Electricidad 2 (3)

8/15/2019 Electricidad 2 (3)

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Capacitación – FINSAMaterial del Estudiante

Espacio para Imágenes

Cuadro de 10 X 15 cm

TÍTULO DEL CURSO

CÓDIGO DEL CURSO

DISPOSITIVOS

ELECTRÓNICOS

C TERPILL R

E-01

DEPARTAMENTO DE DESARROLLO PROFESIONAL

FINNING SUDAMÉRICA



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INDICE DE CONTENIDOS Página

DESCRIPCIÓN DEL CURSO 02

MODULO I: Objetivos del módulo 03Señales electrónicas 03Corriente Alterna 04Formas de modular la Señal 05Dispositivos o fuentes de entrada 07Interruptores o switch 07Diagnóstico en entradas tipo Switch (voltaje de referencia) 10Sender o Emisores 11Sensores 13

MODULO II: Objetivos del módulo 25Dispositivos de salida 25Solenoides y válvulas proporcionales 26Relé o Relay 29Indicadores de Alerta 30

MODULO III: Objetivos del Módulo 30Códigos de Diagnóstico 31Definición de los códigos de diagnóstico 34

MODULO IV: Módulos de Control Electrónico 37Objetivos del módulo 38Descripción de los tipos de ECM 39Comunicación 43Hardware y Software 45El Módulo de Personalidad 45Estructura Interna de Un ECM 46Eventos Registrados. 46



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DESCRIPCION DEL CURSO(Cód. E01)

Este curso puede ser realizado tanto en Sucursales como Contratos. Comprende tres

módulos, los que están divididos en dos etapas: teoría y práctica. Los laboratorios seránevaluados mediante test prácticos y test escrito al final del curso.

En la primera fase los participantes podrán familiarizarse con los diferentes tipos dedispositivos de entrada (sensores y switch), como así también, podrán adquirir destrezaen las mediciones para el diagnóstico de estos componentes, y su aplicación en losequipos Caterpillar.

En la segunda fase los participantes conocerán los diferentes tipos de dispositivos desalida o actuadores (solenoides, relay, lámparas indicadoras y alarmas) y podránrealizando mediciones para comprobar el correcto funcionamiento de estos

componentes y su aplicación en los equipos Caterpillar.En la tercera y cuarta fase los participantes aprenderán interpretar la informacióncontenida en referencia a los códigos de diagnóstico, como así también a solucionarproblemas relacionados. Además, podrán diferenciar los distintos tipos de móduloselectrónicos, así como su programación y configuración dependiendo de la aplicación aque corresponda.

MODULO I:

OBJETIVOS DEL MODULO

Al final de este módulo los participantes estarán capacitados para establecer ladiferencia entre los diferentes tipos de switch y sensores, explicar su funcionamiento yrealizar las mediciones para diagnosticar el estado en el que se encuentran.

SEÑALES ELECTRÓNICAS

Los circuitos electrónicos procesan una señal de alguna forma. La señal puede ser tansimple como el pulso eléctrico creado por el cierre de los contactos de un interruptor, ocompleja como una señal digital que evalua el nivel de un fluido.

Las señales pueden dividirse en dos grandes grupos: Las que cambian y las quepermanecen constantes (no cambian)

Por ejemplo, una señal que no cambia, es aquella en que el flujo de corrientepermanece en una misma dirección (Corriente Directa “DC”); A diferencia de lo anterior,en una señal que cambia, el flujo de corriente fluye en una dirección y luego cambia yfluye en la dirección contraria (Corriente Alterna “AC”).



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Una señal DC, puede ser voltaje o corriente suministrado desde una fuente (Batería), osimplemente, un nivel DC, como la representación de algún otro parámetro, por ejemplouna termocupla es una dispositivo que regula un voltaje de corriente continua enproporción a su temperatura. Una fotocelda produce un voltaje en proporción a su

intensidad luminosa.La característica básica del voltaje DC, es que tiene polaridad fija y el flujo de corrientees sólo en una dirección a través del circuito.

Los siguientes ejemplos son usados para visualmente demostrar 4 diferentes tipos deseñales de corriente directa DC.

(A y B) Señal fija positiva y negativaUna Batería simple con polaridad de Positivo a Negativo en el caso de la figura (A) ycon polaridad invertida en el caso del ejemplo (B).

