sENSORES Y SEÑALES TEXTO [PDF]

Zitiervorschau

SWITCHS Y SENSORES

DEPARTAMENTO DE CAPACITACIÓN FINNING CHILE S.A.

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Figura n°1

Figura n°2

Figura n°3

Figura n°4

SWITCH O INTERRUPTORES Las figuras n°1-2-3 y 4 muestran un switch de nivel, de presión, flujo, y del tipo normalmente cerrado normalmente abierto, respectivamente, con la simbología eléctrica y de aplicación correspondiente. DESCRIPCIÓN

Estos componentes, tienen en su interior dos contactos, que pueden estar normalmente abiertos o cerrados, dependiendo de la construcción mecánica y de la necesidad de cada caso, como por ejemplo el switch de nivel, cuando la horquilla esté en la posición baja el switch estará abierto y cuando esta suba por efecto del liquido los contactos estarán cerrados. La simbología indica la posición del estado de reposo del switch.

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SENDERS

Estos componentes tienen su interior una resistencia llamada termistor, estas pueden ser de coeficiente positivo o negativo, es decir la resistencia aumenta o disminuye por efecto de la temperatura. Esta variación de resistencia incide directamente en la corriente que circula por el circuito, la que puede ser aprovechada para mover la aguja de un instrumento, o accionar una alarma.

DESCRIPCIÓN

+ 24 volt.

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SEÑALES Y NIVELES DE VOLTAJE

Los sensores y Dispositivos Electrónicos caterpillar manejan distintos tipos de señales y o niveles de voltaje, en la figura n°1 se puede apreciar diferentes señales y niveles.

DESCRIPCIÓN .

Siempre que se dice que un voltaje o una señal es positivo o negativo, es necesario definir con respecto a que sé esta midiendo; como se muestra en la figura en el primer gráfico, se definió un eje cero como referencia, para una escala de 12 volt de corriente continua o DC que en Ingles significa Direc current, la línea horizontal de color rojo indica que el voltaje ha alcanzado un determinado nivel positivo desde la referencia o sea el eje cero, en este caso 7 volts. Lo mismo ocurre en el segundo caso, con la diferencia que el nivel de voltaje alcanzado ahora es negativo con respecto al eje cero

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SEÑALES Y NIVELES DE VOLTAJE

En la figura se observa una señal o forma de onda del tipo sinosoidal ,que corresponde a una corriente o voltaje de tipo alterno. La corriente Alterna es un flujo de electrones que comienza en cero y se incrementa al máximo en un sentido, y entoces disminuye hasta cero, invierte su sentido y llega al maximo en sentido opuesto. Esta alternancia se repite a intervalos rápidos y regulares.

DESCRIPCIÓN

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TIPOS DE SENSORES

DEFINICIÓN

Los sensores a diferencia de los interruptores o switch, pueden indicar diferentes estados del parámetro medido o sensado, por ejemplo un switch de temperatura de refrigerante de motor, se activará o desactivará de acuerdo a los niveles preestablecidos o sea solamente dos situaciones, por el contrario un sensor diseñado para el mismo fin podrá entregar diferentes valores dependiendo de la temperatura alcanzada. Para realizar esta labor en su interior tienen circuitos electrónicos que procesan la información antes de ser enviada hacia algún dispositivo de monitoreo o control electrónico.

Existen distintos tipos de sensores, aquí describiremos los diferentes tipos empleados por Caterpillar.

• FRECUENCIA • PWM (DIGITAL • ANÁLOGO • ANÁLOGO DIGITAL

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SENSORES CONTINUACIÓN

Los sensores se dividen en dos tipos:

•

PASIVOS

•

ACTIVOS

Los sensores pasivos no procesan la información antes de ser enviada no requieren de alimentación externa y por lo general tienen solo dos terminales.

A diferencia de los sensores pasivos, los sensores activos requieren de un voltaje de alimentación para funcionar, tienen tres terminales, dos de estos se utilizan para alimentarlo, del tercero se obtiene la señal o nivel de voltaje, correspondiente al parámetro sensado.

A este terminal se le asigna la letra Entrada

A Salida A este terminal se le asigna la letra

B

Diagrama básico de un sensor activo

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A este terminal se le asigna la letra

C

Un ejemplo de sensor pasivo es un Pick Up o captador magnético, que por lo general tiene solo dos terminales. Este sensor no necesita ser alimentado para entregar información, como el de la figura de la izquierda.

SENSOR DE FRECUENCIA

En la figura de abajo se observa una foto de un sensor de frecuencia, más conocido como pick up o captador magnético

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Un Pick Up magnético es un ejemplo de sensor pasivo, estos componentes suministran una señal de salida que puede ser interpretada para proporcionar información de un motor o vehículo.

