Electricidad Y Electronica Del Automovil.docx

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Ticomán

Ingeniería en Sistemas Automotrices

ELECT. Y ELECTRONICA AUTOMOTRIZ “Reporte” Profesor: Sandoval Lezama Jorge Integrantes Equipo 4  

Guzmán Colin David

Sandoval Fernández Juan Fernando 

Trejo Larios Jared Alexander

Grupo: 5SM1 17/02/2019

Octubre 3, 2018

Contenido

1.

PRACTICA 1 SENSORES ANALÓGICOS Y DIGITALES ................................ 1 1.1

INTRODUCCIÓN ......................................................................................... 1

1.2

MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 2

1.2.1

Sensores analógicos ................................................................................... 3

1.2.2

Sensores digitales ....................................................................................... 5

1.3 2.

DESARROLLO ................................................................................................. 6 PRACTICA 2 ACTUADORES ............................................................................. 7

2.1

3.

INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 7

2.2

OBJETIVOS .................................................................................................. 7

2.3

MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 8

2.4

DESARROLLO ............................................................................................. 9

PRACTICA 3 ALTERNADOR .......................................................................... 10 3.1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 10 3.2 MARCO TEÓRICO ........................................................................................... 10 3.2.1 Composición y construcción ....................................................................... 11 3.2.2

Inductor .................................................................................................... 11

3.2.3

Inducido ................................................................................................... 11

3.2.4

Aplicaciones ............................................................................................. 12

3.2.5

Alternador de un automóvil ..................................................................... 12

3.2.6

Componentes del alternador .................................................................... 13

3.2.7

4.

Funcionamiento básico y global de un alternador ................................... 14

3.3

DESARROLLO ........................................................................................... 15

3.4

CONCLUSIÓN ............................................................................................ 15

PRÁCTICA 4 LEY DE JOULE ........................................................................... 16 4.1

INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 16

4.2

MARCO TEÓRICO ..................................................................................... 16

5.

INYECTORES ..................................................................................................... 19

6.

RELÉ.................................................................................................................... 21

7.

6.1

Funcionamiento............................................................................................ 21

6.2

Tipos de Relés .............................................................................................. 22

ENCODER ........................................................................................................... 23 7.1

Funcionamiento............................................................................................ 23

7.2

Tipos............................................................................................................. 23

8.

CAJA DE REDUCCIÓN ..................................................................................... 26

9.

FAROS ................................................................................................................. 26 9.1

Tecnología de la fuente de luz ..................................................................... 26

9.2

Mecánica ...................................................................................................... 27

9.3

Curiosidad .................................................................................................... 27

9.4

Ajuste de los faros ........................................................................................ 28

9.5

Mecánica de uso de equipo especializado ................................................... 28

ELECT. Y ELECTRONCIA AUTOMOTRIZ 1. 1.1

PRACTICA 1 SENSORES ANALÓGICOS Y DIGITALES

INTRODUCCIÓN Existe una gran variedad de sensores en el mercado de los cuales puedes disponer, claro,

que antes habría que clasificarlos y aquí lo haremos brevemente.

Veamos. Los sensores pueden ser de dos tipos, analógicos y digitales.

Los sensores digitales son aquellos que frente a un estímulo pueden cambiar de estado ya sea de cero a uno o de uno a cero (hablando en términos de lógica digital) en este caso no existen estados intermedios y los valores de tensión que se obtienen son únicamente dos, 5V y 0V (o valores muy próximos)

Ahora bien, como los sensores comúnmente serán utilizados con circuitos lógicos, y más si se trata de robótica en cuyo caso posiblemente incluyas un microcontrolador, habrá que ver como trabajar con los sensores analógicos. Por suerte existen unos Circuitos integrados llamados Conversores Analógico/Digital (Conversores A/D) que transforman la señal analógica en señal digital, y por supuesto también están los Conversores D/A, pero analicemos los primeros.

