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ISSN: 0328-5073
ISSN: 0328-5073 Año 25 / 201Año 25 / 201
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1 / Nº 291Nº 291
SECCIONES FIJAS
Sección del Lector 80
Descarga de CD: Curso de Microcontroladores PICAXE volumen 2 16 ARTICULO DE TAPA
ECU La Computadora de los Automóviles
Descripción, Funcionamiento, Circuito Electrónico 3
AUTO ELECTRICO
Diagnóstico de una ECU sin Escáner ni Interfaz 17
MONTAJES
Termómetro de Precisión con Escala Luminosa 22
Detectores de Proximidad 27
Ahuyenta Mosquitos Personal 49
Inversor de 220V x 150W para Energías Alternativas 50
Controladores de Motores Paso a Paso Microcontrolado y
con Componentes Discretos 56
Bobina Tesla 64
MANUALES TÉCNICOS
Trabajando con Microcontroladores PICAXE 1 33
COMPONENTES
LM3914 y LM3915. Display de Barras Móviles 67
TÉCNICO REPARADOR
Televisores de Pantalla Plana de LCD. Manual de Entrenamiento Sanyo TL5110 72
Reparando un iPhone 4 Cambio del Motor Vibrador 77
EDITORIAL
QUARK
Año 25 - Nº 291 OCTUBRE 2011
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Bien, amigos de Saber Electrónica, nos en-contramos nuevamente en las páginas de nues-tra revista predilecta para compartir las noveda-des del mundo de la electrónica.
Cada vez más frecuentes son los informes de asaltos a jóvenes en los que la “presa preferida” son los teléfonos celulares; a su vez, los noticieros, diarios y revistas de actualidad
infor-man cada vez con más frecuencia sobre secuestros y operaciones delictivas en los que los teléfonos celulares ocupan un lugar preponderante en las in-vestigaciones por parte de las autoridades.
También asisto “asombrado” a los comentarios de los supuestos pe-riodistas especializados que suelen comentar que las autoridades policiales no tienen ni la menor idea sobre una investigación determinada y días después deben retractarse de sus dichos… ¿Pretenden que los investi-gadores comenten abiertamente sobre su accionar?
He aquí entonces, dos aspectos que quiero comentar.
Por un lado, es muy fácil saber si un celular ha sido clonado, razón por la cual si la policía tuviera la potestad de pedir un celular a cualquier ciu-dadano, simplemente con digitar su número de IMEI en una página de In-ternet se sabe a qué marca y modelo pertenece, cuál es el país destinatario y a qué operador está vinculado. Por lo tanto me pregunto: ¿no se puede reducir drásticamente el robo de celulares si se toman medidas preventivas por parte de las autoridades policiales?... es tan simple como pedir un do-cumento a un ciudadano cuando las autoridades lo creen conveniente… y, si no están las leyes, entonces hay tarea para los legisladores.
Por otra parte, en Saber Electrónica hace más de cuatro años que esta-mos publicando artículos sobre pericias en telefonía celular y comentaesta-mos que recuperar mensajes borrados o localizar el paradero de un móvil no es una tarea de otro mundo. Durante septiembre, en Argentina, el caso Can-dela ha ocupado grandes espacios en los medios informativos y aquí otra vez los periodistas especializados especulan con que es difícil o imposible facilitar la investigación desde las pericias a un celular… , entonces me pregunto: ¿cualquiera dice lo que quiere?
Como puede comprender, la mejor manera de dominar un tema es es-tudiándolo y, en materia de telefonía celular, creemos que tenemos los conocimientos suficientes como para asegurar que un terminal “es un li-bro abierto” y que solo se debe saber el lenguaje con que se ha escrito, es decir, se debe tener conocimientos sobre “telefonía celular”.
SABER ELECTRONICA
Director
Ing. Horacio D. Vallejo
Producción
José María Nieves (Grupo Quark SRL)
Columnistas:
Federico Prado Luis Horacio Rodríguez
Peter Parker Juan Pablo Matute
En este número:
Ing. Ismael Cervantes de Anda
EDITORIAL QUARK S.R.L.
Propietaria de los derechos en castellano de la publicación men-sual SABER ELECTRONICA
Argentina: (Grupo Quark SRL) San
Ricardo 2072, Capital Federal, Tel (11) 4301-8804
México (SISA): Cda. Moctezuma 2,
Col. Sta. Agueda, Ecatepec de More-los, Edo. México, Tel: (55) 5839-5077
ARGENTINA Administración y Negocios
Teresa C. Jara (Grupo Quark)
Staff
Liliana Teresa Vallejo, Mariela Vallejo, Diego Vallejo, Fabian Nieves
Sistemas: Paula Mariana Vidal Red y Computadoras: Raúl Romero Video y Animaciones: Fernando Fernández
Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Técnica y Desarrollo de Prototipos:
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México Administración y Negocios
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Atención al Cliente
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comercializa-E
DITORIALQ
UARK
INTRODUCCIÓN
La unidad de control de motor o ECU (sigla
en inglés de engine control unit) es una
uni-dad de control electrónico que administra varios aspectos de la operación de combus-tión interna del motor de un automóvil. Las uni-dades de control de motor más simples sólo controlan la cantidad de combustible que es inyectado en cada cilindro en cada ciclo de motor. Las más avanzadas controlan el punto de ignición, el tiempo de apertura/cierre de las válvulas, el nivel de impulso mantenido por el turbocompresor, y control de otros periféricos. Las unidades de control de motor
determi-nan la cantidad de combustible, el punto de ignición y otros parámetros monitorizando el motor a través de sensores. Estos incluyen:
Sensor MAP
Sensor de posición del acelerador Sensor de temperatura del aire Sensor de oxígeno y muchos otros
Frecuentemente esto se hace usando un control repetitivo (como un controlador PID).
Antes de que las unidades de control de motor fuesen implantadas, la cantidad de com-bustible por ciclo en un cilindro estaba deter-minada por un carburador o por una bomba de inyección.
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LECTRÓNICO
Ya hemos publicado más de 50 artículos relacionados con electrónica automotor, un libro sobre inyección electrónica y 2 textos sobre el sistema OBD II, escáners e interfaces. Sin embargo, poco hemos hablado del equipo instalado en el auto-móvil, encargado de recabar datos de los sensores y enviar señales a los actuadores, en base al programa gra-nado en un microcontrolador. Este equipo es la denominada computadora de a bordo o ECU que no sólo controla el “tren de poder” en base al sistema OBD II sino que se comunica con los
dis-tintos subsistemas electrónicos del coche. Un vehículo puede tener más de 50 microcontroladores, todos ellos supeditados a la supervisión de la ECU, razón por la cual, conocer su funcionamiento es de vital importancia. En este artículo sintetizamos qué es una ECU, cuáles son lo bloques que la com-ponen, qué señales maneja, que diferentes tipos existen y brindamos el circuito de una computadora genérica, cuyo funcionamiento, programación e instalación será objeto de otra nota.
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FUNCIONES DE LAECU
Las principales funciones de una ECU auto-motriz son las siguientes:
Control de la inyección de combustible:
Para un motor con inyección de combusti-ble, una ECU determinará la cantidad de com-bustible que se inyecta basándose en un cierto número de parámetros. Si el acelerador está presionado a fondo, el ECU abrirá ciertas entradas que harán que la entrada de aire al motor sea mayor.
La ECU inyectará más combustible según la cantidad de aire que esté pasando al motor. Si el motor no ha alcanzado la temperatura suficiente, la cantidad de combustible inyec-tado será mayor (haciendo que la mezcla sea más rica hasta que el motor esté caliente).
Control del tiempo de inyección:
Un motor de ignición de chispa necesita para iniciar la combustión una chispa en la cámara de combustión. Una ECU puede ajus-tar el tiempo exacto de la chispa (llamado tiempo de ignición) para proveer una mejor potencia y un menor gasto de combustible. Si la ECU detecta un picado de bielas en el motor, y "analiza" que esto se debe a que el tiempo de ignición se está adelantando al momento de la compresión, ralentizará (retar-dará) el tiempo en el que se produce la chispa para prevenir la situación.