(C) Este ejemplo podría ser una corriente que está siendo controlada por un resistorvariable.

(D) Este ejemplo es una señal de voltaje que es controlada por un interruptor que laactiva y la desactiva.

CORRIENTE ALTERNA

En la figura se observa una señal o forma de onda del tipo senosoidal ,quecorresponde a una corriente o voltaje de tipo alterno.



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La corriente Alterna es un flujo de electrones que al ser representado gráficamente através de una señal senosoidal, comienza en cero , se incrementa al máximo en unsentido, y entoces disminuye a cero, invierte su sentido y llega al maximo en sentidoopuesto para volver nuevamente a cero. La razón de cambio de esta alternacia se llamaFrecuencia y su unidad de medida es el Hertz. (1 Hertz corresponde a 1 ciclo quesucede en un segundo).Por ejemplo, en el consumo domiciliario, la corriente alterna tiene una alternacia de cicloo frecuencia de 50 a 60 Hertz, es decir 50 a 60 ciclos se suceden en 1 segundo.

Las ondas senosoidales pueden representar una Corriente Alterna, una señal de radio,un tono de audio o una señal de vibración de alguna fuente mecánica.

Las ondas senosoidales pueden ser producidas por alguna fuente electromecánica(generadores) o bien por un circuito electrónico llamado oscilador.

La Señal Electrónica representa el parámetro que mide. La señal puede ser moduladade tres formas distintas.

NOTA: Se entiende por modulación a la técnica o proceso que se utiliza para trasportarla información de la señal. El objetivo de modular una señal, es el de tener control sobrela misma, ejm: Modulación de Amplitud (AM), Modulación de Frecuencia (FM).

FORMAS DE MODULAR LA SEÑAL

• Modulación Analógica, que representa el parámetro como nivel de Voltaje.• Modulación de frecuencia, que representa el parámetro como un nivel de

frecuencia (Visto con la señal de una onda senosoidal).• Modulación de ancho de pulso (PWM), que corresponde a una señal digital que

representa el parámetro como porcentaje de ciclo de tra bajo.



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SEÑAL ANALOGICA

Una señal análoga es una que varía enun amplio rango de valores, suave y

constantemente en el tiempo.La imagen anterior muestra un trazo deseñal análoga de un sensor de presión.Este tipo de señal electrónica esproporcional a la presión sensada en elsistema. Si la presión del sitema seincremente, la resistencia de la fuentede sensado cambia. El cambio en laresistencia será tambien sensado por el

ECM en donde la entrada de la señal es sensada.

SEÑAL DIGITAL

Las Señales Digitales son usualmenteasociadas con controles electronicoscomputarizados. Poseen dos distintosniveles, como por ejemplo 0 o 10 Volt, omás simplemente, dos estados: Alto oBajo.

MODULACION DE ANCHO DE PULSO

En los productos Caterpillar, un sensor de posición es un buen ejemplo de una fuenteque produce una señal digital. Una señal PWM, es producida por un sensor. Unoscilador interno en el sensor produce una frecuencia constante de salida del sensor. Elciclo de trabajo (Porcentaje de tiempo “on” versus porcentaje de tiempo “off”) de laseñal, varía como varía la condición sensada (Posición rotatoria). La salida del sensores enviada al ECM en donde esta señal es procesada.



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DISPOSITIVOS O FUENTES DE ENTRADA

Los dispositivos de entrada, son usados para el monitoreo de la información asociada alos sistemas de la máquina. Los dispositivos de entrada convierten parámetros físicoscomo velocidad, temperatura, presión, posición, flujo o nivel en una señal electrónica.Los sistemas de control electrónico, usan esta señal electrónica (información deentrada) para el monitoreo de los componentes y para originar señales de salidaapropiadas.

Diferentes tipos de Dispositivos de entrada proveen información de entrada a losmódulos de control ECM, estos son interruptores, emisores y sensores.

INTERRUPTORES O SWITCH

Los interruptores poseen múltiples aplicaciones para control, como por ejemplo nivel,flujo o presión.Los interruptores poseen en su interior dos contactos, que pueden estar normalmenteabiertos o cerrados, dependiendo de la construcción mecánica y de la necesidad decada caso.Algunos ejemplos se detallan a continuación.