1

1.2

MARCO TEÓRICO Conversores Analógico/Digital Aclaremos algo, esto no es una lección de conversores de este tipo, es sólo para que

tengas una idea de ellos a grandes rasgos. Sigamos. Los conversores Analógico/Digital los puedes seleccionar entre otras cosas, de acuerdo a la cantidad de bits de salida, por ejemplo. Un Conversor A/D de 3 bits dispone de una entrada analógica y 3 terminales de salida Digitales, es decir que combinando las salidas puede tomar 8 posibles valores binarios según el nivel de tensión en su entrada. por aquello de 2n es decir que tendrás valores entre 000 y 111, veamos cómo se corresponden estos valores con los niveles de tensión. ENTRADA ANALÓGICA (V) 0 0.625 1.25 1.875 2.5 3.125 3.75 4.375

SEÑAL DIGITAL 000 001 010 011 100 101 110 111

¿Te preguntarás ...que pasó con los 5V?, bueno, es que el conversor necesita un nivel de tensión para utilizarlo como referencia y en este caso utilicé los 5V, también podría ser 0V, o mejor aún ambos. Aquí puedes ver una imagen representativa de un Conversor A/D, en ella se indican en la salida dos términos muy utilizados MSB y LSB.

MSB es el valor binario más significativo y LSB es el menos significativo (en nuestro ejemplo, 111 y 000 respectivamente)

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Lo visto hasta el momento te puede servir si en caso deseas decodificar una señal analógica y utilizarla como si fuera digital, por ejemplo, en el caso de una fotocelda, esta varía su resistencia según la iluminación que recibe, por lo tanto, es un sensor de tipo analógico. un pulsador tiene dos estados, activado o no, por lo tanto, es de tipo digital. 1.2.1

Sensores analógicos

La LRD es quizás una de las más utilizadas en los sistemas sensores para robótica compiten a gran escala con los fototransistores. Para comenzar debes saber que las LDR's son resistores que varían su valor de acuerdo a la intensidad de la luz, razón por la cual se trata de un sensor analógico, es decir que siempre toma valores distintos, no podrías tomar un valor lógico 1 o 0 como en lógica digital, pero nos la podemos arreglar con un par de trucos. La fotocelda en total oscuridad puede llegar a tomar valores de 1M ...si no, es más, y a plena iluminación a unos pocos k's o quizás menos. Lo que se puede hacer, es un arreglo entre la fotocelda al polo (-) y una resistencia fija al polo (+), de esa manera el punto de unión entre estos dos componentes podrá tomar dos valores según la variación de la LDR, señal que se puede utilizar como salida del sensor, este tipo de circuitos es conocido como divisor de tensión...

El tema es que la señal aún sigue siendo analógica, y para convertirla en señal digital podríamos utilizar un disparador Schmitt como el CD40106 que tiene 6 disparadores inversores en su interior, y nos quedaría averiguar las características de la fotocelda y la tensión de disparo del Schmitt y así seleccionar el nivel de tensión al que quieres trabajar, lo cual podrías hacerlo con un potenciómetro en lugar de la resistencia de 10k.

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Con el potenciómetro P1 puedes seleccionar la sensibilidad a tu gusto, bueno, con alguna que otra limitación. Si deseas realizar los cálculos para averiguar la tensión en el punto medio, lo puedes hacer del siguiente modo... V = LDR * (Vcc/(LDR+R1))

y así sabrás el nivel de tensión en distintas situaciones. Esta no es la única forma, también puede darse el caso opuesto, observa...

La lógica de funcionamiento es "1" a plena iluminación, aunque la puedes regular con R2. Existe otra posibilidad aún más interesante y recomendada, se trata de utilizar un amplificador operacional con la intención de no afectar al divisor de tensión.

Aquí el AO. se conectó como seguidor de tensión, observa la realimentación negativa, esta conexión es conocido como configuración buffer, es decir, amplificamos un poco la señal para evitar pérdidas y así no obtener resultados inesperados, respecto al operacional utilizado bien puede ser el 741, el LM833 que es un doble operacional, o el LM324 que posee 4 operacionales en su interior, hay muchos de los cuales puedes elegir.

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Todavía hay más, y es que puedes usar un transistor en corte y saturación para activar un relé, por ejemplo, veamos eso.