Una segunda, y más común causa que debe detectar este sistema es cuando el motor gira a muy bajas revoluciones para el trabajo que se le está pidiendo al coche. Este caso se resuelve impidiendo a los pistones moverse hasta que no se haya producido la chispa, evi-tando así que el momento de la combustión se produzca cuando los pistones ya han comen-zado a expandir la cavidad.
Pero esto último sólo se aplica a vehículos con transmisión manual. La ECU en vehículos de transmisión automática simplemente se
encargará de reducir el movimiento de la trans-misión.
Control de la distribución de válvulas:
Algunos motores poseen distribución de válvulas. En estos motores la ECU controla el tiempo en el ciclo de motor en el que las vál-vulas se deben abrir. Las válvál-vulas se abren normalmente más tarde a mayores velocida-des que a menores velocidavelocida-des. Esto puede optimizar el flujo de aire que entra en el cilin-dro, incrementando la potencia y evitando la mala combustión de combustible.
Control de arranque:
Una relativamente reciente aplicación de la Unidad de Control de Motor es el uso de un preciso instante de tiempo en el que se produ-cen una inyección e ignición para arrancar el motor sin usar un motor de arranque (típica-mente eléctrico conectado a la batería). Esta funcionalidad proveerá de una mayor eficien-cia al motor, con su consecuente reducción de combustible consumido.
En la actualidad, las ECU de casi todos los automóviles son programables, lo que permite no sólo leer los códigos de error sino modificar parámetros frente a cambios de partes o modi-ficaciones como ser la instalación o cambio del turbocompresor, intercooler, tubo de escape, o cambio a otro tipo de elemento. Como conse-cuencia de estos cambios, la antigua ECU puede que no provea de un control apropiado con la nueva configuración. En estas situacio-nes, una ECU programable es la solución. Éstas pueden ser programadas/mapeadas conectadas a un computadora portátil mediante un cable USB, mientras el motor está en marcha.
La unidad de control de motor programable debe controlar la cantidad de combustible a inyectar en cada cilindro. Esta cantidad varia dependiendo en las RPM del motor y en la posición del pedal de aceleración (o la presión
Artículo
de Tapa
Art Tapa - ECU.qxd 26/9/11 11:34 Página 4
del colector de aire). El controlador del motor puede ajustar esto mediante una hoja de cál-culo dada por el portátil en la que se represen-tan todas las intersecciones entre valores específicos de las RPM y de las distintas posi-ciones del pedal de aceleración. Con esta hoja de cálculo se puede determinar la cantidad de combustible que es necesario inyectar.
Modificando estos valores mientras se monitoriza el escape utilizando un sensor de oxígeno (o sonda lambda) se observa si el motor funciona de una forma más eficiente o no, de esta forma encuentra la cantidad óptima de combustible a inyectar en el motor para cada combinación de RPM y posición del ace-lerador.
Este proceso es frecuentemente llevado a cabo por un dinamómetro, dándole al maneja-dor del combustible un entorno controlado en el que trabajar.
Algunos de los parámetros que son usual-mente monitoreados por la ECU son:
Ignición: Define cuando la bujía debe
disparar la chispa en el cilindro.
Límite de revoluciones: Define el
máximo número de revoluciones por minuto que el motor puede alcanzar. Más allá de este límite se corta la entrada
de combustible.
Correcta tempera-tura del agua: Permite la
adicción de combustible extra cuando el motor está frío (estrangulador).
Alimentación de combustible temporal:
Le dice a la ECU que es necesario un mayor aporte de combustible cuando el acelerador es presionado.
Modificador de baja presión en el com-bustible: Le dice a la ECU
que aumente el tiempo en el que actúa la bujía para
compensar una pérdida en la presión del com-bustible.
Sensor de oxígeno (sensor lambda):
Permite que la computadora del auto posea datos permanentes del escape y así modifique la entrada de combustible para conseguir una combustión ideal.
Algunas computadoras, sobre todo las de los automóviles actuales, incluyen otras fun-cionalidades como control de salida, limitación de la potencia del motor en la primera marcha para evitar la rotura de éste, etc. Otros ejem-plos de funciones avanzadas son:
Control de pérdidas: Configura el
comportamiento del waste gate del turbo, con-trolando el boost.
Inyección Banked: Configura el
com-portamiento de el doble de inyectores por cilin-dro, usado para conseguir una inyección de combustible más precisa y para atomizar en un alto rango de RPM.
Tiempo variable de levas: Le dice a la
ECU como controlar las variables temporales en las levas de entrada y escape.
En la figura 1 mostramos una ECU en la cual se destacan las partes principales.
Artículo
de Tapa
Computadora con microprocesador msm66589 utilizada en Honda Art Tapa - ECU.qxd 26/9/11 11:34 Página 6
La EPROM soldada en paralelo con el CPU (en este caso MPU) así como el temporizador se ubican en el mismo PCB (placa de circuito impreso). El temporizador se encarga de regu-lar el tiempo y momento del encendido (de las bujías, no del arranque) en base a los datos enviados por la EPROM o la MPU. El regula-dor L4947 se encarga de filtrar el ruido de línea que provocan los cables, mas que nada, para no dañar los componentes de la ECU, que son bastante sensible y operan con tensiones y corrientes muy pequeñas. El Decodificador PAL se encarga de identificar y separar las señales de cada sensor y canalizarlas al PIN correcto de la MPU. Los módulos HY1 y HY2 se encargan de limpiar cualquier rastro de interferencia o ruido de los datos de los actua-dores (NO de los SENSORES, como en el regulador L4947) mas importantes, se encarga sobretodo de limpiar la señal enviada desde la MPU a los actuadores como el regulador de ralenti (IAC) o los inyectores.
CONTROL DEERRORES
Una ECU se equipa con un dispositivo de almacenamiento que graba los valores de todos los sensores para un posterior análisis usando un software especial, ya sea por medio
de un equipo especial (escáner) o mediante el empleo de una interfase conectada a una PC y una interfase gráfica especial o programa de interpretación de datos.
Esto puede ser muy útil para la puesta a punto del vehículo y se consigue con la obser-vación de los datos buscando anomalías en los datos o comportamientos de las ECUs. El almacenamiento de estos dispositivos que gra-ban los datos suele rondar entre los 0.5 y 16 megabytes.
Para conseguir la comunicación con el con-ductor, una ECU puede estar conectada a un “memoria de datos” de a bordo mediante la cual el conductor puede ver las actuales RPM, velocidad y otros datos básicos del motor.
Estas zonas de almacenamiento, son mayoritariamente digitales, y se comunican con la ECU utilizando uno de los muchos pro-tocolos entre los que se encuentran RS232, CANbus.
Aclaremos que todas las ECUs actuales deben estar bajo normas OBD II. Las Ecus OBD-II son capaces de cambiar su programa-ción a través de un puerto OBD.
Entusiastas del motor con coches moder-nos aprovechan las ventajas de esta
tecnolo-Artículo
de Tapa
Figura 1-Componentes principales de una computadora de a bordo. Art Tapa - ECU.qxd 26/9/11 11:34 Página 8gía modificando sus motores. En lugar de utili-zar un nuevo sistema de control de motor, uno puede utilizar el software apropiado para ajus-tar la antigua ECU. Haciendo esto, es posible mantener todas las funciones y el cableado mientras se utilizan ciertos programas de modificación de parámetros. Esto no debe ser confundido con el chip tuning, en el que el pro-pietario tiene una ECU ROM físicamente rem-plazada por una distinta. En este caso no se requiere la modificación de hardware (vea otro artículo en esta edición).