SWITCH DE TEMPERATURA DE ACEITE DE FRENO



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Este switch, es una fuente del tipo resistivo, que es utilizado para sensar la temperaturadel fluido. La resistencia de salida varía con la temperatura disminuyendo con elaumento de la temperatura.Los contactos del Switch son normalmente cerrados. Cuando el motor está en

funcionamiento y la temperatura del aceite de los frenos está dentro del rango normal,los contactos permanecen cerrados completando el circuito a tierra.

SWITCH DE PRESION DE ACEITE DE FRENO

En este Switch, los contactos son normalmente abiertos. Cuando el motor se pone enfuncionamiento y la presión del aceite está dentro de lo especificado, los contactos secierran completando el circuito a tierra.

SWITCH DE FLUJO

El Switch de flujo de refrigerante es un switch tipo paleta y está normalmente abierto (alno existir flujo de refrigerante).



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SWITCH DE NIVEL DE REFRIGERANTE DE MOTOR

Este Switch electrónico utilizado para monitoriar el nivel del refrigerante del motor,opera en forma distinta al resto de switchs vistos anteriormente. Requiere para trabajaruna alimentación de +8VDC proveniente del módulo de control electrónico.

Durante la operación normal, el nivel de refrigerante está alrededor de la manga deplástico del switch. El switch (internamente) entrega un circuito de señal a tierra al ECM.Es importante que la manga plástica permanezca intacta para la correcta operación delSwitch.El voltaje medido en el cable de señal con el sistema energizado y el nivel derefrigerante alrededor de la manga de plástico del switch, debe ser menor a 1VDC. Estoindicará que el switch está trabajando correctamente.

SWITCH OPERADOS POR EL OPERADOR

Los Switch activados por el operador envían una señal al ECM cuando el operador lorequiere. El Switch se abre o cierra y envía una señal para que el ECM realice unaacción. En este caso el switch del freno de parqueo, envía una señal al ECM cuando esactivado por el Operador, El ECM procesa la información y envía una señal de salidapara enganchar el freno de parqueo.



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La figura muestra el mismo circuitocon el interruptor en la posicióncerrada. Cuando el interruptor estáen la posición cerrada, la

resistencia del cable de señal atierra es muy baja (cerca de ceroohmios). El circuito básico divisorde voltaje, ahora, cambió de valor.La resistencia del resistor en elcontrol es significativamente mayorque la resistencia del interruptorcerrado. La resistencia a través del

resistor es tan grande que el voltaje de referencia de +5 V se puede medir a través delresistor. La caída de voltaje a través del interruptor cerrado prácticamente es +0 V. Elcircuito de detección de señal interna del ECM también detecta los +0 V, por estar en

paralelo con el interruptor.El ECM puede determinar que el interruptor o el cable de entrada del interruptor estácerrado o con corto a tierra.El voltaje de referencia se usa para asegurarse de que el punto de referencia internodel control del circuito digital es de +0 V o +5 V (digital bajo o alto). Como el ECMprovee un voltaje de referencia, cualquier caída de voltaje que ocurra en el mazo decables debido a conexiones en mal estado o de la longitud del cable no afecta la señaldel nivel “alto” en la referencia del ECM. La caída de voltaje del mazo de cables puededar como resultado que el voltaje medido en el interruptor sea menor que +5 V. Comoel control usa voltaje de referencia, el sensor no tiene que ser la fuente de corrientenecesaria para impulsar la señal a través de la longitud del mazo de cables.

SENDER O EMISORES

En los sistemas de control electrónico se usan diferentes tipos de emisores paraproveer entradas al ECM o al procesador del sistema monitor.Los dos emisores más usados son emisores de 0 a 240 Ohmios y de 70 a 800 ohmios.

EMISORES DE 0 A 240 OHMIOS

Miden un valor de resistencia del sistema específico que corresponde a una condicióndel sistema.



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El nivel de combustible es un sistema típico en el que se usa este tipo de emisor. Laresistencia de salida se mide en el ECM o en el procesador del sistema monitor y elvalor corresponde a la profundidad del combustible en el tanque. El ECM o procesadordel sistema monitor calcula la resistencia y el sistema monitor muestra la salida del

medidor. En la figura se muestra un emisor de 0 a240 Ohmios, usado para medir el nivel decombustibleEste componente consiste en unaresistencia variable o reóstato, cuyo cursores accionado por un brazo que a suextremo tiene un flotador. Al cambiar deposición el flotador de acuerdo a loscambios de nivel del liquido se mueve elcursor, variando la resistencia.