En este caso, la salida del divisor de tensión está en el cursor del potenciómetro, al iluminar la fotocelda se alimenta la base del transistor y este pasa a plena saturación. La sensibilidad del circuito se ajusta con P1. 1.2.2

Sensores digitales

Aunque parezca mentira, los Switchs son muy utilizados como dispositivos sensores, por ejemplo, si deseas que un modelo realice una determinada acción cuando choque con algún obstáculo recurres a ellos, al margen del tipo de interruptor que quieras utilizar, el circuito básico será siempre el mismo, UN DIVISOR DE TENSIÓN.

A pesar de que los interruptores son sensores de tipo lógico (por trabajar con niveles 0 y 1) es mejor acondicionar los niveles de tensión para ellos, es por eso que incluí el CD40106. Debo aclarar que el circuito anterior presenta un pequeño inconveniente, y es que al activarse se pueden producir rebotes eléctricos, es decir, cuando crees haber enviado un 1 lógico en realidad enviaste varios, es como si se los hubiera presionado varias veces, ¡¡¡¡pero calma...!!! que todo tiene solución.

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Agregándole un pequeño capacitor, como los de 0.1uf puedes evitar esos rebotes. Claro que según el tipo de señal que tu modelo necesite, ya sea 0 o 1 te servirá el circuito anterior o este.

1.3

DESARROLLO En esta práctica se consistirá en conocer y utilizar las bases de los sensores tanto

analógico como digitales para comprender su funcionamiento. El sensor analógico más simple conocido es un potenciómetro, el cual se tiene el conocimiento que trabaja como un divisor de voltaje.

Para los sensores digitales, utilizamos un interruptor de un circuito cerrado y a un circuito abierto.

6

2. 2.1

PRACTICA 2 ACTUADORES

INTRODUCCIÓN Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o

eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre elemento externo. Este recibe la orden de un regulador, controlador o en nuestro caso un Arduino y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una válvula. Existen varios tipos de actuadores como son:

2.2



Electrónicos



Hidráulicos



Neumáticos



Eléctricos



Motores



Bombas OBJETIVOS 

Conocer y entender el funcionamiento básico de los principales tipos de actuadores electrónicos existentes.



Conocer el funcionamiento de los drivers y amplificadores necesarios para la mayoría de los actuadores



Implementar diferentes sistemas de control de actuadores usando la plataforma Arduino.

7

2.3

MARCO TEÓRICO Los actuadores electrónicos normalmente necesitan trasladar mucha fuerza y por tanto

algunos utilizan mucho consumo eléctrico. Los drivers son los circuitos que generan la energía necesaria para que un actuador pueda desarrollar su trabajo correctamente durante un periodo de tiempo suficiente.

8

2.4

DESARROLLO Se trabajará con los actuadores mas sencillos para su comprensión por lo que se uso un

Led y una resistencia conectados en serie, y únicamente se fue variando sus posiciones para obtener los semiciclos.

9

3.

PRACTICA 3 ALTERNADOR

3.1 INTRODUCCIÓN En este trabajo se abordará el tema de un componente que al principio resulta un poco difícil de comprender, pero que utiliza un principio físico muy interesante, el electromagnetismo, el cual permite transformar la energía mecánica del vehículo en energía eléctrica, y por lo tanto para darle los requerimientos energéticos para el vehículo. Un alternador cuenta con variadas partes que en su conjunto trabajan y permiten realizar este cambio de energía. Entre sus partes es posible mencionar: el electroimán, el estator, entre otros. 3.2 MARCO TEÓRICO QUE ES UN ALTERNADOR EN GENERAL Un alternador es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética. Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y el valor del flujo que lo atraviesa (Ley de Faraday). Un alternador de corriente alterna funciona cambiando constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere energía. En el mundo se utilizan alternadores con una frecuencia de 50 Hz (Europa) o 60 Hz (Brasil, Estados Unidos), es decir, que cambia su polaridad 50 o 60 veces por segundo. Si el alternador, se utiliza para suministrar energía a la red, su velocidad de rotación se mantiene constante y por lo tanto la frecuencia f de la red. Su relación fundamental es: 𝑛=

60 ⋅ 𝑓 𝑝

Donde: 

n representa la velocidad en R.P.M.



p el número de pares de polos.

