Para Que Nos Sirve El Osciloscopio Automotriz

Como el osciloscopio se utiliza cada vez ms en el taller, y llegar el momento en que sea imprescindible (como

ocurri con el multmetro y el escner), publicamos este artculo que forma parte de los materiales desarrollados

para el seminario Aplicacin del osciloscopio en la reparacin automotriz y de un manual combo que

publicaremos prximamente.

Qu es y para qu nos sirve el

osciloscopio?Staff editorial de Tu Taller Mecnico

Qu es y para qu nos sirve el

osciloscopio?

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16 TTM AUTOMOTRIZ / Noviembre 2012 www.tutallermecanico.com.mx

Figura 1

La representacin grfica de una seal elctrica

As como el electrocardiograma es una representacin grfica de la actividad elctrica del corazn, un oscilograma es la representacin grfica de las fluctuaciones de una seal elctrica.En el caso del diagnstico automotriz, es posible analizar si es correcto el funcionamiento de un sensor, un actuador o de la computadora, de una manera que ni el multmetro ni el escner permiten.

Qu es un osciloscopio

Es un equipo de diagnstico que permite medir y mostrar de mane-ra grfica las seales elctricas; a esa representacin grfica se le llama forma de onda u oscilograma. Figura 1.

Por qu necesitamos analizar oscilogramas?

El multmetro es insuficiente para realizar mediciones en las que es ne-cesario verificar los cambios de vol-taje de una lnea elctrica; es decir, para mediciones en las que no hay un voltaje fijo, sino que ste vara segn las condiciones de operacin del vehculo. Figura 2.

Precisamente, para medir y ana-lizar seales cuyo voltaje tiene un comportamiento variable, se utili-zan las formas de onda que desplie-ga el osciloscopio.

Qu tipos de osciloscopios existen

Son tres tipos de osciloscopios los que se utilizan en el taller: autno-mos, combinados e interfaces para computadora. Figura 3.

AutnomosSon equipos porttiles que a su vez se dividen en dos clases: los que ofrecen las prestaciones generales de cualquier osciloscopio y los de-dicados al diagnstico automotriz. La diferencia principal entre am-bos, es que los dedicados simplifi-can el trabajo de medicin e inter-pretacin, porque ofrecen opciones y mens para los anlisis especfi-camente requeridos en el taller; pero su desventaja es que llegan a ser muy costosos.

CombinadosSon equipos en los que se combi-nan funciones de multmetro-osci-loscopio o de escner-osciloscopio.

Sin embargo, esta versatilidad pue-de tener una desventaja: que el os-ciloscopio sea de baja frecuencia y de respuesta lenta.

Interfaces para computadoraSon unidades que se conectan en una computadora y que a travs de un software despliegan los oscilo-gramas. Esa desventaja (requieren una computadora), se compensa con otras ventajas evidentes:

Son de bajo costo. Ofrecen gran versatilidad funcio-

nal y mayor potencia de clculo. Ofrecen mayores posibilidades en

la grabacin de seales, para an-lisis o manipulacin posterior, y para su envo por correo electr-nico.

Prestaciones a tomar en cuenta

Bsicamente, podemos decir que los principales aspectos que se de-

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Un multmetro nos permite conocer si hay voltaje o no en un componente y cul es su valor; qu corriente circula por un cierto circuito; la resistencia de algn dispositivo; la impedancia entre dos puntos, etc.

En la prctica el multmetro y el osciloscopio son instrumentos

complementarios, cada uno con sus aplicaciones especficas. Pero el hecho es que no le

podemos pedir al multmetro lo que ofrece el osciloscopio.

Figura 2

Multmetro Vs. Osciloscopio

Caracterstica Multmetro Osciloscopio

Medicin de voltaje (AC-DC) * *

Medicin de corriente (AC-DC)

*

Medicin de resistencia *

Medicin de frecuencia Algunos *

Otras mediciones (diodos, Hfe, temperatura, etc.)