Esta variación es reflejada en uninstrumento o en algún tipo de moduloelectrónico de los sistemas monitor.

EMISORES DE 70 A 800 OHMIOS

Miden un valor de resistencia del sistema específico que corresponde a una condicióndel sistema.Un sistema típico en que se usa este tipo de emisor es el de temperatura. La resistenciade salida se mide en el ECM o en el procesador del sistema monitor y el valorcorresponde a la temperatura del fluido (aceite, refrigerante) que se está midiendo. ElECM o procesador del sistema monitor calcula la resistencia y el sistema monitormuestra la salida en un medidor o indicador de alerta.

Estos componentes tienen en su interior unaresistencia llamada termistor, estas pueden serde coeficiente positivo o negativo, es decir laresistencia aumenta o disminuye por efecto delos cambios de temperatura. Esta variación deresistencia incide directamente en la corrienteque circula por el circuito, la que puede seraprovechada para mover la aguja de uninstrumento, o accionar una alarma.



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SENSORES

Los sensores a diferencia de los interruptores o switch, pueden indicar diferentesestados del parámetro medido o sensado, por ejemplo un switch de temperatura de

refrigerante de motor, se activará o desactivará de acuerdo a los nivelespreestablecidos, es decir, en sólo dos situaciones, por el contrario un sensor diseñadopara el mismo fin podrá entregar diferentes valores, dependiendo de la temperaturaalcanzada.

Los sensores para realizar esta labor, en su interior tienen circuitos electrónicos queprocesan la información y la convierten en señal antes de que sea enviada hacia algúndispositivo de monitoreo o control electrónico.

La señal electrónica se modula de tres formas. La modulación de frecuencia, muestra elparámetro como nivel de frecuencia, la modulación de duración de Impulso, muestra el

parámetro como porcentaje de ciclo de trabajo y la modulación analógica, muestra elparámetro como nivel de voltaje.

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

• FRECUENCIA

• PWM

• ANÁLOGO

• ANÁLOGO DIGITAL

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 dealimentación para funcionar, tienen tres terminales, dos de estos se utilizan paraalimentarlo, y del tercero se obtiene la señal o nivel de voltaje, correspondiente alparámetro sensado o medido.



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SENSORES DE FRECUENCIA

En los sistemas de control electrónico se usan varios tipos de componentes para la

medición de velocidad. Los dos sensores más comunes son:• Sensor de frecuencia magnético o pickup magnético• Sensor de efecto Hall

El tipo de sensor usado lo determina ingeniería. En un sistema en donde no son críticaslas bajas velocidades, se utiliza un detector magnético. En un sistema en donde lamedición de bajas velocidades es crucial, se usa un sensor de efecto Hall

SENSOR MAGNETICO O PICKUP MAGNETICO

Los sensores de frecuencia de detecciónmagnética pasivos, convierten el movimiento

mecánico en voltaje CA. El detector magnéticotípico consta de una bobina, una pieza polar, unimán y una caja. El sensor produce un campomagnético que al ser cortado por el paso de undiente de engranaje, se altera y genera voltajeCA en la bobina. El voltaje CA es proporcional ala velocidad, La frecuencia de la señal CA, esexactamente proporcional a la velocidad (rpm).

Para operar en forma adecuada, los sensores de detección magnética basan su medidaen la distancia entre el extremo del detector y el paso del diente del engranaje, por loque una señal muy débil puede indicar que el sensor está muy lejos del engranaje.

En la figura de abajo se muestra una aplicación típica de un sensor pasivo defrecuencia: Evaluación de la velocidad de salida de la transmisión en un camión 797.



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Estos componentes suministran una señal desalida variable en frecuencia y voltaje,proporcional a la velocidad de rotación.

Los equipos Caterpillar comúnmente utilizaneste tipo de Pick Up. El sensor posee un imánpermanente que genera un campo magnéticoque es sensible al movimiento de metales concontenido de hierro a su alrededor.