Alternadores antiguos de principios del siglo XX 10

Entre los diferentes tipos de generadores síncronos existen los de tipo trifásico, que son los más comunes a la hora de generar energía eléctrica para uso domiciliario e industrial. 3.2.1 Composición y construcción Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor (no confundir con inductor o bobina, pues en la figura las bobinas actúan como inducido), que es el que crea el campo magnético y el inducido que es el conductor atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo magnético.

3.2.2

Inductor

El rotor, que en estas máquinas coincide con el inductor, es el elemento giratorio del alternador, que recibe la fuerza mecánica de rotación. Para tener una idea más completa de lo que son los inductores (inducido-inductor), diremos que básicamente es metal que se pone entre medio del hilo de cobre o imán, para que tenga más atracción magnética, también es importante que el metal inducido debe estar envuelto en cinta de papel y recién el hilo de cobre en él, (no tiene que tener contacto del cobre con el inductor, si no, no funciona) y no hace falta que el inducido esté conectado con los otros, solo tiene que cumplir la función de aumentar la atracción magnética, estando en el medio del cobre, bobina, sin contacto con él. 3.2.3

Inducido

El inducido o estátor es donde se encuentran unos cuantos pares de polos distribuidos de modo alterno y, en este caso, formados por un bobinado en torno a un núcleo de material ferromagnético de característica blanda, normalmente hierro dulce. La rotación del inductor

11

hace que su campo magnético, formado por imanes fijos, se haga variable en el tiempo, y el paso de este campo variable por los polos del inducido genera en él una corriente alterna que se recoge en los terminales de la máquina 3.2.4

Aplicaciones

La principal aplicación del alternador es la de generar energía eléctrica de corriente alterna para entregar a la red eléctrica, aunque también, desde la invención de los rectificadores de silicio, son la principal fuente de energía eléctrica en todo tipo de vehículos como automóviles, aviones, barcos y trenes, reemplazando al dinamo por ser más eficiente y económico. 3.2.5

Alternador de un automóvil

Como ya se había contado anteriormente, el alternador del motor es una máquina eléctrica, capaz de generar energía eléctrica a partir de energía mecánica, generalmente obtenida por un mecanismo de arrastre desde un motor de combustión interna, tanto alternativo, como turbina de gas o Wankel. La corriente eléctrica producida es corriente alterna, no necesita sistema de regulación de la intensidad o disyuntor como su predecesor, el dinamo. Pero sí necesita un dispositivo de regulación del voltaje y de rectificación, ya que la corriente usada por los sistemas es normalmente continua y obtenida desde una batería o acumulador. Los alternadores que se utilizan para suministrar energía a la red mantienen su velocidad de rotación constante y por lo tanto también la frecuencia. 𝑓=

𝑛∗𝑝 60

Donde: 

f representa la frecuencia en Hz o ciclos/s,



n velocidad en R.P.M 12



p el número de pares de polos.

Esto no es así en los alternadores de automóvil, porque la velocidad de giro del motor varía constantemente. No tiene consecuencias sobre el sistema, ya que se utiliza un sistema de rectificación trifásico para obtener una corriente continua con leves pulsaciones. 3.2.6

Rectificación que realiza un alternador

Componentes del alternador

Las partes básicas de un alternador estándar incluyen a un rotor, estator, puente rectificador y escobillas, además de la presencia del regulador. A continuación, detallamos cada una: Polea: Es el elemento que recibe, a través de una correa, la fuerza mecánica que genera el motor del coche. Esta polea está unida al eje del alternador y tiene como finalidad mover el rotor que han en su interior. En los alternadores de nueva generación, existe un pequeño ventilador que los ayuda a refrigerarse y éste es movido a su vez por esta polea. Rotor o inductor: Está formado por un electroimán que produce un campo magnético fruto de la corriente que recibe desde el regulador a través de los anillos rozantes situados en el eje. Cuando este campo magnético está activo, las bobinas del estator (parte fija del alternador) reaccionan produciendo la corriente eléctrica necesaria. Regulador: Su misión es doble. Por una parte, está controlar que la tensión máxima de salida del alternador (14,5 V) no sufra variaciones ni picos. Por otro lado, está regular el amperaje que recibe la batería cuando demanda carga. Estator: Es el elemento inducido y fijo del alternador. En él se sitúa el bobinado trifásico que permite la reacción y por tanto la corriente eléctrica. Su forma puede ser en configuración triángulo (delta) o estrella. 13

Puente rectificador de diodos: Este sistema es el encargado de transformar la corriente alterna que se crea en el alternador a corriente continua (que es la que necesita la batería y emplean los diferentes sistemas del coche).

