

Page 141: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

141

R us

ue

uB

+

+

ue

-

ue

oV

us=uB

ue

uB uB

uB

ue

us

R

R

uB

ue us

Ecuación de definición: )1( −=VT

ueIsu AK

En el circuito de la figura obtener us=f(ue): • Hay que tener en cuenta que el circuito en serie es el fácil y el pb, viene en el circuito ||:

Serie:

1. ue>0

a. ue<uB

En ||: Aquí es donde hay que tener cuidado

Page 142: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

142

us

ue

uB

2uB

m=1/2

ue

R R

R

D2

D1

uo

5V 10V

ue

0V

ue No

ue 5V

Para que D entre en conducción uAB ≥ uB ¿Cuándo sucede?

)(2 uBeB

eBAB euu

uuu ≥≥==

Pb: Supuestos los diodos ideales obtener la f. de transferencia del circuito:

1. D1No D2No:

2. D1Si D2No

Page 143: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

143

i1

i2

ue

uAB R

R

15

102

52

5

521

≥+

+=

−=

−==

e

e

eAB

ABABe

u

u

uu

R

u

R

uuii

D1No

D2No

D1Si

D2Si

5V

10V

uAB

m=1/2

m=1/3

ue

5 15

m=1/2 uo

Meto la resistencia (en rojo)

3. ue>15 SiD

SiD

2

1

1. VuNoD

NoDVu oe 105

2

1 ==

<

2. VuNoD

SiDu oe 10155

2

1 ==

<<

3. 3

1515

2

1 +==

> e

oe

uu

SiD

SiDu

Pero cuando 10≥ABu D2 Si

3

15

105321

+=

−+

−=

+=

eo

oooe

uu

R

u

R

u

R

uu

iii

Page 144: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

144

a b

t

Um

us ue

El condensador se carga con Um y ya no se descarga.

ue +

- -

uo=ue

us=Um + - Um

Para que conduzca ue>Um Nunca

uo ue

+ -

Um

Pb: Analiza el siguiente circuito con la onda de entrada dada:

1. ab:

2. b Ahora tenemos otra situación:

+

Page 145: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

145

+ -

Um

ue

uo=0

Um

+ - ue uo=ue-Um Se necesita que ue>umNunca

rd

Vz rz

Vz

rz

rd i

u

Que es lo mismo que decir que no tiene resistencia

i

u

1. ue>0 (ab)

2. b Diodo Zerer: Es un diodo que representamos de la siguiente manera: Su curva es: Si el diodo Zerer es ideal su curva es:

Page 146: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

146

i A K

|uAK|>Vz

R

ue us

ue us

i

i1 i2

u

En el ideal: u>0 u<0 Ejemplo de cómo los Zerer son estabilizadores: ue>0 Pb.

zsze

esze

uuSiVub

uuNoVua

=−>

=−<

:)

:)

Page 147: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

147

u

i1 i1

u

rd

u

i rd

Vγ rz

Vz

i2

u

u

i

Vz

rz

rd

u

i2 Es igual que la anterior pero cambiando las polaridades

rd

r2=rd/2

Calcular comentar y dibujar la curva i-u del circuito de la figura Diodo: tensión de cada ud

resistencia directa rd Zerer: tensión de codo: ud

resistencia directa: rd tensión Zerer: Uz=3ud

resistencia Zerer rz=rd/2 Tengo que analizar por separado las gráficas de cada uno de los elementos que me tengo que saber de memoria: Analizamos ahora cada Zerer: ¡¡OJO A ESTO!! Sumamos ambas gráficas porque, como tenemos los diodos en paralelo tienen la misma u y se suman las intensidades.

Page 148: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

148

30V

15V i1

U1=550V

10mA 30mA

24V 100Ω

30mA 10mA

10mA

9.8V 20Ω

R

R1=1K

10V

750Ω

mucha variación de corriente que da poca variación de u

i

u

Casi Vertical

Pb: El circuito de la figura es un doble estabilizador Zerer que alimenta una carga de 1K a 10V. Las características idealizadas de los Zerer son: Vz1=9.8V Vz2=20Ω ; Vz1=24V Vz2=100Ω. La tensión de alimentación son 55V de continua:

1. Valor de la las resistencia limitadora R 2. Potencia del punto A. 3. Potencia disipada en D2

1.

Ω===

+−

=−

−+

−=

+=

+=

KmAi

VuKR

V

VU

U

V

UU

R

U

iii

iii

z

zA

A

z

zAA

z

z

130

30

)(

)()(

1000

1010

750

10

750

1055

1

1

2

2

21

21

Potencias: P=ui mWP

mWP

z

z

250

100

2

1

=

=

Debemos tener presente que de los que se trata es de estabilizar y ello se consigue con los diodos Zerer.

Page 149: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

149

20V

15mA 1K .Zerer

5mA

10mA

5V

1K

.Zerer 1K

1K 35V

30mA

5A

5V

25A

R=50Ω

Rs us

Z1

Z2

A

B

Vz1

Vz2

rz1

rz2

ue

30.7

31.03

30.4

WPVVrVu

r

VuiuirVuuirVu

zzzz

z

zsszzzzzzz

3003.31

42575.0·51.15;51.15,

4

303.31

222;

1212

21

===+=

−=

−==>=+=++=

Aquí se ve muy bien como un diodo Zerer estabiliza la tensión aunque existan grandes variaciones de corriente. El Zerer estabilizará si está permanentemente en conducción. Pb.: Dado el circuito de la figura, calcular y dibujar usasí como el valor de la potencia máxima de disipación de cada diodo Zerer suponiendo que Rs=∞. Calcular Rs que hace q el circuito deje de estabilizar la tensión de salida para el rango dado de la tensión de entrada ue.

)(sin440

5

6.0

2

1521

Vwtu

rd

Vu

r

Vu

ZZ

e

z

z

+=

Ω=

=

Ω

=

=

γ

==

==

==+

=

−=−−

=−

+

+−=

4.30;36

74.30;40

03.31;44

27

7502

)30(25(2;4

30

50

)(

50 21

21

seMin

seMed

seMax

es

ssesse

zz

zzsse

uu

uu

uuu

u

uuuuuu

rr

VVuuu

Page 150: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

150

Req A

B

uAB

+

Agrupo los dos diodos en uno y calculo el Therevin equivalente

eAB uRRs

Rsu

+= y que VuAB 30≥

Entonces 30≥+ e

L

L uRR

R tomo el valor

mínimo para garantizar la conducción

Ω=≥+≥= 2506

1500;15003036;36 LLLe RRRVu

us ue

ue

um

b

a t

ue us

Cuando la ue>0 si conduce el diodo y ue=us por Kirchoff. Se va cargando el condensador que luego se comportará como una pila

ue us=um

Para poder conducir ue>um. Como noes posible que la tensión sea mayor a la máxima, nunca conduce. El condensador se carga hasta Um a partir de este momento para vencerlo tengo que aplicar una ue>um y eso no es posible

Ahora como necesito que el Zerer esté permanentemente en conducción para estabilizar lo que hago es calcular el Theverin respecto de sus terminales para ver la tensión a la que está sometido y hacer que sea positiva:

Diodos con condensadores.

1. Entre a y b:

2. De b en adelante

Page 151: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

151

ue us

De “a” a “b” ue>0 (conducción inicial, descargado) Conduce, luego no hay caida de tensión por el diodo es en corto hasta que uc=um

ue

Um

us=ue-um

Um

Se necesita que sea ue>um para que ue-um>0 y eso no puede ocurrir nunca. Entonces:

Instante inicial

ue .us

5V

-5V

10V

-10V

_____ Cuando no conduce el diodo -------- Cuando si conduce el diodo

ue us=0V

No conduce el diodo: Como el condensador estaba descargado la tensión es de 0V

Vamos a suponer ahora la siguiente situación donde el condensador también está cargado:

1. ab

2. b en adelante Pb: Representar la tensión de salida sobre la de entrada.

1. De ab. ue<0

Page 152: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

152

us=ue hasta us=5V ue

Comienza a conducir hasta que ucond llega al máximo

ue us=5 No

5V hasta 10V Si ue

ue

ue

t

a b c us

ue us No ue us=0

2. De bc. ue>0

3. De cd.

4. De de. Pb: Calcular la tensión de salida a partir de la de entrada:

1. ab 2. bc

Page 153: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

153

No us=ue+um

ue

Si ue<0 y |ue|>um

u1 u2 Re RL

i1 i2

Rg

u1 eg

i

A

B

u

3. cadelante Amplificadores. El esquema de un amplificador es el siguiente: Definiciones:

1. Impedancia de entrada: 1

1

i

uRe =

2. Ganancia de tensión: 1u

uA e

u =

3. Ganancia de intensidad: 1

2

i

iAi =

4. Ganancia de potencia: iuiup AAAAA ·· ==

• En ocasiones aplicamos: 1

2

1

2

·

·

iR

iR

u

uA

e

Lu ==

ie

Lu

AR

RA =

5. Impedancia de salida (Theverin):

uo

Ro

Page 154: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

154

uo=u2(RL=∞) pero hemos dejado la ganancia de tensión como:

Au=1u

ue u2=Au·u1 Luego podemos

reescribir uo: ]12 ·)( uAuARuu oRuRuLo

LL

=−==∞== ∞=∞=

Luego: )uuo AA cuando RL=∞

Ganancia de tensión en vacío

Ro

uo

u2 RL

i2

R2

u2

R0 i1

u1

A us? es uu ?=

R0 u2

i2

R2

A u i

R0

Gu0u1

Re

i2

u2 u1

i1

i

uRq o ==.Re Es la resistencia equivalente del Theverin.

Definición de ganancia de tensión en serie: Au0

En el Theverin sería: Tipos de amplificadores:

1. Amplificador de tensión:

Como a la salida de tensión pongo el eq. Theverin:

2. Amplificador de transconductania:

Auou1

Re

La tensión a la salida del amplificador se calcularía con un divisor:

=+

= 102 ·uAuRR

Ru

Lo

L

o

oL

L AuRR

RAu

+=

Auou1

Re

ui ?= luego ? tiene dimensiones de conductancia. A la salida tenemos la intensidad Norton

Page 155: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

155

R0

R0Gu0·u1

uoouo GRA =

i u

R0 i1

u2 RL Re

Ruo-i1

u1

A i i

R0

Aio-i1

Re

i2

u2 u1

i1

RL

Gu0: Conductancia mutua de transferencia de cortocircuito. Su equivalente Theverin sería:

3. Amplificador de transresistencia:

u=?i Y si calculo aquí el equivalente:

euouo

euououp

RAR

iRAuAiR

=

== 112 ····

Siendo Ruo: resistencia mutua de transferencia en condiciones de circuito abierto euoo RAAiR =1·

4. Amplificador de intensidad:

+

Page 156: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

156

eg

Rg

Ro

Re

u1 u2 R2 Auou1

u i G

u1 debe ser lo mayor posible:

egRR

Ru

ge

e

+=1 . Como pg. es

intocable Re (ideal ∞)

Guou1 Ro

u2 RL

i2

Quiero i2 lo mayor posible, como RL es intocable debe ser Ro=∞

Características en cuato a impedancia en y salida de los distintos amplificadores:

1. Amplificador de tensión: Quiero que la tensión de entrada sea muy grande no puedo traer Rg entonces debe ser Re ideal por Re=∞. Quiero también que la tensión de salida sea lo mayor posible luego debe se Ro (ideal por Ro=0) no puede tener R2 porque es la carga y me viene impuesta.

2. Amplificador de transconductancia: Entrada: Salida:

3. Amplificador de transresistencia • Entrada: Re (Re=0 ideal x)

Page 157: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

157

C1

Re ue u1

Ro C2

RL uo

6 Auou1

Auou1 Re u1 RL uo

Ro

o

oL

Lomo

oL

Lo Au

RR

R

u

uAuAuuAu

RR

Ru

+===

+=

11;·

• Salida: Ro (Ro=0 ideal x)

4. Amplificador de intensidad: • Entrada: Re (Re=0 ideal x • Salida: Ro (Ro=∞ ideal x)

Estudio de un amplificador en cfrecuencia Comportamiento de los condensadores con la frecuencia Distinguimos baja, alta y medias frecuencias.

1. Baja frecuencia: La impedancia de los condensadores es alta. consideramos única por las situaciones en serie.

2. Alta frecuencia: La impedancia de los condensadores es baja y por ello única, por ello consideraremos los situados en ||

3. Frecuencias medias: En este espectro de frecuencias consideraremos que lal capacidades son tales que los situados en serie ofrecen muy poca impedancia y las situadas en || mucha impedancia. Equivalente de un amplificador para señales de alterna:

1. Estudio en frecuencias medias:

Page 158: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

158

Auou1 Re u1 RL uo

Ro C2

RL Re

C1

ue uo

Ro

u1 Auoue

2. Estudio en baja frecuencia:

)(2

1

2)(

1

)(

11

(

11)(

1

21

112

2

22

oL

oL

oL

mb

Lo

Lo

Lo

Lo

Lo

RRCf

fRRC

RRCj

AuAu

RRCjRR

RAu

cjRR

Ru

+=

==+

++

=

+++

=++

=

π

πω

ω

ωω

3. Influencia del condensador C1:

1

1

1u

CjR

RAu

RR

RuAu

RR

Ru

e

eo

Lo

Leo

Lo

Lo

ω++

=+

=

'1

'1

1

21

f

RCR

Ru

e

e

ee πω ==

+= ; '

1f : frecuencia de corte inferior.

f

fj

Au

jf

jf

AuAu mm

b '1

'1' 11 −

=

+

=

f

fj

Au

fj

f

Au

j

AuAu mmm

b

111 111 −=

+=

+=

ωω

Page 159: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

159

RL Re

C1

ue uo

Ro

u1 Auoue Co

Cg

C1

ue Re u1 Auoue

Ro C2

RL Co

C1

Re

Rg

eRCCf

111 2

1)(

π=

Cuando su fuente es real:

)(2

1)(

211

Lo RRCCf

+=

π

4. Estudio en alta frecuencia

LooL

oLo

o

Lo

L

Lo

L

a

Lo

L

o

L

o

L

o

o

oeo

o

o

RCjRR

AuRAu

RRCj

R

RCj

R

Au

RCj

R

CjR

CjR

AuRu

uAuuAu

Ru

ωω

ω

ωω

ω

++=

++

+=

+=

+=∃=

+==

+=

1(;

1

1

11

1

?

?

?;

?

?

11

Determinación de las frecuencias de corte de un amplificador: Si igualamos la impedancia del condensador a la R hago una comparación para ver quien de las dos predomina.

Xc=R 1/ωc=R reqC

fπ2

1=

Con R toda la Req. veo desde bornes del condensador.

1. En baja:

Article I.

)(2

1;

1

11

1)(

2

2

22

Loo

ma

amm

Lo

LoooL

oL

RRCf

f

fj

AuAu

au

f

fj

Au

j

Au

RR

RRCjRR

AuR

π

ωω

ω

=+

=

=

+

=+

+++

Page 160: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

160

C2

Ro

RL

Co RL

Ro

)(2

1)(2

Loo

oRRC

Cf+

Co

Rg

ReA ReB ReC RL

ue u1 u2 u3

RoA RoB RoC

AuoAue AuoBu1 AuoCu2

RoT

ReT

AuoT RL ue us

Al otro lado:

2. En alta: Si tuviera un condensador Cg según lo indicado: El condensador te da lo mismo: La frecuencia a la que el condensador dejaría de tener importancia sería ∞ por lo tanto al condensador le da lo mismo la frecuencia a la que estemos, el sigue ahí. Cadenas amplificadoras.

