Sensores Y Actuadores 5e4n29

Sensores y actuadores La automatización se ha ido estableciendo en diferentes sectores y laindustria automotriz siempre ha sido un referente tecnológico. En los últimos años, la precisión, comodidad y seguridad son conceptos hacia los que apuntan las principales innovaciones en el sector de la automoción; tratando de responder a las más altas exigencias de los s. En este creciente proceso de automatización destacan tecnologías como los sensores y actuadores, que resultan indispensables en la seguridad de un automóvil. Averigüemos qué son exactamente los sensores y actuadores, y cuáles son principales tipos que se emplean.

¿Qué es un sensor? Un sensor es un dispositivo que se encarga de detectar y transformar magnitudes físicas o químicas en señales o pulsos electrónicos. Podemos encontrar centenares de sensores automotrices que van midiendo todo tipo de magnitudes. Algunas de estas pueden ser: temperaturas, flujo de aire que entra en un motor, distancia de un obstáculo, movimiento, etc.

¿Qué es un actuador y qué rol cumple para la automoción? Los actuadores tienen como función proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. Su trabajo es convertir las señales eléctricas desde la unidad de control en una acción controlada. En resumen, se trata de los elementos finales que permiten modificar las variables a controlar en una instalación automatizada. Los actuadores son una parte esencial en la electromecánica de vehículos, y en su mayoría se trata de motores eléctricos y motorreductores, o válvulas electromagnéticas que regulan por ejemplo los sistemas de freno y dirección. En los últimos años los actuadores han evolucionado en todo tipo de diseños, participando en numerosas tecnologías de seguridad y asistencia a la conducción. ¿Cuáles son los principales desarrollos en esta materia?

Sensores y actuadores, ¿qué papel juegan en la seguridad del automóvil?

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Acelerador electrónico

Hasta no hace mucho, la transmisión de información del acelerador se realizaba de forma mecánica a través de un cable de acero que conectaba con la mariposa. Hoy los vehículos incorporan un sistema del control del acelerador de tipo electrónico que incorpora un sensor en el pedal. Este elemento capta la posición exacta del pedal en cada momento y la comunica al módulo de control del motor que ordena a un actuador que varíe el nivel de apertura o cierre de la mariposa de isión.

Sistema de control electrónico del acelerador. | Fuente: autosoporte.com

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Sensor de estacionamiento

Los sensores de aparcamiento son dispositivos de asistencia al estacionamiento que se instalan en los parachoques del vehículo, especialmente en los traseros y que tienen la labor de informar de los obstáculos que puedan existir en los ángulos muertos de visión. Estos sensores de estacionamiento avisan al conductor mediante una señal acústica cuando detectan cualquier obstáculo, aumentando su intensidad para evitar un posible golpe. Existen distintos tipos de sensores de estacionamiento. Los principales son:

1.

Sensores de ultrasonido:� Sensores que tienen un radio de acción que

oscila entre 130 y 160 grados de barrido horizontal y entre 50 y 60 en barrido vertical. 2. � Sensores de detección electromagnética:� Su principio de funcionamiento se basa en la detección de alteraciones del campo electromagnético producida por objetos sólidos siendo más resistentes a un posible golpe.

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Sensores para el freno de estacionamiento electromecánico

El freno de mano electromecánico se acciona a voluntad del conductor con un botón o en situaciones en las que se le podría olvidar al conductor accionarlo. El sistema actúa como un freno inteligente que actúa de forma electrónica y sin cables. El sistema aprovecha los sensores de la red de datos del vehículo para gestionar electrónicamente los elementos del sistema de freno, a los que añade un motor DC o de corriente continua, un reductor, y un husillo para empujar y accionar el émbolo de frenado.

Freno de estacionamiento electromecánico

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Sensor de cigüeñal

El sensor de cigüeñal o sensor CKP, envía los datos en bruto al ordenador del motor sobre su posición exacta y, debido a que está conectado a los pistones la información sobre su posición ayuda a conocer las posiciones de los distintos componentes críticos del motor, pistones, correas y válvulas. � En su funcionamiento el sensor del cigüeñal utiliza un disco metálico y un detector que cubierto de una bobina magnética. El movimiento del disco sobre la bobina provoca una perturbación en el campo magnético, creando impulsos eléctricos que la unidad de control del motor utiliza para extraer la velocidad y la posición del cigüeñal y sus componentes. Un mal funcionamiento del cigüeñal afecta principalmente a los tiempos de arranque y al consumo de combustible; aunque afecta al funcionamiento general del motor.