3.2.7

Funcionamiento básico y global de un alternador

Recarga y mantenimiento del voltaje de la batería, normalmente de 6 Voltios (pequeños motores y vehículos de 2 ruedas), 12 voltios (automóviles, motocicletas, marina, transporte ligero y aviación deportiva), 24 voltios (transporte por carretera y aviación comercial). El sistema de generación de corriente alterna, previo a la rectificación, es normalmente trifásico, aunque en aplicaciones de pequeños motores de 2T han existido y existen sistemas monofásicos, llamados volantes magnéticos. Al introducir la llave en el contacto y girarlo la bobina rotor del alternador recibe corriente de la batería. Una vez arrancamos el motor la bobina rotor comienza a girar y pasa de recibir energía a generarla. De esta sencilla forma pasa a autoabastecerse y proporcionar la Energía necesaria para satisfacer la demanda de los sistemas que facilitan la conducción y vida a bordo del coche como el climatizador, la dirección asistida o el sistema de audio. Si el alternador funciona correctamente la luz que hay en el cuadro de instrumentos se apagará. Si tras poner el coche en marcha no se apaga la luz, podría ser indicativo de que el alternador no proporciona corriente a los sistemas auxiliares. De ser así, habrá que comprobar que los 12 voltios de la batería llegan a la entrada del regulador y que los diodos del puente rectificador

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no están en mal estado. Además, también podría darse que las escobillas de los anillos rozantes estén en mal estado y por tanto no llegaría la corriente necesaria al rotor. 3.3

DESARROLLO En esta práctica solamente se escogió un automóvil al azar y se midió la diferencia de

potencial que este arroja cuando este encendido.

Y comprobar prácticamente si el valor dado es lo que se estableció en la teoría. 3.4

CONCLUSIÓN En la presente practica se pudo comprender la importancia de este elemento, ya que no

solo está presente en los vehículos, sino también es algo de suma importancia para la producción de energía mecánica en energía eléctrica y por consiguiente, corriente en otro tipo de equipos, y como éste transforma la corriente continua (DC) que provee la batería a corriente alterna (AC), y que luego del proceso de rectificación en el estator vuelve a ser continua, de acuerdo a las necesidades del vehículo.

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4. 4.1

PRÁCTICA 4 LEY DE JOULE

INTRODUCCIÓN Cuando conectamos un equipo o consumidor eléctrico a un circuito alimentado por una

fuente de fuerza electromotriz (F.E.M), como puede ser una batería, la energía eléctrica que suministra fluye por el conductor, permitiendo que, por ejemplo, una bombilla de alumbrado transforme esa energía en luz y calor, o un motor pueda mover una maquinaria. 4.2

MARCO TEÓRICO De acuerdo con la definición de la física, “la energía ni se crea ni se destruye, se

transforma”. En el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la obtención de luz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado. Al circular una corriente eléctrica a través de un conductor el movimiento de los electrones dentro del mismo produce choques con los átomos del conductor lo que hace que parte de la energía cinética de los electrones se convierta en calor, con un consiguiente aumento en la temperatura del conductor. A este fenómeno se le conoce como efecto joule. El calor generado por este efecto se puede calcular mediante la ley de joule que dice que “el calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente”. Ecalor = V*I*t Ecalor = I2*R*t Donde: • Ecalor: Energía calórica (calorías) • V: Voltaje (Volts) • I: Corriente (Ampere)