Lo que estoy buscando es un circuito equivalente donde haya:

)(2

1)(

221

Lo RRCCf

+=

π

∞==)(2

1)(2

geg

gRRC

Cfπ

Si la fuente de tensión es ideal: Rg= 0 se produce un cortocircuito

1. ReT=ReA 2. RoT=RoC

3. AuT= 12 ··u

u

u

u

u

u

u

u ss =

Page 161: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

161

f1A f1B f1C f2A f2B f2C

Ancho de banda

1

2

3

-1

-2

-3

Menor de los superiores

Mayor de los inferiores

dCdB

dCdB

dCdB

603

402

201

±≡±

±≡±

±≡±

La frecuencia de corte inferior ha de ser la mayor de las inferiores y la superior debe de ser la menor de las superiores.

3dB

f1T

AA u ≡ω

f1 f2

ff

j

aAb

11−=

21

ff

j

aAa

+=

Entonces: oCBALTTo AuAuAuRAuAu =∞== )(

Siendo:

oC

oCL

LsC

oB

oBeC

eCB

oA

oAoB

eB

e

A

AuRR

R

u

uAu

AuRR

R

u

uAu

AuRR

R

u

uAu

+==

+==

+==

2

1

2

1

Nos vemos lo siguiente: A(dB)=20logAu ; ...)()(log20log20)log(20)(· 21212121 ++=+==== dBAdBAAAAAdBAAAA TT En nuestro pb.: )()()( dBAdBAdBAA cbaT ++= Interferencia entre etapas:

Cuando analizamos en circuito abierto, RL=∞. Luego AuC=AuoC

21)(

21)(

2

1

A

j

AffA

A

j

AffA

b

b

=+

==

=−

==

La ganancia en baja frecuencia y alta frecuencia justo cuando f alcanza esos valores concretos está 3dB por debajo de los valores de ganancia afrecuencias medias:

3)(301030.0·10)(

2log20log202

log20

−≅−

=−=

dBAdBA

AA

Luego realmente A alta y A baja se alcanzan 3dB antes por tanto hay que pintar la línea roja. Si tenemos dos señales iguales, cuando las sumamos, el desfase total es de 6dB.

........·n

n

T AAAA

==

Page 162: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

162

ue us

ReA ReB ReC RL

ue u1 u2 u3

RoA RoB RoC

AuoAue AuoBu1 AuoCu2

12

;12)(;2)(1;2)(1;211

1121

121212

211

−=−==+=

+=−

n

nn

nn

ff

f

f

f

f

f

f

f

fj

T

n

TT

nTT

ffff

fff

−=↑

−=↓

12

1;

12;

1111

1

222

Disminuyo el ancho de banda.

Pb.: La cadena amplificadora de la figura tiene las siguientes características:

A B C Ganancia de tensión en vacío -50 -100 -200

Impedancia de entrada en carga 100KΩ 49.9KΩ 9.8KΩ Impedancia de salida 0.1KΩ 0.2KΩ 1KΩ

Frecuencia de corte superior en carga.

10KHz 40KHz 120KHz

Frecuencia de corte inferior en carga.

10Hz 100Hz 500Hz

Se pide:

a. Ganancia de tensión del conjunto. b. impedancia de entrada del conjunto. c. Impedancia de salida del conjunto. d. Ancho de banda y diagrama de borde del conjunto.

A B C

Page 163: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

163

Mayor de los inferiores

Menor de los superiores

Ancho de banda

A(dB)

f

f1A 10Hz

f1B 100Hz

f1C 500Hz

f2A 10KHz

f2B 40KHz

f2C 120KHz

60 dB/dC

40 dB/dC

20 dB/dC -20 dB/dC

-40 dB/dC

-60 dB/dC

1. ReTOT=ReA 2. RsTOT=RoC

3. Ganancia total: AuT)AuA=+AuB+AuC ==e

s

u

u

e

es

u

u

u

u

u

u 1

12

Siendo:

180log20180)200(91

9

180log2098)100(2.08.9

8.9

9.49)50(1.09.49

9.49

2

1

2

1

→−=−+

=+

==

→−=−+

=+

==

−=−+

=+

==

uoC

oCL

LsuC

uoB

oBec

ecuB

uoA

oAeB

eB

e

uA

ARR

R

u

uA

ARR

R

u

uA

ARR

R

u

uA

Pb.: Se cortan 3 etapas iguales en casacada para alimentar una resistencia de entrada de 1KΩ con características:

• Ganancia de tensión en vacío: Auo=-20 • Impedancia de entrada: 1KΩ • Impedancia de salida:100Ω • Frecuencia de corte inferior: f1=10Hz • Frecuencia de corte superior: f2=1MHz

Calcular para el conjunto la ganancia de tensión total en carga y el ancho de banda usando el diagrama de Boole lineado y calculando analitica por el ancho de banda.

Page 164: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

164

ReA ReB ReC RL

ue u1 u2 u3

RoA RoB RoC

AuoAue AuoBu1 AuoCu2

f1 f2

Ancho de banda

60dB/dC -60dB/dC

Para la inferior:

12;12

2)(1;21

22)1(

1

11

11

12

2

1212

1

21

1

−=−=

=+=

+

==−

n

Tn

n

n

n

ff

f

f

f

f

f

fj

ff

j

Las tres etapas son iguales:

)20(1.01

1

.);20(1.01

1

−+

=+

=

−+

=+

==

o

oL

LIII

o

oe

eIII

AuRR

RAu

igualesAuRR

RAuAu

Es igual a las otras pero porque da la casualidad de que RL es igual que Re

Entonces: 3

3

1.1

20

−== IT AuAu . Dibujamos el Boole lineado.

2)1()(

2)1()(

2

1

n

n

nn

aTa

n

n

nn

bTB

A

ff

j

AAA

A

ff

j

AAA

=+

==

=−

==

Como las tres etapas son iguales las frecuencias superiores inferiores son iguales. La frecuencia entre la función real y la ideal en la onda sencilla es de 3dB mientras que en la superposición es de 9dB (3x3).

n

nT

ba

AAAA

ff

j

AA

ff

j

AA

==

−=

+=

.· .........

1;

1

1

1

2

Para la superior:

122)(1;2)(1;22)1(1

22

12

2

212

2

2

21

1 −=→=+=

+==− n

Tn

n

nff

f

f

f

f

f

fj

Sabemos que 1121

<−n y f1 debe aumentar f2 debe disminuir

12

121

22

1

11

−↓=

−↑=

nT

n

T

ff

ff

Page 165: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

165

Etapa Amplificadora

C1=20µF

ug

uo

C1=20µF C2=1µF

ug

RL

Etapa Amplificadora

1KΩ

uo

Etapa Amplificadora

RL

21KΩ

C2=1µF C1=20µF

100Ω

ug

uo

CL=1nF

Pb.: En una etapa amplificadora en emisor común con acoplamiento por condensador y polarización automática, se realizan las siguientes medidas en vacío y a frecuencias medias:

Ganancia de tensión en vacío: 440==g

ouo

u

uA

Impedancia de entrada: Ri=1KΩ Impedancia de salida: Ro=1KΩ También de determinan sus frecuencias de corte en vacío obteniéndose:

KHzf

Hf Z

18.3

958.7

2

1

=

= Se pide: Ganancia en carga y ancho de banda.

Configuración A: configuración B:

Page 166: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

166

ug Re

Co

Auoug

Ro

uo

Auoug

Ro A frecuencias medias los condensadores en serie dan impedancia nula y en los que están en || dan impedancia normal.

440; == o

g

ogoo Au

u

uuAuu

C1

Re

Ro C2

RL ug uo

7.5 Hz

80Hz 2·318MHz

La mayor de los inferiores frecuencias de corte es la que marca el límite inferior de ancho de banda

CL Co

C2

RL uo

Ro

Auou1

RL u1

Rg

ug

c1

Solución: Respecto a los datos que da el pb. debemos ser capaces de verle y deducirlo rápidamente por si no nos los dan:

02

1)(

95.710·10·20·2

1

2

1

221

361

1

=∞

=

===−−

CCf

HzRC

fe

π

ππ

Analiza la figura A:

go

OL

Lo RAu

RR

Ru

+= 220

2

·==

+= o

oL

oL

g

o Au

RR

AuR

u

u 95.7

2

1)(

111 ==

eRCCf

π

HzRRC

Cfio

80)(2

1)(

221 =

+=

π

Fig. B:

oo RCf

π2

13182 == de aquí solo Co

Page 167: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

167

20Ω ue

20Ω 10Ω 0.5µF

Ro

Auou1

Re

20Ω

20Ω

10Ω

1µF

1K uo u1

R RO

2R

uo 2R u1 Re

Voy a hallar el Theverin equivalente de todo lo que tengo a la izquierda de amplificador suponiendo frecuencias medias,

2R R 2R

2R

2R

R

u u

221

2 eeth

uu

RR

Ru =

+=

RRR

q 24

Re2

=+=

)(2

1)(

111

Lg RRCCf

+=

π

)(2

1)( 21

Lo

Lop

RR

RRC

Cf

+

)(2

1)(2

Lo

Lop

p

RR

RRC

Cf

+

Pb.: Dado el circuito de la figura se pide:

1. Valor de la ganancia de tensión e

o

u

u

2. Valor de las frecuencias de corte. Datos: Re=2KΩ Ro=20Ω Auo=100 (Ganancia en vacío) Capacidad parásita Cp=10nF

Page 168: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

168

2R

Auou1 2R 2R RL

R

Ro

uo

Req

122

2

2

uAu

RR

Ru

RRRo

o

o

th =+

=

=

2R 21uAuo

R R

)2

(21

1uAu

u oth =

u

uAuo 1

R

RL uo

C2

14u

Au

RR

Ru o

oL

Lo +

=

)Re(2

1)(

;4

100

10·1000

1000

4

)(2

1)(;

)2(2

1)(

2

1

11

221

111

qRCCf

u

u

u

u

u

uAu

RR

R

u

u

RRCCf

RRCCf

op

p

e

o

e

oo

L

Lo

Lo

π

ππ

=

==+

=

+=

+=

RL

2R 2R

R

xe xg=A·xe

xg

xr

xd xo

A’

β

β

βAxax

xxAxxax

xx

xxx

Axx

go

ogrgo

rgd

do

=+

−=−=

=

−=

=

)1(

)()(

Ahora hallo el Theverin de todo lo que esta a la derecha del amplificador

Realimentación: Si metemos la siguiente modificación para que la señal de entrada tenga en cuenta la de salida:

A

A

Page 169: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

169

xg

xo

ββ

β

A

AA

x

x

AxAx

xAAxx

g

o

go

ogo

+==

=+

−=

1'

)1(

))(1()()('

)1log(20log20'log20;1

'

dBAdBAdBA

AAAA

AA

β

ββ

+−=

+−=+

=

RO’ Re’

A’ A’

β

Re Ro

A

Re ‘↑ Si miro desde aquí estoy en

Si miro desde aquí estoy en ||

Ro’↓

Al realimentar pierdo ganancia pero gano en calidad de la señal de salida porque la comparo en todo momento. Los tipos de realimentación que vamos a tener son:

1. |1+Aβ|>1 )()(' dBAdBA < R. Negativa 2. |1+Aβ|<1 )()(' dBAdBA > R. positiva

3. |1+Aβ|=0001

'=

==+

=g

o

X

XA

A

AA

β O: Oscilador

Tipos de realimentación negativa:

• Tensión en serie:

A

β

Page 170: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

170

A

β Ro’↓

Re ‘↓

A

β

Re ‘↑ Ro’↑

β

A

RL

Ro’↑ Re↓

A’

• Tensión en paralelo:

• Corriente en serie:

• Corriente en ||:

A’: sp. el realimentado A : sp. el no realimentado

Page 171: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

171

u u β

xg

xr

xd

Auou1

RL

u2

Ro

+=

+=

o

oL

L

o

oL

L

AuRR

RAu

uAuRR

Ru 12

i1 i1

ug

ur

Re Auou1

Ro

u2

i2 i2

ur u2

A

2uu

xx

r

or

β

β

=

=

β

RL

A’

Re’↑ Ro’↓

222

21

3

211

)('' iRuuAuu

uuuuu

iRuuAu

iRuAuu

ogo

grg

ogoe

oo

−−=

−=−=

−=

−=

β

β 22 11

iAu

Ru

Au

Auu

o

og

o

o

ββ +−

+=

βββ

ββ

β

ii

g

e

g

e

e

AiAii

iA

i

iA

Au

Au

u

uu

u

uu

u

u

uAu

u

uAu

AuRi

u

uu

i

uu

i

uR

i

uR

=⇒==

+=

+=

+==

=

+=+

=+

==

=

'';

1)1('

)1(

)1(

'

1

2

1

2

1

21

2

21

22

1

2

1

1

21

1

21

1

1

1

Re’

Ro’

Auoug RL ug

βAu

AuuA o

o +=

1'

Estudio de la realimentación de tensión en serie:

Debemos ver cuanto baja y sube cada una. Antes debemos esperar del siguiente modo:

=

=

uu

xx eg

?

?

Debo pensar que yo supongo voy persiguiendo

Page 172: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

172

u i β

=+

==

+=

mo

o

m

mo

o

RRR

R

i

uR

iRRR

Ru

2

2

1

2

12

22

.Ro

Ro Rmoi1

xg xd

xr

Ro

Rmoi1 u1 u1

i1 i1 i2 i2

u2 u2 Re RL

βm

e

R

R

+1=Re’↓

βmo

o

R

R

+1=Ro’↓

ir

A’ A

Estudio de la realimentación de tensión en ||: Lo que tenemos es lo siguiente:

2ui

xx

r

or

β

β

=

=

Page 173: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

173

ug Re’

Gmoug

Ro’ RL u1

u i β

Gmou1 Ro Ro

i2

βββ

βββ

βββ

ββ

β

β

β

ββ

m

g

m

mmm

m

e

m

ee

mo

o

mo

mo

omomo

omo

rg

omo

omo

m

mm

mo

momo

R

Ai

i

ui

i

ui

i

i

iAi

i

iAi

AuAu

u

uAu

u

uAu

R

R

i

ui

u

ui

u

ig

uR

i

uR

R

R

Ri

u

ui

u

ig

uR

i

uR

iR

Rig

R

Ru

iRigRRu

iRuigRu

uigiii

iRigRu

iRiRu

R

RR

R

RR

+=

+=

+

=

=

=

=

=

+=

+=

+===

+=

+====

+−

+=

−=+

−−=

−=−=

−=

−=

+=

+=

1)1(';'

'

1)1(';

1)1(';

11

)1(

)(''

1';

1'

1

21

2

21

2

2

1

2

1

2

1

2

1

21

2

21

22

1

2

1

1

21

11

1

1

22

22

222

21

22

212

Realimentación de corriente en serie. Como sp. se trata de obtener un amplificador mayor equivalente al amplificador normal + su elemento de realimentación y que tenga la misma estructura que un amplificador normal, es decir: Lo que tengo es:

Page 174: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

174

Gmou1 RO u2 R2 Re u1

i1 i2

ur

ur

A’ A

xr=βxo

ur=βi2

)1(' βmee GRR +↑= )1(' βmoo GRR +=

)1(1

)1(

)(

''

1';

1'

22

22

222

21

22

212

ββ

β

β

β

ββ

moo

g

mo

mo

o

gmomo

o

gmo

grg

o

gmo

o

mo

m

mm

mo

momo

GR

uu

G

Gi

R

uuGGi

R

uiuGi

iuuuu

R

uuGi

R

uuGi

G

GG

G

GG

+−

+=

−=+

−−=

−=−=

−=

−=

+=

+=

+=

+=

+==

=

=

=

=

+=

+=

+===

+===

)1()1('

'

'

1)1(';

';

