119505070 Sensores en El Automovil

8/12/2019 119505070 Sensores en El Automovil

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Sensores en el automvil

Sensores en el automvil

IntroduccinSensores de posicin

-Descripcin general-Tipos de sensores-Sensores de ultrasonidos y radar

Sensores de velocidad-Descripcin general-Tipos de sensores

Sensores de aceleracin y vibracionesSensores de presinMedidores de caudalSensores de gases(Sonda lambda)Sensores de temperaturaOtros sensoresAdaptacin de seales.

Los automviles actuales tienen una cantidad importante de sensores (de 60 a 70

sensores en algunos casos). Estos sensores son necesarios para la gestin electrnica

del automvil y son utilizados por las unidades de control (centralitas) que gestionan el

funcionamiento del motor, as como la seguridad y el confort del vehculo.

DefinicinEl sensor (tambin llamado sonda o transmisor) convierte una magnitud fsica (temperatura,revoluciones del motor, etc.) o qumica (gases de escape, calidad de aire, etc.) quegeneralmente no son seales elctricas, en una magnitud elctrica que pueda ser entendidapor la unidad de control. La seal elctrica de salida del sensor no es considerada solo comouna corriente o una tensin, sino tambin se consideran las amplitudes de corriente y tensin,la frecuencia, el periodo, la fase o asimismo la duracin de impulso de una oscilacin elctrica,as como los parmetros elctricos "resistencia", "capacidad" e "inductancia".
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El sensor se puede presentar como un "sensor elemental" o un "sensor integrado" este ultimoestara compuesto del sensor propiamente dicho mas la parte que tratara las seales parahacerlas comprensibles por la unidad de control. La parte que trata las seales generadas porel sensor (considerada como circuitos de adaptacin), se encarga en general de dar a lasseales de los sensores la forma normalizada necesaria para ser interpretada por la unidad decontrol.

Existen un gran numero de circuitos de adaptacin integrados, a la medida de los sensores yajustados a los vehculos respectivos

ClasificacinLos sensores para automviles pueden clasificarse teniendo en cuenta distintas caractersticascomo son:

Funcin y aplicacinSegn esta caracterstica los sensores se dividen en:

Sensores funcionales, destinados principalmente a tareas de mando y regulacin Sensores para fines de seguridad y aseguramiento (proteccin antirrobo)


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Sensores para la vigilancia del vehculo (diagnosis de a bordo, magnitudes de consumoy desgaste) y para la informacin del conductor y de los pasajeros.

Segn la seal de salidaTeniendo en cuenta esta caracterstica los sensores se pueden dividir en:

Los que proporcionan una seal analgica (ejemplo: la que proporciona el caudalimetroo medidor de caudal de aire aspirado, la presin del turbo, la temperatura del motoretc.)

Los que proporcionan una seal digital (ejemplo: seales de conmutacin como laconexin/desconexin de un elemento o seales de sensores digitales como impulsosde revoluciones de un sensor Hall)

Los que proporcionan seales pulsatorias (ejemplo: sensores inductivos coninformaciones sobre el numero de revoluciones y la marca de referencia)

Particularidades de los sensores del automvilA diferencia de los sensores convencionales, los utilizados en el sector del automvil estndiseados para responder a las duras exigencias que se dan en el funcionamiento de losvehculos a motor, teniendo en cuenta una serie de factores como son los que se ven en lafigura inferior:


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Alta fiabilidadCon arreglo a sus funciones, los sensores para el sector del automvil se pueden ordenar entres clases de fiabilidad segn su importancia:

Direccin, frenos, proteccin de los pasajeros Motor/cadena cinemtica, tren rodaje/neumticos Confort, diagnosis, informacin y proteccin contra el robo.

La exigencias mas altas en el sector del automvil se corresponden con las exigencias que seutilizan en los sectores de la aeronutica y astronutica.La fiabilidad de los sensores es garantizada por tcnicas de construccin que utilizancomponentes y materiales sumamente seguros. Se procura la integracin consecuente de lossistemas para evitar en lo posible conexiones separables y el riesgo de fallos en los mismos.

Cuando es necesario, se emplean sistemas de sensores redundantes (sensores de igualfuncin que, por razones de seguridad, efectan mediciones paralelas).

Bajos costes de fabricacinLos automviles actuales poseen a menudo de 60 a 70 sensores. Comparado estos sensorescon otros utilizados en otros campos, tienen un reducido coste de fabricacin. Estos costespueden llegar a ser: hasta 100 veces inferior al coste de fabricacin de sensoresconvencionales de igual rendimiento. Como excepcin estn los sensores que pertenecen anuevas tecnologas que se aplican al automvil, los costes iniciales de estos son normalmentemas altos y van luego disminuyendo progresivamente.

Duras condiciones de funcionamiento

Los sensores se hallan en puntos particularmente expuestos del vehculo. Estn sometidos portanto a cargas extremas y han de resistir toda clase de esfuerzos:

Mecnicos (vibraciones, golpes) Climticos (temperatura, humedad) Qumicos (ejemplo: salpicaduras de agua, niebla salina, combustible, aceite motor,

acido de batera) Electromagnticos (irradiaciones, impulsos parasitos procedentes de cables,

sobretensiones, inversin de polaridad).

Por razones de eficacia los sensores se sitan preferentemente en los puntos donde se quierehacer la medicin, esta disposicin tiene el inconveniente de que el sensor esta mas expuesto,a interferencias de todo tipo, como las enumeradas anteriormente.


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Alta precisinComparada con las exigencias impuestas a los sensores de procesos industriales, la precisinrequerida de los sensores del automvil es, salvo pocas excepciones (ejemplo: sondasvolumtricas de aire), mas bien modesta. Las tolerancias admisibles son en general mayor oigual a 1% del valor final del alcance de medicin, particularmente teniendo en cuenta lasinfluencias inevitables del envejecimiento.

Para garantizar la alta precisin, es suficiente de momento (hasta cierta medida) disminuir lastolerancias de fabricacin y refinar las tcnicas de equilibrado y compensacin. Un avanceimportante vino con la integracin hbrida o monoltica del sensor y de la electrnica detratamiento de seales en el punto mismo de medicin, hasta llegar a obtener circuitos digitalescomplejos tales como los convertidores analogico-digitales y los microordenadores.


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Los llamados "sensores inteligentes" utilizan hasta el mximo la precisin intrnseca del sensory ofrecen las siguientes posibilidades:

Alivio de la unidad de control. Interface uniforme, flexible y compatible con el Bus. Utilizacin de los sensores por varios sistemas. Aprovechamiento de efectos fsicos de reducida amplitud, as como de efectos de

medicin de alta frecuencia (amplificacin y demodulacin en el mismo lugar). Correccin de divergencias del sensor en el punto de medicin, as como equilibrado y

compensacin comunes del sensor y de su electrnica, simplificadas y mejoradas pormemorizacin de las informaciones correspondientes en una memoria PROM.

Sensores de posicin (recorrido/posicin ngular)

Descripcin generalLos sensores de posicin sirven para detectar recorridos y posiciones ngulares y son lossensores mas utilizados en los vehculos motorizados. Desde hace tiempo se investiga parasustituir los sensores con contacto (cursor) por otros "sin contacto", que no esten sometidos adesgastes y por tanto ofrezcan una duracin mas larga y una mayor fiabilidad, pero esto es en

teoria, en la realidad todavia se siguen usando sensores de cursor por motivos economicos ypor que estos cumplen aun bien su tarea en diferentes puntos del automvil.

A continuacin tenemos unas tabla donde se enumeran los puntos del automovil donde seutilizan los sensores de posicin, asi como las magnitudes aproximadas de medicin.

Magnitud de medicinValor del campode medicin

Posicin de la mariposade un motor de gasolina

90

Posicin del pedal del

acelerador/freno30

Recorrido y posicin de 21 mm


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la varilla de regulacinde una bomba deinyeccin diesel en linea

Posicin ngular delmecanismo de controldelcaudal de una bombarotativa inyeccin Diesel

60

Nivel de llenado deldepsito de combustible

20 ......50 cm

Carrera del actuador delembrague

50 mm

Distancia vehiculo -vehculo o vehculo -obstaculo

150 m

Angulo de la direccin(volante)

2 x 360 ( 2vueltas)

Angulo respecto asentido de marcha

360

Angulo de inclinacin 15

Desplazamiento de platosonda (caudal)

30 .......90

Recorrido de compresinde los elementosde suspensin

25 cm

Principios de medicinPara medir recorridos o posiciones angulares podemos utilizar sensores que utilicen sistemasbasados en diferentes principios de medicin como son:

Sensores de potencimetro Sensores inductivos Sensores magnetostticos (efecto Hall) Sensores de propagacin de ondas (ultrasonicos y electromagnticos -radar-)

Sensores de potencimetroEl potencimetro de cursor utiliza como principio de medicin la equivalencia existente entre la

longitud de una resistencia alambrica (en forma de cable o hilo) o de capa (en forma de pista) ysu valor hmico. Actualmente es el sensor de posicin mas economico.Para evitar sobrecargas, generalmente esta aplicada la tensin a la pista de medicin a travsde pequeas resistencias en serie Rv (tambin para el calibrado del punto "cero" y el ajuste dela elevacin). La forma dada al contorno de la pista de medicin influye en el trazado de lacurva caracterstica. La conexin del cursor se efectua generalmente a travs de la segundapista de contacto de igual superficie, que tiene debajo una capa de material conductor de bajoohmiaje.

Un bajo amperaje de la corriente de salida (IA


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Las ventajas de estos sensores son:

Estructura sencilla, facil de comprender Margen de medicin elevado tanto en recorrido como en tensin a utilizar No se requiere electrnica de adaptacin Buena resistencia a tensiones parasitas Amplia gama de temperaturas de funcionamiento (


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Ejemplos de sensores de anillo de cortocircuito

Sensores del recorrido de regulacin para detectar la posicin de la varilla deregulacin de las bombas de inyeccin Diesel en linea

Sensor de ngulo en el mecnismo de control de caudal de las bombas rotativas deinyeccin Diesel.