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• R: Resistencia (Ohm) • t: Tiempo (s) Lo que equivale a la ecuación para la energía eléctrica, ya que la causa del efecto joule es precisamente una pérdida de energía manifestada en forma de calor. Normalmente cuando el trabajo eléctrico se manifiesta en forma de calor se suele usar la caloría como unidad. El número de calorías es fácil de calcular sabiendo que: 1joule=0,24calorias (equivalente calorífico del trabajo) 1caloria=4,18joules (equivalente mecánico del calor) Por lo que la ley de joule quedaría expresada así: C (calor) = 0,24*I2*R*t La potencia (energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera) perdida por este efecto se mide en “joule” y se representa con la letra “J”. Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/s) y se representa con la letra “P”. Un J/s equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica. La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la letra “W”. Hay tres formas de calcular la potencia: • Cuando se conoce la resistencia y la corriente: P = I ² * R. • Cuando se conoce, el voltaje y la resistencia: P = V ² / R. • Cuando se conoce, El voltaje y la corriente. P = V * I. Donde: P = Potencia - Vatios (W) V = Voltaje - Voltios (V) I = Corriente - Amperios (A)

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5.

INYECTORES

El sistema de inyección proporciona carburante a alta presión al ciclo de compresión del motor. Al ponerse en contacto con el aire en elevadas temperaturas, se enciende provocando la combustión. Este sistema consta de una bomba de desplazamiento capaz de inyectar distintas cantidades de combustible gracias a los émbolos que van unidos a cada inyector o cilindro del motor. Los inyectores son, por tanto, electroválvulas capaces de abrirse y cerrarse millones de veces con una reacción muy precisa al pulso eléctrico que los acciona, sin fugas ni escapes de carburante. Son los encargados de suministrar el combustible al conducto de admisión o a la cámara de precombustión, según si se trata de un sistema de inyección directa o indirecta respectivamente, de forma pulverizada y sin goteos para que el combustible se distribuya de la forma más homogénea posible según el régimen de funcionamiento del motor.

Un inyector consta de las siguientes partes: Porta tobera, tobera, la tuerca de tobera, la tuerca de tapa, el vástago, la conexión de retorno, el resorte, la tuerca de ajuste del resorte y la entrada de combustible.

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El funcionamiento de un inyector no es tan complejo como pueda parecer a priori; vamos a mostrarlo paso a paso. Por medio del vástago se activa el resorte, mientras que la fuerza con la que será pulverizado el combustible se ajusta mediante la tuerca que va ligada al mismo. El carburante circula desde la entrada marcada hasta el conducto perforado que hay en la porta tobera.

La punta de la válvula de aguja, que va unida al final de la tobera, se encarga de impedir el paso del líquido por los orificios cuando éste viaja a presión por los conductos del inyector, y se levantará cuando deba atomizar el fluido a las cámaras de combustión. En el proceso, una pequeña cantidad de combustible se libera hacia arriba, permitiendo que la aguja, la tobera y el resto de los componentes, queden lubricados antes de salir por la conexión para el tubo de retorno y volver al tanque.

Al modo en que se descarga el combustible lo denominamos patrón de atomización, y dependerá de la presión que lleve dentro del inyector, así como del número, tamaño y ángulo de los orificios que haya en la tobera, puesto que es la última responsable de inyectar la carga de líquido suficiente en la cámara de combustión para que pueda arder de forma óptima. Dependiendo del tipo y tamaño de motor, encontraremos una amplia diversidad de toberas, aunque si lo que queremos es clasificar los inyectores, el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su funcionamiento.

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6.

RELÉ

Es un aparato eléctrico que funciona como un interruptor, abrir y cerrar el paso de la corriente eléctrica, pero accionado eléctricamente. El relé permite abrir o cerrar contactos mediante un electroimán, por eso también se llaman relés electromagnéticos o relevador. Fíjate en la siguiente imagen y vamos a explicar su funcionamiento. 6.1

