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Mediciones en sistemas automotrices
Impartido por:
Ing. Antonio Villegas Casas
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Objetivos
1. El asistente aprenderá las diferentes técnicas de medición para diagnosticar con mayor eficiencia los sistemas automotrices
2. El asistente definirá que instrumento usar en función de la falla que desea diagnosticar
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Mediciones en sistemas automotrices
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V = R * I
Volts = Ohms * Amperes
¿Qué significa?
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Mediciones en sistemas automotrices Sesión 1
V
R I
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Analogías
Electrones Agua Aire
Voltaje Altura de nivel (Presión)
Presión
Amperaje Flujo de agua Flujo de aire
Conductancia Tubería Tubería
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Sesión 1
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Voltaje
Fuerza para mover los electrones
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Sesión 1
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Amperaje
Cantidad de electrones que pasan en un instante dado
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Sesión 1
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Información general
Coulomb = 6.241 X 10 18 cargas
Ampere = C / s
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Sesión 1
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Resistencia [Ohm]
Es la unidad que representa la resistencia que permite el paso de un ampere cuando aplicamos un volt entre sus terminales
1 [Ampere]
1 [V]
Resistencia = 1 Ohm
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Sesión 1
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¿Por donde se transportan los electrones?
Conductores metálicos: cables, chasis, alambres, circuitos, etc…
Conductores no metálicos: aire, mezcla aire:combustible, fibra de vidrio, pistas de carbón.
Semiconductores: Diodos, Transistores, Pantallas LCD, LED, etc…
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Sesión 1
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Conductor IDEAL
Permite fluir todos los electrones libremente desde el polo positivo al polo negativo
Sin calentamiento
Por lo tanto, no hay perdidas de energía por resistencia al flujo de electrones
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Conductor REAL
Crea una resistencia al paso de los electrones
Se calienta (heaters)
Cambia de resistencia con la temperatura
Permite efectos: Hall, incandecencia
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Sesión 1
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Motores, actuadores, calentadores, etc…
¿Qué requieren?
¿Potencia?
Potencia = V * I
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Sesión 1
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Potencia = V * I
Voltaje de acumulador = ???
12.65 V 100 %
12.45 V 75 %
12.24 V 50 %
12.06 V 25 %
11.89 V 0 %
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Sesión 1
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Potencia = V * I
Voltaje de acumulador = 12 Volts
Mayor potencia
Necesita
Mayor corriente
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Sesión 1
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Potencia = V * I
Voltaje de acumulador = 12 Volts
I = V/R
Si Resistencia es por ejemplo 100 Ohms
I = 12[V]/100[Ohms] =0.12[Amperes]
Potencia = 12[V]*0.12[A] = 1.44 Watts
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Sesión 1
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Potencia = V * I
Voltaje de acumulador = 12 Volts
I = V/R
Si Resistencia es baja(ejemplo 3 Ohms)
I = 12[V]/3[Ohms] = 4[Amperes]
Potencia = 12[V]*4[A] = 48 Watts
Temperatura de sensores O2 o catalizadores?
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Sesión 1
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Prefijos multiplicativos Prefijo Nombre Factor multiplicativo Alternativo
T Tera 1,000,000,000,000 1012
G Giga 1,000,000,000 109
M Mega 1,000,000 106
k Kilo 1,000 103
Unidad 1 100
m mili 0.001 10-3
μ micro 0.000001 10-6
n nano 0.000000001 10-9
p pico 0.000000000001 10-12
Regla de para uso de prefijos
Utilizar el factor multiplicandolo al valor para calcular el correspondiente valor en unidades
Ejemplo: 38.5MHz >>>> 38.5 * 1,000,000 = 38,500,000 Hz
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Sesión 1
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R1
Circuito ideal: Fuente/Conductor/Carga
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Sesión 1
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R1
R2
R3
Circuito real: Fuente con capacidad limitada R2 = Fusible/conectores/relevador/cables R3 = Cables/conectores
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Sesión 1
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Circuito real: Fuente con capacidad limitada R1 = Interruptor/conectores R2 = Carga (foco/computadora) R3 = Cables/conectores
R1 R2 R3
¿Cómo medir voltaje? 20
Sesión 1
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Circuito real: Fuente con capacidad limitada R1 = Calentador Catalizador R2 = Calentador O2S R3 = Sistema eléctrico
R1
R2
R3
21 Itotal = IR1 + IR2 + IR3
Itotal
IR1
IR2
IR3
Itotal
Sesión 1
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Circuito real: Fuente con capacidad limitada R1 = Interruptor/conectores R2 = Carga (foco/computadora) R3 = Cables/conectores
R1 R2 R3
¿Cómo medir corriente?