FUNCIONAMIENTO DE LAECU
La unidad de control del motor consiste en un procesador de alto rendimiento que deter-mina y ajusta los valores para diferentes fun-ciones de regulación. El microordenador pro-cesa los datos de un programa que está alma-cenado de forma permanente en el chip de memoria (EPROM). En motores gasolina, la función principal consiste en determinar la can-tidad de inyección requerida y la mayor canti-dad de inyección posible. La canticanti-dad de inyección depende de la cantidad de aire admi-tido, dado que la mezcla de aire/combustible tiene que ser exacta para un rendimiento óptimo del catalizador. También hay que
deter-minar el momento en el que se enciende la mezcla comprimida. Si el encendido se pro-duce demasiado tarde, aumenta el consumo; si se produce demasiado pronto, el motor empieza a pistonear.
La figura 2 muestra las señales principales presentes en una ECU.
En motores diesel modernos, la cantidad de inyección se determina dependiendo de la masa de aire admitido, de la presión del aire, de la temperatura exterior, de las revoluciones y de la carga. Esto es necesario para cumplir las normas sobre las emisiones de gases de escape vigentes. Para vehículos con turbo, es preciso, además, determinar exactamente la presión de admisión y el volumen de admisión del turbocompresor en función de la admisión y de las revoluciones. En base a éstos (diagra-mas de características), la unidad de control del motor calcula la cantidad de inyección posi-ble o necesaria para una velocidad bajo una carga determinada.
Es muy sencillo identificar una ECU. Si tomamos una ECU podremos ver que por un lado trae una calcomanía blanca con un número de serie y un código de barras, ese número de serie es importante porque es allí donde se encuentra la información que nos va
ECU:
La Computadora de los Automóviles
Figura 2 - Una compu-tadora de a bordo recibe señales de sensores ubicados en el motor o “tren de poder” y, en función de ellas y de un pro-grama interno, entrega señales de actuación. Art Tapa - ECU.qxd 26/9/11 11:34 Página 9
decir a que coche corresponde la ECU y si el coche es de transmisión manual o automático.
Por ejemplo en la figura 3 podemos obser-var el número de serie de la unidad, en este caso es una “P28” y la siguiente numeración indica que es de transmisión automática.
A los efectos de simplificar el entendimiento del circuito completo de una ECU automotriz, resulta particularmente importante, efectuar una división del circuito general en áreas o blo-ques, con funciones diferenciadas, figura 4.
1) BLOQUE DEENTRADA: Se denomina bloque
de entrada a todos los circuitos que se encuen-tran como receptores de las diferentes señales que van a ingresar a la ECU y antes de que lle-guen al microprocesador. Encontramos en este sentido, filtros, amplificadores, conversores análogos a digital, comparadores, recortado-res, etc.
Las señales que va a ingresar al micropro-cesador, son tratadas por todos estos circuitos. Los circuitos que se encuentren en este "camino hacia el microprocesador" serán los que se denominan “bloque de entrada”.
2) BLOQUE DE PROCESAMIENTO:
Se denomina bloque de procesa-miento a todo el circuito que des-arrolla las funciones programadas y que están constituidos circuital-mente por el procesador, memorias y demás componentes involucra-dos en la ejecución del software.
3) Bloque de Salida: Así como
las señales son tratadas al ingre-sar, antes de llegar al microproce-sador por circuitos previos que se han denominado Bloque de Entrada, existen otros circuitos que se encuentran entre las salidas del microprocesador y los diferentes elementos actuadores.
Aparecen así amplificadores, circuitos de potencia con transistores, los denominados drivers o manejadores, etc. Vale decir que son aquellos componentes controlados por el micro que actúan sobre los diferentes
periféri-Artículo
de Tapa
Figura 3 - Toda ECU posee un número de serie que es único e irrepetible y representa lo mismo que
un “número de documento”.
Figura 4 - Bloques principales de una ECU. Art Tapa - ECU.qxd 26/9/11 11:34 Página 10
cos de potencia, como por ejemplo: bobinas de encendido, inyectores, relés, etc.
4) Bloque de Soporte: Se denomina así al
conjunto de componentes que tienen como función alimentar a los circuitos internos men-cionados anteriormente. Vale decir lo que constituye la fuente de alimentación de la ECU. Componen este bloque, transistores, diodos, condensadores, reguladores de vol-taje, etc.
En la figura 4 los bloques típicos son:
S1 y S5 son los bloque de entrada y salida. S2 y S3 corresponden a los bloques de procesamiento.
S4 es el bloque de soporte.
UNAECU PORDENTRO
Vamos a describir una ECU Chrysler SBEC de 60 pines. Este sistema comenzó a emple-arse a partir de los años 1990 y hasta 1995 en motores que se distinguen por tener señales de referencia y sincronía generadas a través del cigüeñal y el árbol de levas y que también se les asigna el nombre de señales CKP y CMP respectivamente, figura 5.
Para entender el funcionamiento de una computadora automotriz podemos represen-tarla por bloques funcionales similares a una computadora personal (de ahí su nombre). Si la entendemos de esa forma podremos diag-nosticar y repararlas en caso de estar daña-das.
La reparación de estos equipos requiere conocimientos de electrónica básica, electró-nica digital, microprocesadores y microcontro-ladores
Empezaremos por la fuente de poder interna, que se caracteriza por diversos facto-res, uno de ellos es que es una fuente conmu-tada (switchada).
Se identifica por partes robustas que involu-cran diodos, capacitores, en algunos casos inductores o bobinados, varistores, fusibles, etc. tal como podemos apreciar en la figura 6.
El suministro de energía a los distintos cir-cuitos electrónicos dentro del ECM (módulo de control del motor) es vital para su buen funcio-namiento, en ella radica la estabilidad y el buen desempeño del vehículo, ya que si los voltajes que genera oscilan por una mala filtra-ción, los componentes “sufren” lo que también ocasiona que varíe su funcionamiento, mani-festando fallas múltiples que se pueden reflejar en tironeos, consumo excesivo de combusti-ble, humo negro, fallas intermitentes entre otras.
La fuente en este tipo de computadoras pre-senta la mayoría de las fallas, esto es por que en CHRYSLER la computadora vienen en el motor, por lo que es sometida a condiciones ambientales severas, ente ellas la
tempera-ECU:
La Computadora de los Automóviles
Figura 6 - Componentes del afuente de ali-mentación de la ECU.
Figura 5 - Imagen de una ECU Chrysler SBEC. Art Tapa - ECU.qxd 26/9/11 11:34 Página 11
tura, la cual afecta a los semiconductores y capacitares de tipo radial electrolíticos. Su vida útil es de 10 años y como está montada en autos de 1990 a 1995, en la actualidad pueden llegar a nuestro banco de trabajo para su repa-ración.
Los vehículos que utilizan esta computa-dora son:
Caravan, Towncontry, Voyager con motor 3.0, 3.3 y 3.8.
Ram Charger, Ram (2 inyectores) y TBI con motor 3.9, 5.2 y 5.9.
Cherokee 4.0 con inyección MPI.
Shadow, Spirit, Lebaron, Ney Yorker, Phantom 2.5 TBI americanos y MPI Nacional.
Los bloque que integran esta computadora son:
* Sistema de Encendido * Sistema de Inyección * Sistema de Control
Sistema de Encendido
Debido a que este tipo de computadoras controlan el sistema de encendido interna-mente, sus salidas se caracterizan por ser robustas llegando hasta los 12 amperes y con voltajes pico de 900V en fracciones de segundo. En la figura 7 se aprecian los disipa-dores de calor y las pistas gruesas que llegan al conector.
Sistema de Inyección
La etapa encargada de sensar y proveer la inyección de combustible está regida por tran-sistores de mediana potencia (menos de 6 amperes) y vienen protegidas por diodos zener, recuerde que la corriente que tiene un inyector no excede los 300mA, por lo que no se precisa un control de mucha potencia.
Sistema de Control
El funcionamiento está a cargo de los microcontroladores de la placa. En este caso,
uno de los dos circuitos es el SC415131MFn de Motorola, figura 8.
Por último debemos mencionar que el ruido parásito es un factor determínate para el mal funcionamiento de una computadora automo-triz, los componentes que lo pueden producir son los dispositivos que cuentan con bobina-dos, tales como el alternador, bobinas de encendido, partes giratorias del motor, líneas de alimentación, etc.
