Asignaturas:
- Potenciómetro
- Progresión de resistencia
- Tensión de señal
- Divisor de voltaje
- Potenciómetro para ajuste del espejo.
- Potenciómetros para el motor de ajuste del acelerador.
Potenciómetro:
Un potenciómetro también se denomina potenciómetro o sensor de ángulo y se utiliza a menudo en la tecnología del automóvil como sensor de posición, por ejemplo, del pedal del acelerador, de la válvula de mariposa o del nivel del depósito. El corredor (contacto deslizante) se mueve sobre la pista de carbono mediante una pieza ajustable, donde cambio de resistencia se obtiene y así se puede determinar la posición. Las tres imágenes siguientes muestran un potenciómetro real, las piezas de un potenciómetro y el símbolo de un potenciómetro.
La resistencia de la conexión de señal cambia cuando el corredor gira a una posición diferente en la pista de carbono. Sin embargo, un dispositivo de control no puede "leer" la resistencia. Un dispositivo de control conmuta una tensión de referencia de 5 voltios y una masa a las dos conexiones exteriores del potenciómetro. Debido a que la corriente ahora fluye a través de la pista de carbono, se consume el voltaje de 5 voltios en la pista de carbono. Había un voltaje de 5 voltios en la entrada y 0 voltios en la salida. A mitad de la vía de carbono, se ha consumido la mitad de la tensión: aquí la tensión es la mitad de la tensión de referencia, es decir, 2,5 voltios. El voltaje enviado a la unidad de control a través del limpiaparabrisas y la conexión de señal proporciona a la unidad de control información suficiente para determinar con precisión la posición en la graduación. Esto se utiliza, entre otras cosas, para la Sensores de posición del acelerador y del pedal del acelerador.
El voltaje de 5 voltios es un valor comúnmente utilizado, porque el voltaje a bordo permanece por encima de 5 voltios durante todas las condiciones de funcionamiento. Si los sensores importantes funcionaran con una tensión de 12 voltios, podrían funcionar mal al arrancar el motor: la tensión de arranque en invierno con una batería mediocre podría bajar a 10 voltios.
Otra posibilidad es que el potenciómetro proporcione un voltaje para un circuito eléctrico con, por ejemplo, un amplificador operacional, como en el ajuste de faros. En ese caso, el potenciómetro funciona con un voltaje de 12 a 14 voltios.
El potenciómetro a menudo puede realizar un giro de 270 grados. Aquí asumimos un potenciómetro con gradiente lineal. La animación muestra el voltaje de salida en siete posiciones diferentes del corredor:
- 0 grados: 0 voltios
- 45 grados: 0,8 voltios
- 90 grados: 1,7 voltios
- 135 grados: 2,5 voltios
- 180 grados: 3,3 voltios
- 225 grados: 4,2 voltios
- 270 grados: 5 voltios
En realidad, el voltaje de salida cambia con cada grado de rotación del patín sobre la pista de carbono:
- La carrera total es de 270 grados;
- La resistencia es de 10 kΩ (10.000 Ω)
- Con cada grado de rotación, la resistencia cambia en 37 Ω
- El voltaje cambia en 18,5 mV (0,0185 V) por cada grado de rotación.
En la animación de arriba vemos que al 0% de torsión el voltaje de la señal es de 0 voltios y al 100% es de 5 voltios. Sin embargo, esto también puede ser al revés: 0% gira 5 voltios y 100% 0 voltios.
Progresión de la resistencia:
En un potenciómetro lineal, cada grado de rotación angular corresponde a un valor fijo determinado. Por ejemplo, un potenciómetro de 270 Ω que puede girar 270° proporciona una diferencia de resistencia de 1 Ω por grado de rotación. Con un potenciómetro logarítmico el cambio de resistencia no es directamente proporcional sino progresivo.
En la siguiente imagen vemos la progresión lineal (roja) del potenciómetro del párrafo anterior. Además también se puede ver la progresión logarítmica (verde) del otro tipo de potenciómetro. El potenciómetro logarítmico se utiliza principalmente para simular procesos físicos.
El voltaje de la señal de estos potenciómetros es proporcional a la resistencia.
Tensión de señal:
El potenciómetro se conecta de la siguiente manera:
- Tensión de alimentación de 5 voltios desde la unidad de control;
- Masa de 0 voltios a través de la unidad de control;
- El corredor transmite el voltaje analógico de 0 a 5 voltios a la conexión de señal de la unidad de control.
El rango de trabajo del potenciómetro está entre 0,5 y 4,5 voltios. Los fabricantes también pueden elegir otros valores extremos, por ejemplo: 0,4 a 4,6 voltios. La señal del potenciómetro nunca debe sobrepasar esta zona de trabajo. Si la unidad de control detecta que el voltaje de la señal ingresa al área prohibida, lo reconoce como incorrecto y almacena un código de error.
- Voltaje de señal 5 voltios: indica un cable a tierra interrumpido o un circuito positivo;
- Voltaje de señal 0 voltios: indica un cable de alimentación interrumpido o un cortocircuito a tierra.
Para garantizar la confiabilidad de la señal, se utiliza un potenciómetro doble en el pedal del acelerador o en la válvula de mariposa. Las señales se pueden reflejar verticalmente entre sí (como en la figura) o proporcionalmente a un nivel de voltaje diferente. En cualquier caso, puede que no sean iguales. La ECU compara los voltajes de las señales.
En el momento en que la ECU detecta una señal en uno de los dos potenciómetros que no es real (picos o la señal termina en el área prohibida), entra en el llamado modo de emergencia y utiliza la segunda señal.
En la pagina: pedal del acelerador y válvula de mariposa La aplicación del potenciómetro se analiza en detalle, incluida la “aceleración por cable” y las imágenes de alcance de señales con errores.