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Sensores de temperatura

También conocidos como termistores. Los sensores de temperatura son elementos que suministran una señal eléctrica en función de la temperatura a la que están sometidos. A raíz de la introducción de tecnologías de microsistemas, para la realización de distintas funciones de seguridad pasiva y de confort (posición de los pasajeros para el disparo de los airbag, regulación de la climatización según temperatura corporal, desempañamiento de los cristales, etc) se utilizan sensores de temperatura sin o (pirométricos).

Principales mediciones de temperatura que se realizan en un vehículo. | Fuente: aficionadosalamecánica.net

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Asistente de frenada

El asistente de frenada de emergencia o EBA (Brake Assist System) es uno de los más revolucionarios dispositivos de seguridad de los modelos actuales. Estos sistemas son capaces de activar los frenos del vehículo sin requerir intervención alguna por parte del conductor. ¿Cómo funciona este sistema? El sistema� BAS mide la velocidad con la que se suelta el pedal del acelerador y se acciona el freno. Por otro lado, también recoge datos sobre la presión utilizada en el sistema de frenado para interpretar si se trata de una� frenada de emergencia. En su funcionamiento, el sistema incorpora un sensor de velocidad o fuerza situado junto al pedal del freno, una válvula con un actuador o accionamiento que incrementa la presión en el circuito de frenos y unidad de control que gestiona todo el sistema en función de las mediciones realizadas por el sensor. También han ido surgiendo asistentes de frenada con tecnología de radar para identificar los posibles obstáculos de la carretera y apoyar el frenado del conductor en caso de que se presente una situación de riesgo impredecible.

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Sensor MAF

O sensor de flujo de aire. Este elemento mide electrónicamente la cantidad de aire que entra dentro del motor. Esta información es analizada y automatizada para controlar la mezcla aire-combustible del sistema de inyección y el ajuste de encendido. El sensor MAF se ubica antes del colector de isión del motor y después del filtro de aire y su señal es interpretada en gramos por segundo de caudal. Al entrar un mayor flujo de aire al motor se aumentan las RPM y por ello aumenta la temperatura. El sistema MAF incorpora un alambre de platino para medir también la temperatura y comunicarla a la unidad de control. De esta forma podemos detectar posibles anomalías en el motor y anticiparnos a una posible avería.

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Sensores y actuadores en el sistema de inyección electrónica El sistema de inyección electrónica en el automóvil es el encargado de istrar la dosificación de combustible. Entre los actuadores que podemos encontrar para mejorar este apartado tenemos: relé de la bomba de combustible,

válvula del canister, válvula IAC (con actuadores que regulan el aire y controlan las revoluciones del motor en ralentí), etc. CLR en el campo de la electromecánica de vehículos Como hemos visto en esta pequeña muestra, la tecnología para la mejora de la seguridad a través sensores y actuadores avanza a pasos agigantados. Hace unos años era común que solo los automóviles de alta gama incorporaran estos elementos; sin embargo, la aplicación de dicha tecnología se ha universalizado y ya está presente en cualquier equipo del automóvil.� CLR, proveedor de actuadores para empresas Tier 1 de automoción, posee una amplia experiencia en este campo y ha desarrollado actuadores diversos como: accionamientos para el abatimiento y control electrónico de los espejos retrovisores; actuadores para la modificación de la dureza de sistemas de suspensión variable o actuadores empleados en sistemas que mejoran la eficiencia y reducir el consumo de los motores. Sí, la electromecánica de vehículosnos apasiona.

Sensores y actuadores en el sistema de inyección electrónica

La automatización se ha ido estableciendo en el automóvil, ahora es posible controlar diferentes variables a través del sistema electrónico. Tal es el caso de la alimentación de combustible, que ha evolucionado del funcionamiento mecánico (carburador), a los sistemas de inyección electrónica de combustible. En esta oportunidad vamos a hablar acerca de la gestión electrónica del motor. Para comenzar partimos del concepto de sensor y actuador, luego identificamos los diferentes sensores que forman parte del sistema de inyección. Los sensores varían dependiendo del sistema de inyección, es posible que algunos estén presentes en todos los sistemas y otros no.

Gestión electrónica del motor El sistema de inyección electrónica en el automóvil es el encargado de istrar la dosificación de combustible. Está provisto de diferentes elementos para cumplir su función. El sistema de inyección utiliza las señales obtenidas por los sensores, las compara con los parámetros de la ECU (Unidad Central Electrónica) y las controla a través de los actuadores.

¿Qué es un sensor? Un sensor es un dispositivo que se encarga de detectar magnitudes físicas o químicas, denominadas variables de instrumentación, las cuales pueden ser transformadas en señales eléctricas. Algunas de estas variables pueden ser: temperatura, presión,humedad, movimiento, entre otras.