Sensores magnetostticosEstos sensores sirven para medir un campo magnetico de corriente continua. Al contrario de

los sensores inductivos son mucho mas apropiados para la miniaturizacin y se puedenfabricar economicamente con los medios de la tecnologa de los microsistemas. Dentro deestos sensores los mas extendidos son los galvanomagnticos (efecto Hall, principalmente).Los sensores de "efecto Hall" basan su funcionamiento en hacer pasar una corriente elctrica atravs de una una placa Hall (M), en el sentido representado por Iv y a su vez se le somete a laaccin de un campo magntico (B) cuyo flujo tenga sentido perpendicular a la corrienteelctrica, cuando se hace variar el flujo magntico aparece una tensin (UH) entre las placasde contacto (D1 y D2). Este efecto es particularmente acusado cuando la placa (M) sometida ala corriente elctrica y la accin del campo magntico es de un material semiconductor.

Tanto las superficies conductoras situadas en los extremos (D1 y D2), como la placa desemicondutor, permanecen fijos sin someterse a movimiento alguno. El campo magntico (B)es creado por unos imanes permanentes, situados lateralmente sobre la capa de

semiconductor. Puede cortarse este campo magntico mediante una pantalla apropiada, demanera que en alguno momentos la placa de semiconductor no este sometida a l. La corriente Iv se mantiene constante por medio de una fuente de alimentacin que se conecta a amboslaterales de la placa semiconductora.


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Principio Hall diferencialAparte de los sensores Hall sencillos se aplican tambin elementos Hall diferenciales, Estosconstan de dos elementos Hall desfasados entre si. Estos suministran una seal de salida quees proporcional a la diferencia de la densidad de flujo entre los dos lugares de medicin. Lasventajas de la evaluacin diferencial son un amplio margen de los entrehierros y una buenacompensacin de temperaturas. Los inconvenientes consisten en la dependencia de la posicinde montaje y en la necesidad de una rueda transmisora de dos pistas para generar una sealen ambos elementos Hall.

Sensores de propagacin de ondasPara la medicin de distancias en el automvil se pueden utilizar diferentes metodos:

Sensores acusticos (emision y recepcin de impulsos ultrasonicos para medir el tiempode propagacin), zona de alcance de 0,5 .....5 m.

Sensores opticos de triangulacin o medicin del tiempo de propagacin mediante laluz del campo infrarrojo inmediato, zona de alcance medio de hasta 50 m, y ladeteccin por radar electromagntico, zona de alcance de hasta 150 m.

Sensores acusticos (ultrasonicos)Parecido al procedimiento de ecosondeo, los sensores emiten impulsos ultrasonicos de unafrecuencia de aprox, 40 kHz y detectan el tiempo que tardan en llegar los impulsos de ecoreflejados por obstaculos. La distancia que hay hasta el obstaculo mas cercano se calcula apartir del tiempo de propagacin del primer impulso de eco llegado y de la velocidad del sonido

en el aire de aprox, 340 m/s.

Sensores electromagnticosEn su funcionamiento los sensores electromagnticos (radar) imiten paquetes de ondasmilimetricas, que son reflejadas por las superficies de metal o material de alta dielectricidad yson detectados de nuevo por el mdulo receptor del radar. La duracin y/o frecuencia de lasseales recibidas es comparada con la de las seales emitidas. A fin de que la comparacinpueda ser utilizada para las interpretaciones deseadas, el paquete de ondas que ha de seremitido es conformado en funcin del transcurso frecuencia-tiempo (modulacin). Los modosmas conocidos son la modulacin de impulsos, en la que se forman impulsos de una dimensinde 10 .... 30 ns, y la modulacin de frecuencia, que en el momento de la emisin varia lafrecuencia (momentanea) de las ondas en funcin del tiempo.La seal recibida ha de ser demodulada para que pueda suministrar la informacin deseada. Sise trata de una seal de modulacin de impulsos, se mide el tiempo transcurrido entre laemisin y la recepcin. La distancia puede ser determinada a partir de esta diferencia de


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tiempo y en relacin con la velocidad de la luz (300.000 km/s).Si se trata de una modulacin de frecuencia, la variacin de la frecuencia tiene lugar durante laemisin.

Sensores de posicin (recorrido/posicin angular)

Potencimetro de plato sonda

AplicacinUn potencimetro (posicin 6b esquema inferior) detecta la posicin (ngulo de giro) del platosonda en el caudalimetro (6) del sistema de inyeccin electromecnico de gasolina KE-Jetronic. El movimiento de este plato sonda, que slo sufre un retardo insignificante en relacincon el movimiento de la mariposa, determina la velocidad de aceleracin. Esta seal, quecorresponde a la variacin de la cantidad de aire aspirado en funcin del tiempo (o sea,aproximadamente a la potencia del motor), la suministra el potencimetro del plato sonda a launidad electrnica de control, que activa el actuador de presin electrohidrulico.En funcin del estado de funcionamiento del motor y de la seal de corriente condicionada porla unidad de control, el actuador de presin vara a su vez la presin en las cmaras de

depresin de las vlvulas de presin diferencial del distribuidor dosificador de combustible y,con ello, el caudal de combustible dosificado para las vlvulas de inyeccin.

Estructura y funcionamientoEl potencimetro de la sonda volumtrica de aire (figura inferior) est construido segn latcnica multicapa sobre un substrato cermico (5). Se trata de un sensor angularpotenciomtrico que aprovecha para la medicin la proporcionalidad existente entre la longitud

de una resistencia de capas (pista conductora) y su valor hmico. La curva caracterstica delpotencimetro no es lineal, a causa de la variacin del ancho de la pista. Por ello la seal de


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aceleracin presenta su amplitud mxima en el caso de un movimiento partiendo de la posicinde ralent. Ella disminuye a medida que aumenta la potencia del motor.Un cursor de escobilla se desliza sobre la pista del potencimetro. La escobilla se compone devarios alambres muy finos soldados a una palanca. Los diversos alambres ejercen una presinreducida sobre la pista resistiva, siendo el desgaste por tanto extremamente bajo. Merced algran nmero de finos alambres, el cursor garantiza un buen contacto elctrico incluso en caso

de ser rugosa la superficie de la pista y de producirse movimientos muy rpidos. La palanca delcursor (3) est sujeta al eje de la palanca (4) del plato sonda. Ella est aislada elctricamentede este eje. La tensin del cursor la toma un segundo cursor de escobilla, que est unidoelctricamente con el cursor principal.El cursor puede salir hasta ms all del campo de medicin por ambos lados, estandodescartado por tanto un deterioro en caso de reflujos repentinos de la corriente de aire en eltubo de admisin. Una resistencia elctrica fija, realizada asimismo en tcnica multicapa, estconectada en serie al cursor para proteger el potencimetro contra cortocircuitos.

Sensor de mariposa

AplicacinEste sensor detecta el ngulo de giro de la mariposa de aire del motor de gasolina. Losmotores equipados con el sistema monopunto (Mono Motronic) disponen as de una seal de

carga secundaria que es utilizada entre otras cosas como informacin adicional para funcionesdinmicas, para identificar el rgimen de funcionamiento (ralent, carga parcial, plena carga) ycomo seal de marcha de emergencia en caso de fallar el sensor de carga principal (medidorde masa de aire). Para el empleo del sensor de mariposa como sensor de carga principal seconsigue la precisin necesaria mediante dos potencimetros para dos campos angulares.El par motor exigido lo ajusta el sistema Mono Motronic mediante la mariposa de aire. Paracomprobar si la mariposa ocupa la posicin calculada, un sensor adecuado evala la posicinde la mariposa (regulacin de la posicin). Para asegurar el funcionamiento, este sensor poseedos potencimetros que trabajan en paralelo (redundancia) y con tensin de referenciaseparada.


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Estructura y funcionamientoEl sensor de mariposa es un sensor angular potenciomtrico de una (o dos) curva(s)caractersticas lineales.Los cursores fijados en el brazo detector sujeto al rbol de la mariposa se deslizan a lo largo delas pistas resistivas correspondientes. El ngulo de giro de la mariposa es convertido as enuna relacin de tensiones UA/Uv proporcional a este ngulo, siendo la tensin defuncionamiento Uv = 5 V. La conexin del cursor se efecta generalmente a travs de unasegunda pista de contacto de igual superficie, que tiene debajo una capa de material conductorde baja impedancia.


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Como proteccin contra sobrecargas, est aplicada la tensin a la pista de medicin a travsde pequeas resistencias en serie (tambin para el calibrado del punto cero y de la inclinacinde la caracterstica), ver en la figura inferior. Una variacin del ancho de la pista de medicin(incluso en secciones) repercute en la forma de la curva caracterstica.

Sensores de anillos de cortocircuito semidiferencial

Aplicacin

Los sensores de anillos de cortocircuito semidiferencial (sensores inductivos) son sensores deposicin para la deteccin de recorridos o ngulos. Estos sensores, llamados tambintransmisores de cortocircuito semidiferencial, son muy precisos y robustos. Se emplean como:

sensor del recorrido de regulacin para detectar la posicin de la varilla de regulacinde las bombas de inyeccin Diesel en lnea

sensor de ngulo en el mecanismo de control de caudal de las bombas rotativas deinyeccin Diesel.

Estructura y funcionamientoLos sensores (figuras inferiores) consisten en un ncleo de hierro dulce chapeado (formado porchapas). En sendos brazos del ncleo hay fijadas una bobina de medicin y una bobina de

referencia.Cuando fluye corriente alterna a travs de las bobinas procedente de la unidad de control, segeneran campos magnticos alternativos. Los anillos de cortocircuito de cobre que encierran elbrazo respectivo del ncleo de hierro dulce protegen estos campos magnticos. El anillo decortocircuito de referencia est fijo, mientras que el anillo de cortocircuito de medicin estsujeto a la varilla de regulacin o al rbol de la corredera de regulacin (recorrido de regulacin"s" o ngulo de variacin "a").


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Con el desplazamiento del anillo de medicin se modifica el flujo magntico y con l la tensinen la bobina, ya que la unidad de control mantiene la corriente constante (corriente aplicada).Un circuito de evaluacin conforma la relacin entre tensin de salida UAy tensin de

referencia URef. Esta relacin es proporcional a la desviacin del anillo de medicin y puede serevaluada por la unidad de control. La pendiente de esta curva caracterstica se puede ajustarcombando el anillo de referencia, y el punto cero, mediante la posicin normal del anillo demedicin.