1

21

2

21

22

1

2

1

2

1

2

1

21

2

21

22

1

2

1

21

11

1

βββ

βββ

β

mg

m

m

g

mm

g

ee

G

Au

i

iu

u

iu

u

u

uAu

u

uAu

AiAi

i

iAi

i

iAi

G

G

u

iu

i

iu

i

u

iG

u

iG

i

iu

i

uR

i

uR

A’ A

ig

i1

ir

u1

Re

Aioi1

Ro

u2

i2

u2

R2

βAi

RR e

e +↓=

1' )1(' βooo AiRR +↑=

Ai

mo

o

ommo

o

o GRR

RG

u

iuG

RR

Ri

21

21

22 ;

+==

+=

Realimentación de corriente en ||:

Page 175: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

175

Ro

Auou1 u2 RL Re

u1

oL

L

o

Lo

L

RR

R

u

uAu

uAuRR

Ru

+==

+=

1

2

12 ;

A

β

)1('

βo

oo

Au

RR

+↓= )1(' βAuRR ee +↑=

Article II. )(2

1)(2

Lop

PRRC

Cfπ

=

Influencia de la realimentación en serie sobre las frecuencias de corte: Si realimentamos:

Page 176: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

176

22 )1(

)1(

)(2

1)(' fAu

Au

RRC

CfLo

p

p β

βπ

+=

+

=

ββ

ββ

βAu

RRAu

RR

RRR

RR

AuRRR

RR

RAu

R

RAu

R

RR

RRRR

Lo

o

Lo

LLo

Lo

oLLo

Lo

L

o

o

L

o

o

Lo

LoLo +

=

+++

=++

=+

+

+=

+=

1)(1

1

'

''

)(2

1)(

221

Lo RRCCf

+=

π

Ro

RL

C2

RL

Ro’

)(1

1

)(2

2

1

1

)(1

12

1

)'(2

1)('

212

22

21

CfAu

Au

RRCAu

Au

RRAu

AuC

RRCCf

o

Lo

LoLo

ββ

πββ

ββ

ππ

+

+=

+++

=

+++

=+

=

ββ

β

β

ββ

β oo

o

Lo

LLo

o

oLLoL

oLo

Au

Au

Au

AuRR

RRR

Au

AuRRRR

Au

RRR

++

=+

+++

=+

++=+

+=+

1

1

1

1)(

11'

0

Re

C1

u1

eRCCf

111 2

1)(

π=

Ahora estudiaremos el sistema y obtendremos:

Re’ )(2

1

1

1

)1(2

1

'2

1)(' 11

11111 Cf

RCAuAuRCRCCf

eee πββππ +=

+==

Lo que pierdo de ganancia lo gano en frecuencia (Ancho de banda). Estudio del condensador C1:

.f2 f2’

Page 177: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

177

Rg

C1

Re

)'(2

1)('

)(2

1)(

111

111

eg

eg

RRCCf

RRCCf

+=

+=

π

π

f2 f1

f2’ f1’

Ro

us eg

L

L

g

oL

g

LL RR

e

RR

eRP

2

2

2

)(=

+=

1

2

uAuRR

Ru

R

uP

o

oL

Ls

L

sL

+=

=

eg

Ro

Ro

Auou1 Re u1

u1 Re Auou1

Ro Re∞

≈u2

Ro→0

RL

Si consideramos Rg:

Máxima transferencia de potencia: Sabemos de electro: Si hago Ro variable: La situación es diferente a la anterior.

fAfffff

ffff∆+=∆

≅−=∆

≅−=∆)1('

'''' 212

212 β

RL

)(4

2

2

oL

L

g

Lg

g

oL

RRR

ePe

u

RR

==

=

=

RL

RL

Page 178: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

178

C1 C2

RL

Auoug

C2 C1

RL u1=ug

4Hz

Pb: Se dispone del siguiente amplificador Re=·KΩ. Au0=50. Capacidad parásita en || a la salida Cp=100pF. Se conecta a su entrada con una fuente ideal de tensión a través de un condensador C1=1µF y su salida alimenta una carga RL=32Ω a través de un condensador C2=10µF tal y como indica la figura:

• Calcular ganancia de tensión en carga y frecuencias de corte sup. e inferior del conjunto.

=+

=

=+

=

==

MHzRRC

Cf

HzRRC

Cf

HzRC

Cf

oLp

p

Lo

e

1.2)(2

1)(

4)(2

1)(

532

1)(

2

221

111

π

π

π

A ug

Pasamos de la figura y observamos el siguiente dibujo:

Re ug

Esudio todas las frecuencias de corte:

75.3

;

=+

==

+=

o

Lo

L

g

s

o

Lo

Ls

AuRR

RAu

u

u

AuRR

Ru

53Hz 2.1MHz

Page 179: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

179

C1 C2 C2

RL us

ug

RL ReT

AuoT

RoT

βoT

oT

ToAu

RR

+=

1' )1(' βTeTeT AuRR +=

+=−===

==

+=

+=

==

=+

T

TTTT

eo

Lop

To

TooT

T

TT

T

oL

L

f

Aufffff

RR

RRCff

Au

uAuA

Au

AuuA

AuAuAu

AuRR

R

2

222

1

22212

21

22

'''

21

22

)1(';12

)(2

1

1;

1

5.37·5.37

5.37

21

β

π

ββ

Para conseguir estabilizar la ganancia y no perder características en el amplificador se proponen dos sistemas de realimentación y asociación en cascada como indican las figuras, usando un amplificador anteriormente descrito y siendo β=0.01 y realimentación de tensión en serie.

• Ganancia en vacío y carga para ambos amplificadores así como las resistencias de entrada y salida y frecuencias de corte superior.

Para poder resolver el pb. debemos seguir los siguientes pasos:

A A

β

A1 A’2

A’1 A’2

Page 180: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

180

Ro2

RL Re2 ue

)5.37(22

2 o

oL

L AuRR

RAu

+=

CP2

Ro’2

Au’o2ue R’e2

ue

ββ

ββ

2

2'2

2

22

'

2

2'

222'

2

1;

1

1);1(

Au

AuAu

Au

AuuA

Au

RRAuRR

o

oo

o

ooee

+=

+=

+=+=↑

Auoue

Ro1

Re1 ue Re2’

β

ββ

1

1'1

1

1'111

'

1

1

1);1(

Au

AuAu

Au

RRAuRR

o

ooee

+=

+=↓+=↑

'2

'1

''2

'1

''

2

'

1 ;;; oTotooTeeT AuAuAuAuAuAuRRRR ====

=

=

)(2

1)(

)(2

1)(

'

22

22

'

1

'

22

12

Lo

oo

RRCpCpf

RRCpCpf

π

π

Analizamos ahora lo siguiente: Pb: Un equipo amplificador de audio frecuencia tiene 2 etapas en cascada, la 1ª de A1 actúa de amplificador de tensión teniendo como misión la 2ª (A2), suministrar potencia constante a la carga fija R2. La señal que alimenta al conjunto es de valor fijo y de 10mV eficaces y la tensión en la carga debe ser fija y su valor 2V eficaces para la potencia de salida deseada que es de 4W. Ambos amplificadores se han diseñado para ganancias de A1=40dB; A2=20dB. No obstante en el amplificador A1 se ha previsto la posibilidad de ↑ la ganancia hasta el límite de 60dB. Durante la prueba del equipo se ve que la estabilidad de A2 para variaciones de la tensión continua de alimentación es peor de lo previsto y de valor 10%. Para reducir este valor al 2%↑ la estabilidad se ha pasado en disponer una realimentación negativa de tensión sobre la 2ª etapa. Se pide:

• Valor de β al realimentar • Determinar la nueva ganancia de A1 • Dibujar el esquema completo del circuito una vez realimentado destacando los

elementes propios de la realimentación.

Page 181: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

181

A2

mVefue 10=

Vefus 10=↓

(40dB-60dB)

=⇒=

=⇒==

===

101·2020

102·2040.log20)(

10

2

21

321

AdB

AdBAdBA

u

uAAA

e

sT

Sin realimentar Realimentado

A1 A2’

=

mV

cteue

10

AA ∆+

A’ '' AA ∆+

βA

AA

+=

1' Diferenciamos:

A

dA

AA

dA

A

dA

AA

dA

AA

dA

A

dA

A

dAAdAAdAdA

β

ββ

βββββ

+=

+=

+=

+=

++−+

=

1

1

'

1

1

)1('

1

'

)1()1(

)()1('

2

2

22

4.0

451%;10

1

1%2

22

2 ==⇒=+

+=

AA

Aββ

β

dBA

dBdBAA

A

AAAAAAAt

54

2log20602

10log20)(;500

2

1000

25

10

1;

*1

3*1

*1

2

2'2

'2

*21 1

=

−====

==+

===β

A2 25Ω

R=100Ω

0.6R

0.4R

RL=25Ω A2

60K 40K

Estabilidad: Hacemos ahora el dibujo:

Pb: Con un amplificador sin realimentación del que se conocen sus características se han realizado las siguientes experiencias:

A1

40dB 20dB

Tomo 100 como podía haber sido otra lo que me interesa es tomar tensión sin tomar corriente.

*1A

Page 182: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

182

RL(1K) us=250mVef

Ro

Auou1 Re u1

Rg

ue=1mVef.

Ro

Auou1 u2=Auou1=500mV u1

Rg

RL

Ro

Auou1*

Rg’

ue=1mVef u1*

• Conectando a la entrada una fuente de tensión senoidal de 1mV eficaz en serie con una R=100KΩ y a la salida RL=1KΩ. Se midió una tensión en esta última de 250mV eficaces.

• Se desconectó a continuación la RL (de carga) midiendo una tensión en vacío de 500mV eficaces

Se sustituyó la resistencia de la fuente de 100KΩ por otra de 50KΩ, midiendo en la resistencia de carga 1KΩ una tensión de 333.33 mV eficaces. Se pide calcular la ganancia de tensión en vacío y las impedancias de entrada y salida. ¿Qué realimentación se ha de emplear en el caso de que se desee que el amplificador anterior se comporte como uno de tensión con impedancia de salida 100Ω? Calcular ganancias en vacío y carga del amplificador realimentado así con su impedancia de entrada.

Page 183: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

183

Quiero: A Ro↓ Re↑

βo

oo

Au

RR

+↓=

1'

)1(' βAuRR ee +=↑

10010

1000

1

5.5

500

1'

550)5.5(100)1('

5.510·9·5001;500

1010

1000

')1(

'

3

==+

=

=+

=

==+=

=+=+=+

=

===+

β

β

β

β

β

o

oo

ee

o

oL

L

o

oo

Au

AuAu

Au

AuAu

KAuRR

AuAAuRR

RAu

R

RAu

=

=

=

==

=−=

+=++

+==

=+

++==

+==

++==

KR

KR

Au

AuAu

KRRR

RRuRRRR

RR

RR

RDivido

RR

RAu

RR

R

u

u

RR

RAu

u

u

RR

RAu

RR

R

u

u

o

e

o

oo

gge

gege

ge

ge

oL

L

ge

eo

oL

L

e

s

ge

eo

e

s

ge

eo

oL

L

e

s

1

100

10

1000;2

1

2

1250

100'43

)'()(3;1000

3·250

4

3

21:

'3

1000

500

250

3

Pb.:

A

β

Page 184: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

184

u2 RL

Ro

Rmoi1 Re

i1 i2

u1

RL u1

i1

Ro

Rmoi1

4

1

212

1

2

411

10·9;

90:45

10·18;

−=+

==+

=

===−=+

=

−===

mo

oL

Lmmo

oL

L

L

eio

oL

L

eomomoo

RRR

RR

i

uiR

RR

Ru

AuR

R

i

iAAu

RR

RAu

RAuRiRuAu

A i

β

ig i1

ir

βm

ee

R

RR

+=↓

1'

βmo

oo

R

RR

+=

1'

'

'

;19

90'

37

180

1;

37

1;

19

2

191

391

1

2

2

''

'''

AuAu

u

uAu

u

uAu

AuR

RA

KR

RRKRKR

R

R

L

e

mo

mo

omoe

m

mo

=

=

=

−==

=+

===

=+

=+

β

β

β

45'

19

90

)1(;

''2

1

2

21

22

1

2

−=⇒+

=

=+

=+

===

AuiRRR

Ru

Ri

i

ui

i

i

iAi

i

iAi

gmo

oL

L

mg ββ

ig

u1 Re’

Ro’ C2 C1

Cp

u2 RL

Un amplificador de tensión que alimenta una carga RL=1KΩ tiene las siguientes características: Auo=-90 Rs1KΩ Re=2KΩ Si se establece una realimentación negativa de tensión en || con β=-2·10-4Ω-1 Calcular:

• R salida del amplificador realimentado • Re del amplificador realimentado • Au en carga ocel amplificador realimentado • Ganancia de corriente en carga de amplificador realimentado

Lo que yo se hacer de inmediato: Lo que tengo es: Debo tener en cuenta que yo sp. persigo:

A

i1=βu2

Page 185: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

185

A1 A2

10010·10

10

20·2

20;10

20;10

21

221

22

2

11

1

===

=

=+=

==

==

AAA

A

AAA

dBAA

dBAA

T

T

T

A’ A’

∆f’ ∆f’

Si nos pidieran frecuencias de corte metemos los condensadores y operamos como ya sabemos. Pb.: Un equipo amplificador consta de dos etapas en cascada alimentando una carga de 8Ω. Las ganancias en carga de cada etapa son: ganancia de tensión variable entre 10dB y 100dB. Ancho de banda 20KHz. Se pide:

• Ganancia total del esquipo y ancho de banda cuando Au de las 2 etapas se ajustan cada una a 20dB.

• Realimentando igual las dos etapas calcular el factor β que consigue un aumento en el ancho de banda del conjunto de 7.13KHz, respecto al calculado en el 1er apartado y el nuevo valor de Au de cada una de las etapas sin realimentar para que la ganancia del conjunto sea la del 1er apartado, manteniéndose también el criterio en este caso de que las ganancias de cada una de las etapas son iguales.

Voy a obtener ganancia pero voy a perder ancho de banda por eso realimento luego para volver a ajustar el ancho de banda perdido.

KHzKHzfff tn

T 87.121220;12 211

=−=∆−∆=∆ Al realimentar

55.11)1('

07.31'12'

2012.787.12

21'

'

=+⇒+∆=∆

=∆⇒−∆↓=∆

=+=∆

ββ AAff

fff

KHzf

T

T

5.15

55.0

5.151

';10· '2

'1

'2

'1

=

=⇒+

===⇒=

β

βA

A

AAAAAAA T

Pb.:

Page 186: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

186

ue us A

A A ue 24V

Re ue

1mA

10V

Auoue

Ro

us

RL

ue Re1 Auo1ue

Ro1

Re2

Ro2

Auou2 RL us

Al amplificador A de la figura I que tiene las características indicadas a continuación para ue=10V: Corriente entrada 1mA, tensión de salida en vacío 200V tensión de salida en carga (RL=1KΩ) 125V.

• Dibujar y calcular el circuito equivalente de amplificador β de la figura constituido por dos etapas A en cascada. Calcular también la tensión de salida en carga

• Si el amplificador B de la figura II se realimenta negativamente con tensión en serie: dibujar el esquema de bloques. Calcular ganancia β de la realimentación para conseguir que la resistencia de salida sea la mitad que la de amplificador B. Circuito equivalente del amplificador realimentado.