*

Medicin de ciclo de trabajo *

Medicin de polaridad DC *

Medicin de rizo en lneas de alimentacin

*

Medicin de voltaje pico a pico *

Visualizacin de formas de onda

*

Posibilidad de estudiar fenmenos transitorios

*

Comparacin de dos seales simultneas

Casi todos

Almacenamiento de mediciones

Algunos Algunos

Anlisis de seales digitales *

Portabilidad Muy alta Depende del modelo

PrecioBajo y medio, dependiendo de las prestaciones

Medio y alto, dependiendo de las prestaciones

ben cuidar al adquirir un oscilos-copio son los siguientes:

Ancho de bandaRepresenta la frecuencia mxima de seales que se pueden visualizar en el equipo, y se mide en el rango de miles de ciclos por segundo (KHz o kilohertz), llegando a varios mi-llones de ciclos por segundo (MHz o megahertz).

En un auto, el motor trabaja a velocidades que rara vez exceden las 5,000-6,000 rpm; y si dividi-mos este valor entre 60 (para cal-cular los ciclos por segundo), en-contraremos que incluso a 6,000 RPM apenas tendramos unos 100 ciclos.

Por ejemplo, en la figura 4 tene-mos la imagen tpica de la seal de salida del sensor de velocidad del eje del cigeal, el cual trabaja por me-dios magnticos. Note que en la ba-

rra de escalas se indica claramente una escala de 5 milisegundos por divisin, y en cada divisin encon-tramos poco ms de 6 pulsos del sensor, lo que significa que el perio-



Figura 3

Tipos de osciloscopios

Osciloscopio automotriz

Osciloscopio porttil

Osciloscopio-multmetro

SuperScope 22, osciloscopio para

PC

PortaScope 22, mini osciloscopio

porttil

do de cada pulso es de alrededor de 0.8 milisegundos, lo que a su vez se traduce en una frecuencia de 1,250 ciclos por segundo. Por lo tanto, si usted cuenta con un osciloscopio de 1 MHz, esta medicin la podr rea-lizar sin ningn problema.

Claro que tambin debemos medir el flujo de seales por las l-neas de comunicacin, los pulsos que intercambia la computadora con sus actuadores, las seales que provienen de los sensores, etc. Pero an as, con un osciloscopio de 1 MHz, sern muy pocas las mediciones normales que no podamos realizar.

Nmero de canalesSe refiere al nmero de seales que se pueden visualizar de manea si-multnea y en tiempo real. La ma-yora de los aparatos de nivel me-dio y superior poseen por lo menos dos canales (figura 5); los bsicos slo uno. El promedio recomenda-ble es un osciloscopio de dos cana-les.

ResolucinPara el caso de un osciloscopio di-gital, hay que tomar en cuenta su resolucin, la cual se mide en bits, y representa el nmero de bits que

se utilizan para representar a la se-al anloga.

Evidentemente, conforme ma-yor sea este nmero, la seal se re-presentar de forma ms fiel a la ori-ginal. Ocho bits de resolucin es lo mnimo recomendable. Figura 6.

Mediciones automticas posiblesUna ventaja de los osciloscopios di-gitales, es que son capaces de rea-lizar mediciones de forma autom-tica, para facilitarle el trabajo al usuario; por ejemplo, si usted no comprende bien la cuestin de las divisiones y las escalas, simplemen-



Figura 4

Seal del sensor de rbol de levas (de tipo Hall)

Seal del sensor de cigeal (de tipo magntico)

Figura 5

Figura 6

Seal originalPocos bits de

resolucinMayor nmero debits de resolucin

te puede colocar un par de curso-res en los puntos entre los que de-sea hacer su medicin, y en la pan-talla del osciloscopio aparecer el voltaje, la frecuencia o el valor que le interese. De hecho, la opcin de autoajuste es fundamental.

Qu es una forma de onda

Para comenzar a familiarizarnos con el osciloscopio, vamos a ver un video sobre en el que se hace la prue-ba de los sensores del rbol de levas y cigeal con el SuperScope 22. Ver video 1.

Se llama seal elctrica a cual-quier lnea por donde circule algn tipo de informacin en forma de variaciones de un voltaje; estas va-riaciones pueden ser de muy diver-sos tipos, segn sea la fuente o el destino de la misma.

Precisamente, los oscilogramas o formas de onda, constituyen una representacin grfica del compor-tamiento de una seal en el tiem-po, mediante un esquema de coor-denadas. Su duracin es graficada en el eje horizontal (X) y su ampli-tud en el eje vertical (Y).