Serie CC XX A
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Sesión 1
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Circuito real: Fuente con capacidad limitada R1 = Interruptor/conectores R2 = Carga (foco/computadora) R3 = Cables/conectores
R1 R2 R3
¿Cómo medir corriente?
Pinza amper. CC XX A
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Sesión 1
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Prácticas Medidas de seguridad
1. Extremar precauciones que pongan en riesgo nuestra integridad
2. Nunca desconectar algún elemento mientras el interruptor de llave esta encendido
3. Nunca eliminar un fusible
4. Nunca puentear un relevador sin conocer su correcto funcionamiento
5. Evitar dañar el aislamiento de los conductores (reacondicionar si es necesario)
6. Conocer los elementos de alto voltaje y alto consumo de corriente para evitar daños a la salud
7. Usar la herramienta adecuada para cada caso
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Sesión 1
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Prácticas
Mediciones
1. Analizar el intervalo de medición
2. Corriente continua/corriente alterna
3. ¿Unidades?
4. ¿Forma de conexión?
5. ¿Qué deseo encontrar en la medición?
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Sesión 1
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Práctica 1
Identificar el sistema de carga del vehículo, hacer el esquema (batería, alternador, control de carga, conexiones)
1. Medir corriente (multimetro)
2. Medir voltaje en batería
3. Medir voltaje en alternador
4. Hacer la observaciones pertinentes
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Sesión 1
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Motor
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Sesión 1
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Frecuencia en señales eléctricas
Repetición de un formato definido de señal en un periodo de tiempo
Unidad: Hz [ciclos / s] 28
Sesión 1
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Frecuencia en señales eléctricas
1 s
18 ciclos
10 ms
9 ciclos
¿FRECUENCIA?
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Sesión 1
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Cambios en señales (definiciones)
Ciclo de trabajo: Tiempo que se mantiene activa la señal respecto al tiempo total de un ciclo.
50 %
25 %
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Sesión 1
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Clasificación de sensores
1. Resistivos (potenciómetro angular, potenciómetro lineal): APP, TPS, posición de clutch, posición de válvula solenoide, nivel de combustible
2. Termistor: Temperatura
3. Piezoeléctricos: sensores de aceleración, golpeteo “knock”, presión
4. Piezoresistivo: Presión
5. Diafragma capacitivo: Presión
6. Termocople: Alta temperatura
7. Inductancia variable: Sensores de velocidad de rueda, CKP, CMP
8. Interruptor: Pedal de freno, palanca de velocidades, pedal a fondo, etc…
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Sesión 2
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Clasificación de sensores
9. Efecto Hall: CKP, CMP
10. Óptico: CKP, CMP
11. Corriente de Eddy: CKP, CMP
12. Electroquímicos: Sensores de oxigeno
13. Interruptor reed: Velocidad de rueda, velocidad de transmisión
14. Radar: velocidad sobre piso
15. Hilo caliente: flujo másico (MAF)
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Sesión 2
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Sensores resistivos (potenciómetros)
Cambio de voltaje como función de un cambio de posición
5V ECU
GND
Min.= 0.05 V Max= 4.85 V
Señal
Rp
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Sesión 2
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Sensores resistivos (potenciómetros) Estrategias de identificación de fallas
Voltaje mínimo
Nunca voltaje de referencia 0 V
Voltaje máximo
Nunca voltaje de alimentación 5 V
Recurrencia
Dos o mas sensores para una sola variable
Ejemplo
APP, TPS , posición válvula EGR
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Sesión 2
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Sensores resistivos (potenciómetros)
Recurrencia (correlación)
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Sesión 2