Empezamos:

KRRRR

uAuRR

RKRu

AuuAuVRuKmA

VR

ooLL

eo

Lo

LLs

oeoLse

6.0)(125200

125)()1(

).20(200)(;101

10

=⇒+=

=+

==

===∞===

RL=1000Ω

Page 187: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

187

ue us RL AuoB

RoB

Reg

21

1

6.02

10

ooB

ooB

eeB

AuAuAu

KRR

KRR

=

==

==

βBo

oo

Au

RR

+↓=

1'

)1(' βbee AuRR +↑=

Au’oBug

Ro’B

us

RL

Re’B

ug

Ro

Auo Re

100

1

3

=

Ω=

Ω=

o

o

e

Au

KR

KR

1 2

C1=10µF C2=10µF

RL us ug

1 2

β

us RL

24;)( 21122

22

2

2

2

==++

== eso

oe

eo

oL

L

e

sB uAAuAu

RR

RAu

RR

R

u

u

u

uAu

β

ββ

βββ

B

BBBo

oL

LB

g

s

o

g

oo

o

o

o

ooo

Au

AuAuAu

RR

RAu

u

u

BAu

Au

AuAu

AuAu

Au

RRR

B

B

B

B

+=

+==

=+

=

==++

==

1;'

21'

1;21;

12

'''

'

A1 A2

AuB

B

Page 188: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

188

AT

A1 dC

dB40

dC

dB20

12

11

−↑=

ff T

2;

1 1

n

Tbb

AA

f

fj

AA =

−=

80dB

dc

dB20−

0dB f

fp2 10Hz(conozco esto) Darán como dato uno de estos dos puntos.

dc

dB20−

fp

f pf

fj

fA

+=

1

10)(

10

Una etapa amplificadora tiene las características: Re=3K; Ro=3K; Auo=100. Se acoplan en serie 2 etapas iguales a la descrita por medio de condensadores de desacople de la figura para amplificar la señal de un generador ug a la carga RL=3K

• Calcular la ganancia de tensión g

s

u

u a frecuencias medias

• Calcular la frecuencia de corte inferior de cada etapa • Calcular la frecuencia de corte inferior total. (Justifíquese) • Para la realimentación de III Calcular:

1. β para que la nueva ganancia sea la mitad 2. Nuevo valor de frecuencia de corte inferior del conjunto

realimentado Empezamos calculando la ganancia del conjunto de 2 etapas.

=+

=

≅+

=

=++

===

HzRRC

Cf

HzRRC

Cf

AuRR

RAu

RR

R

u

u

u

u

u

uAu

Lo

oo

o

eo

eo

oL

L

g

s

g

s

4(2

1)(

4)(2

1)(

)4

300(

)2221

21111

21

21

22

2

2

2

π

π

Vamos a ver que ocurre al realimentar:

12

1;06.5

)(2

1)(;4)()( 1

*1'

22

*1111

*1

−≅≅

+=== ffHz

RRCCfHzCfCf T

Loπ

Como están muy cerca los valores de frecuencia apenas se enteran de las frecuencias de corte. Cuando están separados más de 10 unidades en frecuencia no se entera el uno del otro. Pb.: ¡¡Atención!! Obtener la respuesta en frecuencia de un amplificador realimentado y demostrar la constancia del ancho de banda por la ganancia.

pff =∆

24

6

1010

10;1 == MHzdBAo

Page 189: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

189

102

80dB

20dB

fp’

106Hz

106/10=105

ue us Au

Au(-)

dBAu

ff

f

80'

10'

=

∆=∆

Aplicación numérica: Pb.: Se dispone de un amplificador con Au. Se necesita disponer de un amplificador con ancho de banda 10 veces↑ al formado por las 3 etapas en cascada que forman el amplificador (con ganancia negativa cada uno). Para lo cual se realimenta negativamente resultando la ganancia del amplificador realimentado de 80dB. Se pide:

• Ganancia Au si realimentar • Factor de realimentación β • Realimentación en dB.

5''24''

'1''

24

1010·10;

;1020

10;1080

=⇒==

=⇒=

=⇒=

pppopo

poo

poo

fffAfA

fAdBA

fAdBA

0dB

5

5

10·9;9;101

101002080)(

))(1()(')(

)1('1

'

20)1(101

.)1('

10'

−−===+

−=⇒=+=

++=

+=⇒+

=

+=+⇒=+

∆+=∆

∆=∆

βββ

β

ββ

ββ

β

AuAu

AudBdBAu

dBAudBAudBAu

AuAuAuAu

AuAu

dbAuAu

fAuf

ff

Au

AuAuAu

AudBAu

Au

Au

−=−

==+

−=+=

−=⇒=

=+

−=

−10·910

9;101

10')1(

10'80'

101

?

55

5

4

ββ

β

β

Page 190: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

190

0.1 1 10Hz 105 1MHz 102 107 108

90º 90º

-180

-90º -90º

Pb.: Se dispone de un amplificador cuyas curvas de respuesta, amplitud y fase se indican en la figura. Es alimentado por una señal de entrada de frecuencia variable y se desea obtener señal desalida para 0.1Hz, 1KHz y 10MHz.

Page 191: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

191

ue us

ue

1K 100ue

2K

pFπ2

100

pFπ2

200000

pFπ2

200

1KΩ

50ue’

50ue|| ue

||

ue’

100Ω

50ue||

100Ω 1KΩ

1KΩ

2K

2K 50ue

’ 100ue

1K 50ue

|| ue’ ue us

La gráfica inferior en el pb. viene en rojo pero nos la podían dar en rojo de igual forma. Solución:

• )º90sin(10·10º90

601.0 3 +=

=

== wtu

u

dBAHzf s

• )º0sin(10·10º0

)10(1001 2

45

+=

=

== twu

u

dBAKHzf s

• )º90*sin(10·10º90

)10(8010 3

44

twuu

dBAMHzf s =

=

==

Nota: Prestar especial atención al punto de rompimiento don aparecen los famosos 3dB

)º45sin(2

1010

º45

)10(1001

5

5

1

−=

=

==

wtu

u

dBAMHzf

s

Pb.: Un amplificador de banda ancha tiene 3 etapas en cascada como las de la figura. Con realación a dicho amplificador se pide señalar indicando la veracidad firmaciones.o falsedad de las siguientes afirmaciones.

)(sin10 mvwtue = A )sin(10 uwtAus +=

Page 192: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

192

!¡312502525·50··

3125062500200

100

321 SIAuAuAuAu

AuRR

R

u

u

T

To

oTL

L

e

s

===

==+

=

Re

Ro↑ Auto·ue

RL

RL

Cp Ro

==

==

===

=

.10)(2

1)(

.10)(2

1)(

.10·1010)(2

1)(

)(2

1)(

5

3332

7

32222

67

21112

HzRRC

Cf

HzRRC

Cf

HzRRC

Cf

RRCCf

oop

p

oop

p

oop

p

Lop

ps

π

π

π

π

dcdb20−

dcdb60−

40dB

105 106 10·106

AuT(31250dB)

¡NO!

↑=+ ')1( eTeT RAuR β

KK

dBAu

125.4)125.4(1

10)4(2080;125.410·3125011 44

=

=⇒−=−==+=+ −− βββ

• Ganancia del amplificador y en vacío es a frecuencias medias y sin realimentar 250000

!¡6250050·25·50;··3321 21 NOAuAuAuAuAuAuAuAu oTooooTo ===≠

255011

1;50100

212

22'

''

1

'

=+

===== Auu

uAu

u

u

e

e

e

e

• La ganancia del amplificador en carga (RL=∞) y a frecuencias medias es 31250

• La ganancia del amplificador en carga y sin realimentar es 10MHz es

aproximadamente 60dB menos que a frecuencias medias.

• Si se somete al amplificador a realimentación negativa de tensión en serie con una red de realimentación resistiva pura, de ganancia β=-80dB. la impedancia de entrada vale 4.125KΩ

Ro’↓

Page 193: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

193

βi

oo

Au

RR

+=↓

1'

)1(' βAuRR ee +↑= 3126

31250

1

6251

100

1

126.33126)1(

312610·325011

625110·6250011

1012020

'

'

'

1

1

1

=+

=

Ω=+

=

Ω==+=

=+=+

=+=+

=⇒−=−=

β

β

β

β

ββ

oT

TT

oT

ooT

TeTeT

T

oT

Au

AuAu

Au

RR

KKAuRR

Au

Au

CdB

1

2

3

Ucc

-Ucc

uo uo

Ucc

• Si se somete el amplificador a realimentación negativa de realimentación serie con una resistencia resistiva pura con β=80dB, la impedancia de salida a frecuencias medias es de 24.24Ω.

!¡8.1325.7

100

1'

NOAu

RR

oT

oo ==

+↓=

β

• Dígase la ganancia del amplificador realimentado con realimentación de tensión serie con una red de realimentación resistiva pura de β=80dB.

75.7575125.4

81250

1' ==

+=

βAu

AuAu T

T

• Si se somete el amplificador a realimentación negativa de tensión serie con una red de realimentación resistiva pura de β=-20dB. Dígase la impedancia de entrada y de salida así como la ganancia de tensión del amplificador realimentado.

Amplificadores operacionales. Denotamos este amplificador del siguiente modo: Propiedades de estos amplificadores:

• Ganancia ∞: −+−+

=⇒∞=−

== uuuu

u

u

uA o

d

o

• Impedancia de entrada ∞: 0== −+ ii ⇒No entra corriente al A.O.

• Impedancia de salida nula. ⇒Fuente ideal.

31250

62500

100

1

=

=

Ω=

Ω=

T

oT

oT

eT

Au

Au

R

KR

1.- Entrada inversora 2.- Entrada no inversora 3.- Salida

Page 194: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

194

uo

Zr

Z1

ue-0

ue

0-ue

-

+

er

o

r

ororr

ee

r

oe

r

uZ

Zu

Z

uiuZio

Z

uiZiu

Z

u

Z

u

iiii

1

1111

1

1

0

00

00

;0

−=

−=⇒+=

−=⇒+=

−=

==−+

R

R ue uo=-ue

-

+

Rr

uo

R1

R2

Rn

i1

i2

in

u1

u2

un

i

ir

o

o

Aplicaciones Básicas:

• Cambiador de signo: Zr=Z1 uo-ue

• Cambiador de escala: eor KuuKzz −=⇒= 1

• Cambiador de fase:

=

=

11 ?

?

uz

uz rr se consiguen desfases de ± 180º

• Sumador:

Page 195: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

195

C iC

ir

ue uo

o

o

R

uB

R

C

uo

ue

R

uo

∫−=

⇒−

=−

=

dtu

RL

u

R

uo

L

ou

ii

eo

o

D

e

r

1

;1

R

ue uo

C

dt

duRCu

RCDuu

R

uo

CD

ou

ii

ee

eo

oe

RC

−=

−=

−=

=

1

++−=

−=+

−+

==+++

...

...

...

22

11

2

2

1

1

21

uR

Ru

R

Ru

R

uo

R

ou

R

ou

iiii

rro

r

o

r

Sumador ponderado.

• Integrador:

∫=⇒−

=

−==

−=

−=

dtuRC

uuRCD

u

CDu

COZ

uo

R

ouii

eoeo

o

C

oeCR

11

1;

Aquí por el condensador pasa i se va cargando hasta llegar a su máxima capacidad. ¡ojo con esto!. El integrador se podría hacer también con una bobina pero no se hace así en la práctica porque la bobina sp. tiene resistencia, el condensador sin embargo en cuanto a esto es ideal.

• Diferenciador:

Page 196: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

196

uo

R1

R2

Rn

i1

i2

in

C

ir

i

++−=

++−=

=−

==+−

+−

==++

∫ ∫ ...11

...11

1...

...

22

11

22

11

2

2

2

1

21

dtuCR

dtuCR

u

uCDR

uCDR

u

CDu

CD

uoi

R

ou

R

ou

iiii

o

o

oo

c

r

Si:

∫ ++−=

==

dtuuRC

u

RR

o ...)(1

...

21

21

i1

R1

Rr

u1 uo

i

A’

11

111

1

11

1

1

11

1

1

'

;

;;

R

R

u

uA

uR

Ru

R

uo

R

ou

RRi

u

R

oui

i

uR

ro

ro

r

o

e

e

−==

−=−

=−

==

−==

11

21

21

11 ; u

R

RRuu

RR

Ru oo

+=

+=

• Sumador-integrador:

Circuitos lineales:

• Inversores:

Page 197: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

197

R2 R1

R1?? u1

u1

uo

A’

1

21

11

1

21

212

1

1

1

';R

RRA

u

uu

R

RRu

RR

u

R

uu

R

uo

oo

oo

+==

+=

+−=

−=

uo=ue ue

eg Rg

eg

Consigo con esto eliminar la imperfección de Rg: circuito emisor-seguidor

R uo

i

=

=−=

Kiu

Riu

R

uoi

o

oo ;

• No inversor:

• Ganancia unidad: Con este esquema lo que tengo es una fuente de tensión ideal porque elimino la imperfección que es Rg porque el amplificador operacional por definición no da impedancia de salida. Esta es la teoría de A.O.

• Convertidor de corriente en tensión:

Page 198: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

198

R

ig Rg

goo

g RiuR

uoi −=

−= ;

R

uo

Rg

Rgig

i

go

o

g

gg

Riu

R

uo

R

oiR

−=

−=

−;

R1

R2

R3

i uo

U

Kiu

iR

RRRRuR

RRU

R

u

R

uU

R

oU

R

Uoiii

o

oo

o

=

++−=⇒++=

−+

−=

−=⇒=

)()11

(2

31133

213

3211

D

R iR

ue

uo

?D

eR

DR

i

R

oui

ii

−=

=

uAK

i A K

uAK=-uo

o uo

Imaginemos que tenemos lo siguiente: Pasemos al Theverin: Si tenemos: Amplificador logarítmico:

Page 199: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

199

R1

R1

ue

R

R1

R1

uo

1

Integrador ya visto Circuito adicional que cambia el signo al integrador

Pb: Obtener la tensión de salida en función de la tensión de entrada. Nosotros obteníamos:

s

enTo

s

e

T

o

s

e

T

o

T

os

e

DR

RI

uLVu

RI

uLn

V

u

RI

u

V

ue

V

uei

R

u

ii

−=

=

=−−=

=

;;

R

C

ue u

(-u) (+u)

1

2

-u u

C i

ue

R

u -u

u

∫+=

−=

−=

=−=

=⇒−

=−

−=−

=−

dtuRC

u

R

Uo

R

ouu

RCDu

CDuuCDR

u

uUR

uo

R

ou

CDU

CD

Uo

R

ou

eo

eeo

ooe

ooo

e

1

;1

)(1

11

11

Page 200: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

200

R1 R1

R1 uo

R1

C

ue

U

U

i3

i2

iC

=

=⇒

−=

−=

2

2

2 111o

o

oou

U

Uu

R

u

R

uU

R

Uo

II.- Obtener: u3 y u4=f(u1u2)

Pb: Pb: Resolver los siguientes circuitos:

11

11

32

2)2

(2

1

R

uu

uCD

R

uu

R

uU

CD

oU

R

Uu

iii

oo

o

oe

oe

C

−+=

−+

−=

+=

∫=

⇒=⇒=

dtuCR

u

uCDR

uDuC

R

u

eo

eooe

1

11

2

2

2

I.- Obtener: uo=f(ue)

Page 201: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

201

R R R

R R

R

u1

u2 u3

u4

R1

R1

R2

R2

u1

u2

uo

R1

R2

uo

ue

uo

+

-

I.-

RCD

uu

uuRCDuUuUUuRioU

RiUu

iCo

OURiUUUUuR

UU

R

Uu

eo

ooeoo

o

ee

−=

⇒=++⇒=⇒=−

=−

=−

⇒=−=−=+⇒−

=−

)1(2

1';''';2''

''

2

2

33

Aplicaciones no lineales de amplificadores operacionales: Cuando un amplificador operacional se realimenta por la pata positiva esta sp. saturado. Vamos a ver como se obtienen salidas muy distintas para el mismo amplificador alimentado por una u otra.

III.- Obtener ue=f(u1u2)

Vamos a tomar ue=10sint

oe

CC

uRR

Ru

Vu

21

2

10

+=

±=±

Page 202: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

202

20V

10V

5V

ue

ue=10sent

t

uo

-10V

-20V

uo

R1

R2

ue

10V

-10V

t

uo

2ue: esta debería ser la salida

Esta es la salida real.