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En la figura inferior tenemos un ejemplo de la aplicacin de este tipo de sensores:El sensor de posicin en las bombas electrnicas rotativas de inyeccin Diesel es untransductor inductivo sin contactos, conocido como HDK o anillo semidiferencial. Estaconstituido por una bobina circundada por un ncleo de hierro mvil, que se encuentra unido aleje del servomotor.

Al lado del sensor de posicin se encuentra el sensor de temperatura de combustible dentro dela bomba de inyeccin.


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Sensor de nivel de combustible

AplicacinLa tarea de este sensor es detectar el nivel actual de llenado del depsito de combustible ytransmitir una seal correspondiente a la unidad de control y/o al instrumento indicador en elcuadro de instrumentos del vehculo. Junto con la electrobomba de combustible, el filtro decombustible, etc., este sensor constituye una parte integrante de las unidades que estnmontadas en los depsitos de gasolina o gasleo y aseguran la alimentacin fiable del motor.


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EstructuraEl sensor de nivel (figura inferior) consta de un potencimetro encapsulado estanco alcombustible y conectado en forma de resistencia variable, un brazo cursor (resorte cursor),conductores impresos (contacto doble), una placa portarresistencias y conexiones elctricas.La palanca en cuyo extremo se encuentra el flotador (orientable o fijo, en funcin de la

aplicacin) de nitrfilo resistente al combustible, est fijada en el eje giratorio (pivote) delpotencimetro y, por tanto, tambin en el resorte cursor. El diseo de la placaportarresistencias y la forma del flotador y de su palanca estn adaptados a la conformacinrespectiva del depsito de combustible.

Funcionamiento:Al variar el nivel de combustible, el brazo detector, fijamente unido a travs del pivote con lapalanca del flotador, se desliza con sus cursores especiales (remaches chapeados paracontactos) a lo largo de las pistas resistivas del potencimetro doble. Entonces transforma elngulo de giro del flotador en una relacin de tensiones proporcional al ngulo. Unos topes defin de carrera limitan el margen ngular de 100 para los niveles mnimo y mximo.La tensin de funcionamiento es de 5...13 V.

Sensores de pedal acelerador

AplicacinEl deseo de aceleracin, de marcha constante o de reducir la velocidad lo manifiesta el


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conductor en un motor de mando convencional accionando con el pedal acelerador la vlvulade mariposa del motor de gasolina o la bomba de inyeccin del motor Diesel, mecnicamente atravs de un cable o un varillaje.Cuando el motor est equipado con un sistema de mando electrnico, un sensor de pedalacelerador (tambin llamado transmisor de posicin del pedal) realiza la funcin de la uninmecnica. El detecta el recorrido o la posicin angular del pedal y lo transmite elctricamente a

la unidad de control del motor.

Como alternativa al sensor individual (figura inferior posicin "a") existen tambin mdulos deacelerador (b, c) como unidades listas para el montaje, compuestas de pedal y sensor en elmismo conjunto. Estos mdulos no requieren trabajos de ajuste en el vehculo.

Estructura y funcionamiento

Sensor potenciomtrico de pedal aceleradorSu componente principal es un potencimetro en el que se ajusta una tensin en funcin de laposicin del acelerador. Con ayuda de una curva caracterstica de sensor almacenada, launidad de control convierte esta tensin en el recorrido relativo o posicin angular delacelerador.Para fines de diagnosis y para el caso de un funcionamiento irregular hay integrado un sensorredundante (doble). Este es parte integrante del sistema de control. Una versin del sensor

trabaja con un segundo potencimetro que en todos los puntos de servicio suministra siemprela mitad de la tensin del primer potencimetro, a fin de recibir dos seales independientespara la identificacin de defectos (figura inferior). Otra versin trabaja, en lugar del segundopotencimetro, con un interruptor de ralent que seala a la unidad de control la posicin deralent del pedal acelerador. Para vehculos con cambio automtico, un interruptor adicionalpuede generar una seal elctrica de sobregs.


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Sensores de ngulo HallEl sensor de ngulo Hall del tipo ARS1 (Angle of Rotation Sensor) est derivado del principiobsico de "imn mvil". Tiene un alcance de medicin de aproximadamente. 90.

El flujo magntico de un rotor (figura inferior, pos. 1), constituido por un disco semicircular demagnetismo remanente, es reconducido al rotor a travs de una zapata polar (2), piezaconductora (3) y el eje (6). Segn la posicin angular (a), el flujo es conducido en mayor omenor medida a travs de los dos conductos de flujo (pieza conductora) en cuyo circuitomagntico se encuentra tambin el sensor Hall (5). As se consigue una caractersticaconsiderablemente lineal en el campo de medicin.


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Sensores de ngulo del volante de direccin

AplicacinEl control electrnico de la estabilidad (ESP) tiene por funcin mantener el vehculo en latrayectoria prescrita por el conductor mediante intervenciones apropiadas en los frenos. Paraello, una unidad de control compara el ngulo de giro ajustado al volante y la presin defrenado deseada con el movimiento de giro y la velocidad efectivos del vehculo, efectuando encaso necesario un frenado selectivo de las ruedas. De este modo se consigue un "ngulo dederiva" (desviacin de la trayectoria en relacin con el eje longitudinal del vehculo) pequeo yse impide un derrape hasta los lmites fijados por la fsica.Para la deteccin del ngulo del volante son apropiados en principio todos los tipos desensores angulares. Sin embargo, con objeto de garantizar la seguridad se requieren versionescuya plausibilidad se pueda comprobar fcilmente o que, mejor an, posean una funcin de

autocontrol. Se utilizan potencimetros, detectores pticos de cdigo y sistemas magnticos.En la mayora de sensores utilizados es necesario sin embargo registrar y memorizarconstantemente la posicin actual del volante, ya que los sensores angulares usuales puedenmedir como mximo 360, mientras que un volante de turismo puede describir en cambio unngulo de 720 (cuatro vueltas en total).

Estructura y funcionamientoExisten dos sensores angulares magnticos de medicin absoluta adaptados a unidades decontrol Bosch, que (al contrario de los sensores de medicin incremental) pueden detectar entodo momento el ngulo de giro del volante en todo el campo angular que alcanza ste.

Sensor Hall de ngulo de giro del volante LWS1El sensor del tipo LWS1 detecta mediante 14 "barreras Hall" la posicin angular y el nmero devueltas del volante. El funcionamiento de una barrera Hall es semejante al de una barrera deluz; un elemento Hall mide el campo generado por un imn vecino, campo que puede ser


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fuertemente debilitado o tapado por un disco metlico de codificacin. La utilizacin de nuevecircuitos integrados Hall permite obtener una informacin digital sobre el ngulo del volante.Los otros cinco sensores Hall restantes registran el nmero de vueltas, que es transmitido pormedio de un engranaje en relacin 4:1 dentro del campo unvoco de 360.La representacin en despiece del sensor de ngulo del volante LWS1 (figura 1) muestra arribalos nueve imanes que son tapados, cada uno por separado segn la posicin del volante, por el

disco magntico dulce de codificacin dispuesto debajo. Sobre la placa de circuitos impresosque sigue inmediatamente al disco de codificacin se encuentran interruptores Hall (C.I.) y unmicroprocesador en el que se desarrollan pruebas de plausibilidad (valores dentro de loposible) y se descodifica la informacin angular, siendo preparada para el bus CAN. En la parteinferior siguen el engranaje reductor y las otras cinco barreras Hall.El gran nmero de elementos sensores, as como la equidistancia necesaria en la disposicinde los imanes que han de estar alineados con los circuitos integrados Hall, ha conducido a lasustitucin progresiva del tipo LWS1 por el LWS3.

Sensor magnetorresistivo de ngulo del volante LWS3Tambin el sensor de ngulo del volante LWS3 funciona con sensores AMR (AnisotropMagneto resistive), cuya resistencia elctrica vara en funcin del sentido de un campomagntico externo. La formacin angular sobre un campo de cuatro vueltas completas delvolante resulta de la medicin de las posiciones angulares de dos ruedas dentadas queacciona una corona dentada fijada en el rbol de la direccin. Las dos ruedas dentadasdiferencian por tener una de ellas un diente de mas, lo que permite asignar a cada posicin

posible del volante un par de valores de ngulo unvocamente definido.Un algoritmo matemtico (operacin de calculo que se desarrolla segn un esquemadeterminado), calificado como principio de vernier modificado permite a un microprocesador


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calcular el ngulo del volante, pudindose corregir incluso imprecisiones de medicin de losdos sensores AMR. Adicionalmente existe la posibilidad de un autocontrol, de manera que atravs de la salida CAN se puede transmitir un valor de medicin muy plausible a la unidad decontrol.

En la figura inferior se muestra la estructura esquemtica del sensor de ngulo del volanteLWS3. Se pueden distinguir las dos ruedas dentadas, en las que hay imanes integrados.Encima estn dispuestos lossensores y la electrnica de evaluacin.


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Sensores de eje

Aplicacin

Con ayuda de la regulacin automtica del alcance de las luces se corrige el enfoque de losfaros del vehculo. Estando conectada la luz de cruce se regula la inclinacin del automvil, demanera que se pueda disponer de una visibilidad suficiente al volante sin peligro de deslumbrara los conductores que circulan en sentido contrario. El sistema de regulacin esttico corrige lainclinacin del vehculo ocasionada por la carga del vehculo. El sistema de regulacindinmico corrige adicionalmente los movimientos de cabeceo del vehculo ocasionados por lasaceleraciones y los frenados (dinmica de marcha). Los sensores de eje detectan muyexactamente el ngulo de inclinacin de la carrocera.