Artículo
de Tapa
Figura 8 - Los componentes electrónicos de procesamiento de la ECU.
Figura 7 - Componentes del sistema de encen-dido de la ECU.
Figura 9 - El mal estado de los elementos de filtro puede ocasionar fallas. Art Tapa - ECU.qxd 26/9/11 11:34 Página 12
ECU:
La Computadora de los Automóviles
Figura 10 - Diagrama en bloques detallado de una ECU Continental
Art Tapa - ECU.qxd 26/9/11 11:35 Página 13
Este ruido produce que la computadora mal interprete las señales y esto reper-cute en múltiples fallas, como inestabili-dad, humo negro, fallas intermitentes, etc.
Si se nos presenta alguna falla como las mencionadas ante-riormente tendremos que verificar la etapa de filtrado de la ECU, la cual presenta el aspecto de la figura 9. La figura 10 mues-tra el diagrama en blo-ques de una ECU marca Continental, modelo EMS-3132.
Por ultimo, en la figura 11 brindamos el circuito de una ECU genérica, cuyo diseño explicaremos en otra edición de Saber Electrónica. Como puede entender, este tema es bastante amplio y complejo, razón por la cual ocu-paremos varias edi-ciones de nuestra querida revista para su publicación. Sin embargo, si Ud. no desea aguardar, puede descargar toda la información sobre el armado y construc-ción de la ECU, así
como también tips de reparación desde
nues-tra web: www.webelectronica.com.ar,
haciendo clic en el ícono password e
ingre-sando la clave: “ecuauto”. ☺
BIBLIOGRAFÍA: Wikipedia
http://www.cise.com www.upcommons.upc.edu
www.forosdeelectronica.com (usuraio: Iararich)
Artículo
de Tapa
Figura 11 - Circuito de una ECU cuyo diseño explicaremos en Saber Electrónica Art Tapa - ECU.qxd 26/9/11 11:35 Página 14
ISSN: 1514-5697 - Año 12 Nº 142 - 2012 Argentina: $7,90- Recargo Interior: $0,50
CÓMO
DESCARGAR EL
CD EXCLUSIVO PARA
LECTORES DE
SABER
ELECTRÓNICA
CD: Curso de Microcontroladores PICAXE
volumen 2
Editorial Quark SRL, Saber Internacional S.A. de C.V., el Club SE y la Revista Saber Electrónica presentan este nuevo producto multimedia. Como lector de Saber Electrónica puede descargar este CD desde nuestra página web, grabar la imagen en un disco virgen y realizar el curso que se propone. Para realizar la descarga tiene que tener esta revista al alcance de su mano, dado que se le harán preguntas sobre su contenido. Para realizar la descarga, vaya al sitio: www.webelectronica.com.ar, haga clic en el ícono password e ingrese la clave “CD-1175”. Deberá ingresar su dirección de correo electrónico y, si ya está registrado, de inmediato podrá realizar la descarga siguiendo las instrucciones que se indiquen. Si no está regis-trado, se le enviará a su casilla de correo la dirección de descarga (regis-trarse en webelectronica es gratuito y todos los socios poseen beneficios).
Introducción
En nombre de la revista Editorial Quark, de la revista Saber Electrónica y del Club SE, le damos la más cordial bien-venida y lo invitamos a compar-tir este nuevo producto multime-dia. Sabemos que los PICAXE son PICs DELUXE, y que hay PICAXE de gama baja, media y alta. En la primer parte del Curso, Curso de PICAXE Nivel 1, aprendimos a trabajar con los PICAXE de gama baja, es decir los PICAXE 08. Con este pro-ducto, que es la segunda parte, Ud. aprenderá a trabajar con PICAXE 18, y con otros de Gama superior como el 28 y 40. Tenga en cuenta que los PICAXE 18, tienen más memo-ria, un puerto de comunica-ciones, y entradas y salidas analógicas, con lo cual va a poder realizar un sinfín de fun-ciones especiales de forma ordenada. Para este fin este producto se divide en 4 Módulos.
Módulo 1, donde se encuentra toda la teoría necesaria para que comience a trabajar con los PICAXE 18, a través de una placa entrenadora específica-mente preparada para que Ud. aprenda sin dificultad, siga paso a paso las instrucciones que damos en este módulo teórico, respete el orden de las lec-ciones.
En un 2º Módulo encontrará una serie de Guías Prácticas, algu-nas en español y otras en inglés, a los efectos de que pro-fundice sus conocimientos sobre Microcontroladores PICAXE.
En el 3º Módulo, encontraremos una serie de Video Clips con los cuales va a aprender a trabajar con determinados proyectos específicos, como ser de Mini-Robótica o PLC.
En el 4º Módulo hallará una serie de programas y archivos necesarios, para realizar sus prácticas y algunos proyectos avanzados con Microcontroladores PICAXE,
Una vez que Ud. haya estudi-ado este segundo nivel del Curso de PICAXE, y quiera montar equipos más sofistica-dos, le sugerimos que adquiera el CD multimedia "Proyectos con PICAXE segundo Nivel," donde se encuentran una serie de circuitos de amplia utilidad, tanto en la industria como en el hogar.
Gracias por Elegirnos Importante:Este CD contiene programas que deben ser acti-vados estando conectados a Internet, para ello deberá tener a mano el número de holograma que se encuentra en la portada del producto.
Además, con dicho número, podrá bajar información adi-cional. Deberá ingresar a www.webelectronica.com.ar, hacer click en el ícono password e ingresar la clave cdpicaxe2
1) Teorìa
Curso de PICAXE Nivel 2
Curso de PICAXE Nivel 2
LECCION 1:
LA NUEVA FORMA DE PROGRA-MAR UN PIC LECCION 2: UTILITARIO GRATUITO LECCION 3: TARJETA ENTRENADORA PICAXE 08 DESARROLLO Y PROYECTOS LECCION 4: TARJETA ENTRENADORA PICAXE 18 DESARROLLO Y PROYECTOS LECCION 5: PLC DE 5 ENTRADAS Y 8 SALI-DAS LECCION 6: PROGRAMACION DEL PLC LECCION 7:
SISTEMA DE ALARMA DOMICIL-IARIA INTELIGENTE
Màs Bibliografìa
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Manual PICAXE 2 Manual PICAXE 3
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Timbres y Zumaba con PICAXE
2) Guìas Pràcticas
Asaptadores y Buffers para PICAXE
Datos de Utilidad para el Microrrobot
El assembler de PICAXE Interfases para Trabajar con PICAXE
Màs Sobre Assembler Sugerencias y Ayuda
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Todo Sobre Eduacionodo Sobre Eduacion
Revolution Revolution acrobat bitbybit chipfact croctech datasheets 12f629 12f683 16f627 16f627a 16F819 16f84a 16f870 16f872 16f873 16f87xA 24lc16b 24LC256 8pinkit_flier AXE001 AXE001_assembler AXE001_bas2ass AXE001_basic_commands AXE001_content AXE001_faq AXE001_flowcharts axe001_helpstart AXE001_install AXE001_manual AXE001_mode axe001_pcb AXE001_pic_electronics AXE001_pinout axe001_programmer AXE001_stamp2pic axe001_techfaq axe001_xparts axe002 axe002_manual axe002_tutorial axe003 axe003_manual axe003_mpart axe003_music AXE020 axe020_print axe021 AXE023 axe025 Axe030 axe030_print axe033 axe033_print axe040 axe040_print axe060 AXE080 axe090 AXE100 AXE101 axe101cf AXE102 AXE102CF AXE103 AXE103CF axe104 axe105 AXE105CF axe106 axe110 axe110_datalink axe110_i2c axe111 axe120 axe121 axe122 BAS120 BAS800 bas810 bas810_print BAS900 CasedBBB cf_flier cf_pricelist CHI001 chi001_8_faq chi001_faq chi001_flier chi001_kits CHI001_manual CHI001_upgradefaq CHI007 chi007_print chi008 chi008_print CHI009 CHI009_print chi010 CHI010_print chi020 CHI030 chi040 chi040_print CHI060 Documentos axe101 axe102 axe103 axe104 images newwave pcbwiz27 progedit projects Alarm Clock Buggy Cyberpet Datalogger Electronic Dice Fish Tank Heater iButton TV Lock Infrared Controlled Buggy Keypad Lock
Remote Greenhouse Monitor Servo Robot Arm Simon Says Game Snooker Scorer smrtcard sp03 techcad tunes usb_drivers installation 3) Videos Introduccion a la Programacion avanzada con PICAXE La unidad Central de Proceso. El PICAXE 18A
Teoria Sobre PLCs
4) Programas
Demo Bright Spark Demo Control Studio Demo Livewire Demo PCB Wizard Programing Editor smrtcard nivel 2 sp03 para PICAXE 28 Art Tapa - ECU.qxd 26/9/11 11:35 Página 16
LAUNIDAD DECONTROL
ELECTRÓNICO DE UNVEHÍCULO
La ECU es la Unidad Controladora del motor (Engine Control Unit) de un automóvil y como su nombre lo dice, se encarga de manipular los senso-res y actuadosenso-res del motor para que este realice el proceso de combustión.