SENSORES DE FRECUENCIA CONTINUACION Los sistemas Caterpillar comúnmente utilizan este tipo de Pick Up. El sensor posee un imán permanente que genera un campo magnético que es sensible al movimiento de metales con contenido de hierro a su alrededor.

PICK UP MAGNÉTICO SENSOR PASIVO

DESCRIPCIÓN

En una aplicación típica, el Pick Up magnético se posiciona de forma tal que los dientes de un engranaje rotatorio pasan a través del campo magnético. Cada diente del engranaje que pasa altera la forma del campo y concentra la fuerza de este en el diente. El campo magnético constantemente cambiante pasa a través de una bobina de alambre en el sensor, y como resultado se produce una corriente alterna en la bobina. La frecuencia con la cual la corriente se alterna está relacionada con la velocidad de rotación y del número de dientes del engranaje. Puede interpretarse, por lo tanto, que la frecuencia proporciona información sobre la velocidad de un motor o de un vehículo.

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SENSORES DE FRECUENCIA ELECTRÓNICOS

DESCRIPCIÓN

El comportamiento de estos sensores es similar al de un captador o Pick Up magnético, la diferencia radica en que estos sensores procesan la señal antes de enviarla a un dispositivo de monitoreo o de control.

SENSOR DE FRECUENCIA ACTIVO O ELECTRÓNICO La alimentación de este sensor es proporcionada por el dispositivo asociado y los valores de voltaje utilizados son (12.5), (13.1) y 24 volt. , dependiendo de la aplicación

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SENSORES DE VELOCIDAD Y TIEMPO MOTORES EUI Y HEUI

EJEMPLO DE SENSORES DE FRECUECIAELECTRÓNICOS O ACTIVOS

Estos sensores entregan una señal de frecuencia variable y es proporcional a la velocidad producida por el componente( motor , transmisión).

SENSORESDE FRECUENCIA ELECRÓNICOS

Estos componentes poseen un cabezal de plástico, el cual se debe ajustar antes de ser instalado.

Para ajustar o calibrar este cabezal se debe extender completamente con la ayuda de un destornillador de paleta o plano, al estar completamente extendido su longitud es de 1 cm aproximadamente. Al instalar el sensor en el orificio, independiente de la aplicación, se debe tener precaución de que este, enfrente la parte alta del diente de lo contrario sufrirá daños irreparables el cabezal de este componente. En la figura siguiente se puede apreciar mas claramente.

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SENSORESDE FRECUENCIA ELECRÓNICOS

Las figuras de la izquierda indica las precauciones que se deben tener al instalar un sensor de este tipo.

La señal proporcionada por estos sensores varía en frecuencia, y esto tiene relación con la velocidad del equipo que sé este midiendo, como por ejemplo velocidad de motor transmisión etc.

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La expresión PWM significa en ingles (pulse wide modulated) modulación de ancho de pulso o pulso de ancho modulado

SENSORES PWM O DIGITAL Este tipo de sensor entrega una señal digital es decir, ni la amplitud ni la frecuencia varia de acuerdo al parámetro sensado o detectado.

Una señal PWM o también es llamada digital ya que solo tiene dos estados, un voltaje asume un valor determinado positivo y luego se mantiene a un nivel 0 o negativo. Las figuras siguientes explican mejor.

SENSORES PWM CONTINUACIÓN

ASPECTO DE UNA SEÑAL PWM

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La duración del nivel alto de la señal o valor positivo de nivel se le denomina como ciclo de trabajo o dute cicle en ingles y se expresa en términos de porcentaje en un rango comprendido de 0% a 100%

SENSORES PWM CONTINUACIÓN

A + 8 Volt B (-) Retor. C Señal

Este tipo de señal se puede medir solo con instrumentos que tengan la característica o posibilidad de medir frecuencia y o ciclo de trabajo; Caterpillar utiliza para estos fines el Multímetro Fluke 87 ( el 6V7070 no sirve para medir estas señales). Caterpillar emplea este tipo de sensores en la mayoría de sus equipos o maquinas que poseen algún dispositivo de monitoreo o control electrónico. Las figura de la izquierda muestra un ejemplo, un sensor de posición de acelerador.

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SENSORES ANALOGOS

Los Sensores análogos llamados así por Caterpillar, igual que otros sensores reciben alimentación desde un dispositivo de monitoreo o control electrónico, el voltaje proporcionado es + 5 Volt. de corriente continua o directa, a la vez estos sensores entregan una señal de voltaje continua que varía en un rango de 0.2 volt a 4.8 volt. , proporcional al parámetro detectado.