Estructura y funcionamientoLa medicin de la inclinacin del vehculo se efecta por medio de sensores de eje (sensoresde ngulo de giro), montados en las partes delantera y trasera de la carrocera. Mediante unapalanca giratoria unida a travs de una biela con el respectivo eje del vehculo o suspensin de

rueda, se mide la compresin de los elementos de suspensin que se produce. La inclinacindel vehculo se calcula luego partiendo de la diferencia de tensin entre los sensores de losejes delantero y trasero.El funcionamiento de los sensores de eje (figura inferior) se basa en el principio del efecto Hall.En el estator (5) hay integrado un C.I. Hall, que se encuentra dentro de un campo magnticohomogneo. El campo magntico produce en el C.I. una tensin Hall que es proporcional aeste campo. Al girarse los imanes anulares (6) con el rbol (2) se produce una variacin delcampo magntico que atraviesa el C.I. Hall.

En funcin de la compresin de los elementos de suspensin por la carga y/o lasaceleraciones, la biela (figura inferior, pos. 4) transmite el valor correspondiente a la palancagiratoria del sensor de eje, que lo convierte en una seal de tensin elctrica proporcional alngulo de giro.


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La unidad de control detecta las seales de los sensores de eje, evala la diferencia entre eleje delantero y el eje trasero y calcula el valor terico para la posicin de los servomotores,teniendo en cuenta la velocidad de marcha. En marcha constante, la regulacin dinmica delalcance de las luces permanece en el modo de gran amortiguacin. Los motores paso a pasoson adaptados slo lentamente a la inclinacin del vehculo, para evitar que ondulaciones obaches de la calzada ocasionen correcciones constantes del alcance de los faros. En las

aceleraciones o frenados se conecta inmediatamente el modo dinmico. En pocas milsimasde segundo asegura la adaptacin del alcance de las luces. A continuacin el sistema conectade nuevo automticamente al modo de amortiguacin lenta.

Sensores de posicin (recorrido/posicin angular)

Sensores ultrasnicos

AplicacinLos sensores ultrasnicos se utilizan para averiguar las distancias a que se encuentranposibles obstculos y para vigilar un espacio; estn integrados en los parachoques devehculos p. ej. para facilitarentrada y salida de aparcamientos y las maniobras de estacionamiento. El gran ngulo deabertura que se obtiene con el empleo de varios sensores (cuatro en la parte trasera y decuatro a seis en la parte delantera) permite determinar con ayuda de la "triangulacin" ladistancia y el ngulo en relacin con un obstculo. El alcance de deteccin de un sistema de talclase cubre una distancia de aprox. 0,25 a 1,5 m.


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EstructuraUn sensor se compone de una caja de plstico con conexin por enchufe integrada, unconvertidor de ultrasonidos (membrana de aluminio en cuyo lado interior hay pegada unapastilla piezoceramica) y una placa de circuitos impresos con electrnica de emisin yevaluacin (figura inferior). Dos de las tres lneas elctricas de conexin a la unidad de controlsirven para la alimentacin de tensin. Por la tercera lnea, bidireccional, se conecta la funcinemisora y se transmite la seal de recepcin evaluada de vuelta a la unidad de control(conexin de colector abierto de alto potencial de reposo).

FuncionamientoEl sensor ultrasnico funciona segn el principio "impulso-eco" en combinacin con la"triangulacin". Cuando recibe de la unidad de control un impulso digital de emisin, el circuito

electrnico excita la membrana de aluminio mediante impulsos rectangulares dentro de lafrecuencia de resonancia para generar vibraciones tpicas de aprox. 300 s, emitindoseentonces ondas ultrasnicas: la onda sonora reflejada por el obstculo hace vibrar a su vez la


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membrana, que entretanto se haba estabilizado (durante el perodo de extincin de aprox. 900s no es posible ninguna recepcin). La piezocermica convierte estas vibraciones en unaseal elctrica analgica, que la electrnica del sensor amplifica y transforma en una sealdigital (figura inferior). El sensor tiene prioridad frente a la unidad de control y, al detectar unaseal de eco, conmuta la conexin de la seal a "bajo potencial" (


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Un ejemplo: actual de utilizacin son los sensores de aparcamientode, Estos son unossensores de ultrasonidos de un dimetro de 19mm.. Los sensores de tercera generacinutilizan la ms avanzada tecnologa de sensibilidad asimtrica.. El micro sensor tiene unacapacidad de deteccin muy amplia, abarcando un ngulo de 160 horizontalmente y 60verticalmente. Esta avanzada tecnologa aumenta la capacidad de deteccin en un 100%comparado con otros sistemas convencionales.El minsculo tamao de los sensores, permite la instalacin en todos los coches, ya quepueden ser pintados con spray para conservar la imagen original del vehculo.Este dispositivo consta, de dos o cuatro sensores de ultrasonidos, a eleccin del cliente, queson instalados en el parachoques trasero. El sistema nicamente se activar cuando esteactivada la marcha atrs, indicado por un suave sonido.La frecuencia del tono indicara al conductor de la cercana de algn objeto, y la distancia hastael vehculo.


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Sensores electromagnticos (radar)

El radar lo consideramos como un sensor, pues mide la distancia, la velocidad relativa y laposicin lateral de los vehculos que marchan delante. Para ello el radar (Radiation Detectingand Ranging) emite paquetes de ondas milimtricas. Para su empleo en la circulacin por lasprincipales marcas de automviles se ha autorizado la banda de frecuencias de 76...77 GHz

(longitud de onda = 4 mm). Los paquetes de ondas emitidos son reflejados por las superficiesde metal o material de alta dielectricidad y son detectados de nuevo por el mdulo receptor delradar. La duracin y/o frecuencia de las seales recibidas es comparada con la de las sealesemitidas. A fin de que la comparacin pueda ser utilizada para las interpretaciones deseadas,el paquete de ondas que ha de ser emitido es conformado en funcin del transcursofrecuencia-tiempo (modulacin). Los modos ms conocidos son la modulacin de impulsos, enla que se forman impulsos de una dimensin de 10...30 ns (lo que corresponde a una longitudde 3...10 m), y la modulacin de frecuencia, que en el momento de la emisin vara lafrecuencia (momentnea) de las ondas en funcin del tiempo.


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La seal recibida ha de ser demodulada para que pueda suministrar la informacin deseada. Si

se trata de una seal de modulacin de impulsos, se mide el tiempo transcurrido y entre laemisin y la recepcin puede ser determinada a partir de esta diferencia de tiempo y enrelacin con la velocidad de la luz "c" (aproximadamente 300.000 km/s):

d = t . c/2

El divisor 2 tiene en cuenta el recorrido de ida y vuelta de la seal (ejemplo: t = 1 scorresponde a una distancia de d = 150 m}.

Si se trata de la modulacin de frecuencia, la variacin de la frecuencia tiene lugar durante laemisin. En caso de variacin lineal, la seal de impacto retardada en funcin del tiempo derecorrido presenta, en comparacin con la seal actual emitida, una diferencia de frecuenciaque es proporcional a la distancia (para 100 MHz/ms y una distancia d = 150 m, la deferenciade frecuencia obtenida es de 100 kHz). Si bien la velocidad relativa del objeto de medicin sepuede determinar a partir de mediciones sucesivas de la distancia, este parmetro se puedemedir con una fiabilidad y precisin considerablemente mayores utilizando el efecto Doppler.

En caso de un acercamiento aumenta la frecuencia de las ondas recibidas en 510 Hz por m/sde velocidad relativa (a 76 GHz).

La posicin lateral del objeto del radar constituye la tercera dimensin de base buscada. Estaslo puede ser determinada si el haz del radar es dirigido en diferentes direcciones; partiendode la intensidad de la seal, se determina la direccin que ofrece la reflexin ms fuerte. Paraello es necesario un rpido barrido ("scanear") mediante un haz o una configuracin multihaz.Con varias antenas.

EstructuraLa frecuencia de trabajo de 76 GHz (longitud de onda de aprox. 3,8 mm) hace posible unaconstruccin compacta, requerida para el empleo en vehculos. Un oscilador Gunn (diodo Gunndentro de una caja ecoica) alimenta en paralelo tres antenas patch dispuestas enyuxtaposicin, que sirven al mismo tiempo para la recepcin de las seales reflejadas (figurainferior). Una lente de plstico colocada delante (lente de Fresnel) concentra el haz de rayos deemisin dentro de una ventana angular de 5 en el plano horizontal y de 1,5 en el vertical,referida al eje del vehculo. Por el desplazamiento lateral de las antenas, la caracterstica derecepcin de stas (ancho de 6-dB : 4) seala en diferentes direcciones. Adems de ladistancia de los vehculos que marchan delante y de su velocidad relativa, se puede averiguarde ese modo tambin la direccin en la que son detectados. Unos acopladores direccionalesseparan las seales emitidas de las seales recibidas. Tres mezcladores posconectados

transponen la frecuencia de recepcin en bajas frecuencias casi hasta el cero (0...300 kHz),mediante su mezcla con la frecuencia de emisin. Las seales de baja frecuencia son


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digitalizadas para su ulterior evaluacin y sometidas a un rpido anlisis de Fourier paradeterminar la frecuencia.

La frecuencia del oscilador Gunn se compara continuamente con la de un oscilador estable dereferencia DRO (Dielectric Resonance Oscillator), siendo regulada a un valor terico prefijado.A la vez se vara la tensin de alimentacin del diodo Gunn, hasta que corresponde de nuevoal valor terico. Para la medicin, a travs de este bucle de regulacin se aumenta y reducebrevemente la frecuencia del oscilador Gunn cada 100 ms alrededor de 300 MHz en forma dedientes de sierra (FMCW Frequency Modulated Continuous Wave). La seal reflejada en unvehculo que marcha delante sufre un retardo relacionado con el tiempo de propagacin de laonda (que se traduce en una disminucin de la frecuencia en el flanco ascendente y unaumento igual de la frecuencia en el flanco descendente).La diferencia de frecuencia es directamente proporcional a la distancia (p. ej. 2 kHz/m). Si losdos vehculos sealados no marchan a la misma velocidad, la frecuencia de recepcinaumenta entonces por razn del efecto Doppler, tanto en el flanco ascendente como en eldescendente.