Sensores

Sensor de presión del aire de isión (MAP-Manifold Absolute Presion) Proporciona una señal que es proporcional a la presión existente en la tubería de isión respecto a la presión atmosférica, midiendo la presión absoluta existente en el colector de isión. Sensor de posición de mariposa (TPS-Throttle Position Sensor) Está ubicado sobre la mariposa, y en algunos casos del sistema mono punto se encuentra en el cuerpo de la mariposa (unidad central de inyección). Su función radica en registrar la posición de la mariposa -remplaza el venturi del carburador- enviando la información hacia la unidad de control. Sensor de oxígeno (Sonda Lambda) Este sensor mide el oxigeno de los gases de combustión conrespecto al oxígeno atmosférico. Gracias a éste la unidad de control puede regular con mayor precisión la cantidad de aire y combustible hasta llegar a la relación 14,7 a 1 (Lambda), de esta forma contribuye a que la mezcla sea homogénea, se genere una combustión completa y se reduzcan los gases contaminantes. Sensor HALL del distribuidor Este sensor es el encargado de proveer información acerca de las revoluciones del motor y posición de los pistones, sincronizando así la chispa producida en las bujías. Sensor de detonación (KS) El sensor de detonación está ubicado en el bloque del motor. Se trata de un generador de voltaje que tiene como objetivo recibir y controlar las vibraciones anormales producidas por el pistoneo o cascabeleo, transformando estas oscilaciones en una tensión de corriente que aumenta de forma progresiva con la detonación. Sensor de temperatura del motor El objetivo del sensor es conocer la temperatura del motor, lo hace a partir de latemperatura del líquido refrigerante, enviando una señal a la ECU para que regule la mezcla y el tiempo de encendido del combustible. Sensor de temperatura del aire (IAT-Intake Air Temperature) Como su nombre lo dice mide la temperatura del aire. Con esta señal la ECU puede ajustar la mezcla con mayor precisión, si bien

este sensor no tiene incidencia en la realización de la mezcla, su mal funcionamiento acarreafallas en el motor. Sensor de flujo de aire (MAF-Mass Air Flow) Está ubicado entre el filtro de aire y la mariposa. La función de este sensor radica en medir la corriente de aire aspirado que ingresa al motor.Su funcionamiento se basa en una resistencia conocida como hilo caliente, la cual recibe un voltaje constante, llegando a una temperatura de aproximadamente 200°C con el motor en funcionamiento. Mediante la información que este sensor y otros factores como la humedad del aire se puede determinar la cantidad de aire.

¿Qué es un actuador? Es un mecanismo electromecánico cuya función es proporcionar un movimiento o actuar sobre otro elemento mecánico. El movimiento o la fuerza generada por el actuadorpuede ser: Presión neumática, presión hidráulica y fuerza eléctrica motriz. Dependiendo de su fuente se puede denominar de esta misma forma: neumático, hidráulico o eléctrico. Actuadores

Relé de la bomba El relé de la bomba de combustible envía una señal al interruptor de encendido, que a su vez envía una señal a la bomba de combustible para que se encienda. La bomba Es un dispositivo que le entrega al fluido o combustible la energía necesaria para desplazarse a través del carburador o inyector para luego entrar en la válvula de isión donde posteriormente pasa al cilindro. Inyector o inyectores El inyector es el elemento encargado de pulverizar la gasolina procedente de la línea depresión dentro del conducto de isión. Es una electroválvula capaz de abrirse y cerrarse muchos millones de veces sin escape de combustible y reacciona muy rápidamente al pulso eléctrico que la acciona. Válvula del canister La válvula de purga del canister forma parte del sistema de control de emisiones. Los vapores de gasolina del tanque de gasolina que se

almacena en el filtro de absorción de carbono son transportados al motor a través de esta válvula de solenoide. Modulo de encendido El módulo de encendido cumple la función de activar y desactivar el flujo de corriente en el embobinado primario, con base en la señal de tiempo de encendido proveniente de la ECU. Motor paso a paso Es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares. Es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. En un motor de inyección controla la entrada de aire en mínima. Válvula IAC (Idle Air Control) El sensor IAC ó válvula IAC juega un papel fundamental en la regulación de las revoluciones del motor en ralentí, al istrar y regular el ingreso de aire hacia las cámaras de combustión. En conclusión la función principal del sistema de gestión electrónica del motor es la de regular el consumo de combustible y ejercer un control sobre las emisiones contaminantes. Para lograrlo se vale de los sensores y actuadores que desarrollamos en el artículo.