Esta unidad esta conformada básicamente por 3 secciones:
Sección de control Bloque de señalización Sistema de conversión y refe-rencia
La de control, es la que se encarga de manipular a las demás que, a su vez, manejan dispositivos y señalizan fallas.
Esta sección esta conformada por un “Chip” y una EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) que integra los códigos, rangos y métricas a las que se deberán apegar los dispo-sitivos conectados a la computa-dora.
El chip es un microcontrolador que viene originalmente con los rangos de control señalados bajo la especificación del fabricante y apegados a la norma internacio-nal. Pero puede ser reprograma-do o sustituireprograma-do por uno que amplíe los rangos ya señalados. El chip también se encarga de establecer el control de velocidad máxima, revoluciones, inyección y estabilidad en la mezcla aire-combustible.
Se puede deducir fácilmente que al alterar o sustituir este
com-ponente podrá rebasar los límites preestablecidos y con ello, obte-ner una mayor “performance” de un auto, básicamente es eso lo que un chip deportivo persigue y muchas veces se lo sustituye mediante técnicas de tuning que más adelante explicaremos.
CÓMOIDENTIFICAR LOS
ERRORESALMACENADOS
EN LAECU
Si no se cuenta con un escá-ner, en muchos vehículo es posi-ble verificar cuáles son los códi-gos de error OBD II con la ayuda de un multímetro. Es decir, utili-zando un multímetro podemos saber, de manera fácil y sin escá-ner, los errores que se presentan cuando aparece la luz de “check
Diagnóstico de una ECU
sin Escáner Ni Interfaz
Cuando la lámpara “check Enghien” o “MIL” de unautomóvil se enciende, es señal de que algo anda mal, la computadora del coche (ECU) detectó una anomalía y el técnico debe diagnosticar el sistema OBD II para saber cuál es la falla. Sabemos que con un escáner o con una interfaz y una PC es posible leer los códigos de error de la ECU con el fin de poder arreglar la anomalía pero, cuando no se cuen-ta con un equipo especializado, cuen-también se puede realizar un diagnóstico manual. En este artículo enseñamos como diagnosticar una ECU con
proto-colo CAN, con la ayuda de un multímetro y un clip de los usados para sujetar hojas de papel. Agradecemos a vauxhallclub.com.mx por la información suministrada e invita-mos a los lectores a visitar su portal para más detalles sobre electrónica automotor.
Informe de Ing. Horacio D. Vallejo
A
UTO
E
LÉCTRICO
Auto Ele - diag ECU.qxd 26/9/11 11:41 Página 17
engine” lo cual facilita y economi-za el diagnóstico de nuestro auto. En principio vamos a proporcio-nar información relevante al res-pecto de los estándares para la interpretación de códigos de error en la inyección electrónica.
CÓDIGOS DEERROROBD2
Como ya dijimos en varios artículos, OBD2 es el estándar más frecuente en la obtención de códigos provenientes de la ECU (Engine Control Unit) y sus siglas significan “On Board Diagnostics” generación 2.
Muchos Chevrolet, desde su
fabricación en América Latina, cuentan con OBD2 por lo cual enfocaremos nuestros comenta-rios en esta generación y no en la anterior OBD1.
Únicamente señalaremos que la diferencia básica entre una y otra es el control integral de las emisiones que incluyen diagnos-tico del catalizador.
El estándar SAE J2Q12 define un código de 5 dígitos en el cual cada dígito representa un valor predeterminado. Todos los códi-gos son presentados de igual forma para facilidad del mecáni-co.
Algunos de éstos son defini-dos por este estándar, y otros son
reservados para uso de los fabri-cantes.
El código tiene el siguiente formato:
YXXXX (ej, P0308)
Donde Y, el primer dígito, representa la función del vehiculo: P - Electrónica de Motor y
Transmisión (Powertrain).
B - Carrocería (Body). C - Chasis (Chassis). U - No definido (Undefíned). El segundo dígito índica la organización responsable de definir el código,
Auto
Eléctrico
Auto Ele - diag ECU.qxd 26/9/11 11:41 Página 18
0 - SAE (código común a
todos las marcas).
1 - El fabricante del vehículo
(código diferente para distintas marcas).
El tercer dígito representa una función especifica del vehiculo:
0 - El sistema electrónico
com-pleto.
1 y 2 - Control de aire y
com-bustible.
3 - Sistema de encendido. 4 - Control de emisión auxiliar. 5 - Control de velocidad y
ralentí.
6- ECU y entradas y salidas. 7 - Transmisión.
El cuarto y quinto dígito están relacionados específicamente
con la falla. Entonces el código P03Q8 indica un problema en la electrónica de motor (P), definido por SAE (0) y común a cualquier vehiculo, relacionado con el siste-ma de encendido (3), y falla en el cilindro #8 (08).
IMPORTANTE: puede haber
códigos de falla almacenados en la ECU que no activen la MIL (luz de indicación de avería).
Cuando se produce un fallo relativo a emisiones, el sistema OBDII no solo registra un código, sino que también registra una ins-tantánea de los parámetros de operación del vehiculo (estado de los sensores) para ayudar a iden-tificar el problema (freeze frame, explicado anteriormente).
Si desea conocer más acerca de los códigos de falla de las dis-tintas marcas lo invitamos a visi-tar el sitio en Internet h t t p : / / w w w, t r o u b l e c o d e s . n e t donde encontrará programas para escáner, códigos, tips para niveles de regulación ambiental y otros temas relacionados. En la tabla 1 brindamos un detalle de los códigos de error más impor-tantes.
DIAGNÓSTICO DE UNAECU
SINESCÁNER
¿Qué es un escáner?
Un escáner es un dispositivo electrónico de medición capaz de interactuar con la ECU (computa-dora del vehículo) para realizar diagnósticos de falla, reinicio de valores y rutinas de mantenimien-to y calibración.
Cuando se enciende la lámpa-ra de “check Enghien” o “MIL” es necesario realizar un diagnóstico con escáner para determinar la causa raíz de la falla. Sin embar-go, para salir de un apuro, cuan-do no se tiene un escáner o una
Diagnóstico
de una ECU
sin Escáner Ni Interfaz
Tabla 1 - Códigos de error en OBD II. Auto Ele - diag ECU.qxd 26/9/11 11:41 Página 19
interfaz, se puede ejecutar este procedimiento en forma manual, lo que permite obtener los códi-gos de la ECU en un lenguaje de pulsos luminosos que podemos interpretar, y con ellos cotejar la tabla antes mencionada. Este procedimiento no es tan preciso como el que realiza un escáner o una interfaz, pero es capaz de detectar fallas comunes presen-tes en el motor.