Funcionamiento Tenemos que el relé de la figura de abajo tiene 2 contactos, una abierto (NC) y otro

cerrado (NO) (pueden tener más). Cuando metemos corriente por la bobina, esta crea un campo magnético creando un electroimán que atrae los contactos haciéndolos cambiar de posición, el que estaba abierto se cierra y el que estaba normalmente cerrado se abre. El contacto que se mueve es el C y es el que hace que cambien de posición los otros dos. Como ves habrá un circuito que activa la bobina, llamado de control, y otro que será el circuito que activa los elementos de salida a través de los contactos, llamado circuito secundario o de fuerza. Los relés Pueden tener 1 , 2, 3 o casi los que queramos contactos de salida y estos puede ser normalmente abiertos o normalmente cerrados (estado normal = estado sin corriente). Los relés eléctricos son básicamente interruptores operados eléctricamente que vienen en muchas formas, tamaños y potencias adecuadas para todo tipo de aplicaciones. Los relés también pueden ser relés de potencia, más grandes y utilizados para la tensión mayores o aplicaciones de conmutación de alta corriente. En este caso se llaman Contactores, en lugar de relés.

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6.2

Tipos de Relés Relés electromecánicos convencionales. Son los más antiguos y también los más

utilizados. El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es NA ó NC (normalmente abierto o normalmente cerrado). Estos son los que hemos visto anteriormente.

Relés de Núcleo Móvil. Éstos tienen un émbolo en lugar de la armadura anterior. Se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos, debido a su mayor fuerza atractiva (por ello es útil para manejar altas corrientes). Este modelo se utiliza mucho en automoción.

Relés Polarizados. Llevan una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior puede girar dentro de los polos de un electroimán y el otro lleva una cabeza de contacto. Si se excita al electroimán, se mueve la armadura y cierra los contactos. Si la polaridad es la opuesta girará en sentido contrario, abriendo los contactos ó cerrando otro circuito (o varios).

Relé tipo Reed. Formados por una ampolla de vidrio, en cuyo interior están situados los contactos (pueden se múltiples) montados sobre delgadas láminas metálicas. Dichos contactos se cierran por medio de la excitación de una bobina, que está situada alrededor de dicha ampolla. Los relés Reed pueden estar formados exclusivamente por la ampolla de vidrio y el contacto interior. Para activarlo basta con aproximar a la ampolla un imán.

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7.

ENCODER

El encoder es un transductor rotativo, que mediante una señal eléctrica sirve para indicar la posición angular de un eje, velocidad y aceleración del rotor de un motor. 7.1

Funcionamiento Un encoder se compone básicamente de un disco conectado a un eje giratorio. El disco

está hecho de vidrio o plástico y se encuentra “codificado” con unas partes transparentes y otras opacas que bloquean el paso de la luz emitida por la fuente de luz (típicamente emisores infrarrojos). En la mayoría de los casos, estas áreas bloqueadas (codificadas) están arregladas en forma radial.

A medida que el eje rota, el emisor infrarrojo emite luz que es recibida por el sensor óptico (o fototransistor) generando los pulsos digitales a medida que la luz cruza a través del disco o es bloqueada en diferentes secciones de este. Esto produce una secuencia que puede ser usada para controlar el radio de giro, la dirección del movimiento e incluso la velocidad.

7.2

Tipos Una clasificación de los encoder según el tipo de información sobre la posición que

generan sería:

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7.2.1

Incremental

Como su nombre lo indica, es un encoder que determina el ángulo de posición por medio de realizar cuentas incrementales. Esto quiere decir que el encoder incremental provee una posición estratégica desde donde siempre comenzará la cuenta. La posición actual del encoder es incremental cuando es comparada con la última posición registrada por el sensor. Los encoders incrementales son un tipo de encoder óptico y este en este tipo de encoder cada posición es completamente única. 7.2.2

Encoders de cuadratura

Corresponde a un tipo de encoder incremental que utiliza dos sensores ópticos posicionados con un desplazamiento de 1⁄4 de ranura el uno del otro, generando dos señales de pulsos digitales desfasada en 90º o en cuadratura. A estas señales de salida, se les llama comúnmente A y B. Mediante ellas es posible suministrar los datos de posición, velocidad y dirección de rotación del eje. Si se incluye la señal de referencia, se le denomina I (índice).

Usualmente, si la señal A adelanta a la señal B (la señal A toma valor lógico “1” antes que la señal B, por ejemplo), se establece el convenio de que el eje está rotando en sentido horario, mientras que, si B adelanta a A, el sentido será antihorario.