Si suponemos R1=R2 ue=uo/2 uo=2ue Sabemos que ud = u+-u- = ue-u- y además uo no puede sobrepasar los valores de ± uCC. Cuando uo = 10 = uCC ue = 5V. ud no puede ser nunca negativo.

En todo este trozo la salida es mayor del valo de +UCC por lo tanto en todo ese tramo la señal de salida queda sobre 10V que es valor de saturación

Esta señal es dos veces ue por lo tanto tiene doble amplitud pero mismo periodo.

2ue

Page 203: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

203

R1

R2

ue uo

Cuando está realimentado positivamente no tiene por qué ser ux

+ ó ux- el ue. (Donde pone

ux en el gráfico no tiene nada que ver con ue porque el amplificador está saturado:

+

−==

−==

+==

+==

+=

+

+

CCxx

CCsato

CCxx

CCsato

ox

uRR

Ruu

uuuSi

uRR

Ruu

uuuSi

uRR

Ru

21

2

21

2

21

2

.

;.

t

t

ux+

ux-

ue

1

2

3

4

5

6

+uCC

2

3

3

2

4

4 5

5 6

ux+ ux

-

+uCC

-uCC

ue

uo

2

; oed

uuuuu =−= +−+ . Cuando llegamos al límite en que uo = uCC ue

+ = 5V; ud = 5-u-,

pero u- es una senoide. Puede ser cualquier valor entre 0 y 10 luego ud saldría negativo. Eso no es posible. Habrá un salto inversor de polaridad y pasamos a uo = -10 ; ue = -5. Estudio del comparador de dos niveles: En este tipo de comparadores el operacional trabaja reaccionando a la primera vez pero no a la segunda. Para pintar unas gráficas vamos a suponer (no lo dirá el enunciado) que en el instante inicial el amplificador está saturado positivamente.

• ++ =⇒+== xxCCsato uuuuu ¿Cómo está el amplificador? 0>−=−= +−+exd uuuuu .

Pero si ocurriera que 0<du entonces −= seto uu . ¿Cuándo puede ocurrir? Si:

exexd uuuuu <⇒<−= ++ 0

• Cuando estamos en saturación negativa: −− =⇒−== xxCCsato uuuuu . Luego:

exd uuuuu −=−= −−+ . Cuando ocurriera que 0>du estaríamos en saturación

positiva y: ex uu >− de modo que esto ocurriría si exexd uuuuu >⇒>−= −− 0 de modo que podemos estar decribiendo un ciclo de histéresis como el de la figura.

Pb:

Page 204: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

204

uo

ue

A +

-

Da lo mismo poner la impedancia sobre tensión ue o no porque no circula corriente. No está realimentando, luego:

−=<

+=>=−=−= −+

CCod

CCod

eeduuu

uuuuouuuu

;0

;0

1

2

3

4

5

ue

t

uo +uCC

-uCC

2 3

5 4

R1

ue

uL RL

R1

R1

u1

u1

u1 io

u1

u

u -

+

-

+

u1

uE-

uE+

P.b.: Circuito contador de paso por cero: Obtendremos unos gráficos por los siguientes: P.b.: Para el circuito de la figura calcular:

• )( 11 ufu = Luu =1 • La expresión de ),( −+= eeo uufi

Nota: Asúmase que el sistema es estable.

1 2

3 4

Page 205: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

205

+15V

1K uo ue

1K

+15V

-15V

R1

R2

uo

+

uR

ux

uo-uR

t

ux+

0 = ux-

+uCC

-uCC

Entrada de entrada (Como sea da igual)

2

3 4

4 5

2 3

ux+

ue

uo

+uCC

-uCC

exexdxxsat

exexdxsato

uuuuuuuuuu

uuuuuuuuuu

>>−=−==⇒−

<<−=−=⇒=−−−

−+−−

++−+

+

;0;.2

;0;.1

)(11

11

1

1

11

1

1

1

−+

−+−+

+

−=⇒−

=

−=−⇒−

=−

−=

−=

EEoo

o

EEooEE

oE

E

uuR

iR

uui

uuuuR

uu

R

uu

R

uu

R

uu

R

uu

R

uu

Pb: Hallar la relación entre uo y la uE en el circuito de la figura

21

21

21

21

21

21

21

221

21

2

)()(

)(

RR

uRuRuuuu

RR

uRuRuuuu

RR

uRuRu

RR

uuRuRRu

uuRR

Ruu

CCRxxCCo

CCRxxCCo

oRx

RoRx

RoRx

+

−==⇒−=

+

+==⇒+=

+

+=

+

−++=

−+

+=

+

2 4 4

6

3

5

Page 206: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

206

+Xu

R R A

B

15V uCC Voy a calcular el equivalente Theverin de todo el circuito pintado respecto A y B para ver que es lo que sufren los diodos.

Req.

eg

+

2Re

RRRq == (Cálculo del Theverin)

Req.

15V

5V

Vux 5=+

uth

R R uCC

uCC

−xu

0.2

2;Re.1

=−=−=−

=+

==−

R

uRuRiuu

R

u

R

uuiRRq

CCCCCCth

CCCCCC

−xu =0

No conduce

No conduce Vuuuu

Vuuuu

xxCCo

xxCCo

0

5

==⇒−=

==⇒+=−

+

1KΩ

1KΩ

uo

VZ=5V

iZ

-

Zerer

Una vez hecho esto lo que necesito es calcular los valores concretos de +

xu y −xu porque

la salida en función de la entrada es lo que he obtenido en los gráficos anteriores. Empezamos: :CCo uu +=

Vamos a hacer ahora exactamente los mismo con la CCo uu −= CCo uu −= Pb: Dibujar la tensión de salida us e i por el diodo Tener. Condensar todos los elementos ideales:

Page 207: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

207

oV

uo=0 ue -

+

R

ui ee =

R2

uo(+)

ue(-) R1

uo

5V

-

+

eeooe uu

R

Ru

R

u

R

u−=

−=⇒

−=

1

2

21

00

5V

ue

t

t

iZ

iRz

ie

C R

R1

R2

ux uo

-

+

El condensador no puede variar bruscamente por su tensión es una de las razones de realimentar a la pata positiva.

CCxxCCo

CCxxCCo

ox

uRR

Ruuuu

uRR

Ruuuu

uRR

Ru

21

2

21

2

21

2

+−

==⇒−=

+==⇒+=

+=

+

C R

+uCC

uCC

uC +xu

t1

t

[ ] ct

CCCCC euuu−

−+= 0

1.- uo>0 2.- ue<0 Multivibrador Astable Es un circuito que ante una señal de entrada genera una onda cuadrada a la salida. ++ =⇒= xxsato uuuu

Page 208: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

208

CxdCCC

C

uuuuuuu

u

−=+=+=∞

=

−+;)(

0)0(

C

R -uCC

CCC

xC

uu

uu

−=∞

= +

)(

)0(

t

t1

uC

ux-

ux+

-uCC

C R

+uCC

CCC

xC

uu

uu

+=∞

= −

)(

)0(

+uCC

t

t2

+xu

−xu

t

uC

ux+

ux-

+uCC

-uCC

t1

t2

Tf

ttT

121

=

+=

uo

6V

10V

-10V

40

60 t(ms)

20

1.5

ue

−− =⇒= xxsato uuuu

[ ]

[ ][ ]

τ

τ

τ

τ

t

CCCC

L

CCCC

L

t

CCxCCxC

t

CCxccC

t

euuRR

Ruu

RR

R

euuuutu

euuutu

effftf

−+−

−+

+

++−=

+−

++−==

++−=

∞−+∞=

2

2

2

2

1

1

)(

)(

)()0()()(

+=

+=⇒=

+−

1

21

1

121

12

1

21ln2

2ln2

2

R

Rt

R

RRte

RR

R tτ

++ =⇒= xxsato uuuu A la salida obtendremos una onda cuadrada: Pb:

Page 209: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

209

Para el circuito de la figura determinar u1 en función de ue y dibujar las formas de onda de u1 y u2 para la ue de la figura 2 para 3 periodos de tiempo. Suponer que para t=0; ucond=0V y tomar como

1KΩ 1KΩ

1KΩ

1KΩ

+15

-15

+15

-15

50µF

VZ=5V

VZ=10V

ue

u1 u2

2V

Ruu −1

R1

R2

ux

uR

)( 121

2Ruu

RR

R−

+

6V

-1.5V

uC

uo

10 20 30 40 50 60 70 80

1

2

3

4 5

Vu

Vu

VVuuuu

VVuuu

x

x

zCCo

zCCo

62

210

5.12

25

10

5

111

11

=+

=

−=+−

=

==⇒+=

==⇒+=

+

+

22)( 1

121

2 RRRRRx

uuuuuuu

RR

Ruu

+=

++=−

++=

Empezamos analizando lo siguiente:

• e

exex

satod

exd

xxCCo

uuuuu

uuuuuuuu

VuuVuuuu

<

<<−

=⇒<−=+=

=⇒=⇒+=

++

−+

−+

++

6;0

0

)6()10(11

• e

exex

satod

exd

xxsato

uuuuu

uuuuuuuu

uuVuuuu

>−

>>−

=⇒>−=−=

−=⇒−=⇒=

−−

+−

−−−

5.1;0

0

)15()5(

*

11

valor inicial del 1er operacional la saturación positiva. Empezamos analizando u1 que no es +uCC ni –uCC porque no estamos a la salida s A.O. la u1 estará limitada por diodos Zerer.

+

Page 210: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

210

1 2

3 4

5 9

ue

10V u1

-5V ux

-=-1.5V

ux+=-+6V

Para el circuito de la figura: Identificar los intervalos de conducción de los diodos. Dibujar uR calculando valores más significativos para un ciclo completo de u2.

Empezamos analizando las posible soluciones:

2K 2K uR

1K

u2=20senwt

D1 Sí y D2 No:

R3

u2

R2

U1

R1

VuRR

RuR 51

21

2 =+

=

634

24210

0

05

55

22

2

12

=+

=

>

<−=

=

<

R

D

R

u

Si

Nouu

VuNoD

SiDu

El operacional de centro lo que hace es independientes cada uno de los otros porque evita el paso de corriente aunque toma tensión. El 2º operacional es un integrador que es lo que hemos hecho en la última gráfica. Esta gráfica continuaría hasta obtener ?15V.

Page 211: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

211

D1 Sí y D2 Sí:

uuuuuuu

u

Nouuu

R

u

R

uu

R

uu

iii

RRRR

R

oRD

RRR

21042210

3

210

10

10

22

1

23

2

1

1

321

+=⇒==+−

<

<

−=

=+−

=+

D1 no y D2 Sí.:

10-uR

uR

R3

u2 10 22

2232

2

3215

;32

uuu

uuRR

Ru

R

R

=⇒>

=+

=

20

15

10

5 4

210 2u+

232 u

3

40

R1=3Ω

R2=5Ω ue

+ Ω=Ω=

=

0;1

0;5

dz

dz

rr

VuVu

Rth

us uth

+

8

5:.

0

==<

>

egszg ueuNoVe

eg

P.b.:

En el circuito de la figura hallar R

s

u

u cuando 1010 <<− eu y dibujando ).( es ufu =

Page 212: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

212

R1

ue

+

R2

VuVue

uuRR

Rue

eeg

eethg

8;58

5

8

5)(

21

2

>>=

=+

=

uo

ue 8

+

eg

Rg i A

B

u

rz=0

eg

-1/Rg=m

eg/Rg

=

−=

)(ufi

iReu gg

R1

5V

LΩ ue

us

23

755

3)5(15)(55

0

1

5

3

+=

+−=−

−+

−=

es

ssse

ssse

uu

uuuu

uuuu

u

i i

u

rz

Vγ Vz

rd

i

u

i

u

rd

Vz Vγ

rz Es como el anterior pero al contrario

Analizamos la recta de carga:

5

5/23

Page 213: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

213

N

u

i

E C

B

E C

IE IC

IB

C

αie

ie

io

αie

ie E

B B

0.6

E

B

E

Transistores: Tipos: P-N: u>0: Directo: u<0: Inverso: P-N-P: Tensiones y corrientes de un transistor en corriente continua:

P

P N P

B

Esta caída de tensión en una unión P-N (lo que tiene el diodo real cuando está conduciendo

Page 214: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

214

Activo Corte Saturación

EB Directo BC Inverso

EB Inverso BC Inverso

EB Directo DC Directo

RB RC

C

B

E

+UCC

RB RC

C

E

B

1

2

UCE

UBE

I2

I1

+UCC

+UCE

Curvas características de un transistor:

80

60

40

20

10 20 30 40 UCE (V)

IBi

(mA) IC

1

2

3

4

1 2 3

UBE (V)

IC

0.2

0.1

0.3

0.4

0.2 0.4 0.6 0.8

R1

RC

R2

A

B

+UCC

I1 IC

+UCC

Hallamos el Theverin equivalente respecto de AB:

BCC

x

y

o UUR

Ru ==

21 RRRB =

Rx UCC

Ry

o u1

u2 ug

αα

ββα

βββ

ββα

ααα

αα

−===+=

≅−=+==

+=⇒=−−

+−

=

++=⇒+=+=

1;;;

)1(;

1;

1

1

1

)(;

'

B

C

E

CBCE

BBBCEBC

CoBCCoBC

CoBCCBCECoEC

I

I

I

IIII

IIIIIII

IIId

III

IIIIIIIIII

Circuitos de polarización: Polarización Fija: Determinad el punto de reposo del transistor para unos valores dados de UCC, RB y RC. Es un circuito muy inestable y poco recomendable cuando el transistor trabaja en zona activa ( es decir, como amplificador

Analicemos las mallas 1 y 2:

CECC

CCC

CCCCCECECCCC

B

BECCBBEBBCC

URR

UI

IRUUUIRU

cteR

UUIUIRU

1

.

−=

−=⇒++=

≅−

=⇒+=

Page 215: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

215

RB

UB RE

RC

IC

IB+IC

IB

I

( )( )

CCE

BCE

BC

CECCCCE

EECCCCCC

CBBCCBEBEBBB

IIIIII

II

IRRUU

IRIRUU

IIIIIIRUIRU

≅+

=⇒

+=

=

+−=

+−=

⇒⇒=+++=

βββ

β

1

);(

*

Vemos la recta de carga:

IB

UCC

UCE

EC

CC

RR

U

+

IC

Nota:

IB

RB

C RE

+UCC

10V

IE=(β+1)IB

RE(1+β)IB

UBE=0 IB

R2=RE(1+β)

RB

10V

Nota 2: R1

R2 UB UC C VZ=5V

Si tuviéramos un Zerer y un condensador:

u

t

10V

5V

Si tuviese un transistor y tuviera lo mostrado en el circuito anterior, obtendría lo siguiente.

Page 216: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

216

Nota 2:

R2

R1

ue

R1

R2

u1 ue

Hallo el Theverin equivalente de esto que medirá así en los puntos para despistarme:

21

21

1

Re RRq

uRR

Ru em

=

+=

En lo que me han dado lo tengo ya en la forma:

uth Req

Ahora puedo resolver el P.b. que me planteen: Pb: Analizar ue=f(us): Datos: β=50

+uCC=10V RL=10K

ue

uCE

RB=100K us

IB B

E

C

+UCC

us=uCE

0;0 === ECB III

CCCCCECCCE

e

B

eBBBe

iRuuiRu

u

R

uiiRu

−⇒+=

==⇒+=100

6.0

us=10V

RB

oV RC

-

+

ue

No

ic

U

UCC/RC

UCC

Saturación 210050;

21010 ee

BCe

CE

uuii

uU ===−= β

ue>0 ue<0

Page 217: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

217

R

uR

C uC

b

e

c

uCC=12V

RL

15V

0

0;49

0;200

1;5;1

?;0;10

=

==

=Ω=

===

=Ω=

d

ZL

Z

CBE

r

U

rR

FCVUFC

uVUKR

γβ

µµ

uR

R IB

+

-

oV

uL

IE=(β+1)IB

RL

t=0

IB

R

RL’=RL(1+β)

VURR

Ru

RRq

B

L

o 5.7

Re

2

2

2

=+

=

=

Req

uC(o)=0

uC(∞)=7.5 7.5 [ ] τ

µt

CCCC euouutu

msKRCC

−∞−+∞=

===

)()()()(

51·5

7.5

Cómo saber el estado de un transistor:

• Hay IB? No: Corte Sí: Conduce

• Cómo conduce (ICmáx: En saturación) βIB<ICmáx : Activación βIB>ICmáx : Saturación

Pb: Analizamos la tensión en el condensador desde el instante del cierre del interruptor. El C está inicialmente descargado.