Regulador inteligente de velocidad de marcha ACC(Adaptive Cruise Control)Claro que este radar regulador de la distancia es mucho ms que slo un sensor. Pues ademsde determinar la distancia, la velocidad relativa y la posicin lateral de vehculos que marchandelante, este aparato que los ingenieros constructores SCU (Sensor & Control Unit), o sea,unidad sensible y de control, realiza un procesamiento subsiguiente muy complejo que terminacon instrucciones de regulacin para el motor y los frenos (figura inferior). Las funciones deeste aparato exceden a una simple regulacin de la distancia y se extienden a una regulacininteligente de la velocidad de marcha ACC (Adaptive Cruise Control),


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Una de las funciones de base es en primer lugar la regulacin convencional de la velocidad demarcha, con la que se mantiene constante, una vez ajustada, la velocidad de marcha deseada.Esta funcin permanece activa mientras no se detecte ningn vehculo precedente cuyavelocidad sea inferior a la velocidad deseada ajustada por el conductor. Pero cuando en lazona de deteccin del radar (aprox. 100 a 150 m) se descubre un vehculo que impide seguir la

marcha con la velocidad deseada, sta adapta entonces a la velocidad del vehculo queprecede. Si las diferencias de velocidad son ligeras, ello se puede realizar simplementereduciendo la admisin de gas; si las diferencias son de mayor importancia, se hace necesariauna intervencin en los frenos.Una vez se ha compensado la velocidad, el vehculo equipado con ACC sigue al vehculoprecedente con un intervalo de tiempo ampliamente constante, es decir, con una distancia queaumenta tambin la velocidad.La dificultad tcnica mayor para el procesamiento de las seales dentro de la ACC-SCU ladepara la eleccin del vehculo objetivo "correcto". Se trata en primer lugar de reconocer, entrelas muchas reflexiones del radar, aqullas que proceden de los vehculos precedentes yadetectados. Luego hay que apreciar si esos vehculos marchan realmente en el mismo carril (loque particularmente antes de las curvas y durante ellas no es fcil de evaluar, si bien lossensores del sistema de control electrnico de la estabilidad ESP para la regulacin de la

dinmica de marcha suministran importantes magnitudes comparativas).


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Sensores de velocidad de rotacin/velocidad lineal

Magnitudes de medicinLos sensores de velocidad de rotacin y de velocidad lineal miden el ngulo descrito o elespacio recorrido por unidad de tiempo. En ambos casos de aplicacin en el automvil se trata

generalmente de magnitudes de medicin relativas que aparecen entre dos piezas o tambinen relacin con la calzada u otro vehculo. En algunos casos, sin embargo, hay que medirtambin la velocidad de rotacin absoluta en el espacio o alrededor de los ejes del vehculo(giro sobre si mismo y vuelco), parmetro designado a menudo "velocidad de convolucin". As,p. ejemplo., para la regulacin de la dinmica de marcha (ESP) hay que detectar la velocidadde giro del vehculo alrededor de su eje vertical. En la figura inferior tenemos un sensor derotacin tambin conocido como sensor de revoluciones o r.p.m.


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Para la deteccin de la velocidad de rotacin relativa se hace una distincin, segn el nmero yel tamao de las marcas perifricas exploradas de un rotor.

Sensor incremental de paso estrecho, que permite detectar tambin hasta cierto gradola velocidad instantnea perifrica y/o una subdivisin angular muy fina,

Sensor segmentado, que distingue un pequeo nmero de segmentos perifricos (p.ej.el nmero de cilindros del motor) y

Sensor de velocidad de rotacin sencillo, que con la ayuda de una sola marca detectanicamente la velocidad de rotacin media por vuelta.

Son ejemplos de velocidad de rotacin relativa::

Velocidad de rotacin del cigeal y del rbol de levas, Velocidad de giro de las ruedas (para ABS/ASR/ESP) Velocidad de rotacin de la bomba de inyeccin diesel.

La medicin se efecta generalmente con la ayuda de un sistema detector incremental,compuesto de rueda dentada y sensor tacomtrico.

Son adems nuevas aplicaciones: medicin de velocidades de rotacin por medio de sensores tacomtricos integrados en loscojinetes (cojinetes de rueda, mdulo de retn de aceite en el cigeal), velocidad en relacin con el suelo, velocidad de giro del vehculo alrededor de su eje longitudinal (alzable) y del eje de cabeceo(proteccin contra el vuelco).

Principios de medicinLos sensores tacomtricos convencionales se basan en efectos de medicin grandes (p. ej.induccin). Por eso son en la mayora de los casos elctricamente "pasivos", es decir, noposeen generalmente ninguna electrnica integrada. Los sensores ms recientes se basan enefectos de medicin muy pequeos (p. ej. los basados en el efecto Hall) y requieren por tantouna electrnica integrada. Estos sensores se denominan "inteligentes" (llamados a menudotambin sensores "activos"). Los detectores de velocidades de rotacin absolutas (velocidad deconvolucin o de girar sobre si mismo, tambin el vuelco) requieren incluso una electrnicamuy compleja directamente en el sensor, pues los efectos de medicin aqu utilizados no sloson muy pequeos, sino que necesitan tambin una compleja regeneracin de las seales.

Dentro de los sensores de rotacin podemos encontrar los sensores "inductivos" y los"magnetostticos (efecto Hall).


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Sensores inductivosLos sensores inductivos de bobina estaban ya disponibles para la medicin de velocidades derotacin cuando no exista an ninguna versin en absoluto o todava no adecuada entecnologa magnetoesttica (efecto Hall).Los sensores inductivos de velocidad de rotacin constan en principio de tres componentesmagnticos esenciales (figura superior):

bobina fija, pieza de hierro dulce imn permanente.

Los sensores inductivos actuales estn constituidos preferentemente por un imn de barra(figura arriba, pos. 1) con espiga polar de hierro dulce (3) que soporta la bobina de induccin(4) de dos conexiones. Cuando gira una corona dentada ferromagntica (5) u otro rotor deestructura similar por delante de este detector, se induce en la bobina una tensin proporcional(casi sinusoidal) a la variacin del flujo magntico en funcin del tiempo.Los sensores inductivos son siempre, por tanto, sensores dinmicos. En principio no sonapropiados para detectar velocidades extremamente lentas (casi estticas o estticas), pues su

seal de salida tiende entonces a ser cero.Para que la unidad de control pueda efectuar una evaluacin segura y fiable, la tensingenerada por el sensor debera ser de 30 mV como mnimo. La desventaja de los sensoresinductivos, sin embargo, reside en el hecho de que su tensin de salida puede tener a grandesvelocidades valores muy altos, superiores en mucho a 100 V, que son difciles de procesar porva electrnica.Si las altas puntas de tensin son recortadas con la ayuda de diodos Zener, se producen muypronto considerables errores angulares a causa de la variacin consecutiva de la impedanciade carga del sensor. Eso puede ser muy desfavorable por lo menos en el caso de los sensoresangulares de cigeal y de rbol de levas, que participan en la regulacin del avance delencendido. Para estas aplicaciones se requiere una tolerancia angular de aprox. 0,2.

Las coronas dentadas montadas en los cigeales y las ruedas (ABS) estn previstas para

cubrir entrehierros de hasta 0,8 o 1,5 mm. La marca de referencia necesaria para el encendidose obtiene suprimiendo un diente o llenando un hueco entre dientes. Se identifica por la mayordistancia de los pasajes por cero y genera (como si hubiera un diente ms grande) una tensinde seal mucho ms alta.

Ventajas de los sensores inductivos

Bajos costes de fabricacin, Alta estabilidad a perturbaciones: baja resistencia interna esttica (ms elevada en

modo dinmico), ninguna electrnica local (pasividad elctrica) que haya de serprotegido

Ningn problema en caso de derivas de la tensin continua (principio de medicindinmico)

Amplio margen de temperaturas (depende sobre todo de la masa de llenado).

Desventajas

Lmites de reduccin del tamao constructivo en caso de tecnologa de bobinajeconvencional

Seal de salida dependiente de la velocidad de rotacin, no sirve para movimientoscasi estticos

Sensibilidad a variaciones del entrehierro.

Ejemplos de aplicacin

Sensor inductivo de la velocidad de rotacin del motor (sensor de revoluciones delcigeal),


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Sensor inductivo de la velocidad de giro de rueda, Sensor inductivo de la velocidad de rotacin del rbol de levas (encendido

transistorizado de detector inductivo TZ-I), Sensor de movimiento de aguja (inyeccin diesel).

Sensores magnetostticosLa deteccin casi esttica de la velocidad de rotacin se puede realizar con eficacia mediantesensores magnetostticos. Su seal de salida independiente de la velocidad de rotacin ynicamente dependiente del campo magntico facilita y simplifica, incluso en el caso develocidades elevadas, el tratamiento electrnico de tensiones de seales de valores limitados.Ofrecen adems una posibilidad de miniaturizacin del sensor y la ventaja de tener integradosla amplificacin y el tratamiento de las seales en ellos mismos. Gracias a su pequeo tamaode construccin se pueden realizar tambin fcilmente sistemas mltiples tales como p. ej.configuraciones diferenciales o sistemas de deteccin integrada del sentido de rotacin. Unadesventaja importante de tales sensores activos radica sin embargo en el hecho de que elmargen de su temperatura de funcionamiento lo determina muy ampliamente la

correspondiente electrnica de evaluacin a base de componentes de silicio que, en general,no puede resistir temperaturas tan altas como los elementos sensores mismos. Desde hacealgn tiempo se suministran a opcin sensores activos equipados con una salida de corriente(bipolares), de modo que la econmica conexin bifilar de los sensores inductivos de bobina nopodr ser considerada en el futuro ya como una ventaja especfica.

Barreras HallUn ejemplo de sensor manetosttico es la "barrera Hall" (utilizado p. ejemplo como sensoresgeneradores de impulsos en el distribuidor de encendido). Los correspondientes circuitoselectrnicos de alimentacin y de evaluacin de las seales estn integrados directamente enel mismo chip del sensor.Este "C.I. Hall" (realizado en tecnologa bipolar para temperaturas continuas


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Las barreras Hall de este tipo slo se pueden realizar para una resolucin perifrica limitada yse utilizan principalmente como sensores de segmentos. Si las hendiduras entre las pantallasson demasiado estrechas, el campo magntico no atraviesa ya el rotor y no puede alcanzarseya el nivel de induccin necesario.