La idea consiste en contra cuántas veces prenden y apagan las luces del tablero cuando efec-tuamos el procedimiento correc-to, para obtener los códigos OBD II. Para obtener los códigos de error mediante pulsos luminosos en un Chevy, por ejemplo, debe seguir los siguientes pasos:
Paso 1
Con el auto apagado quite la tapa donde se albergan los fusi-bles, con la intención de tener acceso al conector OBDII, figura 1.
Paso 2
El conector OBDII tiene forma de trapecio. En él podemos observar 16 cavidades con cone-xiones que permiten enchufar la interfaz con el escáner.
Para el Chevy C2 este conector está debajo de la columna del volan-te, tal como se puede observar en la figura 2. La ima-gen muestra tam-bién cuáles son los tornillos que tiene que quitar en caso de que se quieran cambiar luces de tablero, colocar luces antiniebla, etc. Paso 3 Estando la llave de encendido del coche en posición de apagado y con la ayuda de un mul-tímetro, colocamos la terminal negativa a tierra, mientras que la terminal positiva se
conecta-rá en la cavidad 3 de arriba hacia abajo de la hilera izquierda (tren de pulsos, que corresponde al pin Nº 6 del conector), figuras 3 y 4. Colocamos la llave de encendido en la posición de contacto (hasta donde se encienden los
indicado-res del tablero) y en el multímetro deberemos medir 12V.
Paso 4
Hecho lo anterior, y con la llave de arranque del vehículo en posición de apagado, tomamos
Auto
Eléctrico
Figura 1 - Quite la tapa de la fusiblera para descubrir el conector OBD II.
Figura 2 - Vista del conector OBD II en un Chevy 2.
Figura 3 - Con un multímetro puede verificar si la ECU envía pulsos. Auto Ele - diag ECU.qxd 26/9/11 11:41 Página 20
un clip de los usados para las jun-tar hojas de papel, lo doblamos o acondicionado como se muestra en la figura 5 y lo insertamos entre las cavidades representa-das en la ilustración de la figura 6, haciendo un puente entre los
contactos 5 y 6 del conec-tor OBD II.
Paso 5
Con el puente instalado, giramos nuevamente la llave de arranque a la posición de contacto, donde se ilumine el tablero, y veremos que empeza-rán a aparecer pulsos en el indi-cador de "check engine", donde los pulsos largos son decenas y los cortos unidades. Iniciarán los códigos de “modo diag-nóstico” (1 a 11) y poste-riormente los c ó d i g o s c o r r e s p o n -dientes a la falla. Nota: Los códigos obtenidos a través de este modo deberán ser c o t e j a d o s con la tabla de códigos de error (tabla 1), y así
podre-mos determinar la causa de la(s) falla(s).
Después de corregida la falla, siempre se recomienda correr una rutina de “reinicio” que incor-pora el escáner, en este caso por tratarse de un procedimiento sin escáner esto se realizará desco-nectando la batería por un perío-do de 5 minutos.
Este método puede emplear-se en cualquier vehículo con pro-tocolo CAN (en general en el manual del auto dice qué proto-colo maneja). Para saber si su auto maneja protocolo CAN, sim-plemente verifique que el conec-tor OBD II tenga cables conecta-dos en los terminales 4 y/o 5, 6, 14 y 16.
Aclaramos que no en todos los vehículos con protocolo CAN podremos obtener un diagnóstico de la ECU sin escáner o interfaz, depende del tipo de ECU que posea. Además, en algunos casos, en lugar de mostrar el código mediante el encendido sucesivo de la lámpara “check Enghien”, el código se manifiesta encendiendo las luces del table-ro.
En próximas ediciones expli-caremos otros métodos de diag-nóstico manual para vehículos que utilizan otro protocolo. J
Diagnóstico
de una ECU
sin Escáner Ni Interfaz
Figura 4 - Para hacer un diag-nóstico en una ECU con proto-colo CAN debe hacer un puente
entre las patas 5 y 6 del conec-tor OBD II del vehículo.
Figura 5 - Para hacer el puente, utilizamos un clip.
Figura 7 - Contando los destellos de la lámpara “check engine” se puede saber el código de error
Figura 6 - Detalle del puente con el clip. Auto Ele - diag ECU.qxd 26/9/11 11:41 Página 21
La Escala Luminosa
Las aplicaciones propuestas por los fabricantes del circuito integrado LM3914N en sus Manuales de Componentes son variadas, incluso, hemos propuesto algunos artículos en otras ediciones de Saber Electrónica.
Este circuito integrado está diseñado para mos-trar una "escala de tensiones" mediante un con-junto de diodos emisores de luz. Posee un divisor de tensión y diez comparadores que se encien-den en secuencia cuando se eleva la tensión de entrada.
Este hecho se utiliza para “amplificar y compa-rar” una señal de audio conectado a su entrada. Para el funcionamiento, se debe colocar en la entrada (J1) la salida de cualquier amplificador de
audio con una potencia superior a 100mW (se conecta directamente al parlante).
En el circuito de la figura 1, D1 es un rectificador que cambia la señal de audio alterna a una señal DC que luego es filtrada por C1 para obtener un nivel constante correspondiente al pico de la señal de audio de entrada. En la porción de "no-carga" de la señal de media onda, R2 descarga al capacitor C1. Dado que R2 es ajustable, el pro-medio de descarga de C1 puede ajustarse hasta compatibilizar nuestro detector con las caracterís-ticas de audio de la radio particular que está siendo usada. El promedio de descarga puede variar entre casi unas décimas de segundos a varios segundos.
La señal de audio mantendrá estable esta
ten-Con el LM3914 es posible construir una escala de punto móvil similar a la presentada en Saber Nº 4 con nuestro viejo cono-cido UAA170, con la ventaja de presentar un mejor desempeño cuando hay una variación de potencia considerable en la señal aplicada a la entrada. Aprovechando esta característica dise-ñamos un voltímetro a escala luminosa empleando un sensor de temperatura de la familia LM35. .
Por Ing. Horacio Daniel Vallejo [email protected]
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ERMÓMETRO DE
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RECISIÓN
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SCALA
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UMINOSA
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sión sobre C1 con alguna fluc-tuación (mientras el audio tam-bién fluctúe). Cuando el pulso de un rayo haga ondular la radio, el proceso de carga de C1 será más rápido que el de su descarga.
En este caso, la tensión sobre C1 se aplicará a IC1 y esto se traducirá en el nivel de corriente mostrado en los LEDs. Dado que IC1 puede mostrar un nivel de tensión como una "barra" de LEDs o como un sim-ple punto móvil, S1 se usa para seleccionar entre los dos modos de muestra.
La alimentación puede hacerse con cualquier tensión comprendida entre 6V y 18V, se alimentará con una batería de 9V o con la propia fuente
Termómetro de Precisión con Escala Luminosa
Figura 1 - Barra luminosa a Leds con el LM3914.
Figura 2 - Impreso de la barra de Leds con el LM3914.
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de la radio. El circuito es muy simple, y puede ser construido en una placa de circuito impreso como la mostrada en la figura 2. El tamaño de los LEDs y sus colores dependerán de la preferencia personal del constructor. En la figura 3 se repro-duce el impreso “invertido” por si Ud. desea cons-truir su placa empleando pertinax presensibilizado. Recuerde que trabajar con placas de circuito impreso vírgenes presensibilizadas le permitirá construir el circuito impreso con poco esfuerzo, sin necesidad de tener que “dibujar” con marcador permanente las pistas donde deberá quedar el cobre. El método de fabricación de impresos se muestra en el montaje del controlador de motores paso a paso dado en esta misma edición.
Para emplear el circuito como juego de luces, debe colocar la llave en la posición correspon-diente a “punto luminoso” y colocar y excitar un TIC226D por medio de un cable conectado entre el terminal 11 del integrado con su unión con el cátodo de D11 (vea la figura 4).