Page 218: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

218

0.5mA

Al cargarse completamente el condensador corta su (iC=0) pero en ese instante sigue conduciendo el Zerer No tengo variaciones bruscas de la intensidad

iB

iC 1mA

uR=15-uC

UC

15V

10V

5V

0.5mA

1mA

iR

1.1MΩ 100Ω 5Ω

5V

3.8K

3

1 2

T1T2

T3

E3

B3

C3

us=uCE

S

Vamos a ecualizar ahora como varían las tensiones y las corrientes en cada elemento. Pb: Para el circuito de la figura obtener us indicando el estado en que se encuentran todos los transistores en los siguientes casos:

• 1.-s conectado al punto 1. • 2.-s conectado al punto 2. • 3.-s conectado al punto 3.

Nota: La caída de tensión en conducción de las uniones P-N en todos los semiconductores es de 0.6V. Para los transistores considerar β=100

Page 219: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

219

IB1

T1

+uCC

IE1

0.6

ux +uCC

El diodo no conduce porque está así:

100Ω

+5V

3.2

IB3

mAR

IE

B 321.0

2.32.33 ===

T2: IB2=0 Corte. No recibe corriente de base

+Ucc

+Ucc

RC=5Ω

E 32mA

IC

UCE=UCC-RCIC

UCE=5-5·3.2=-?

Saturación Entonces no conduce UCE3=0

IB3=32mA ; IC3=βIB=3200mA=3.2A

En una T. como muy poco la UCE=0 Conducción en máxima capacidad no se puede invertir la polaridad. No es posible saturado

1.- T1 No: Corte: IB=IC=IE=0 T3:

Page 220: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

220

Saturado

IC

uCE

UCC

C

CCCmáx

R

UI ==

5

5.

Al Corte

IBi Recta de carga de un T. para unas condiciones dadas de uCC y RC. Funciará sobre puntos de ella en función de la corriente de base pero no se saldrá de ella. Aquí se ve como puede se <0 porque el T. está en saturación.

4.4V

IB1

0.6V

IB2

IC1=400µA

uCE2

4V 0.1K

Us=UCC

0V

+UCC

+5V

5V

Como para conducir T3 debe tener más de 0.6·3=1.8V y solo tengo 1, T3 está en CORTE

Y para el punto 3 estaré en una situación intermedia de la recta de carga. Esta recta de carga representa la situación del T3

UCC/Rd

UCC

UCE

IC

Corte

Nota: IB=32mA ; βIB=3.2mA>ICmáx. (T3 Saturado)

BC

B

C

BCmáx

BCmáx

Cmáx

II

I

I

SaturadoII

ActivoIIAI

β

ββ

β

=

=

⇒<

⇒>=

.

.. 1

2.-

Para T1: AIIAK

I BCB µβµ 400;41.1

40.4111 ====

Para T2: mAAIAI EB 40400)1(;400 22 ≅+== µβµ Para T3: 03 =BI T3: Corte 03 =CI

Nota:

Page 221: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

221

+UCC

RB1

IB1

E

B

+UCC

RC1

IE1=(1+β1)IB1 ; IC1=β1IB1=297mA≡IB2

ARR

UUI

CB

BECCB µ

β97.2

10·8.31.1

6.05

)1( 311

1 =+

−=

++

−=

+UCC

RC3

+5V

3V 0.1K

2mA

32mA

1.8V

lo que hay cuando los diodos entran en conducción en vez de 2V porque al conducir solo me queda la tensión de los diodos

UCE=UCC-RCIC

UCE=5-5·0.2=4V

⇒<====

=

)(2.02002·100

2

.3

3

CmáxBC

B

IAmAII

mAI

β En zona activa

Nota: .CCCCCE IRUU −= Por supuesto.

UCC/RC

UCC

3 ¡¡Activado!!

UC

RB RC =

=

VU

KRC

10

1

3.-

Si miramos la recta de carga: Pb: Determine en el circuito de la figura la evolución de punto de trabajo del transistor sobre las curvas características de salida en emisor común, al utilizar la resistencia de base entre 5K y 200K. Determine así mismo, la corriente máxima en el diodo Zerer.

Page 222: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

222

CCCCCE

CECCCC

B

BB

IRUU

UIRUR

UI

−=

+== ; RC

RB

IC u

uCC

+UCC

IC IB1

IB2

IB3

IB4

UCC

RB=∞

10mA=UCC/Rc

Para este valor, el transistor, se satura. En valor menor, lo sobresatura.

UCC

UCC

oA

UCC

5V

mAIRIU CCCCC 51000

5

1000

5105 ==

−⇒+=

Instantáneamente se me coloca esto a UCC pero al estar el Zerer pasa rápidamente por 5V comienza a conducir: ic=5mA, si la corriente fuese de un valor mayor a este, obligaría a una tensión en Zerer<5. Por ello, no conduciría

Me dan un rango de valores para la resistencia de base y veo el rango que me dan con el

que me sale. Analiza los existencias:Sturación

Corte

Transistor en saturación: UCE=0 Como si el Zerer no estuviera porque no conduce puesto que, por el otro lado, no existe resistencia.

KRmA

R

saturadoIIIRR

UI

B

B

CmáxBC

BB

BB

5001010

50

)(;10

.

=⇒=

==== β

Transistor con su máxima UCE=5V: Esta es la que impone el Zerer. Éste empieza a conducir cuando supera su tensión umbral de 5V. El diodo conduce y todo se llena de corriente. (5mA) que sería también el colector emisor.

Page 223: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

223

1KΩ

-10

5V

10V

3mA

6V

7V

mAic 5≥ , el Zerer no conduce ; βIB=5 RB=100K

RB=100K

UCE

IC

50mA

5V 10V

Debido al Zerer al T. no hay más opción que curvar con una UCE=5V impuesta por el Zerer que corresponde a una iC=5mA como se ve en la recta de carga esto se produce para RB=100K

Ω=

=

=

=

Ω=

Ω=

=

0

5

50

10

200

100

20

Z

Z

B

C

E

CC

r

VU

KR

R

R

VU

β

+UCC

RB RC

RE

UCE=5V si el Zerer conduce. El funcionamiento, según recta de carga, será: Pb: Para los sistemas dados representar recta de carga y dar punto de funcionamiento.

Page 224: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

224

5V

C

ZCC

R

UU −=

2.0

15

75mA

CRm

1=

15

CCCE

CECC

CECCCC

IRU

UIR

UIRU

−=

+=

++=

15

15

5

+UCC

RC

IC

IE

RE 0.1K

CE

BC

BE

CEcCCCE

EC

EECECCCC

IIII

II

IRRUU

II

IRUIRU

ββ

β

β 1)1(

)(

)(

+=

=

+=

+−=

++=

RE

EC

CC

RR

U

+

20/0.3=66.6

EC RRm

+=

1

20V

EC RRm

+=

1

CRm

1=

75mA

50mA Vu

mAIVIRNoZVu

CE

CEERE

55·3.020

505);.(5

=−=

≤⇒≤≤

60mA 60mA

70mA Dos situaciones distinta de entrada de corriente y como se reparten. Esta es la

Nota: Hallo la recta de carga del T. debido al Zerer y debido a la RE. El punto de funcionamiento estará en la n de ambas rectas de carga. Para analizar la recta de carga total del T. analizo cual es el elemento que más tarde hace que corte y que se sature y esos tramos serán los que manden a partir del punto de funcionamiento. Cuidado a lo que pasa con RE y el Zrer:

Page 225: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

225

Corte

uCE

ic

En este casi el transistor está al corte. Su recta de carga sería un punto en el eje horizontal.

00 =⇒=

+=

CB

CECCCC

II

uRIu

IC

UCE

+UCC

Si quisiera meter alterna en este circuito, hay que saber que la máxima amplitud de onda que puedo meter estaría en el punto medio para una recta en carga normal. No tenemos cara en el emisor, por eso, nos sobra la recta de carga básica. En cuanto la onda de alterna pasa por UCC satura el T. y no es útil.

Entonces si apago la continua y aplico alterna:

||

oA

RL

uB=+uCC

Recta de carga en continua IC

Pb: Representar recta de carga de los transistores de la figura en corriente continua: Para la otra figura: (Bobina ideal Rc=0). No tengo RC: para una IZ donde tendré un IC pero supongo a uCC=uCE al no haber RC En continua: UCE=UCC ; UCE=UCC-RCIC ; RC=0

Page 226: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

226

FC

mAI

R

g

E

µ

β

1

1

99

100

=

=

=

Ω=

UC=20V

RE uB

I

+UCC

+UCC

UCC

Como la corriente es continua: -El condensador es abierto. -La bobina cortocircuita. UCE=UCC UCE=UCC-0·IC IB2

IB1

IC

UCE

Como estamos en continua. N1:N2 1:1 a=N1/N2

Como estamos en continuo

Pb: En el cicuito de la figura si todos los componentes son ideales. representar al abrir el interruptor lo siguiente:

• Tensión en el condensador uB. • Corriente de colector IC.

Pb: En los circuitos de la figura, representar la recta de carga en continua. A.- B.-

Page 227: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

227

RL

RL’

UCE

0=RL’ic+UCE UCE=-RL

’ic

UB Ig

I

RE

UCC

Ig=1mA C= 1µF RE=100Ω β=99 UCC=20V

+UCC

IB

IE=(1+β)IB

RE(1+β)IB

IG

IB

Si UBE ≠ 0, habrá una pila. R=RE(1+β) 10KΩ

C.- Si estuviéramos en alterna: Pb.: En el circuito de figura, suponiendo que todos los componentes son ideales: Represento, a partir del momento de apertura del interruptor, las siguientes formas de ondas. A.- Tensión a la salida del condensador UC

B.- Tensión colector UC

Cuando el interruptor está cerrado: La corriente se va toda por la rama cerrada y la caída de tensión es 0V. No conduce el transistor. Cuando abro el interruptor, empieza a cargarse el condensador y como UBE=0V

Page 228: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

228

R1 R2

RC

iB

UCC

UB

iD

ug

+

RL=100Ω R1=R2=10KΩ UB=5V β=100 UCC=20V Ug=20senwt

No hay caída de tensión por el Zerer porque está en conducción.

IB=IC=IE=0 iz=-ue/R

Lo mismo ocurre si en vez de Zerer hay un diodo normal

R1 R2

gx uRR

Ru

21

2

+=

Cuando uX>uB comienza a conducir el diodo.

)sin(20

sin20

21

wtwt

RR

ui

g

B ==+

=

iB

oV Ux

ue

R1 R2

5V ug

mAR

iB 5.010

55

2

===

Pb. En el circuito de la figura, con todos los componentes ideales, representar:

• Corriente en la base iB • Tensión colector emisor • Corriente en el diodo iD

Hay que resolverlo por pasos. 1.- Si Ug<0 2.-Si Ug>0 Admito inicialmente que el diodo no conduce, y ya veremos cuando comienza. Cuando comienza a conducir:

Page 229: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

229

is

RL

100Ω

us

30V

La clave es ver cuando comienza el Zerer a conducir. La caída de tensión por el Zerer es la mima que por RL-

RL

eg

A

B

us=eg=Rgi; si sustituimos los datos que tenemos

Us=30-0.16=30-15=15V

UAB=URL= egRR

R

L

L

+

Cuando UAB≥20 no conduce el Zerer UAB=20V

¿Cómo ocurre? Sí 2030·20 =+

⇒=+ RR

Re

RR

R

L

Lg

L

L

RRRRR LLL =+= ;223

Si RRL 2≥ conduce el Zerer ( Ω≥ 200LR )

Si 0<ug<10 ig=iB=senwt ic= βiB=100iB=100senwt UCE=UCC-RCiC=20-10senwt. Si ug>10 iB=cte.=0.5µA iC=βiB=50mA

ig=10

5−gu

410

105.0

10

5 −=−

−=−= gg

BgD

uuiii (medida en amperios).

ViRUU ccCCCE 1550·1.020 =−=−= Pb: Se define como curva de regulación de un estabilizador a la que relaciona la tensión de salida us con la corriente de salida is. Se pide dibujar dicha curva para el circuito de la figura, sabiendo que la carga RL varía entre 300 y 100Ω, y el diodo Zerer es ideal con Vz=20V. ¿Entre qué valores de RL el funcionamiento del Zerer es correcto?

Page 230: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

230

RL>200 20V

RL<200

i

u

RL=0

RL= ∞

RL= 300 RL= 200 eg/R

30V

R1=1KΩ UB:5V R2=10KΩ Io=2mA C=1µF R310K

C R3 Uc

R1 D1

D2

UB

R2 Io

Io

R2 IoR2

R2

R1 D1

• Cuando conduce: .20;20

20· cteuR

iViR s

L

ssL ==⇒=

• Cuando no conduce:

sLs

Ls

L

Ls

iRu

ERi

ERR

Ru

−=

=

+=

30

Pb. Para el circuito de la figura, suponiendo que todos los componentes son ideales, representar las siguientes formas de cada, contando sus puntos más significativos a partir del instante del cierre del interruptor I. Suponer el condensador inicial descargado.

• Tensión en el condensador UC • Intensidad en los diodos d1d2 • Datos:

Nos hacemos un equivalente para verlo mejor. En el momento del cierre de interruptor: Uc=0V (no puede variar bruscamente)

Page 231: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

231

R1

R2 U1

U2

msqCc

U

U

URR

UURURU

RR

UUi

RRq

C

C

BBB

Bieq

BCB

12

10Re

12

70

11

70

11

1010

10)(

0)0(

11

70

Re

221

21222

21

1

21

==

=+

=∞

=

=++

−=+=

+

−=

=

τ

τ

t

C

t

CCCC

etU

eUUUtULuego

−+=

∞−+∞=

)12

700(

12

70)(

)(0(()()(: Conducen ambos D

10V

5V Conduce D2

10k

20V R3

Para calcular ts, hacemos.

msqC

VU

VU

es

C

C

ts

5Re

10)(

5)0(12

70

12

70

2 ==

=∞

=

−=−

τ

τ

Si hay 10V, durante el proceso de carga. habrá habido 3,4,8…9V Luego el punto A ha ido variando su tensión hasta 10. ¿Es posible? ¡NO! estamos suponiendo que D1 conduce siempre, pero cuando U1-UA>0 es cuando realmente puede mientras UA>5V,D1Sí!! Veamos cómo se comporta. Nos sacamos el equivalente Theverin cuando suponemos que los dos conducen.