En una aplicación típica, el Pick Up magnético se posiciona de forma tal que los dientesde un engranaje rotatorio pasan a través del campo magnético.Cada diente del engranaje que pasa, altera la forma del campo y concentra la fuerza deéste 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 enla bobina.La frecuencia con la cual la corriente se alterna está relacionada con la velocidad derotación y con el número de dientes del engranaje.Por lo tanto, se deduce que la frecuencia proporciona información sobre la velocidad delmotor o desplazamiento del vehículo.

En la figura de abajo se muestran dos sensores de sincronización de velocidad usadosen algunos motores EUI y HEUI más recientes, como los Motores Caterpillar 3406E3456, 3126B y C9.

Los nuevos sensores son de detecciónmagnética y se usan siempre en pares.Un sensor se diseña específicamente para unrendimiento óptimo a velocidades de motorbajas, que ocurren durante la partida y elarranque inicial. El otro sensor se diseña paraun rendimiento óptimo en las velocidades deoperación normal del motor. El montaje de lossensores difiere uno del otro para evitar suintercambio.

Estos sensores generan un voltaje de corriente alterna igual que los captadoresmagnéticos antes mencionados solo que el formato o encapsulado es distinto.

La figura muestra los sensores desincronización de velocidad del motor 3456 EUI. Lossensores se montan perpendicularmente a la cara delengranaje de sincronización de velocidad y se llamansuperior e inferior o de arriba y abajo, para referirse ala gama de operación para la cual fueron diseñados.



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SENSORES DE FRECUENCIA ELECTRÓNICOS O DIGITALES

SENSORES ACTIVOS

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 undispositivo de monitoreo o de control.

La alimentación de este sensor es proporcionada por el dispositivo asociado y losvalores de voltaje utilizados son 10, 12.5 o 13VDC dependiendo de la aplicación.

SENSOR DE EFECTO HALL

El efecto HALL fue descubierto porel científico Estadounidense Edwin

Herbert Hall gracias a unacasualidad durante un montajeeléctrico en 1879 y consiste en losiguiente:“Cuando por una placa metálicacircula una corriente eléctrica y éstase halla situada en un campomagnético perpendicular a ladirección de la corriente, sedesarrolla en la placa un campoeléctrico transversal, es decir,perpendicular al sentido de lacorriente. Este campo, denominadoCampo de Hall, es la resultante de

fuerzas ejercidas por el campo magnético sobre las partículas de la corriente eléctrica.La consecuencia directa de lo anterior es la acumulación de cargas en un lado de laplaca, en el campo eléctrico creado, lo que además implica que al otro lado de la placaexista una carga opuesta, creándose entonces una diferencia de potencial, la quepuede ser medida”.Cuando un objeto ferromagnético se aproxima al sensor de efecto Hall, el campo queprovoca el imán en el elemento se debilita. Así se puede determinar la proximidad de unobjeto, siempre que sea ferromagnético.



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Para detectar los campos magnéticos, en algunos sistemas electrónicos Caterpillar seusa un sensor de efecto Hall. En el control de la transmisión electrónica y en el sistemade inyección unitario electrónico se usa este tipo de sensores, que proveen señales de

impulso para determinar la velocidad de salida de la transmisión y la sincronización delmotor. Ambos tipos de sensores tienen una "celda de Hall", ubicada en una cabezadeslizante en la punta del sensor. A medida que los dientes del engranaje pasan por la“celda de Hall”, el cambio en el campo magnético produce una señal leve, que esenviada a un amplificador dentro del el sensor .El sistema electrónico interno del sensorprocesa la entrada y envía pulsos de onda cuadrada de mayor amplitud al control.

El elemento sensor está ubicado en lacabeza deslizante, y la medición es muyexacta, gracias a que su fase y suamplitud de salida no dependen de la

velocidad.El elemento sensor opera hacia abajohasta 0 RPM sobre una gama amplia detemperatura de operación.Un sensor de velocidad de efecto Hallsigue directamente los puntos altos ybajos del engranaje que está midiendo. La

señal será alta generalmente +10V cuando el diente está en frente de la celda, o baja,+0 V cuando un diente no está en frente de ésta.Los dispositivos de efecto Hall están diseñados de tal manera que un mejor resultadose obtiene si la distancia o espacio entre la celda o cabezal y el engranaje esprácticamente cero aire.Cuando se instala un sensor de velocidad de efecto Hall, la cabeza deslizante seextiende completamente y el sensor se gira hacia adentro, de modo que la cabezadeslizante hace contacto con la parte superior del diente del engranaje. La cabezadeslizante se desplaza dentro del sensor a medida que se atornilla hasta el apriete finalobteniendo el ajuste del espacio libre.



