Lo primero que se debe tener en cuenta antes de entrar en detalles en la electrónica de ECUS o Módulos de control, es la relación eléctrica que existe entre el voltaje la resistencia y el amperaje.
En este punto se dará un breve repaso de conceptos básicos.
Todos los componentes existentes están compuestos por electrones, la corriente eléctrica es el movimiento de estos electrones. Para este movimiento se hace necesaria una fuerza que los impulse, y la cantidad de fuerza necesaria para impulsarnos depende del componente mismo, el cual puede ofrecer mucha o poca capacidad para que de acuerdo a esa fuerza aplicada circulen los electrones.
Esta capacidad de dejar pasar los electrones es conocida como conducción en electricidad, se presentan diferentes materiales los cuales pueden ser tan buenos conductores como los filamentos de cobre de los cableados de conexión entre el PCM y sensores o tan malos conductores como el recubrimiento plástico que los protege.
Otro tipo de materiales en electrónica son considerados como semiconductores es decir conducen solo en condiciones específicas, es el caso por ejemplo de un diodo, el cual deja pasar la corriente solo en un solo sentido, o los transistores los cuales permiten la conmutación solo cuando reciben una señal eléctrica.
Lo más importante en este punto es conocer que es lo que pasa cuando un circuito eléctrico está formado.
Para analizar un circuito eléctrico completo podemos analizar lo que pasa con el siguiente ejemplo:
En la imagen describe la circulación de corriente desde el borne positivo al borne negativo en este recorrido atraviesan la dificultad que le genera el bombillo, es decir la cantidad de electrones que se muevan están directamente relacionados con la dificultad del bombillo y de la presión eléctrica de la batería.
Para entender este ejemplo se puede realizar una analogía con un circuito hidráulico.
En el esquema inferior se puede una bomba la cual está acelerando un flujo, en este circuito hidráulico existe en la parte superior dos manómetros A y B, y el caudal está representado por los puntos azules.
Se puede apreciar que los manómetros muestran un mismo nivel de presión, y el caudal que se encuentra en este momento es alto puesto que no se realiza ninguna obstrucción al fluido. En este caso la única restricción es la dada por el mismo diámetro de los conductos.
Si se realiza una obstrucción en el circuito el nivel del caudal baja y los manómetros cambian de medida mostrando el primer manómetro A un incremento dado por la restricción y el B un decremento
Los manómetros A y B representan la diferencia de presión a través de la resistencia de la restricción.
Ahora si esa restricción se hace tan alta como para no permitir flujo de líquido, la diferencia de presión va a ser máxima en A con respecto a B, pero en este caso el flujo se limita al mínimo.
En este caso la bomba se puede comparar con la Batería o la fuente de voltaje, la restricción de la tubería con la resistencia eléctrica y el caudal se asemeja al flujo de los electrones o sea la corriente.
En electricidad el voltaje se mide en Voltios (V), la resistencia en Ohm’s (Ω) y la corriente Ampere (A).
El voltaje lo podemos interpretar entonces como la presión que se ejerce sobre los electrones y permiten vencer la resistencia, en la figura se puede apreciar el impulso que le ejerce el voltaje a los electrones a través del cableado.
La corriente se define como el flujo de electrones que ayudados por el impulso de la presión eléctrica circulan por un conductor, la corriente se mide en Ampere y siempre es necesario disponer de un circuito en serie para su medición.
Por su parte la Resistencia eléctrica se puede definir como la oposición a ese flujo de los electrones, en un circuito eléctrico, entre mas resistencia existe menos corriente circula por medio de el.
Existe una formula matemática que relaciona estas tres propiedades de la electricidad esta se llama la ley de Ohm, en la cual se hace una relación muy simple de cómo las tres propiedades se relacionan en un circuito.
EL VOLTAJE = LA CORRIENTE x LA RESISTENCIA
Con esta expresión tenemos que si a un nivel de tensión (V) fijo si la resistencia de un circuito baja se eleva la corriente y en ese mismo circuito si la resistencia aumenta disminuye la corriente la siguiente imagen muestra una forma muy sencilla para relacionar matemáticamente las tres propiedades.
Corriente continua, pulsatoria y alterna.
En el estudio de las señales eléctricas, aplicadas a la automotriz, encontramos las siguientes Tipos.
Corriente Continua ( DC ):
La corriente continua es la producida por medio de procesos electroquímicos como pilas y baterías, pero también puede ser rectificada a partir de la tensión alterna que generan los alternadores. Se puede medir con un multímetro y con osciloscopio. La corriente continua a diferencia de la alterna presenta un comportamiento físico caracterizado por la circulación de electrones en un solo sentido, lo que le da “polaridad”. El multímetro indica esa polaridad con un signo (-) delante del primer digito si las conexiones de las puntas no coinciden con la de la fuente de tensión.
La corriente continua o directa realmente no genera un tipo de onda particular, solo es un trazo que se dibuja en el osciloscopio como continuo, de acuerdo al ajuste que se realiza en la escala del equipo, la cual se explicara mas adelante.