Page 232: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

232

5-UC s

10V 20V Uc

Uc

Io=1mA Uo=10V C1=0.5µF Dz: UZ=5V C2=1µF rZ=0Ω R=12KΩ

Io I1

u1

C1

u2

C2

I R

tuVu

mst

FC

mAI

ponemos

tC

Idti

Cu

dtiC

dudt

duCi

C

o

t

o

occ

ccc

C

2;

1

1

=→⇒

==

=⇒=

µ

• Calculo las intensidades:

Si D1 conduce: 1

1

5

R

Ui C

D

−=

Si D1 no conduce:10

201

CD

Ui

−=

Pb: suponiendo los condensadores C1 y C2 inicialmente descargados y todos los componentes ideales, representar, a partir del instante t0 en que simultáneamente se abre I1 y se cierra I2, las siguientes formas de onda:

• Tensión en C1 • Tensión en C2 • Intensidad en el diodo Zerer. • Datos:

Aquí el elemento primordial es el diodo Zerer. Es posible desacoplar los dos circuitos. El de la derecha del Zerer y el de su izquierda por como están colocados los diodos de arriba cuando va el otro corta.

Page 233: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

233

RB=94kΩ UBE=0.6V β=50 C=1µF

+UCC=10V

RB

C

Pb: En el circuito de la figura se abre el interruptor en t=0 representar la evolución de la tensión en bornes del C.

Page 234: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

234

UCE=UCC

+UCC

RB

IB

IC

t=0 5mA

UCC=10V UCE

t=2ms

mAII

mAR

UUIUIRU

BC

B

BECC

BBEBBCC

5

10

1;

==

=−

=+=

β

Ahora abriremos el interruptor:

+UCC

UC

IC

mst

uC

mAI

ttC

IdtI

Cu

UUU

t

o

C

cc

CCCCE

===

−=

∫ 51

uC

t(ms)

10V

2ms

ic

iB

C IC

IE

UCE

B

IB

Un transistor Darlington

C

E

β1

β2 (1+β1)Iβ1

B

IE=(1+β2)IB2=(1+β2)(1+β1)IB

0.6V

0.6V

RB

Si hay caídas de tensión:

Vamos a analizar 1º con el interruptor cerrado Cortocircuito Aquí tendré un punto fijo de trabajo del transistor. Al abrir el interruptor lo que ocurro es que entra en juego el condensador y me voy a ir desplazando por diferentes puntos de trabajo a lo largo de la curva característica de T. que me imponga la IB dada por RB que será sp. fija. Interruptor cerrado:

Transistor Darlington El transistor clásico es: Si comparamos con el modelo: IE=(1+βT)IB. Luego: 1+βT=(1+β1)(1+β2); βT=β1β2+β1+β2

que se aproximará a β1β2. Entonces: BEBBB

EB

BB IRIRU

RR

UI

22

)1(2.1;)1(

2.1β

β+++=

++−

=

Page 235: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

235

UC

R1

RC

5V 5V 10V

5V i=5/100

i=5/50=10/100

Por lo cual i tiene un resultado negativo. El Zerer no puede estar conduciendo.

200Ω

5V

10V

5/100 5/200

+=⇒<

=>

+=

ERR

RUUSiU

UUSiU

ERR

RU

C

C

SZAB

SZAB

C

CAB

11

Entonces, para que el Zener comience a conducir RC≥100 Dibujamos la recta de carga:

100mA

10V

R=∞

R decreciente

R creciente

R=0

Pb: En el circuito de la figura. Supuesto es Zerer ideal, calculada la potencia disipada por el mismo en los siguientes casos:

• RC=50Ω • RC=200Ω • Datos: UC=10V

R1=100Ω UZ=5V Comenzaremos resolviendo los dos a la vez, suponiendo que ambos conducen, si no es así, saldrá corriente negativa a su través. Pb: Para el circuito:

• Expresión en función del tiempo de la variable de tensión UC entre C y 10u

Page 236: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

236

2

1.5

1

0.5

IB(mA)

IC(mA)

UCi

t(ms)

t1

I2

I1

2mA

1mA

I2

I1

T1

T2

UC

C

R1=2k

+UCC=15V

UC(0)=5V C=100µF

+15

oA

o 15V

5V

10V

Luego el tránsito está al corte

5V

0.1K 2mA

10V

Ic2=β2IB2=100mA=0.1A. Como la UCC debe ser -5V o mayor eso no es posible, es que el transistor está saturado, luego, su tensión, es 0V

τ

τ

t

C

C

C

C

etU

msRU

U

−−+=

===∞

=

)05(0)(

100)(

5)0(

10

5V

15ms

A partir de 15ms: R

C

100 2K

50mA 1mA

τ

µττ

τ

τ

?

)515(158

)515(15)(

200100·215)(

)0(

1

1

1

1

=

−+=

−+=

===

==∞

=

−−

−−

t

ee

eetU

mskRUU

eU

t

t

C

C

CCC

C

8V

• Tiempo máximo T1 para que UC=8V

Page 237: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

237

C1 C2

Ω=

=

Ω=

=

Ω=

Ω=

=

kR

pFC

kR

ccA

R

R

i

iAi

L

p

c

i

e

g

g

s

12

1003

10

100

900

Aiccie

Ro cp

ig

RL Re Rg

R1 R2 R3 ig

is

gs i

RRR

Ri

321

1

1111

1

++

=

Pb.: El circuito representa una etapa amplificadora de corriente con una fuente (Ig,Rg ) y una carga RL. Se pide:

• Ganancia de corriente en carga (Ai=Is/Ig) deducir la frecuencia de corte superior.

• Elegir los condensadores C1 y C2 de forma que la frecuencia de corte superior sea de 16 Hz y venga determinado por C1

• Determinar el nº mínimo de etapas iguales a la anterior puestas en cascada, que son necesarias para obtener una ganancia total de corriente de, al menos, 75dB

Hay que saber que Aiccie es la máxima corriente que se puede obtener:

Según el circuito se tiene: ieAiRR

Ri cc

Lo

os ·

+= siendo g

gE

gi

RR

Rie

+=

Page 238: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

238

Luego el número de etapas que salen son 4,… por lo que hay que responder u=5

cp

ig

RL

)Re

1(

11

11

1

q

wc

RR

RR

AiR

Ai

jwcRR

RR

R

i

i

jwcRR

Ri

p

LO

Lo

CC

LCC

o

Lo

Lo

L

e

s

p

oL

Ls

++

=+

+=

++=

Aa

ff

j

Ai

RR

R

w

wj

AiRR

R

i

i

RR

R

w

wj

AiRR

R

i

i

eg

g

CC

Lo

o

g

s

eg

g

e

CC

Lo

o

e

s

=+

=+++

=

+++=

22

1

1

·1

1

MHzRRC

foLp 3

40

)104

3(10

2

102

1

)(2

1

3222 ===

ππ

π

Ro

AiCCie

ix i2

Z1 Z2

16)·(2

116

)(2

1)(

)(

11)((

·

1

11

11

2

2

21

1

egeg

eo

oL

CCo

e

s

eCC

Lo

osxz

RRCHz

RRCCf

RRjwCRR

AiR

i

i

iAi

jwcRR

Riluegoi

ZZ

Zi

+=⇒=

+=

+++

=

++=→→

+=

ππ

Rg

ug Cg

C1

u1 Re Auo·U1 Co

Ro C2

RL

gE

g

CC

Lo

o

g

s

RR

RAi

RR

R

i

iAi

++==

dBAi

uuAiAidBAi

dB

TT

164

27log20

16·75;75

==

===≥

Alta frecuencia Dejo los que estén en serie y quito los que se encuentren en paralelo- Y f2 debe ser tal, que diste de f1 más de una década, luego:

bmm

e

s

oLo

A

ff

j

Ai

jw

w

Ai

i

i

RRCHz

RRCCf

=−

=+

=

+=⇒<=

11

22

12

11

)(16.0·2

16.1

)(2

1)(

ππ

Pb: La señal de un transductor se amplifica para alimentar en tensión a una carga RL según se indica en la figura. Determinar la frecuencias de corte superior e inferior así como el ancho de banda. Calcular también la máxima variación admisible en la carga que garantice que la frecuencia de corte superior no baja de 10Hz

Page 239: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

239

40dB

80dB

100dB 20·dB/dec

40·dB/dec

Ω==

Ω==⇒==

==

===−

100Re

1002

1Re

Re2

1)(

9

1000

)(2

1)(

9

100

1000

100·90010·

2

12

1

)(2

1)(

2

2

62

LO

oo

oL

Loo

o

ogo

g

RRq

fCq

qCCfR

kHzRRC

Cf

kHzRRC

Cf

ππ

π

πππ

Como Ro=10Ω, no puede ser porque la eq debe ser menos que la menor

5KΩ

5KΩ

1KΩ

3KΩ

us

iz

ue

+ Para tener el pb. definido lo que necesito es el Theverin equivalente desde las terminales de Zerer:

00

.

.:0

=⇒→<

=⇒→>

=⇒→<>

gg

zszg

gszg

g

iSíe

VuSiVe

RuNoVee

Req(Rg)

us

iz

eg

Nota: Candidato. Pb: Para el circuito de la figuro dibujar la forma de us y la corriente i2 del Zerer. Vz=7V-

ue=8 senwt. El Zerer es ideal.

Page 240: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

240

eg

A

B

us

u

u

eg

Si tengo:

i

rd

u

i

Vz

rz

Si tengo la recta de carga: Si el Zerer es ideal:

eg

u

i rz

Vz

rd

Vz

i

u

Volvemos a nuestro pb.:

A B

C

R1

R2

R3

R4

R1 R3

R4 R2 uA uB

A B

1K

3K

5K

5K

21

21

RR

RR

+

43

43

RR

RR

+

Ya estaría el pb. Pero vamos a analizar el siguiente caso.

=⇒→>

=⇒→<>

VuSie

RuNoee

sg

gsg

g 2.2

.2:0

Page 241: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

241

us

Rg=3.25K

eg=2senwt Uz=7V 0;;0

;;0

=<

=>

sg

esg

uSíe

uuNoe

Esto es el Zerer

D1

D2

Vz

eg

(-eg/3.25)mA

1KΩ

us

D1 D2

6V UC

ue

ue=15senwt VZ=7.5V

i

ue

5.7=⇒⇒>

=⇒⇒<

sze

esze

uSiuu

uuNoUu

15

7.5

7.5/R

No No (ue-7.5)/R

ue<0 VuSíu

uuNou

se

ese

6;6

;6

=⇒>

=⇒<

(-15+6)/R

Pb.: Para el circuito de la figura. Dibujar la forma de us siendo ue=15senwt. Todos los componentes se consideran ideales, siendo la tensión zerer: Vz=7.5V. La fuente uc tiene un valor de 6V. ue>0

Page 242: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

242

+40V

10kΩ 500Ω

1kΩ

A B

T2 ig

Fig. 1 Fig. 2

ig

50mA

10 20 30 40 50 t(ms)

+UCC

RC2

IC2=β2+IB2=β2β1ig=3000ig

IC2=5000ig=5ig

igµA

ICµA

Ic2mA

IC2

UCE

80mA=40/0.5

40V

UCE2=UCC-IC2IC2

T2.-

IC280=5igig=16mA

Analizo ahora el otro: +UCE

IE=(1+β)IB

E

C IB1

ig

βIB

UCC=REIE+UEC+RCCIC+UBE IC≈IE

IE≈IC; UEC=UCC-((RC+RE)IC

11

40=

+ EC

CC

RR

U

U (40V) UEC

Pb. En el circuito de la figura 1, T1 y T2 son ideales con β1=100; β2=50. Dibujar las dormas de onda de las tensiones en los punto A y B siendo las dormas de onda de ig la que se muestra en la figura 2.

Recta de carga del T2

Page 243: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

243

mAigigigigICmáx 3611

40011.0100

11

40. ≈=⇒==== β

ig

16µA

iC2

80mA

20

10

−=

−=

1

11040

EECCA

EA

iRuu

iu

ig=mA

36µA

4V

40V uA

3.6mA

ue

1 2 3

20V

Fig. (a)

t(ms)

C

uR u1 uo2

+UCC

RL

Fig (b)

oV 10mA

+15

500mA

ue 10V 10 RL(1+β)IB

=

+=

mAI

II

B

BE

10

)1( β

Pb.: Admitiendo componentes ideales que la señal de entrada es como en figura (a) y el C está inicialmente descargado. Representa acotando valores más significativos de u y ue.

Page 244: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

244

10V

u2 u R1

uR(0)=-10V uR(∞)=0 τ2=R1C=100ms constante de tiempo para el permanente en este caso.

10V

-10V

uC uR

5ms

5ms

τ=Req·C es la característica principal que nos da el condensador. Este será el tiempo que tarda el circuito en estabilizarse o entrar en régimen permanente. Esto sucederá cuando pasa un tiempo 5·τ Analizamos ahora la siguiente situación:

Page 245: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

245

u1=50senwt

0.8V

Ω=−

−=

∆∆

= 10400

)6.01(

i

ur

0.8

I i

u1

Vγ=0.6

)(50200 mAsenwtiIiT +=+=

Estas son las formas de onda para el condensador y la resistencia para un periodo completo de la onda de entrada. Se repetirán con esta forma a lo largo del tiempo. Nota: Cuando nos den un condensador aunque no nos lo pidan supuestamente, calcularemos nosotros la forma de la onda en este elemento Pb.: Para un circuito determinar la resistencia de entrada para los generadores de alterna y continua. Datos: Vγ=0.6; rd=1Ω, ri=∞.

Page 246: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

246

i’

u’

Estamos lineando en torno al punto que me limita la de continua.

uC

2V u2

D1 D2

i1 i2

i

u

rd1

Vγ1

Vγ2

rd2

rd1

rd2

Los dos diodos equivalen a esa resistencia

Al meter continua lo que hago es situarme en un punto de la recta dada y sobre ella trabajo mi alterna: Pb: La tensión de entrada es onda triangular de 20, de pico a pico, y simétrica. Determinar u2 y la uC en régimen permanente y suponiendo el condensador inicialmente descargado. Z1=Z2; uz=8V ideal. D1=D2; uγ=0: rd=5Ω

Si Vγ1=0=Vγ2=0 Y si además rd1=rd2=R

Page 247: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

247

i

u

Vγ1rd1

Vz1rz1

Vγ2rd2

Vz1rz1

Vγreqrdreq

Vzreqrzreq

Vγ+Vz2=Vγeq Vz1+Vγ2=Vzeq

rd1+rz2=rdeq rz1+rd2=rzeq

Nota: Hubiera dado igual suponer el Zerer equivalente al revés. Ahora estoy en disposición de atacar mi pb:

uc

Vz=Vd=8V rd=rz=0

Vamos a calcular lo que ocurre en los semiciclos positivo y negativo.

a.-No;us=ud (ue<Vz) b.-Sí;ue>Vz (us=VZ)

2V

6V

8V

ue

us Vz1 Vγ1

Al entrar en conducción en permanente lo que tengo son 8V en cada rama. Pero no va a ir por la rama del C, se iría por el Zerer.

Si rd1=rd2=0 ¿Qué ocurre con la asociación de Zerer? y estudio las dos salidas posibles de corriente: ue>0:

ue<0: Entonces:

u2

Page 248: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

248

8

-8

−=⇒

>→

=⇒<→

<

=⇒>→

=⇒<→>

γγ

γ

VuZerer

SíVub

uuNoVua

u

VuSíVub

uuNoVuau

se

ese

e

zsze

esze

e

;.

;.

0

;.

;.0

La señal que obtengo es:

us

Page 249: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

249

Sistemas digitales. Introducción.- Magnitudes: dualógicas (1) y digitales (2)

Page 250: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

250

A

B S

A

B S

A S

A

B S

1. Pueden tomar un número infinito de valores, en realidad (2) es una simplificación de (1).

2. Pueden tomar dos valores. Ventajas de los sistemas digitales.

• Sencilles en el diseño que permite realizar funciones más complejas. • Alta capacidad de interpretación. Se pueden meter muchas funciones en muy

poco espacio. • Tolerancias de fabricación mucho más grandes se pueden hacer circuitos

mucho más pequeños. • Actualmente con todo te intentan hacer una tecnología digital.