Sensores de gradienteOtro sensor mangnetosttico son los sensores (sondas) de gradiente, que pueden realizarse aeleccin sobre la base de sensores Hall o de sensores magnetorresistivos diferenciales, sonmucho ms a propsito que los sensores Hall sencillos para la exploracin de rotoresmagnticamente pasivos. Poseen un imn permanente cuya superficie polar orientada hacia larueda dentada es homogeneizada por una delgada plaquita ferromagntica (figura inferior).Sobre sta hay colocados dos elementos galvanomagnticos (trmino genrico para designarsensores Hall y magnetorresistencias) espaciados a una distancia que corresponde a la mitadde la distancia entre dientes. De ese modo un elemento se encuentra exactamente frente a unhueco entre dientes cuando el otro est frente a un diente. El sensor mide la diferencia decampo magntico entre dos puntos muy prximos en el sentido perifrico. La seal de salidacorresponde aproximadamente a la derivacin del campo magntico en funcin del nguloperifrico y, desde el punto de vista de la polaridad, es independiente por tanto del entrehierro.Las variaciones del entrehierro no producen impulsos parsitos, pues no cambian el signo de laseal de gradiente.Para la evaluacin de las seales las dos magnetorresistencias pueden estar sencillamenteconectadas formando un divisor de tensin que es alimentado con una tensin constante ycuya seal de salida es detectada por la unidad de control generalmente sin carga. Atemperatura ambiente y para entrehierros estndar esta seal se aproxima al voltio, perotambin a temperaturas ms altas es an suficientemente grande para que se pueda transmitira la unidad de control sin ser preamplificada.


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Ejemplos de aplicacin de sensores magnetostticos Sensor Hall (encendido transistorizado TZ-H), sensor de fase Hall(rbol de levas), sensor Hall de cajas de cambios (RS50, RS51),

sensor activo Hall de velocidad de rotacin, sensor activo AMR de velocidad de rotacin, sensor magnetorresistivo (para bomba rotativa de inyeccin diesel de mbolos radiales).

Medicin absoluta de velocidades de convolucin

FuncionamientoPara medir la velocidades de convolucion (derrapes o vuelcos del vehculo) se utiliza elgiroscopio. Los giroscopios mecnicos aprovechan las fuerzas de inercia para medir conmucha precisin movimientos angulares en el espacio, independientemente de sistemas de

referencia. A pesar de su gran aptitud para la medicin, ni los girmetros de giroscopio ni lossensores pticos basados en el efecto de Sagnac (girmetros de lser o de fibra optica) entranen consideracin para sistemas del automvil, a causa de aspectos econmicos muy rigurosos.Por el contrario, las exigencias de precisin no tan severas de nuevos sistemas del automvilse rueden satisfacer mediante girmetros realizados en mecnica de precisin omicromecnica, que en vez de un movimiento de rotacin aprovechan nicamente unmovimiento vibratorio elstico equivalente para la generacin de un efecto de medicin. Estossensores llamados girmetros de vibracin o sensores de convolucin por diapasn eranutilizados hasta ahora predominantemente para regulaciones de estabilizacin. Respondentambin en grado suficiente a todas las otras exigencias especficas del automvil, tales comoexencin de mantenimiento, vida til, constante de la duracin de funcionamiento, etc., inclusorespecto a los costes de fabricacin que cabe esperar. Los girmetros de vibracin miden elngulo de aro absoluto sobre el eje vertical del vehculo (eje de guiada) p. ej. en sistemaspara la regulacin de la dinmica de marcha (ESP, estabilizacin de fenmenos de derrape) ypara la navegacin de corta duracin (p. ej. en la zona de un cruce de carreteras). Sistemas


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avanzados para la activacin de sistemas de proteccin contra el vuelco necesitan lasvelocidades de convolucin alrededor de los ejes alzable y de cabeceo del vehculo. Elprincipio de estos sensores se asemeja al de los giroscopios mecnicos. Aprovechan para lamedicin las aceleraciones de Coriolis que se presentan cuando se producen movimientos derotacin acompaados de un movimiento vibratorio.

Ejemplos de aplicacin.

Sensores piezoelctricos de velocidad de convolucin Sensores micromecnicos de velocidad de convolucin MM1 y MM2

Sensores de velocidad de rotacin/velocidad lineal

Sensores de revoluciones inductivosAplicacin

Los sensores de revoluciones del motor (sensores de barra), tambin llamados transmisores derevoluciones o r.p.m, se emplean para:

Medir el nmero de revoluciones del motor Detectar la posicin del cigeal (posicin de los pistones del motor).

El nmero de revoluciones se calcula mediante el intervalo de tiempo entre las seales delsensor. La seal de este sensor es una de las magnitudes ms importantes del controlelectrnico del motor.

Estructura y funcionamientoEl sensor est montado (separado por un entrehierro) directamente frente a una rueda de

impulsos ferromagntica (figura inferior, pos. 5). Contiene un ncleo de hierro dulce (espigapolar) (3) rodeado por un devanado (4). La espiga polar comunica con un imn permanente (1).Hay un campo magntico que se extiende sobre la espiga polar y penetra en la rueda deimpulsos (5). El flujo magntico a travs de la bobina depende de si delante del sensor seencuentra un hueco o un diente de la rueda de impulsos. Un diente concentra el flujo dedispersin del imn. Se produce una intensificacin del flujo til a travs de la bobina. Porcontra, un hueco debilita el flujo magntico. Estos cambios en el flujo magntico inducen en labobina una tensin sinusoidal de salida que es proporcional a la velocidad de las variaciones y,por tanto, al nmero de revoluciones (figura 2). La amplitud de la tensin alterna creceintensamente a medida que aumenta el nmero de revoluciones (pocos mV... >100 V). Existeuna amplitud suficiente a partir de un nmero mnimo de 30 revoluciones por minuto.


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El nmero de dientes de la rueda de impulsos depende de la aplicacin. Los motores consistemas de gestin por electrovlvulas tienen ruedas de impulsos con divisin 60, existiendoen ellas un hueco correspondiente a dos dientes (5). Esto quiere decir que la rueda tiene 60 - 2= 58 dientes. El hueco por dientes faltantes especialmente grande es una marca de referenciay est asignado a una posicin definida del cigeal. Sirve para la sincronizacin de la unidadde control.

Otra ejecucin de la rueda de impulsos lleva un diente por cilindro en el permetro. Si el motores de cuatro cilindros p.ej. hay cuatro dientes; por tanto, por cada vuelta se producen cuatroimpulsos.Los dientes y la espiga polar han de estar ajustados entre s en su geometra. El circuito deevaluacin en la unidad de control convierte la tensin sinusoidal de amplitud muy diferenciadaen una tensin rectangular de amplitud constante. Esta seal se evala en el microcontroladorde la unidad de control.

Sensores de revoluciones y sensores de ngulo de giroAplicacinEstos sensores estn montados en las bombas rotativas de inyeccin Diesel de mando porelectrovlvula de alta presin. Su seal se emplea para:

Medir el nmero de revoluciones actual de la bomba rotativa, Determinar la posicin del ngulo momentneo bomba/rbol de levas del motor y Medir la posicin de regulacin momentnea del variador de avance.


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El nmero de revoluciones actual de la bomba es una de las magnitudes de entrada para launidad de control de sta. La unidad determina as el tiempo de activacin de la vlvula de altapresin y, dado el caso, de la vlvula del variador de avance.El tiempo de activacin de la vlvula de alta presin es necesario para adaptar el caudal deinyeccin terico a las condiciones de servicio presentes en ese momento. La posicin delngulo en el instante determina los momentos de activacin para la vlvula de alta presin.Slo con una activacin correcta respecto al ngulo se garantiza que tanto el cierre como laapertura de la vlvula de :alta presin tengan lugar en la carrera de leva correspondiente. Laactivacin exacta asegura el comienzo y el caudal de inyeccin correctos.La posicin necesaria para la regulacin del variador del avance se determina comparando lasseales del sensor de revoluciones del cigeal con las del sensor del ngulo de giro.


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Estructura y funcionamientoEl sensor de revoluciones o sensor de ngulo de giro explora un disco-rueda de impulsos quetiene 120 dientes y est montado sobre el eje de accionamiento de la bomba rotativa. El disco-rueda tiene (repartidos uniformemente en su permetro) huecos entre dientes, cuyo nmerocorresponde al nmero de cilindros del motor.El sensor empleado es un sensor doble diferencial de clulas resistivas. Estas son resistenciasde semiconductor mandadas por campo magntico; su estructura es similar a la de lossensores Hall. Las cuatro resistencias del sensor doble diferencial estn conectadaselctricamente como puente integral.El sensor tiene un imn permanente cuya cara polar dirigida al disco-rueda de impulsos es

homogeneizada por una delgada plaquita ferromagntica. Sobre ella estn fijas las cuatromagnetorresistencias a media distancia de la existente entre dientes. De este modo seencuentran siempre alternadas dos resistencias frente a huecos y dos frente a dientes. Lasclulas magnetorresistivas para automviles soportan temperaturas de hasta < 170 C (porbreve perodo


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Sensores de fase HallAplicacinEl rbol de levas est desmultiplicado en una relacin de 1:2 respecto al cigeal. Su posicinindica si un pistn del motor que se mueve hacia el punto muerto superior se encuentra en eltiempo de compresin o en el de escape. El sensor de fase junto al rbol de levas (tambinllamado transmisor de fase) suministra esta informacin a la unidad de control.

Estructura y funcionamientoSensores de barra HallLos sensores de barra Hall (figura 2 a) aprovechan el efecto Hall: con el rbol de levas gira unrotor (pos. 7, rueda de impulsos con dientes, segmentos o un diafragma con aberturas) de

material ferromagnetico El circuito integrado Hall (6) se encuentra entre el rotor y un imnpermanente (5) que proporciona un campo magntico perpendicular al elemento Hall.Cuando pasa un diente (Z) por delante del elemento sensor atravesado por corriente (plaquitade semiconductor) del sensor de barra, vara l la intensidad del campo magnticoperpendicularmente al elemento Hall. Por tanto, los electrones impulsados por el componentelongitudinal de una tensin aplicada al elemento son desviados en mayor gradoperpendicularmente al sentido de la corriente (figura 1, ngulo "a").