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Termistor (ECT, IAT)
Cambio de resistencia como función de cambio de temperatura Medición interna: voltaje por un divisor de tensión
ECU GND
Señal ECT
Rp
5V
Temperatura sube, resistencia desciende Por lo tanto, voltaje cae
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Sesión 2
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Sensor ECT El valor de ECT es usado para los siguientes tomas de decisión:
1. Pulso de apertura de inyectores
2. Modo de mezcla rica con motor frio
3. Operación de ventiladores de radiador
4. Determinación de inicialización de ciclo cerrado de control de combustible
5. Operación de control de ralentí
6. Corrección del tiempo de ignición
7. Retardo de operación de EGR, TCC y purga de canister con motor frio
8. Corrección de "knock" como función de temperatura
9. Posiblemente, una corrección para en control calidad para un cambio adecuado de la transmisión
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Sesión 2
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Voltajes de referencia Información disponible de manera gratuita en:
www.motorcraftservice.com
Referencias a 5 Volts
P0642 & P0652
Corto a tierra (signal voltage): < 4.75 V
P0643 & P0653
Corto a B+ (signal voltage): > 5.25 V
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Sesión 2
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ECT, IAT, valores límites en vehículo Ford Información disponible de manera gratuita en:
www.motorcraftservice.com
ECT
P0117 Corto circuito a tierra: <0.03V
P0118 Corto circuito a batería + o circuito abierto: >3.26V
IAT
P0112 Corto circuito a tierra: =< 0.02V
P0113 Corto circuito a batería + o circuito abierto: >3.17V
P0114 Señal intermitente/ruidosa (Diferencia respecto la media): => 8.25 C
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Sesión 2
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ECT, IAT, valores límites en vehículo Ford P009A
Abs | Temperatura de aire de entrada menos temperatura de refrigerante de motor al encender el motor| > 18 °C AND
Abs | Temperatura de aire de entrada menos temperatura aire de entrada al encender el motor| > 18 °C
P0111
Racionalidad:
Expectativa de valor de temperatura de aire de entrada desciende en baja velocidad/carga reducida: > 24.75 °C o
Expectativa de valor de temperatura de aire de entrada incrementa en alta velocidad /carga media: > 24.75 °C
Estancado en un valor:
Cambio desde arranque de motor en IAT: < 1.5 °C
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Sesión 2
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Práctica 3.
Medición de resistencia Donde SI medir
Continuidad de cables de baja corriente, señales
Sensores resistivos (termistores, potenciómetros)
Bobina (solo para probar que no estén en circuito abierto)
Donde NO medir (inexacto)
Continuidad en cables de alimentación, referencia y/o carga y/o arranque
Semiconductores
Mediciones eléctricas automotrices
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Sesión 2
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Práctica 2.
Medición de resistencia
1. Seleccionar intervalo de medición
2. Seleccionar los puntos de medición
3. Evitar la medición de circuitos energizados
4. Mediciones objetivo: a) ECT
b) IAT
c) TPS
d) APP
e) Knock sensor
f) CKP
g) CMP
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La medición de resistencia ¿Es útil para verificar la condición de un relevador?
Sesión 2
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Práctica 4.
Medición de polarización de sensores
1. Identificar tipo de sensor
2. Identificar numero de pines del sensor
3. Dibujar diagrama (discutir tipo de polarización)
4. Si el sensor es polarizado, medir los puntos de polarización
5. Discutir tipo de señal de salida del sensor
43
Sesión 2
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Práctica 5.
Generación de un simulador de pedal de acelerador
1. Material a) Base para circuitos
b) 2 resistencias de 1 kΩ
c) 1 regulador de 5 volts
d) 2 capacitores electrolíticos
e) Amplificador operacional
f) Potenciómetro 1 k Ω
2. Armar el circuito como lo indica el diagrama
44
Sesión 3
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Práctica 5.