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SENSOR DE VELOCIDAD DE SALIDA DE LA TRANSMISIÓN

El sensor de velocidad de salida de la transmisión es típicamente un dispositivo deefecto Hall. La señal de salida de onda cuadrada está normalmente en la clavija C del

conector. Este sensor, generalmente, requiere entre +10 y +12 VDC. en la clavija "A"para alimentar el circuito electrónico interno .Este voltaje es suministrado por elmodulo electrónico correspondiente a la aplicación.Es importante, cuando se instala el sensor, que el cabezal deslizante del sensor estécompletamente extendido y en contacto con la parte superior, o alta, del diente delengranaje. Si el cabezal no estuviera completamente extendido, el espacio librepuede no estar lo suficientemente cerca. Si en la instalación la cabeza no hacecontacto con la parte alta del diente, ésta puede romperse.

NOTA: En algunos casos en que la velocidadde salida de la transmisión no se usa para

propósitos de control y no es crucial para laoperación de la máquina, puede utilizarse unsensor de velocidad magnético. Esto lodetermina ingeniería.

SENSOR DE VELOCIDAD Y SINCRONIZACION DEL MOTOR

Los sensores de velocidadde un motor controlado

electrónicamente miden lavelocidad y sincronizacióndel motor.La velocidad del engranajese detecta midiendo elcambio del campomagnético cuando pasa undiente del engranaje. Lasintonización del motorcorresponde a un borde deldiente.

Los sensores de velocidad y sincronización se diseñan específicamente parasincronizar los motores de inyección electrónica. Tomando en cuenta lo anterior, esimportante que el control electrónico detecte el tiempo exacto en que el engranaje pasapor el frente de la cabeza deslizante.



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La figura muestra una rueda desincronización y un sensor. A medidaque cada diente cuadrado delengranaje pasa la celda, el elemento

del sensor envía una señal leve a unamplificador. El sistema electrónicointerno promedia la señal y la envía aun comparador. Si la señal está pordebajo del promedio (espacio entredientes), la salida será baja. Si laseñal está por encima del promedio (eldiente bajo la celda), la señal seráalta.

Si hay un patrón en el engranaje, la señal detectada representará el patrón. El ECMpuede determinar la velocidad y el sentido de giro de acuerdo a este patrón,

comparando con una referencia grabada en su memoria. Los circuitos dentrodel sensor desincronización yvelocidad, estándiseñados de talforma que el ECM delmotor puedadeterminar laposición exacta del

tren de engranajes del motor.

La figura de arriba muestra un sensor típico de sincronización de velocidad que generauna señal de salida digital determinada por el patrón de dientes de la rueda giratoria.En el sistema de Inyección Unitario Electrónico (EUI), un único patrón de diente delengranaje de referencia de sincronización hace que el control electrónico determine laposición del cigüeñal, el sentido de giro y las RPM. Cada vez que un borde de dientese aproxima a la celda Hall, se genera una señal. La señal será alta durante el tiempoen que el diente esté bajo la cabeza deslizante, y disminuirá cuando haya un espacioentre dientes. El control electrónico cuenta cada pulso y determina la velocidad,



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memoriza el patrón (único patrón de dientes) de los impulsos y compara ese patróncon un estándar diseñado para determinar la posición del cigüeñal y el sentido de giro.Un sensor de sincronización de velocidad es diferente a una señal de efecto Hall típica,debido a que el tiempo de aparición exacta de la señal se programa en el ECM del

motor, para hacer que la señal se use en la función crucial de sincronización.Nota: El ECM en estos sensores no contempla el concepto Pull UP o voltaje dereferencia

MEDICIONES A UN SENSOR DE FRECUENCIA ELECTRONICO

Medidas realizadas a un sensor de frecuencia electrónico, cuya aplicación correspondea un sensor de velocidad y tiempo en un motor de inyección electrónica.

• El voltaje medido entre A y B debe estar entre 12 y 13 VDC.•

El Voltaje medido entre el conector C y el B con la llave de encendido en ON ycon motor detenido, debe ser menor de 3 VDC. o mayor de 10 VDC.• Durante el arranque, el voltaje medido entre los terminales C Y B debe estar

entre 2 VDC. y 4 VDC.