La característica más importante en este tipo de corrientes es que independientemente de su voltaje no cambia su sentido de circulación.
La siguiente grafica es un ejemplo de este tipo de señal, dibujada en el osciloscopio:
En la figura se ven dos corrientes continuas diferentes, nótese que nunca el trazo del osciloscopio pasa por debajo de cero. En este caso ambos trazos ( RJ y AZ ) están siempre del lado positivo.
Corriente pulsante
La corriente pulsante parte de modular en amplitud a la corriente continua. Esta compuesta por pulsos que pueden llegar como mínimo al valor de cero, por lo cual físicamente se podría representar como electrones que se dirigen en un solo sentido pero a pulsaciones.
La tensión pulsante se debe medir con osciloscopio dado que el multímetro nos marcara valores que nada nos dicen acerca del comportamiento real de señal.
Para medir una tensión pulsante con multímetro se debe seleccionar el voltímetro de continua (VDC). Muchos dispositivos automotrices trabajan con tensiones pulsantes.
Como se observa en el oscilograma la tensión asume valores instantáneos de 12 Volts y de masa, si pusiéramos un multímetro este nos indicaría un valor promedio de aproximada mente 5 ó 6 volts. Esto se debe a que la mitad del tiempo hay 12 Volts y la otra mitad 0 Volts y el multímetro nos indica el valor promedio.
Corriente Alterna AC:
La corriente alterna es aquella que cambia su sentido de circulación, por este motivo al ser graficada tendrá partes por encima y por debajo de cero.
En otras palabras, en la corriente alterna la polaridad cambia permanentemente.
La corriente alterna se puede medir con un multímetro eligiendo la escala AC.
El instrumento solo medirá el “valor eficaz” de la tensión alterna, tan bien denominado RMS.
Esta medición poco nos dice acerca de los cambios que se producen en la tensión alterna, lo que nos resultara evidente si mediremos esa corriente a osciloscopio.
El osciloscopio no mide corrientes. Es un instrumento que nos permite visualizar tensiones en un circuito en tiempo real, mostrándonos el comportamiento en forma instantánea.
Como se observa en la forma de onda alterna, la tensión asume valores positivos y negativos, lo que físicamente significa que los electrones recorren los circuitos primero en un sentido y luego en el sentido opuesto, por lo que no presenta polaridad. Con un multímetro podríamos corroborar solamente el valor medio de la tensión alterna.
En algunos casos las tensiones alternas no son puras, si no, que se denominan
cuasi-senoidales, comportándose físicamente en forma similar a la corriente alterna pura, pero observándose en el oscilograma algunas diferencias.
Son las ondas fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades matemáticas muy interesantes (por ejemplo, con combinaciones de señales senoidales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma de onda).
La señal senoidal amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se producen en fenómenos de oscilación, pero que no se mantienen en el tiempo.
En las mediciones automotrices encontramos señales alternas muy bien definidas. Entre los diferentes sensores en los cuales podemos encontrar corriente alterna encontramos los captores de giro y los sensores de detonación.
Corriente Directa Pulsante:
Este término puede ser confuso. Es una corriente directa que cambia en voltaje de un estado alto a un estado bajo. Por ejemplo, en el lenguaje de comunicación en los sistemas multiplexados de los vehículos, encontramos corrientes pulsantes.
Ondas cuadradas y rectangulares
Las ondas cuadradas son básicamente ondas que pasan de un estado a otro de tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. La televisión, la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de señales, fundamentalmente como relojes y temporizadores. Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los que la tensión permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente importantes para analizar circuitos digitales.
Uso del osciloscopio para determinar las formas de onda:
Uno de los procedimientos para realizar diagnósticos acertados, en las reparaciones automotrices, es el buen uso del osciloscopio. Este instrumento permite interpretar gráficamente lo que esta sucediendo con el componente, y también hace posible, que logremos medidas en escala de tiempo pequeñas, tan pequeñas, como son los diferentes tipos de señales en los sistemas de control electrónico.
Para un ejemplo de esta diferencia con respecto a un multímetro, podríamos analizar la medición de un sensor TPS, usando un multímetro, y un osciloscopio.
En el caso de una falla intermitente del sensor, no sería tarea fácil, encontrar el problema con el uso de un multímetro. En este caso, analizamos lo que pasa con el uso de un Osciloscopio. En esta prueba con el instrumento se puede ver exactamente qué pasa con la onda conforme pasa el tiempo.
Ahora si se puede apreciar que sucede, cuando la pista del TPS se abre por un momento, lo que causa en el motor un notable fallo en el andar, pero un daño muy difícil de encontrar.
Mientras un multímetro mostrara una disminución en la tensión en el lugar donde el mal contacto del cursor con la pista del TPS existe, el osciloscopio mostrara una baja en la tensión medida que se manifiesta en el grafico como una caiga hacia abajo.