Estos sensores son utilizados principalmente en motores de inyección electrónica. El voltaje de salida antes mencionado puede ser medido con cualquier multimetro ( 6V7070) y o (Fluke 87). Un ejemplo de sensor análogo es un sensor de Temperatura de Refrigerante de motor, y todos los Sensores de Presión, (Sensor de presión Atmosférica). Como se muestra en la figura de la izquierda y abajo. Sensor de temperatura De refrigerante de motor De inyección electrónica

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SENSORES ANÁLOGOS CONTINUACIÓN La figura muestra como se representa en los manuales de servicio este tipo de sensores

ESQUEMA DE SENSORES ANÁLOGOS

La figura de arriba indica las distintas situaciones de falla que puede presentar un sensor análogo. Una de las posibilidades es que se abra o interrumpa cualquiera de los terminales, ya sea en el sensor mismo o en el arnés. La otra es que produzca un corto circuito entre los terminales (C y B), (C y A), (A y B).

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SENSORES ANÁLOGOS CONTINUACIÓN

Al realizar medidas con un multimetro, estas se deben hacer en la escala de voltaje continuo o VDC, La señal o voltaje de salida se debe medir entre los terminales (C y B). El voltaje de alimentación se mide entre los terminales (A y B).

Anteriormente se mencionó que los sensores de presión son del tipo análogo, una característica importante es que estos componentes miden presión absoluta, es decir medirán el valor del parámetro detectado más la presión atmosférica.

Por ejemplo un motor de inyección electrónica que este energizado pero detenido, el sensor de presión de aceite no registrara valor alguno, entonces en estas condiciones el sensor medirá solo la presión atmosférica. Al dar arranque se producirá una presión como resultado se obtendrá la presión atmosférica mas la presión de aceite del motor. Este ejemplo es válido para todos los sensores de presión excepto el sensor de presión de actuación de inyección utilizados en los motores HEUI. Los dispositivos electrónicos que reciben señal de estos sensores restan el valor de la presión atmosférica al valor del parámetro detectado o sensado; sobre este tema nos referiremos en forma mas especifica en el Módulo III.

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SENSOR ANÁLOGO CONTINUACIÓN Un sensor análogo diseñado para medir presión esta compuesto por un transductor y de un amplificador que transforman un cambio físico en una señal eléctrica. Este transductor puede ser del tipo piezoeléctrico o capacitivo. Este ultimo consiste en dos placas separadas por un dieléctrico de aire, donde una de sus placas recibe una presión externa ya sea liquido o aire, produciéndose una deformación en ésta, afectando la distancia entre de ambas placas, es decir varia el dieléctrico; En resumen esto se comporta como un condensador variable cuya variación es procesada y transformada en una señal eléctrica. Como se menciono anteriormente esta señal eléctrica es un nivel de voltaje que varia entre 0.2 volt a 4.8 volt. l

SALIDA

VARIACIÓN DE VOLTAJE

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SENSORES ANÁLOGOS DIGITAL PWM

Un sensor análogo digital es una combinación de dos tipos de sensores, se utiliza un dispositivo que transforma o convierte una señal de nivel de voltaje, que puede provenir de un sensor análogo, o producto de la variación de una resistencia. Ejemplos de estos sensores son: sensor de nivel de combustible, sensores de presión de aire en algunos equipos Caterpillar, como camiones de obra 785B 789B 793B/C 797 etc.

La figura n°1 representa el esquema de un sensor análogo digital para medir presión, este componente es alimentado desde el exterior con los rangos de voltaje adecuados para los sensores digitales o PWM (8-12-24 V), posteriormente son reducidos a los niveles de voltaje requeridos por el sensor análogo (+5V). Esta parte funciona como un sensor análogo normal y el nivel de voltaje de salida es transformado a señal PWM o digital por el convertidor, llamado también Buffer. Figura n°1

Figura n°2

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RELACION ENTRE EL ECM Y EL MOTOR

Los motores diseñados para ser controlados electrónicamente, la bomba de inyección, las tuberías de combustible y los inyectores que se usaban en los motores con sistema de inyección mecánica han sido reemplazados con un inyector unitario electrónico en cada cilindro. Un solenoide en cada inyector controla la cantidad de combustible dispensado por el inyector. Un módulo electrónico de control (ECM> envía una señal al solenoide de cada inyector y proporciona un control completo del motor.