SENSORES PWM O DIGITAL

La expresión PWM significa en ingles(pulse width modulated) modulación deancho de pulso o pulso de anchomodulado

Este tipo de sensor entrega una señaldigital, es decir, ni la amplitud ni lafrecuencia varia de acuerdo al parámetrosensado o detectado.Una señal PWM o también es llamadadigital ya que solo tiene dos estados (Altoo Bajo), un voltaje asume un valordeterminado positivo y luego se mantiene

a un nivel 0 o negativo. Las figuras siguientes lo explican mejor.

Imagen de una señal PWM.

Señal entregada por un sensor deposición de Acelerador.El ciclo de trabajo de un sensor PWMdebe estar entre un 5% y 95%. Laduración del nivel alto de la señal o valorpositivo de nivel se denomina ciclo detrabajo o duty cycle en ingles y seexpresa en términos de porcentaje en unrango comprendido de 5 % a 95 %



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SENSOR DE TEMPERATURA DIGITAL

La figura muestra un sensor detemperatura digital. El símbolo ISO

indica que este tipo de sensorpuede utilizase en variasaplicaciones (Aceite Hdco., Tren deFza., Refrigerante). Lacaracterística más importante en lagráfica es el rectángulo, querepresenta el símbolo del diagrama.La siguiente información se puedemostrar dentro del rectángulo:SUMINISTRO: El voltaje de entrada requerido para

la operación del sensor se puede indicar de varias formas, como por ejemplo:• B+, +B, +batería = voltaje de suministro al sensor desde las baterías de la

máquina.Algunos controles proveen otros niveles de voltaje. V+ = voltaje de suministro alsensor de una fuente diferente de las baterías de la máquina. El técniconecesita seguir la fuente de suministro del sensor hacia los controleselectrónicos para determinar los voltajes recibidos por estos.+8 = Indica que el sensor está recibiendo un potencial de 8 voltios. .

TIERRA:El uso del término “tierra” (GND en ingles), dentro de la representación grafica esimportante para el técnico. Los sensores digitales generalmente están conectados a unretorno digital en el ECM o a tierra en el bastidor de la máquina, próxima al sensor.Esto es también una forma de identificar que tipo de sensor es usado, (Los sensoresanálogos no usan el término Tierra, por el contrario usan el término “retorno análogo oretorno”)

SEÑAL:El término señal, identifica el cable de salida del sensor. El cable de señal suministra lainformación del parámetro a módulo de control electrónico para su proceso.



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La figura de arriba muestra los componentes internos de un sensor de temperatura

digital como por ejemplo T° de Frenos. Los componentes principales son:• Un Oscilador , que provee la frecuencia portadora de señal. Dependiendo de la

aplicación, el oscilador interno suministrará una frecuencia portadora que puedetener los siguientes valores aproximados:500Hz para los sensores de temperatura de escape y posición del acelerador.5000Hz para los sensores de temperatura, y posición en general

• Un Termistor , elemento que varía su resistencia con los cambios de T°, estavariación es recibida por el amplificador y transformada a una señal digital PWM.

• Una salida del amplificador, que controla la base de un transistor y genera unasalida de ciclo de trabajo, medida en porcentaje de tiempo en que el transistor haestado ACTIVADO contra el tiempo que ha estado DESACTIVADO.

La figura, muestra el aspecto deun sensor del tipo PWM o digital,utilizado como sensor de posición;por Ej. Posición de acelerador.

MEDICIONES A UN SENSOR DIGITAL

Con el uso de un DMM 9U7330 (FLUKE 87) o DMM Caterpillar 146-4080, se puededeterminar el funcionamiento correcto de un sensor PWM.El multímetro digital puede medir VDC, frecuencia portadora y ciclo de trabajo.Usando el grupo de sonda 7X1710 y los cables del multímetro digital conectados entreel cable de señal (clavija C) y el cable a tierra (clavija B) en el conector del sensor, Lassiguientes mediciones son típicas en un sensor de temperatura PWM. Con el sensorconectado al ECM y la llave de contacto en posición “ON”



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• Clavija A a Clavija B Voltaje de suministro• Clavija C a Clavija B 0,7- 6,9 VDC • Clavija C a Clavija B Khz (constante)• Clavija C a Clavija B 5% a 95% de ciclo de trabajo en escala de %.