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De este modo se genera una seal de tensin (tensin Hall), en un margen de milivoltios,independiente de la velocidad relativa entre el sensor y la rueda de impulsos. El sistemaelectrnico evaluador incorporado en el circuito integrado Hall del sensor prepara la seal y laentrega como una seal de salida rectangular.

Sensores de barra Hall diferencialesLos sensores de barra que trabajan segn el principio diferencial disponen de dos elementosHall desplazados en los sentidos radial y axial en el espacio (figura inferior, SI y S2). stossuministran una seal de salida proporcional a la diferencia de la densidad de flujo entre losdos puntos de medicin. Para ello es necesario, sin embargo, un "diafragma con aberturas" dedoble va o una "rueda de impulsos de doble va" para poder generar una seal opuesta enambos elementos Hall.Estos sensores se emplean cuando las exigencias de precisin son muy elevadas. Constituyenotras ventajas el mayor entrehierro y una buena compensacin de la temperatura.


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Sensores de velocidad de giro de las ruedasAplicacionesDe las seales de los sensores de velocidad de giro de las ruedas las unidades de control delos sistemas ABS, ASR y ESP derivan la velocidad de rotacin de las ruedas (nmero devueltas), para impedir el bloqueo o el patinaje de las ruedas y asegurar as la estabilidad ydirigibilidad del vehculo. A partir de estas seales, los sistemas de navegacin calculan ladistancia recorrida.

Estructura y funcionamiento

Sensor de velocidad de rotacin pasivo (inductivo) La espiga polar del sensor inductivo develocidad de rotacin, que est rodeada de un arrollamiento, se encuentra directamente sobrela corona generadora de impulsos, fijamente unida con el cubo de rueda. La espiga polar demagnetismo dulce est unida con un imn permanente, cuyo campo magntico llega hasta lacorona generadora de impulsos, penetrando en ella. A causa de la alternancia permanenteentre los dientes y los entredientes, el giro de la rueda ocasiona la variacin del flujo magnticodentro de la espiga polar y, por consiguiente, tambin dentro del arrollamiento que la rodea. Lavariacin del campo magntico induce en el arrollamiento una tensin alterna, que se toma encada extremo del bobinado.Tanto la frecuencia como la amplitud de la tensin alterna son proporcionales a la velocidad degiro de la rueda. Cuando la rueda est parada, la tensin inducida es igual a cero. La velocidadmnima mensurable depende de la forma de los dientes, del entrehierro, de la pendiente de lasubida de tensin y de la sensibilidad de entrada de la unidad de control; partiendo de este

parmetro se puede conocer la velocidad mnima de conexin alcanzable para la aplicacin delABS.El sensor de velocidad de giro y la rueda de impulsin estn separados por un entrehierro deaprox. 1 mm con estrechas tolerancias, para garantizar una deteccin eficaz de las seales.Adems, una fijacin firme del sensor de velocidad de giro impide que sus seales seanalteradas por vibraciones procedentes del freno de rueda.Como las condiciones de montaje en la zona de la rueda no son siempre idnticas, existendiferentes formas de la espiga polar y distintos modos de montaje. La ms difundida es laespiga polar en forma de cincel (llamada tambin polo plano, figura inferior a) para montajeradial, perpendicular a la corona generadora de impulsos. La espiga polar en forma de rombo(llamada tambin polo en cruz, figura inferior b), para montaje axial, se encuentra en posicinradial respecto a la corona generadora de impulsos. Los dos tipos de espiga polar han de estarexactamente ajustados a la corona generadora de impulsos en su montaje. La espiga polar

redonda (figura inferior c) no exige una alineacin exacta con la corona generadora de


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impulsos; sta, sin embargo, ha de tener un dimetro suficientemente grande o un nmeroreducido de dientes.

Sensores tacomtricos de cajas de cambiosAplicacinLos sensores tacomtricos RS (Rotational Speed Sensor) detectan la velocidad de rotacin encambios de marchas automticos, semiautomticos y de variacin continua (CVT). Para esta

utilizacin, los sensores son por su concepcin resistentes a los aceites ATF paratransmisiones automticas. El "concepto de compactacin" prev la integracin en el mdulode mando del cambio de marchas o en versin independiente. La tensin de alimentacin Uvse encuentra entre 4,5 y 16,5 V y el margen de temperaturas de funcionamiento alcanza de -40a +150C.

Estructura y funcionamientoEl sensor tacomtrico activo posee un C.I. de efecto Hall diferencial y un interface de corrientebifilar. Para el funcionamiento ha de ser conectado a una fuente de tensin (tensin dealimentacin Uv. El sensor puede detectar la seal de velocidad de rotacin generada porruedas dentadas y discos de chapa ferromagnticos o por coronas multipolares (entrehierroentre 0,1 y 2,5 mm); aprovecha el efecto Hall y suministra una seal de amplitud constante,

independiente de la velocidad de rotacin. Eso hace posible una deteccin de velocidades derotacin de hasta casi n = 0. Para la entrega de la seal se modula la corriente de alimentacinen el ritmo de la seal incremental. La modulacin de la corriente (baja: 7 mA, alta: 14 mA) es


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convertida luego mediante una resistencia de medicin RMintegrada en la unidad de control enuna tensin de seal URM(figura inferior).

Existen dos versiones de sensores tacomtricos de cajas de cambios:

RS50Protocolo de datos: informacin de velocidad de rotacin en forma de sealrectangular.Extensin funcional: seal de frecuencia proporcional a la velocidad de impulso yocasionada por la corona generadora de impulsos al girar pasando por delante de lasuperficie del sensor.

RS51Protocolo de datos: informacin de velocidad de rotacin en forma de seal rectangulare informaciones adicionales transmitidas por el procedimiento de modulacin deduracin de impulsos.Extensin funcional: seal de velocidad de rotacin, identificacin de inmovilizacin, del

sentido de rotacin, de la reserva de entrehierro y de la posicin de montaje.


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Portainyector con sensor de movimiento de agujaAplicacinEl comienzo de inyeccin es una magnitud caracterstica importante para el funcionamientoptimo de los motores Diesel. Su deteccin hace posible p.ej. una variacin del avance deinyeccin en funcin de la carga y del nmero de revoluciones en el circuito de regulacincerrado. Sirve para ello en las bombas rotativas o en lnea un portainyector con sensor demovimiento de aguja (figura inferior) que suministra una seal cuando se levanta la aguja delinyector.

Estructura y funcionamientoEl perno de presin prolongado, de magnetismo permanente (12), penetra en la bobina (11). Laprofundidad de penetracin (longitud de recubrimiento "X") determina el flujo magntico en labobina. Un movimiento de la aguja del inyector induce, con la variacin del flujo magntico enla bobina, una seal de tensin dependiente de la velocidad que es procesada directamente enun circuito de evaluacin en la unidad de control. La superacin de una tensin umbral le sirveal circuito de evaluacin como seal para el comienzo de inyeccin.


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Sensor inductivo para encendido transistorizadoAplicacinEste sensor inductivo es un disparador de impulsos para el encendido transistorizado TZ-I.Representa un generador elctrico de corriente alterna. El punto de conexin del ngulo decierre se determina por comparacin de la seal de tensin alterna del sensor con una seal detensin correspondiente al tiempo de regulacin de la corriente.

EstructuraEl sensor inductivo est alojado en la caja del distribuidor de encendido, en el lugar queocupaba el anterior ruptor convencionalEl ncleo magntico dulce del arrollamiento de induccin tiene la forma de un disco, llamado"disco polar". El imn permanente, el arrollamiento de induccin y el ncleo del sensor inductivoforman una unidad compacta, el "estator".Frente a esta unidad gira la rueda generadora de impulsos, fijamente unida al rbol deldistribuidor y llamada "rotor". El rotor (comparable a la leva de encendido del ruptor) est fijadosobre el rbol hueco que rodea el rbol del distribuidor.

El ncleo y el rotor son de acero magntico dulce; tienen prolongaciones en forma de dientes(dientes del estator y del rotor): El disco polar (ncleo) tiene p. ej. en el lado exterior dientesestatricos doblados en ngulo recto hacia arriba.Conforme a ello, el rotor tiene dientes doblados hacia abajo.El nmero de dientes del rotor y del disco polar corresponde generalmente al nmero decilindros del motor. Cuando estn frente a frente, los dientes fijos y los dientes mviles estndistanciados unos de otros aproximadamente 0,5 mm.

FuncionamientoEl principio de funcionamiento se basa en el hecho de que el entrehierro entre los dientes delrotor y del estator vara peridicamente al girar el rotor. Con l vara el flujo magntico. Lavariacin del flujo induce una tensin alterna en el arrollamiento de induccin. La tensin decresta Us es entonces proporcional a la velocidad de rotacin: aprox. 0,5 V a baja velocidad yaprox. 100 V a alta velocidad. La frecuencia de esta tensin alterna corresponde al nmero dechispas de encendido por minuto,


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Sensor Hall para encendido transistorizadoAplicacinEste sensor Hall es un disparador de impulsos para el encendido transistorizado TZ-H. Laseal de esta "barrera Hall" integrada en el distribuidor de encendido corresponde, en sucontenido de informaciones, a la seal del encendido convencional por bobina y mando porcontactos: mientras que el ruptor del encendido en el distribuidor determina el ngulo de cierrecon la ayuda de la leva de encendido, el sensor Hall en el distribuidor prefija la relacin cclicade impulsos mediante su rotor de pantallas.

EstructuraEl sensor Hall (figura inferior) est integrado en el distribuidor de encendido. Su barrera

magntica est montada sobre la placa soporte mvil. El C. I. Hall se encuentra sobre unsoporte cermico; el circuito y una de sus piezas conductoras estn rodeados de plsticofundido, como medida de proteccin contra la humedad, la suciedad y daos de ordenmecnico. Las piezas conductoras y el rotor de pantallas son de material magntico dulce. Elnmero de pantallas es igual al nmero de cilindros. El ancho "b" de cada pantalla puededeterminar, segn el mdulo electrnico utilizado, el ngulo de cierre mximo de este sistemade encendido. Por ello, el ngulo de cierre permanece prcticamente constante durante toda lavida til del sensor Hall; por tanto, no es necesario ya un ajuste del ngulo de encendido.