Y estas formas de onda propor-cionan valiosa informacin sobre la seal elctrica, pues en cualquier momento podemos visualizar la al-tura que alcanza y, por lo tanto, sa-ber si el voltaje ha cambiado en el tiempo y en qu forma. Por eso, in-sistimos, nunca se debe perder de vista que el tiempo de un oscilogra-ma siempre se graficar en el eje ho-



Periodo:T= 1/3 sg

Frecuencia:f = 1/T = 3Hz

T

1 segundo

Periodo:T= 1/3 sg

Frecuencia:f = 1/T = 3Hz

T

1 segundo

Figura 7

Se utilizan lneas verticales para ubicar el inicio y el fin del ciclo de onda

Seal de 3 Hz (ciclos por segundo) Se utilizan lneas verticales

para ubicar al amplitud de una onda

rizontal (X) y la amplitud en el eje vertical (Y).

Parmetros de una forma de onda

Los principales parmetros que de-ben considerarse para su interpre-

tacin y anlisis son: frecuencia, perodo, amplitud y fase.

FrecuenciaEs el nmero de veces que una onda pasa por un punto determinado en cada segundo; es decir, el nmero de ciclos completos por unidad de

Prueba de los sensores de rbol de levas y de cigeal utilizando el SuperScope 22

Video 1



Figura 8 Figura 9

Figura 10

t

1 Ciclo

1 Seg

2 ciclos/segundo (2Hz)

Voltajepico

Voltajepico

a pico

90 90

270

270

180

180

0 360

36001

-1

0

Intenisdad

Voltaje

0

T4

Fase

Desfase

90 90

270

270

180

180

0 360

36001

-1

0

Intenisdad

Voltaje

0

T4

Fase

Desfase

tiempo de cualquier seal elctri-ca.

La frecuencia se mide en Hertz (Hz = ciclos por segundo). Un KHz equivale a 1,000 ciclos por segun-do; y un MHz equivale a 1 milln de ciclos por segundo. Figura 7.

PerodoEs el tiempo que se requiere para completar un ciclo o una oscilacin de una seal elctrica (milisegun-dos o microsegundos). Figura 8.

Amplitud o voltajeLa amplitud representa el valor ms grande que una onda puede alcan-zar; es lo que se conoce como vol-taje pico a pico (Vpp). ste es el va-lor que resulta de sumar los dos va-lores pico de una corriente: el valor del sentido ascendente o positivo y

el valor descendente o negativo. Fi-gura 9.

FaseCuando se comparan dos seales senoidales de la misma frecuencia, puede ocurrir que no estn en fase; es decir, que no coincidan en el tiempo los puntos equivalentes de ambas seales. Entonces, se dice que estn desfasadas o que hay un retraso entre una seal y otra.

Este concepto, precisamente, nos sirve para entender la sincroni-zacin de seales, como vimos en el video 1. Figura 10.

Algunas formas de onda en el vehculo

En la figura 11 mostramos algunas formas de onda tpicas de varios

sensores y actuadores. Y en el video 2, mostramos tambin varias sea-les obtenidas con el SuperScope 22, en el modo de grabacin de vi-deo.

Conclusin

Como cualquier instrumento, el osciloscopio requiere prctica. Es cierto que hay conceptos nuevos que deben aprenderse y dominarse, pero como hemos visto en este ar-tculo, con una buena gua y em-peo es posible dominar este valio-so instrumento en poco tiempo. Y usted cuenta con Tu Taller Mec-nico para la actualizacin de sus conocimientos.



V

t

0

V

t

0

V

t

0 V

t

0

V

t

0

V

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0

V

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0

V

t

0

V

t

0

V

t

0

Sensor de oxgeno (ya caliente)

Sensor de posicin del cigeal (de tipo inductivo)

Sensor de flujo de masa de aire

Sensor de detonacin

Sensor de posicin del rbol de levas (de tipo inductivo)

Vlvula de control de emisiones por evaporacin

Sensor de velocidad

Sensores de velocidad y posicin (efecto Hall)

Circuitos primarios de la bobina de encendido

Inyectores

Figura 11

Video 2Prueba de los sensores de rbol de levas y de cigeal utilizando el SuperScope 22


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