Por otra parte, si desea utilizar el vúmetro para que funcione con potencias más bajas, a la
Montaje
Lista de materiales del circuito de la figura 1
IC1-LM3914N - Circuito integrado para lectura de barras de leds de punto móvil (similar a nuestro viejo conocido UAA170)
D1- OA91 o similar - Diodo de germanio
LEd1-LED10 - Díodos emisores de luz (ver texto) R1 - 680Ω
R2 - Potenciómetro lineal de 1MΩ R3 - 12kΩ
C1 - 22µF - Capacitor electrolítico de 25V C2 - 100nF - Capacitor cerámico.
S1 - Llave inversora simple
Varios
Zócalo para montar el integrado, batería de 9 volt (ver texto, gabinete para montaje, placa de circuito impreso, perilla para el potenciómetro, cables, estaño, componentes accesorios en caso de querer montar el juego de luces audiorrítmicas (ver texto) o para aumentar la sensibilidad de entrada (ver texto), etc.
Figura 3 - Circuito impreso invertido de la barra de leds. Figura 5 - Si quiere
emplear la barra lumi-nosa con luces de mediana o baja potencia, puede emplear transisto-res de menor potencia
como el BC548. Figura 4 - Etapa para luces de potencia.
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entrada debe colocar un transistor BC548 como el mostrado en la figura 5.
Para obtener diferen-tes efectos puede conectar el cable que hemos marcado con la letra “A” en el circuito de la figura 1 a otras patas del integrado conectadas a leds, ésto le ayudará tam-bién a obtener varian-tes cuando quiera emplearlo como juego de luces audiorrítmi-cas.
ELTERMÓMETRO
En la figura 6 mostra-mos el circuito com-pleto de un termóme-tro que emplea inte-grados como el que acabamos de descri-bir. El sensor de tempe-ratura de nuestro ter-mómetro electrónico es el LM35DZ que mide desde 0°C hasta 100°C con salida apta para barras gráficas. Nuestro circuito mide temperaturas entre 10ºC y 39ºC con preci-sión.
Para un correcto fun-cionamiento, los valo-res de tensión de cada punto se muestra en el circuito; se deben
ajus-Termómetro de Precisión con Escala Luminosa
Figura 6 - Circuito del termómetro con escala luminosa.
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tar a 90mV, 190mV, 290mV y 390mV mediante el uso de potenciómetros multivuelta. Este ajuste determina el rango de los valores mostrados para cada pantalla de barra de leds. Por ejemplo, en este caso se muestra en la primera pantalla o barra los valores de 10°C a 19°C, la segunda pan-talla muestra de 20°C a 29°C y así sucesivamente.
Se puede utilizar una batería de 9V para la ali-mentación. En esta situación, el circuito funciona correctamente hasta que la tensión de la batería disminuya a 4V. El consumo de corriente depende del número de LEDs encendidos. Cada Led puede consumir 5mA, de modo que al estar todos los de una barra encendidos el consumo llegará a 80mA.
Puede armar el termómetro en una placa de cir-cuito impreso como la mostrada en la figura 7, tenga en cuenta que sobre la placa deberá reali-zar algunos puentes, como los que se muestran en la parte del medio de dicha figura. ☺
Montaje
Figura 7 - Circuito impreso del termómetro de precisión.
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Presentamos dos circuitos que pueden ser empleados en gran cantidad de aplicacio-nes, desde robótica hasta sistemas de con-trol industriales. Se trata de equipos que detectan la proximidad de un objeto y actúan en consecuencia. El primer circuito es una modificación del clásico detector por ultrasonidos sugerido por varias empresas y ampliamente difundido mientras que el segundo hace uso de fotorresistencias para conseguir el efecto deseado. Aclaramos que
si bien ya publicamos estos circuitos en Saber Electrónica, realizamos variantes para aumen-tar el potencial de uso..
Por Ing. Horacio Daniel Vallejo [email protected]
E
l primer circuito que presentamos se muestra en la figura 1 y sirve para estudiar el compor-tamiento de los ultrasonidos, para saber como funcionan los sensores y para incentivar la inteligencia en aplicaciones de robótica.Se trata de una modificación del circuito publi-cado en el tomo Nº3 del Club Saber Electrónica y también presentado en “electgpl.blogspot.com”. La primera etapa consta de un receptor de ultra-sonidos conectado amplificador Q1 cuya salida se aplica a una segunda etapa de amplificación (Q2) que cumple dos funciones, por un lado sirve para alimentar al transmisor de ultrasonidos y por el otro alimenta a la etapa actuadora. Esta segunda etapa tiene al transmisor como un sis-tema de “realimentación” de ultrasonidos lo que
permite descartar el uso de osciladores y demás circuitos. De esta manera, si se colocan tanto Tx como Rx apareados y apuntando a la misma dirección, la realimentación sólo se producirá cuando los transductores estén cerca de algún objeto de manera que la señal emitida por el Tx es captada por el Rx, produciéndose una señal que se aplica a un detector de AM formado por D2 y C2 que hace cambiar de estado al transistor Q3, activando así al relé.
Los contactos del relé serán conectados al cir-cuito que queramos controlar.
Cuando se alejan los transductores del objeto, la realimentación de ultrasonidos desaparece, la señal de salida de Q2 cae a un mínimo y el relé vuelve a su estado de reposo.
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ROXIMIDAD
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En la figura 2 se tiene la placa de circuito impreso sugerida para este montaje y en la figura 3 una imagen de un prototipo sugerido en www.electgpl.blogspot.com.
Si no consigue transductores de ultrasonido (comunes, de pequeña potencia), puede emplear un micrófono de electret (Tx) y un buzzer pequeño (Rx) con lo cual se pueden detectar
objetos con distancias desde 2mm hasta un par de centímetros, dependiendo de los componen-tes empleados.
El segundo circuito además de detectar la pro-ximidad de un objeto puede ser usado como detector de movimiento que puede ser emple-ado tanto en sistemas de alarma como en apli-caciones de robótica por ser muy económico y
Montaje
Figura 1 - Circuito detector de proximidad por ultrasonidos.
Figura 2 - Circuito impreso detector de proximidad por ultrasonidos.
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fácil de adaptar. Tenga en cuenta que la mayoría de los circuitos que detectan el paso de una per-sona emplean sensores piezoeléctricos, pirométri-cos, Leds, etc. y todos ellos suelen poseer un ajuste
complicado cuando forman parte de un sistema de alarma. Basándonos en un proyecto anterior, adaptamos el circuito para un mejor desempeño que produce la conmutación de un relé y da un aviso sonoro cuando se detecta un desequilibrio de luz.
No se confunda… ¡no es un simple detector de cambio de intensidad lumínica!
Si el espacio que se está monitoreando para establecer el pasaje de una persona es interrum-pido, aunque sea por un escaso tiempo, el circuito de detección lo percibe y la alarma se acciona.
En ocasiones la instalación y calibración de los dispositivos se tornan un tanto complicadas, ya que se necesita un perfecto ajuste óptico entre el emisor y el receptor. También habrá que tomar en
Detectores de Proximidad
Lista de materiales del circuito de la figura 1 Q1, Q2, Q3 - 2N3904 - transistores NPN de uso general. Pueden ser reemplazados por BC548B. D1, D2, D5 - 1N4148 - Diodos de uso general D3 - Diodo Led de 5mm color verde
D4 - Diodo Led de 5mm color rojo R1 - 470kΩ R2 - 4,7kΩ R3 - 220Ω R4 - 470kΩ R5 - 2,2kΩ R6 - 150kΩ R7 - 470Ω R8 - 1kΩ C1 - 330pF - Cerámico C2, C3 - 100nF - Cerámico C4 - 10nF - Cerámico
Tx - Transductor de ultrasonido o buzzer Piezoeléctrico
Rx - Transductor de ultrasonido o micrófono de electret SW1 - Interruptor simple
Varios
Placa de circuito impreso, batería de 9V, conector para batería, cables, estaño, etc.
Figura 3 - Detalle de una placa armada del detector de proximidad con transductores de ultrasonido
Figura 4 - Detector de proximidad o de presencia con LDR.