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FuncionamientoCuando gira el rbol del distribuidor, las pantallas del rotor pasan sin contacto por el entrehierrode la barrera Hall; cuando el entrehierro est libre, el C.I. Hall incorporado y el elemento sensorHall son atravesados por el campo magntico. El flujo magntico incide en el elemento sensorHall y la tensin Hall alcanza su valor mximo. El C.I. Hall est activado. Tan pronto como unade las pantallas entra en el entrehierro, la mayor parte del flujo magntico se dispersa en lapantalla y es mantenido alejado as del C.I. La densidad del flujo desaparece del elementosensor Hall, excepto un pequeo resto procedente del campo de dispersin. La tensin Hallalcanza un mnimo. La forma de la pantalla del rotor determina el ngulo de cierre porgeneracin inmediata de una tensin de rampa a partir de la tensin de la seal /s (tensinHall convertida, figura 2); sobre esta tensin de rampa se desplaza el punto de activacin delngulo de cierre. El principio de trabajo y la forma de construccin del sensor Hall permiten un

ajuste del encendido estando el motor parado, siempre que no se haya previsto ningunadesconexin de la corriente de reposo.


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Sensores de convolucin (viraje) piezoelctricos de diapasnEstructuraEl sensor de ngulo de rotacin (llamado tambin girmetro) se compone de un cuerpo deacero en forma de diapasn provisto de cuatro piezoelementos (dos en la parte inferior y dosen la parte superior, figura 1) y de una electrnica de deteccin.Este sensor, insensible a perturbaciones magnticas, efecta mediciones muy precisas.Se monta bajo la columna de direccin, junto al transmisor de aceleracin transversal, en unsoporte comn.Detectan en vehculos con regulacin de la dinmica de marcha (ESP) los movimientos de

rotacin del vehculo sobre su eje vertical, p. ej. al recorrer curvas o en caso de desviarse de ladireccin o de patinar (derrapar). Este sensor mide la velocidad de viraje, indicado en el equipode autodiagnstico como /s (grados/segundo).Por esta razn la posicin de montaje es crtica, ya que un mal montaje implica una sealerrnea.

Est compuesto por una electrnica de control y un sensor capaz de medir los giros sobre eleje vertical, denominado diapasn doble. El diapasn est construido a partir de siliciomonocristalino.Cuando el diapasn doble se torsiona bajo el efecto de los pares de viraje, la electrnica decontrol detecta estas solicitaciones mecnicas y las transforma en seales elctricas.Esto requiere que el transmisor sea alimentado con 5 V y masa por la unidad de control, en

tanto que la seal enviada del transmisor a la unidad es una tensin que vara en funcin delpar de viraje entre 0 y 5 V, dando un valor de 25 V cuando no hay ningn par de virajeaplicado.


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Si se analiza el diapasn doble en detalle se observa que consta de dos diapasones simplesopuestos entre s y unidos por la base. Al diapasn superior se le llama de excitacin y alinferior, de medicin.Estn diseados de tal forma que el diapasn de excitacin entra en resonancia al alcanzaruna frecuencia de 11 kHz, mientras que el diapasn de medicin tiene la frecuencia deresonancia a 11,33 kHz.

FuncionamientoAl aplicarse una tensin, los piezoelementos inferiores comienzan a vibrar y excitan a su vezlos piezoelementos en los extremos superiores del diapasn, haciendo que generenvibraciones de fase opuesta.

Marcha en lnea rectaAl marchar en lnea recta, ninguna aceleracin de Coriolis acta sobre el diapasn.Como los piezoelementos superiores vibran siempre en fase opuesta y slo sonsensitivos perpendicularmente al sentido de las vibraciones (figura la), no generanninguna tensin.

Marcha por una curvaLa aceleracin de Coriolis, que se manifiesta cuando tiene lugar un movimiento de giroen unin con el movimiento vibratorio (pero perpendicular a ste ltimo), se aprovechapara la medicin en la curva. El movimiento de giro ocasiona entonces eldesplazamiento de las zonas superiores del diapasn fuera del plano de vibracin(figura Ib). A causa de ello se origina en los piezoelementos superiores una tensinelctrica alterna, que llega a la centralita del control de estabilidad a travs de unaelectrnica integrada en la caja del sensor. La amplitud de la seal de tensin dependetanto de la velocidad de giro como de la velocidad de vibracin; su signo, del sentido degiro del recorrido en la curva.


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Sensores de convolucin piezoelctricos ("vasos" oscilantes)AplicacinSe trata de otro modelo de sensor de viraje o de velocidad de viraje (llamados tambingirmetros).

Estructura y funcionamientoLos sensores de convolucin piezoelctricos son detectores mecnicos de precisin. Un

cilindro metlico hueco oscilatorio (9) es excitado a oscilar y es mantenido en resonancia ensentido radial por dos cermicas piezoelctricas 1-1' diametralmente opuestas fijadas en elcilindro; un segundo par de cermicas piezoelctricas 2-2', dispuesto desplazado en 90 del


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primero, estabiliza la oscilacin a una amplitud constante, que presenta cuatro nudos deoscilacin alineados en sentido axial (desplazados en 45 del sentido de excitacin) (figuras 1 a3).Al girar a la velocidad de convolucin (V) alrededor del eje del cilindro, los nudos se desplazanligeramente en la periferia por el efecto de la aceleracin de Coriolis; en esos nudos que,normalmente estn libres de fuerza, aparecen entonces unas fuerzas proporcionales a la

velocidad de rotacin, que son detectadas por un tercer par de cermicas piezoelctricas 3-3'.Un cuarto par de excitacin 4-4' y un bucle cerrado de regulacin reducen la tensin resultantea un valor de referencia Uref = 0. La magnitud de ajuste necesaria para ello sirve, tras unesmerado filtrado por un rectificador de sincronizacin de fases, como seal de salidaextremamente precisa. Mediante una encauzada variacin provisional del valor terico a ref =O se puede comprobar fcilmente el sistema total del sensor (test integrado). La derivacintrmica de este sensor requiere la existencia de un complejo circuito de compensacin. Lainevitable alteracin con el tiempo de las caractersticas del material de los elementospiezoelctricos obliga adems a realizar un envejecimiento prematuro esmerado.

Sensores de aceleracin y de vibraciones

Magnitudes de medicinLos sensores de aceleracin y de vibraciones son apropiados para la regulacin contra ladetonacin (picado) en motores de combustin interna, tambin sirven para activar sistemas deproteccin de los pasajeros (airbag, tensores de cinturn, arco contra el vuelco) y para detectaraceleraciones en las curvas y variaciones de velocidad en vehculos de traccin integralequipados con el sistema antibloqueo ABS o el programa electrnico de estabilidad ESP, o conun sistema de regulacin del tren de rodaje.La magnitud de medicin es la aceleracin "a", que con frecuencia se indica como mltiple dela aceleracin de la gravedad "g" (1g = 9,81 m/s2) para valores tpicos de los automviles


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Sensores de aceleracin y devibraciones

AplicacinCampo demedicin

Regulacin contra la

detonacin1....10g

Proteccin de lospasajeros- Airbag, tensor decinturn- Arco contra el vuelco- Bloqueador de cinturn

50g4g

0,4g

ABS, ESP 0,8g.....1.2g

Regulacin del tren derodaje:- Carrocera- Eje

1g10g

Principios de medicinTodos los sensores de aceleracin miden en principio, con arreglo a la ley fundamental de lamecnica, las fuerzas F, ejercidas por la aceleracin "a" sobre las masas (inertes) "m", sea yade modo nicamente dinmico (sensores de vibraciones) o tambin esttico:

F = m a

Como en el caso de medicin de una fuerza, existen sensores que miden un desplazamiento yotros que miden esfuerzos mecnicos.El encapsulamiento en estos sensores tiene una importancia decisiva para la calidad de ladeteccin. En su funcin de sensores de inercia detectan la magnitud de medicin sin la menorcomunicacin con el exterior; puede encapsularse pues fcilmente de modo hermtico. Han dedisponer, sin embargo, de medios apropiados para un acoplamiento mecnico lo mas rgidoposible al cuerpo a medir, pues elementos intermedios adicionales elsticos o sueltos alteraranconsiderablemente la medicin. Este acoplamiento rgido y fijo no debe dar lugar, sin embargo,a que las posibles dilataciones trmicas del cuerpo a medir se transmitan p.ej. al sensor, lo quepodra influir en el valor medido.Hay que tener en cuenta que los sensores piezoelctricos tienen una alta resistencia interior,es recomendable instalar un primer amplificador desacoplador directamente junto al sensor (aser posible incluso dentro de una caja hermtica comn), para detectar la tensin de salida.

Largos cables de alimentacin alteran la seal, tanto por su capacidad parsita (divisor detensin) como por su resistencia efectiva parsita.

Ejemplo de sensores de aceleracin:

Sensores de aceleracin de efecto Hall. Sensores de aceleracin piezoelctricos Sensores de aceleracin micromecnicos

Sensores de aceleracin de efecto Hall.AplicacinLos vehculos equipados con el sistema antibloqueo ABS, el control de traccin ASR, una


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traccin integral o con el programa electrnico de estabilidad ESP disponen, adems de lossensores de velocidad de giro de las ruedas, de un sensor de aceleracin de efecto Hall para lamedicin de las aceleraciones longitudinal y transversal del vehculo (referido al sentido demarcha, segn la posicin de montaje).Para su correcto funcionamiento y debido a su funcin en el sistema, es conveniente que estesensor est instalado lo ms cerca posible del centro de gravedad del vehculo.

Su misin es la de detectar si existen fuerzas laterales que traten de sacar el vehculo de latrayectoria deseada y detectar su intensidad. Este detector es muy sensible y delicado, por loque puede sufrir daos con facilidad.

EstructuraEl sensor de aceleracin de efecto Hall utiliza un sistema masa-resorte de fijacin "elstica".Est constituido por un resorte

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