Generación de un simulador de pedal de acelerador
45
Señal potenciómetro
+ _
+ _
APP
APP
Sesión 3
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Sensores piezoeléctricos (sensor “knock”, estacionamiento)
ECU GND
Generación de voltaje (CA) como función de la vibración mecánica
Señal knock
Rp
5V
46
Ri
Rp = Ri ?
Sesión 3
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Práctica 6.
Comprueba el voltaje de polaridad del sensor de golpeteo (sensor de rateo, detonación)
1. Desconecta el sensor de detonación
2. Mide su resistencia
3. Conecta y enciende interruptor de llave
4. Identifica los voltajes en la terminales, en función de la polaridad recibe instrucciones del profesor respecto a la conexión para la medición de señal
5. Selecciona el intervalo correcto de medición y el acoplamiento
6. Mide la señal con motor en diferentes velocidades, TOMA NOTA DE LOS VALORES OBTENIDOS
47
Sesión 3
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Práctica 6.
Comprueba el voltaje de polaridad del sensor de golpeteo (sensor de rateo)
7. Apaga interruptor de llave
8. Ajusta mecánicamente el sensor
9. Mide la señal con motor en diferentes velocidades, TOMA NOTA DE LOS VALORES OBTENIDOS
48
Velocidad de motor Señal medida
Ralentí
1500 rpm
3000 rpm
Sesión 3
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Sensor de detonación, valores límites en vehículo Ford
Información disponible de manera gratuita en:
www.motorcraftservice.com
P0325 & P0330
Señal de sensor de detonación muy baja (como función de velocidad de motor): < 0.3516 V
P0326 & P0331
Desviación estandar de sensor de detonación muy baja (como función de velocidad de motor): < 0.0195 V to 0.0586V
49
Sesión 3
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Hilo caliente, capa caliente (MAF)
Cambio de voltaje como función de cantidad de aire de entrada Ralentí: cerca a 1 V WOT: cerca 5 V
50
ECU GND
Señal MAF
MAF 12 V
Sesión 3
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MAF, valores límites en vehículo Ford Información disponible de manera gratuita en:
www.motorcraftservice.com
MAF
P0102
Corto circuito a tierra, circuito abierto: < 0.06 V
P0103
Corto a voltaje de bateria: > 4.9 V
51
Sesión 3
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Sensores piezoresistivo (presión)
Cambio de resistencia como función de la presión
52
ECU GND
Señal
Rp
5V
Sesión 3
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Sensores piezoresistivo (presión)
Polarización alternativa
53
ECU GND
Señal
5V
Sesión 3
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Presión riel de combustible
54
Sesión 3
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Sensor On/Off
55
ECU Señal
12V
Sesión 3
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Sensores inductivos(CKP, CMP, Velocidad)
56
ECU Señal
Sesión 3
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Sensores efecto Hall (CKP, CMP, Velocidad)
57
ECU GND
Señal
5V
Hall
Sesión 3
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58
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Práctica 7.
Mediciones con osciloscopio
1. Identificación de parámetros de control para osciloscopio
2. De los sensores hasta ahora mencionados, ¿Cuáles pueden medirse con osciloscopio?
3. Medir sensor de detonación y comparar con los valores obtenido en la practica 6
Velocidad de motor Señal medida
Ralentí
1500 rpm
3000 rpm
Sesión 3
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60
Práctica 8.
Mediciones con osciloscopio
4. Identificar tipo de sensores CKP y CMP
5. ¿Cómo medirlos?
6. Seleccionar parámetros adecuados de medición
7. Medir simultáneamente los dos sensores
8. Análisis de resultados
9. ¿Es posible medir de esta manera los sensores de velocidad de rueda?
10. ¿Es posible medir de esta manera los sensores de entrada y salida de transmisión?