Controles electrónicos El sistema electrónico, utilizado en motores y en otros componentes en los equipos y o maquina Caterpillar, consiste de: un módulo electrónico de control (ECM>, y los sensores del motor; El ECM es el computador que controla el motor, El Módulo de personalidad, que esta instalado en el interior del ECM, contiene el programa que controla el comportamiento del ECM " El módulo de personalidad almacena los mapas operacionales que definen potencia, curvas de torque, RPM, etc.".

Regulador del motor Los controles electrónicos en los motores sirven de regulador o de gobernador del motor. Los controles electrónicos determinan la cantidad de combustible, y el momento apropiado para suministrarlo a los cilindros, basado en las condiciones presentes en un momento dado.

La velocidad deseada del motor se determina típicamente con la posición del pedal del acelerador. El regulador o gobernador utiliza un sensor de posición del acelerador para determinar la velocidad deseada del motor y la compara con la velocidad actual del motor que se ha determinado por medio del sensor de sincronización de velocidad del motor. Si la velocidad deseada del motor es mayor que la velocidad actual, el regulador inyecta más combustible para aumentar la velocidad del motor

Una vez que el regulador ha determinado cuánto combustible se necesita, debe determinar cuándo lo debe inyectar. El ECM determina la cantidad de combustible a inyectar de acuerdo con los datos recibidos de los sensores de presión y temperatura, sensor de presión atmosférica y sensor de presión de refuerzo y temperatura del refrigerante

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Consideraciones de sincronización

El ECM determina la ubicación del punto superior central en el cilindro número uno, por medio de la señal del sensor de sincronización de velocidad del motor. Decide cuándo debe ocurrir la inyección de combustible en relación a esa posición del punto superior central y proporciona la señal al inyector en el momento apropiado. El ECM ajusta la sincronización para obtener los mejores resultados en rendimiento, economía de combustible y control de humo blanco del motor.

Inyección de combustible El ECM controla la cantidad de combustible que se inyecta por medio de cambios en las señales que envía a los inyectores. Los inyectores bombean combustible solamente si el solenoide del inyector está> activado (tiene energía>. El ECM envía una señal de alto voltaje al solenoide para activarlo. Al controlar la sincronización y la duración de la señal de alto voltaje, el ECM puede controlar la sincronización de la inyección de combustible y la cantidad de combustible que se inyecta. El módulo de personalidad en el ECM establece ciertos límites en la cantidad de combustible qué puede ser inyectado. El "FRC Fuel Pos" es un límite basado en la presión de refuerzo para controlar la relación aire combustible con el propósito de controlar las emisiones del escape. Cuando el ECM detecta una mayor presión de refuerzo .

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Caterpillar desde hace un tiempo a la fecha han ido incorporando cada vez más sistemas electrónicos en sus equipos. Es importante y cabe destacar que estos sistemas o dispositivos electrónicos se dividen inicialmente en dos grupos.

DISPOSITIVOS DE MONITOREO DISPOSITIVOS DE CONTROL

DISPOSITIVOS DE CONTROL Los dispositivos de monitoreo son aquellos que se utilizan para informar al operador y personal de servicio el comportamiento de los distintos componentes instalados en la maquina o equipo, a través de la medición de parámetros como presiones temperaturas revoluciones etc. y no corrigen ni controlan ninguno de los sistemas.

Un ejemplo de estos dispositivos es:

Electronic Monitoring System EMS y EMS II y o SEMS

EMS

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Sistema de monitoreo Electrónico El dispositivo mostrado en la figura anterior es uno de los primeros dispositivos de monitoreo, este dispositivo aun se utiliza en algunos equipos Caterpillar. Este Dispositivo dispone de tres elementos,, para indicar el estado de cada parámetro utilizara estos en forma individual o en conjunto. Estos elementos son: Una luz de advertencia, o alerta para indicar el estado de cada parámetro, una luz llamada de acción, que generalmente se representa mediante un signo de exclamación, y una alarma acústica (chicharra)en tiempo real es decir no tiene la posibilidad de almacenar información en una memoria, solo indica la falla destellando la luz del parámetro asociado a la falla y pude ser acompañado de la alarma acústica dependiendo de la gravedad de la falla. Caterpillar para establecer la gravedad, y la prioridad con que debe ser antendida una falla, clasifica en niveles los distintos tipos de eventos que se podrian producir. Los niveles son:

Nivel 1

Se enciende la luz asociada al parámetro que presenta la falla.

Nivel 2

Se enciende la luz asociada al parámetro que presenta la falla en junto con la luz de acción.

Nivel 3

Se enciende la luz asociada al parámetro que presenta la falla en junto con la luz de acción y la alarma acústica (chicharra) de acción. Un ejemplo de lo anterior se muestra en las figuras siguiente.

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