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cuenta la cantidad de luz que el ambiente tiene, para realizar la calibración conforme con el nivel de luz que haya en el lugar. Un tercer problema radica en que el circuito suele ser caro y hasta complicado de armar.
El circuito que proponemos puede ser usado en ambientes cerrados o al aire libre, sin necesidad de tener que calibrar un transmisor, funciona con cualquier nivel de luminosidad, y dispara un sis-tema sonoro cuando se detecta el pasaje de un objeto. Además el circuito es fácil de armar y posee un consumo muy bajo.
El principio de funcionamiento es sencillo, dado que detecta cambios en la iluminación del ambiente.
Utiliza dos sensores ópticos que detectan el “contraste” de los niveles luminosos vistos por esos dos ojos, lo que le brinda una sensibilidad bastante alta.
Una ventaja del equipo consiste en que se requieren solamente dos ajustes, luego de los cua-les puede funcionar en cualquier ambiente.
En la figura 4 vemos el esquema de nuestro detector, que emplea dos circuitos integrados: un operacional 741 y un temporizador 555.
El operacional funciona como comparador, recibe las dos entradas y las señales procedentes de los sensores ópticos.
La calibración del sistema de detección se rea-liza por la regulación de una red simple de resis-tencias.
Si se detectara alguna modificación, aparece un pulso en la salida del operacional (pata 6), el que se envía a un oscilador monoestable formado por el clásico 555, cuya salida se aplica a un buz-zer piezo-eléctrico de alta eficacia sonora durante el período de temporización (10 segundos aproxi-madamente, de acuerdo con los valores dados en el circuito). Al mismo tiempo, el transistor Q1 se satura y produce el cambio de estado de un relé que podría activar el cierre de una puerta, el movi-miento de un micromotor, etc.
El buzzer es un resonador de estado sólido con terminales polarizados, funcionará con una
ali-mentación de 3 a 30V con corrientes muy peque-ñas.
Para un buen funcionamiento, conviene colocar los LDR en sendos tubos opacos de 5 mm de
diá-Montaje
Figura 5 - Circuito impreso del detector de proximidad (pre-sencia) con LDR.
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metro por 3 cm de largo, los cuales se deben enfocar en la dirección en la que se desee detec-tar el movimiento.
El montaje se puede realizar en una placa de circuito impreso como la mostrada en la figura 5. Para ajustar el equipo debe colocar los dos trim-pots en posición central, conecte la alimentación y espere 5 segundos para que la alarma sonora dispare.
Recuerde que el funcionamiento se basa en la comparación entre dos niveles, si hay necesidad la alarma funcionará con dos tubos que estén centrados en dos direcciones diferentes.
Para controlar varios ambientes al mismo tiempo, bastará con colocar varios conjuntos sen-sores en paralelo, conectarlos mediante cables blindados.
Cuando todo está ajustado y equilibrado, cual-quiera de los pares de ojos hará funcionar la alarma.
Por último, en la figura 6 se reproduce el circuito de un detector de proximidad con fotodiodo y fototransistor por infrarrojos. El par detector-transmi-sor se puede reemplazar por un acoplador óptico como el CYN70.
El CNY70 es un sensor óptico reflexivo que tiene
Detectores de Proximidad
Lista de materiales del circuito de la figura 4 CI1 - Circuito Integrado TL071, o cualquier operacio-nal con entrada Fet.
CI2 - Circuito Integrado temporizador 555 R1, R2 - LDRs de cualquier tipo. R3, R4 - 10kΩ R5 - 470kΩ R6 - 1kΩ VR1 - Trimpot de 25kΩ VR2 - Trimpot de 250kΩ C1, C3 - 0,1µF - Cerámico C2 - 10µF x 25V - Electrolítico. Buzzer - Buzzer piezoeléctrico.
Varios:
Placa de circuito impreso, gabinetes para montaje, batería de 9V y conector, tubos opacos para los sen-sores, interruptor simple, etc.
Figura 6 - Detector de proximidad con sensores infrarrojos.
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una construcción compacta donde el emi-sor de luz y el receptor se colocan en la misma dirección para detectar la presencia de un objeto utilizando la reflexión del infra-rrojo sobre el objeto.
Es uno de los sensores que más se suele usarse para los robots seguidores de línea.
El fotodiodo se encarga de emitir luz, cuya intensidad es función de la resistencia que se ponga en serie con él y la tensión a la que se alimente. El fototransistor se encarga de reci-bir esta luz cuando se refleja sobre alguna superficie, y dependiendo de la cantidad de luz recibida trabaja en sus distintas regiones y pasa más o menos intensidad por él. Por lo cual, se puede detectar distintas superficies en función de la luz que reflejen, y así es como seguimos una línea negra sobre un fondo blanco, o viceversa.
Cuando el sensor se encuentre sobre la parte negra (la línea) esta absorberá gran parte de la luz emitida por el diodo, por lo que nuestro transistor estará en corte y ape-nas tendremos intensidad a través de éste; cuando el sensor se sitúa sobre una superficie blanca, gran parte de la luz emitida por el diodo será reflejada al fototransistor, pasando éste de su región de corte a la activa o satu-ración y teniendo una intensidad bastante mayor.
En la figura 7 se muestra el principio de funciona-miento en un robot sigue líneas, el led infrarrojo ilu-mina la pista, si lo hace sobre una zona blanca el
reflejo hace que el fototransistor se sature, mientras que si el fotodiodo ilumina a una zona negra no habrá reflejo y el fototransistor estará cortado. ☺
Montaje
Figura 7 - El sensor infrarrojo CNY70.
EDICION ARGENTINA Nº 141 FEBRERO 2012
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Mont - proximidad 26/9/11 11:58 Página 32
“PICAXE”
es un sistema de microcon-troladores fácil de programar, ya sea usando diagramas de flujo o empleando lenguaje BASIC, el cual la mayoría de las personas puede aprender rápidamente. EnSaber Electrónica Nº 211 comenzamos a publicar artículos sobre estos microcontro-ladores y, desde entonces, se han vuelto componentes muy importantes para muchos de los proyectos que presentamos.
En los tomos 7, 16 y 29 de la colección Club Saber Electrónicahablamos sobre PICAXEy dimos varios proyectos comentados utilizando el Programming Editor pero hasta ahora no hemos programado en BASIC, tema que abordaremos en este manual y en el próximo. En forma sin-tética, el lenguaje que se implementa, es un sencillo diálogo muy intuitivo, que da órdenes muy precisas empleando un juego de comandos limitados.
INTRODUCCIÓN
El microcontrolador PIC, es un circuito integrado que contiene memoria, unidades procesadoras y circui-tos de entrada/salida, en una sola unidad. Digamos que es muy similar a un ordenador o computadora PC, pero en formato pequeño. El microcontrolador PICAXE, es un sencillo microcontrolador PIC, que tiene por característica, tener alojado dentro de su memoria, un pequeño firmware que permite ser progra-mado bajo lenguajes más sencillos que el Assembly. Como ya sabrán, los microcontroladores son com-prados en “blanco” y luego son programados con un programa específico de control. Una vez progra-mado, este microcontrolador es introducido en algún producto para cumplir el rol de trabajo de contro-lador. Es sabido, que estos diminutos circuitos integrados, tienen una inteligencia limitada por nosotros mis-mos a la hora de ejecutar una acción; pues, según se lo programe, se delega solo la responsabilidad de la orden impartida. Por ejemplo, si nosotros programamos a este microcontrolador para que ejecute la tarea de monitorear y administrar el funcionamiento de un motor a explosión como lo que podemos ver en un automóvil, éste sólo hará lo que le dijimos por intermedio de las instrucciones de programación, y no esperen que este haga otra cosa que no le hallamos enseñado en su rutina de control. Hoy en día, se suele aplicar microcontroladores en los desarrollos electrónicos, por que estos pueden reemplazar a un gran número de partes separadas, o incluso a un circuito electrónico completo. Algunas de las ventajas obtenidas con el uso de microcontroladores en el diseño de productos son:
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Manual - Trabajando con PICAXE 1 26/9/11 11:48 Página 33