Sesión 3
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61
Medición TPS1 y TPS2
Sesión 3
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62
Medición CKP y CMP
Sesión 3
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Clasificación de actuadores
On/Off: Válvula EVAP, lámpara MIL, relevadores, válvulas solenoides
Motores de control de posición por ciclo de trabajo: Válvula EGR, motor mariposa, mecanismos robotizados, IAC, etc…
Control por ancho de pulso: Inyectores, calentadores
63
Sesión 5
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Comunicación: Los sistemas digitales (módulos de control/elementos) tienen la capacidad de comunicarse de múltiples formas, pero siempre a través de señales digitales. Una línea e información unidireccional
ECU ABS
64
Sesión 6
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Comunicación
Una línea, comunicación bidireccional (Línea K)
ECU AT
65
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Comunicación
Dos líneas, cada una comunicación unidireccional
DDL1, SCI
Mediciones eléctricas automotrices
ECU AT
66
Sesión 6
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Comunicación
Dos línea, comunicación bidireccional, doble línea k
Mediciones eléctricas automotrices
ECU AT
67
Sesión 6
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Comunicación
Bus de datos
Mediciones eléctricas automotrices
ECU AT ABS
68
120 Ω
120 Ω
Sesión 6
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Pin 2 - J1850 Bus+ (PWM) Pin 4 – Tierra de Chasis Pin 5 – Tierra de Señal Pin 6 - CAN High (J-2284) Pin 7 – Linea K ISO 9141-2 Pin 10 - J1850 Bus- (PWM) Pin 14 - CAN Low (J-2284) Pin 15 – Línea L ISO 9141-2 Pin 16 – Voltaje de batería
Vehículos FORD (Mercury, Mazda, Jaguar)
Conector de diagnóstico Tipo A (SAE J1962 equivalente ISO 15031-3)
69
Sesión 6
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Pin 2 - J1850 Bus+ (VPW) Pin 4 – Tierra de Chasis Pin 5 – Tierra de Señal Pin 6 - CAN High (J-2284) Pin 7 – Linea K ISO 9141-2 Pin 10 - J1850 Bus Pin 14 - CAN Low (J-2284) Pin 15 – Línea L ISO 9141-2 Pin 16 – Voltaje de batería
Vehículos GM Americanos (Pontiac, Buick, Cadillac)
Conector de diagnóstico Tipo A (SAE J1962 equivalente ISO 15031-3)
Mediciones eléctricas automotrices
70
Sesión 6
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Pin 2 - J1850 Bus+ Pin 4 – Tierra de Chasis Pin 5 – Tierra de Señal Pin 6 - CAN High (J-2284) Pin 7 – Línea K ISO 9141-2 Pin 10 - J1850 Bus- Pin 14 - CAN Low (J-2284) Pin 15 – Línea L ISO 9141-2 Pin 16 – Voltaje de batería
Vehículos Europeos-Asiaticos (BWM, VW, Audi, Nissan, Honda, etc...)
Conector de diagnóstico Tipo A (SAE J1962 equivalente ISO 15031-3)
Mediciones eléctricas automotrices
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Sesión 6
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Seminario WEB OBDII
Protocolos OBDII Nombre Pines Velocidad Tipo (ver apéndice) ISO9141-2 7 10.4 kbit/s Pasivo ISO14230-2 7 10.4 kbit/s Pasivo J1850-VPW 2 10.4 kbit/s Activo J1850-PWM 2, 10 41.6 kbit/s Activo ISO15765-4 6,14 500 kbit/s Activo ISO15765-4 6,14 250 kbit/s Activo
Mediciones eléctricas automotrices
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Sesión 6
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Sesión 6
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INMO
MTA ECU
DLC
ABS
BCM
TABLERO
PIN 3 PIN 7
PIN ?
PIN 13
SERIA
L
VIN PIN
CAN-BUS
CA
N-B
US
CA
N-
BU
S
SERIAL
VIN PIN
VIN PIN
VIN PIN
VIN
VSS
SERIAL
SERIAL
Corsa: X18NE
Mediciones eléctricas automotrices
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Sesión 6