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7.2.3

Absoluto

Se basa en la información proveída para determinar la posición absoluta en secuencia. Un encoder absoluto ofrece un cogido único para cada posición. Se dividen en dos grupos: los encoders de un solo giro y los encoders absolutos de giro múltiple y su tamaño es pequeño para permitir una integración más simple.

7.2.4

Monovuelta

Dividen una revolución mecánica en un número determinado de pasos de medición. Tras una revolución completa, los valores de medición se repiten. El número máximo de pasos es de 8.192.

7.2.5

Multivuelta

No sólo registran la posición angular, sino que también cuentan las revoluciones (hasta un máximo de 4.096). La emisión de las señales se efectúa ya sea a través de una interfaz SSI o de un sistema de bus tipo CAN o Profibus.

25

8.

CAJA DE REDUCCIÓN

Se denomina caja reductora a un mecanismo que consiste, generalmente, en un grupo de engranajes, con el que se consigue mantener la velocidad de salida en un régimen cercano al ideal para el funcionamiento del generador. Usualmente una caja reductora cuenta con un tornillo sin fin el cual reduce en gran cantidad la velocidad. Otro dispositivo que se usa para cambiar la velocidad de transmisión es el sistema planetario. 9.

FAROS

Los faros de un coche son los proyectores de luz que sirven para iluminar el camino de un vehículo por la noche. También sirven para que el vehículo sea más visible a los demás, cuando hay poca visibilidad. Este componente ahora obligatorio en los vehículos automóviles, no siempre lo ha sido. Aunque hoy no se pueda imaginar otra tecnología que no sea la eléctrica, en los inicios del automóvil era simplemente una linterna que utilizaba la luz de la llama de una vela, o bien de una lámpara de petróleo o bien de acetileno. 9.1

Tecnología de la fuente de luz 

Linterna de llama



Óptica con espejo parabólico

El faro se equipa con una lámpara incandescente situada en el foco de un espejo en forma de un paraboloide de revolución, el faro es eléctrico. Por razones de coste de fabricación, tenían una forma circular en los años 60, y el Citroën AMI 6, abrió el camino con los primeros faros no circulares. En realidad, la luz de los faros queda truncada por la parte superior e inferior.

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El interés radica en una mayor profundidad que aumente la intensidad del flujo de luz generada (es decir, reflejada) por el espejo.

9.2

Mecánica 

Proyector de lente convergente



Faros direccionales. El Tucker 48, y también el DS, fueron los primeros vehículos equipados con faros que

giraban con la dirección y que, por lo tanto, iluminaban el camino que quería seguir el conductor, no la cuneta. 

Nivelación Los vehículos utilitarios pueden experimentar un gran cambio cuando están en carga.

Los faros iluminan más arriba que en la posición estándar, y tienden a deslumbrar a los usuarios que se aproximan. Hay que hacer una corrección, bajar el eje de las luces para compensar el defecto. 9.3

Curiosidad Durante la guerra de 1939-1945, Francia e Inglaterra adoptaron las luces amarillas, para

distinguirse de los vehículos enemigos y por tanto ser capaces de diferenciar los vehículos franceses del enemigo y que fuera más fácil de distinguir desde lejos las columnas de militares por el Ejército francés, La resistente y Alliers.

Este sistema se mantuvo obligatorio (se multaban las luces blancas en un vehículo matriculado en Francia hasta enero de 1993). Fue abandonado en favor de las luces blancas en enero de 1993 para una mayor armonización europea.

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9.4

Ajuste de los faros La comodidad de conducción y el respeto

hacia los demás usuarios requieren un ajuste apropiado de los faros proyectores. El haz de luz de cruce debe iluminar el camino contrario a la parte delantera del vehículo desde un mínimo de 30 m hasta un máximo de 45 m. Así mismo, la inclinación del haz depende de la altura del proyector respecto al suelo.

Los vehículos comerciales tienen un dispositivo para regular la altura de los faros. Puede ser manual (como el 2CV), con algún tipo de mecanismo o automática. 9.5

Mecánica de uso de equipo especializado Algunos fabricantes ponen a disposición del usuario una placa de identificación

colocada cerca del dispositivo de control que indica el valor de la inclinación (inclinación expresada en tanto por ciento).

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