Ver también: tipos de sensores y señales.
Divisor de voltaje:
Un circuito en serie formado por resistencias se comporta como un divisor de tensión. La tensión de alimentación se distribuye entre las resistencias de este circuito en serie, respectivamente. divisor de voltaje. La resistencia más pequeña tiene la caída de voltaje más pequeña y la resistencia más grande tiene la caída de voltaje más grande.
Las siguientes imágenes muestran el potenciómetro en situación real y en representación esquemática, el cual está conectado a una fuente de voltaje de 12 voltios. El corredor del potenciómetro está a mitad de camino. En la imagen del medio vemos el potenciómetro de forma esquemática. A la derecha vemos el divisor de tensión con dos resistencias separadas con la conexión 3 entre ellas. Los tres diagramas son equivalentes entre sí.
Debido a que el potenciómetro tiene un valor de resistencia fijo, la suma de las resistencias (R1 + R2) es igual a la resistencia total. El movimiento del corredor provoca un cambio en la resistencia de R1 y R2 (diagrama de la derecha). El voltaje de salida en el pin 3 es alto cuando el limpiaparabrisas está en la parte superior y el valor de resistencia R1 es pequeño.
Potenciómetro para ajuste del espejo:
Dos motores eléctricos ofrecen opciones de ajuste horizontal y vertical para el cristal del espejo. En los vehículos modernos el control se realiza a través de un dispositivo de control. En el diagrama siguiente vemos esta unidad de control (J386). La unidad de control activa el actuador tan pronto como:
- el conductor acciona el botón de ajuste del espejo, o:
- se cambia la marcha atrás y el cristal del espejo debe apuntar hacia abajo (generalmente el del lado del pasajero);
- debe ajustarse a otra posición deseada mediante la función de memoria. Este suele identificarse mediante la llave (control remoto);
- el técnico controla el motor del actuador mediante una prueba del actuador utilizando una computadora de lectura.
Para colocar el cristal del espejo en la posición deseada, es necesario reconocer la posición del cristal del espejo. Los potenciómetros G791 y G792 envían la señal a través de los cables gris/amarillo y azul/rojo a la unidad de control. Cuando las posiciones de los espejos de dos conductores diferentes se almacenan en su propio número de llave, el actuador se ajusta a la posición correcta tan pronto como el conductor en cuestión desbloquea las puertas con el control remoto. Además de las posiciones correctas del cristal de los espejos, el ajuste eléctrico de la columna de la dirección y el ajuste de la posición del asiento (si está presente) también suelen estar en la posición establecida. En la pagina: espejos exteriores y ajuste de espejos Se describen los métodos de control de los motores de ajuste de los espejos.
Leyenda:
- J386: unidad de control de puerta;
- V17: motor para regulación horizontal del cristal del espejo;
- G791: potenciómetro de regulación del cristal del espejo horizontal;
- G792: potenciómetro de regulación vertical del cristal del espejo;
- V149: motor para regulación vertical del espejo;
- V121: función de plegado del espejo motorizado;
- Z4: elemento calefactor del espejo;
- L131: testigos de control en la carcasa del retrovisor exterior.
en lo anterior diagrama eléctrico También se ve el motor eléctrico V121 (función de plegado del espejo). Dado que para la función de plegado no se requieren posiciones intermedias, no es necesaria la respuesta de un sensor de posición. Después de todo, los espejos están desplegados o plegados. Cuando se alcanza la posición final, la corriente del motor eléctrico aumenta, lo que hace que la ECU "reconozca" que se ha alcanzado la posición final y, por lo tanto, finalice el control.
Potenciómetros para el motor de ajuste del acelerador:
El potenciómetro del motor de ajuste del acelerador se ha utilizado como ejemplo anteriormente en esta página. El siguiente diagrama muestra el actuador (izquierda) y los dos potenciómetros con alimentación y tierra comunes y dos conexiones de señal (derecha). Las conexiones de señal (pins 4 y 5 en el conector del potenciómetro) proporcionan señales con un perfil de tensión diferente:
- la progresión es lineal a un nivel de voltaje diferente, con los voltajes subiendo y bajando simultáneamente, o;
- los voltajes de las señales están opuestos entre sí.
Las tres imágenes a continuación muestran tres mediciones de los sensores de posición del acelerador y su fuente de alimentación y masa conjuntas. La tensión de alimentación vuelve a ser de 5 voltios y las tensiones de señal están dentro de las tolerancias.
En caso de avería, la tensión de la señal puede variar. Son posibles dos situaciones:
- Uno de los cables de señal tiene una falla. Debido a que la ECU compara los dos voltajes de señal, reconoce esta señal incorrecta y entra en modo de emergencia. Esto va acompañado de una luz de gestión del motor iluminada y de una potencia reducida del motor;
- El cable de alimentación o de tierra contiene una resistencia de transición: en este caso hay una pérdida de voltaje a través del cable en cuestión, lo que significa beide Los potenciómetros emiten una señal demasiado baja. Porque los voltajes de las señales se comparan entre sí y son relativos entre sí. no se difieren, esto lo determina la ECU no se Reconocido. La ECU acepta voltajes de señal demasiado bajos y provocan un control incorrecto de la válvula de mariposa. La ECU continúa controlando el actuador de la válvula de mariposa hasta que se alcanza la posición deseada. Esto puede provocar fallos posteriores en sensores y actuadores relacionados con el suministro de aire por mezcla demasiado pobre (ajuste positivo de combustible), fallos en el circuito lambda, fallos relacionados con el sensor MAP o el EGR.
La falla en la situación anterior se puede solucionar reemplazando el cable de tierra entre el pin B85 del conector de la ECU y el pin 1 del conector de la válvula del acelerador.