Estados lógicos: Representar los dos posibles valores que puede tomar la magnitud digital: 0bajo, b 1alto, H. Estos estados estan relacionados con voltios. Ej.: 00V 1 5V, 3V. Puertas lógicas Son unos elementos básicos para la electrónica digital. Implementan funciones lógicas.

• Funciones lógicas más importantes: AND (Y): Producto lógico: S=A·B

La salida vale ’1’ si A y B valen ’1’.

OR (o): Suma lógica: S=A+B La salida vale ’1’ si A ó B valen ’1’.

NOT (no): Negador: S=Ā La salida vale ’1’ si A vale ’0’ y viceversa

• Funciones combinadas de las anteriores. NANO (no-y): BAS ·=

A B S 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

A B S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1

A S 0 1 1 0

A B S 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0

Page 251: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

251

A

B S

A

B S BABAS ·· +=

10 transistores

A

B S

10 transistores

BABAS ·· +=

NOR (no-o): BAS +=

Nota: Las puertas lógicas en el interior, tienen transistores que funcionan como interruptores- Normalmente los más fáciles de obtener, serán las puertas NANO y NOR. Estas puertas simplifican el diseño en cuanto al número de dispositivos.

XOR (o- exclusiva): BAS ⊕= S vale’1’ cuando A y B son distintas.

XNOR (no-o-exclusiva): BAS ⊕= S vale ’1’ cuando A y B son iguales.

Álgebra de Boole. • Propiedades:

Conmutativa:ABBA

ABBA

+=+

= ··

Distributiva:))·((·

··)(

CABACBA

CABACBA

++=+

+=+

Asociativa: CBACBA

CBACBA

++=++

=

)()(

)··()··(

Absorción:ABAA

ACBA

=+

=+

)·(

·

Leyes de morgan: BABA

BABA

+=

=+

·

·

Otras:

o AND:

AAA

AA

AA

A

=

=

=

=

·

00·

A B S 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0

A B S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0

A B S 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

Page 252: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

252

o OR:

AAA

aA

A

AA

=+

=+

=+

=+

1

11

0

o NOT: AA =

• Sistemas de numeración: El sistema que utilizamos habitualmente es el decimal. ej:

10;10·310·410·2342 210 =++= base Ahora usaremos el sistema binario.

2 valores (0,1) base 2

Ej: 103210

2 102·12·02·12·01010 =+++= Cada elemento se llama bit. 1010 1byte=8bits.

• Paso de decimal a binario: Vamos dividiendo entre dos y sacando los restos de las divisiones, empezando desde el resto final y siendo el último resultado el más importante.

Ej: .12

2;2

2

5;5

2

10;10

2

20;20

2

40;40

2

81;81

2

163;163

2

3271Re0Re0Re0Re1Re1Re1Re ======== stostostostostostosto

102 327101000111 ← Nota: Para codificar 256 posibles valores, harían falta 8bits: 28=256

• Suma en binario: 1100001101110101 =+ Síntesis y minimización de funciones:

• Se hace la tabla de verdad. • Se extraen las funciones lógicas

Primera forma canónica: Como suma de productos lógicos. Seguna forma canónica: Como producto de sumas lógicas.

• Siguiendo las leyes del álgebre de Boole se minimizan, para tener menos términos de lo que teníamos inicialmente, o bien por el método de Karnangh

Método de Karnangh: Para funciones de no más de 4 variables.

• Ejemplo: Tabla de verdad. Tienen que aparecer todas las posibles combinaciones:

A B C D S 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1-- 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1--

0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1-- 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1-- 1 0 1 1 1-- 1 1 0 0 0

bit más significativo

bit menos significativo

Page 253: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

253

La variable de entrada que cambia es la A, se elimina.

Primera forma canónica: (Cogemos los sitios donde S vale1)

DCBADCBADCBADCBADCBADCBAS ·················· +++++= Segunda forma canónica: Cojo todos los puntos donde S vale 0, si la

entrada vale 1, aparecerá negado.

))()((

))()((

))()((

DCBADCBADCBA

DCBADCBADCBA

DCBADCBADCBA

s

+++++++++

+++++++++

+++++++++

=

• Método de Karnangh: (Mapa de Karnangh) Orden: Entre 2 celdas consecutivas no puede cambiar más

de una variable de entrada.

Normas básicas: • Hacer el mínimo número de grupos • Los grupos deben contener todos los unos y ningún 0. • Los grupos deben tener l=2n • De la función lógica resusltante se elimina la variable que cambia. • Los unos pueden estar en más de un grupo

Nota: Hay veces que la solución no es única Nota: Otros tipos de sistemas de numeración:

Código BCD (decimal codificado binario). Cada dígito lo codifica en binario. Ej: 34710=001·0100·0111BCD Un número de una cifra, tendrá cuatro bits. Las combinaciones mayores de 9, no existen en código BCD.

Código hexadecimal: Tiene base 16 así como posibles valores. (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A(10),B(11),C(12),D(13),E(14),F(15)). Se utilizan sobre todo para representar información en sistemas programados (microprocesadores...)

• Paso de hexadecimal a decimal: F·316=15·161+3·160= • Volvemos al ejemplo del mapa de Karnangh:

(*)····· CBDBADCBS ++= Si nos piden hacerlo en puertas NAND: (*) Sabemos que AA = . Vamos a agrupar dos veces la función:

CBDBADCBS ····· ++= Por las propiedades de Morgan:

1 1 0 1 1-- 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0

00 01 11 10 00 0 0 0 1 01 0 1 1 0 11 1 0 0 1 10 1 0 0 1

Page 254: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

254

A

B

C

D

S

B

C

D

n entradas 2n salidas

Decodif.

Si por ejemplo, las combinaciones en la entrada indican un 12, en la salida, todas estarán a cero a excepción de la salida 12.

BABA

BABA

·

·

=+

+= )·)(··)(··( CBDBADCBS = Ya tenemos funciones NAND.

Ejemplo en términos diferentes. Diseñar un circuito mínimo con puentes NAND que a partir de un código de 4 bits que codifica los meses del año saque un 0 si el mes tiene menos de 31 días y un 1 si el mes tiene 31 días.

• Tabla de verdad: Nota: Con 3 bits sólo habríamos podido codificar 8 combinaciones. Con 4 bits podemos codificar 16 combinaciones, por lo tanto habrá 4 que serán indiferentas (x)

• Mapa de Karnang: Las X podemos incluirlas o no en los grupos Cuadro lo más grande posible. Cuanto más grandes sean los cuadros más minimizamos. Cada uno puede estar incluido en todos los cuadros que queramos: CBDADAS ··· ++= . con

puertas NAND, sería: ))·)·(·)·(·(( CBDADA Bloques combinacionales Un circuito combinacional es aquel que dado un valor en la entradas, tiene un valor en las salidas.

• Decodificador: Ej: Tenemos un codificador de 3 entradas:

A B C D E 0 0 0 0 1 F 0 0 0 1 0 M 0 0 1 0 1 A 0 0 1 1 0 M 0 1 0 0 1 J 0 1 0 1 0 J 0 1 1 0 1 A 0 1 1 1 1 S 1 0 0 0 0 O 1 0 0 1 1 N 1 0 1 0 0 D 1 0 1 1 1

00 01 11 10 00 1 1 X 0 01 0 0 X 1 11 0 1 X 1 10 1 1 X 0

ABC E2 E1 E0 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0

Page 255: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

255

n salidas 2n salidas

Pone en la salida el código de la entrada que vale ‘1’. Si hay varias entradas que valen 1 los codificadores tienen cierta prioridad (aparecen varios tipos).

2n entradas de datos.

1 Salida

n entradas de selección

Pone en la salida el valor que tenga la entrada de datos cuyo nº de orden está codificado en las n entradas de selección, De todos los caminos que entren sólo hay uno que pasa, que viene determinado por las entradas de selcción.

Función lógica de cada salida:

0·1·22

0·1·21

0·1·20

EEES

EEES

EEES

=

=

=

• Codificadores: Hace lo contrario que un decodificador.

Codificador prioritario. Da prioridad a unas entradas frente a otras. La entrada 1 tiene prioridad sobre la 0 Codifica E1. Da siempre prioridad a las entradas de mayor orden. Cuando da igual que valga ’1’ ó ’0’ se pone una x la salida será la misma en ambos casos. Dependiendo del codificador, en la última línea, generará una salida u otra. Además puede haber alguna salida asicional que nos indica si hay alguna entrada en 1.

• Multiplexor ó multiplexador:

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0

E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 S2 S1 S0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 X X 0 1 0 0 0 0 0 1 X X X 0 1 1 ... ...

...

... ... ...

...

... ... ...

...

... ... ...

...

... ... ...

...

... ... ...

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Page 256: MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. FUNDAMENTOS Y SERVICIO ELÉCTRICO/ELECTRÓNICO

256

1 entrada de datos

n entradas de selección

2n salidas

En la salida cuyo número de orden esté codificado por las entradas de selección se pondrá el valor de la entrada de datos, y el resto de las salidas valdrán ‘0’. La tabla de verdad para n=3 sería:

Ej: Tenemos un multiplexor de 3 entradas de selección: Es uno de los elementos más utilizados en electrónica digital. Función lógica de lo que realiza Y:

0·1·2·7....0·1·2·10·2·1·0 SSSESSSESSSEY +++=

• Demultiplexor: Hace lo mismo que el multiplexor, pero al revés.

• Convertidor BCD- 7 segmentos.

Habilita BCD a b c d e f g

0000 1 1 1 1 1 1 0 0100 0 1 1 0 0 1 1

Otros convertidores suelen tener un entrada más de habilitación. Cuando está a cero, se apaga todo y, cuando está a 1, se enciende.

S1 S2 S0 Y 0 0 0 E0 0 0 1 E1 0 1 0 E2 0 1 1 E3 1 0 0 E4 1 0 1 E5 1 1 0 E6 1 1 1 E7

S2 S1 S0 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 E 0 0 1 0 0 0 0 0 0 E 0 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 1 1 1 E 0 0 0 0 0 0 0

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2n entradas de datos

1 salida (Y)

n selección

Para un multiplexor de dos canales; n=2

3·1·02·1·01·1·00·1·0 ESSESSESSESSY +++=

Circuitos secuenciales

• Biestables • Bloques secuenciales • Análisis.

Nota: Cómo hacer funciones lógicas con multiplexores. Síntesis de funciones lígicas con Multiplexores:

Ej.: Tomamos de nuevo el ejemplo de los meses del año

1. Primero tenemos que dimensionar al multiplexor ¿n?. En este

caso tenemos 4 entradas 3 entradas a las de selección y una entrada que se conectará a los datos. n=3; 2n=8. • En general:

M=nº de entradas de la función n= M-1 entradas de selección 2m-1 entradas de datos.

• Dibujamos el multiplexor. 2. Averiguar la entrada de selección

se puede asignar como se quiera. En este caso hemos elegido:

• S0C;S1B;S2A Cuando A=0 B=0 C=0; S tendrá el valor que haya en E0.

Luego si D=0S=1 y D=1S=0 tenemos que poner E0= D . 3. Transladar la tabla de verdad al multiplexor- Selección de n.

a. Si S=0 cuando D=1 y b. S=1 cuando D=0 E0= D

No se reduce la complejidad del muultiplexor por teber términos indiferentes (X) Si tenemos un tabla de verdad con dos salidas, hay que utilizar otro multiplexor. Por cada salida que se tenga, hay que tener un multiplexor porque son funciones lógicas independientes. Circuito secuencial:

A B C D S E 0 0 0 0 1 F 0 0 0 1 0 M 0 0 1 0 1 A 0 0 1 1 0 M 0 1 0 0 1 J 0 1 0 1 0 J 0 1 1 0 1 A 0 1 1 1 1 S 1 0 0 0 0 O 1 0 0 1 1 N 1 0 1 0 0 D 1 0 1 1 1

A B C 0 0 1 E1 D 0 1 0 E2 D 0 1 1 E3 ’1’ 1 0 0 E4 D 1 0 1 E5 D

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Señal

A

B

C

A

B

C=A+B t

C. real

Modelo ideal de la señal real.

R

S

Q

Q

Depende de cómo esté hecho por dentro CT= Mantiene el estado anterior. El latch RS o hace reset o hace set o mantiene eun estado.

S

R

Q

Q

0

101

10

=

=⇒=⇒=

=⇒=

Q

QRR

SS

0

0

=

=

R

SMantiene el estado.

?1

1

01

01

=

=⇒

=⇒=

=⇒=Q

Q

RR

SS

Los latches RS no deben entrar en este estado porque es absurdo.

• Combinacional: El valor de las salidas depende solamente del valor de las entradas en ese instante.

• Secuencial: El valor de las salidas depende de valor de las entradas y de un estado interno (historia entradas que ha habido anteriormente)-. Hay dos grandes grupos de circuitos secuenciales:

1. Síncronas: Los cambios de estado del circuito se producen siempre en un instante marcado por el flanco de misma señanl (cuando la señal sube o baja) señal de reloj del circuito. Vamarcandeo momentos en los que puede haber cambios.

2. Asíncronas: Los cambios de estado se producen al cambiar la entradas. 3. Puede haber sistemas que trabajan con un reloj pero no son puramente

síncronos. 1. Los sistemas síncronos son más seguros pero más grandes. 2. Los sistemas asíncronos son más inseguros, incluso a veces

inestables, y más pequeños.

• Retardos. En general las cosas no evolucionan de forma inmediata frente a un estímulo, si no que tienen un tiempo de retardo: Tiempo que tarda en cambiar la salida ante un cambio de la entrada.

• Biestables y laterales: La capacidad de memoria de los circuitos secuenciales se guardan en unos elementos llamados biestables ( o flips-flops) y laterales o Latches: Latch RS (1) y Latch D (2)

Latch RS: Elemento secuencial asíncrono.

• Posible estructura interna:

R S Q Q 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 Q Qr 1 1 ? ?

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Q

Q

D

en

Cerrado

en

D Si en y D cambian a la vez, puede haber problemas de estabilidad (inestabilidad).

D

CLK

Q

Q

CLK: reloj. Señal periódica que llena la máxima frecuencia del sistema.

Latch D: Sistema asíncrono. Cuando el latch está habilitado (en=1) deja pasar los datos, cuando en=0 corta el camino y mantiene el estado anterior.

Nos tienen que dar el estado inicial. Este sistema es más seguro que el de los latch RS, y funcionan bastante bien.

Biestables: • Bistable D. (1). • Bistable T (2). • Bisteble JK (3).

o Biestable D: (síncrono). La salida solo puede tener otro valor en las rayas de color azul de la gráfica (flancos de salida del reloj). Q=0 inicialmente. Blist D: Sirve para limpiar una señal.

D en Q Q 1 1 1 0 0 1 0 1 x 0 Qr Qr

Abierto

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260

Q

QB (CLK) T

El reloj activa el flanco de subida

Pasa a 1 al llegar

t

T

Q

J

k

CLK

Q

QB En cualquier otro caso, mantiene el valor que tiene a la entrada.

Mantiene el valor que tenía.

Cambia de valor.

CLK

o Biestable T (Toggle):

Es síncrono con el flanco de salida o con el de bajada. La salida cambia de valor cuando sube el reloj (Cuando tiene en 1 le pone un 0 o viceversa).

o Biestable Jk:

• Contadores: Cuenta el número de flancos del reloj (nº de pulsos).

Un sistema síncrono solo puede cambiar cuando cambia el reloj.

T Q QB

QB’ Q’

otro caso

Q’ QB’

CLK J K Q QB

1 0 1 0

0 1 0 1

0 0 Q’ QB’

1 1 QB’ Q’

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CLK

Q0

Q1

Q2

0 1 2 3 4 5 6 7

o Contador hecho con Biestables T:

Dependiendo del nº de bits podrá contar hasta un número máximo. Todas las salidas del biestable, valen ’0’ en el instante inicial.