El voltaje DC puede variar entre los diferentes tipos de sensores PWM, pero lafrecuencia portadora debe estar siempre dentro de las especificaciones del sensor, y elciclo de trabajo debe ser siempre mayor que 0% (generalmente, entre 5% y 10%) en ellado de baja y menor que 95% en el lado de alta (pero nunca 100%).

En la ilustración se muestra un sensor de posición magnetoresistivo. Este tipo desensor de posición provee una señal PWM hacia el ECM indicando la posición de uncilindro.En un sensor magnetoresistivo, un pulso es inducido en una guia magnetoresistivamediante una interaccion momentanea de dos campos magnéticos. El principiomagnetoresistivo es definido como un cambio en la resistencia cuando un campomagnético es aplicado perpendicularmente al flujo de corriente en una tira de materialferroso.

Un cable delgado magnetoresistivo (guía) es ubicada dentro de un tubo protector. La

guía transmite las señales de entrada y salida. Un pulso de corriente electrónica(entrada) desde el conjunto electrónico, crea un campo magnético alrededor del tuboguía. Este campo magnético enteractúa con el campo magnético del magneto deposición y hace que el campo magnético en el tubo guía cambie.Este cambio es la señal de retorno que es enviada de vuelta hacie el sensor electrónicoa la velocidad del sonido a lo largo del tubo guía. La posición del magneto enmovimiento es, precizamente, determinada midiendo la diferencia en el tiempo en quese envía la señal de pulso electrónico y la señal de retorno.



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Las siguientes medidas son típicas de un sensor de posición magnetoresistivo con elsensor conectado al ECM y la llave de contacto en ON.

• Pin A to Pin B – Voltaje de suministro

• Pin C to Pin B -- .7 - 6.9 DCV• Pin C to Pin B -- KHz constante• Pin C to Pin B -- 5% - 95% ciclo de trabajo en escala de %

Este sensor magnetoresistivo es usadoen un cilindro corto para sensar suposición. El magneto (1) se mueve a lolargo del tubo protector (2) cuando elcilindro se extiende o retrae. El circuitoelectrónico está localizado dentro de laestructura (3).

SENSORES ANALOGOS

Los Sensores análogos, llamados así por Caterpillar, igual que otros sensores recibenalimentación desde un dispositivo de monitoreo u control electrónico. El voltajeproporcionado es de + 5 +/ - 0.5 VDC. A la vez estos sensores entregan una señal devoltaje continua que varía en un rango de 0.2 VDC. a 4.8 VDC., proporcional alparámetro detectado.Estos sensores son utilizados principalmente en motores de inyección electrónica. El

voltaje de salida antes mencionado puede ser medido con cualquier multímetro.

Un ejemplo de sensor análogo es un sensor de Temperatura de Refrigerante de motor,y todos los Sensores de Presión instalados en el motor.

Al realizar medidas con un multímetro, estas se debenhacer en la escala de voltaje continuo o VDC,La señal o voltaje de salida se debe medir entre losterminales (C y B). El voltaje de alimentación se mideentre los terminales (A y B).Anteriormente se mencionó que los sensores depresión son del tipo análogo, una característicaimportante es que estos componentes, miden presiónabsoluta, es decir medirán el valor del parámetrodetectado más la presión atmosférica.

Por ejemplo en un motor de inyección electrónica, queeste energizado pero detenido, el sensor de presiónde aceite no registrara valor alguno, entonces en estascondiciones el sensor medirá solo la presión



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atmosférica. Al dar arranque, se producirá unapresión, como resultado se obtendrá la presiónatmosférica más la presión de aceite del motor (Valorabsoluto).

La figura de arriba muestra los componentes internos de un sensor analógico detemperatura típico. Los componentes internos principales son un termistor para medir latemperatura y un dispositivo de OP (amplificador operacional) para proveer una señalde salida que puede variar entre 0,2 a 4,8 voltios CC, proporcional a la temperatura.

MEDICIONES A UN SENSOR ANALOGO

Las siguientes mediciones son típicas en un sensor de temperatura análogo, con el

sensor conectado al ECM y el interruptor de llave de contacto en posición “ON”.

Terminal A a clavija B Alimentación regulada de 5 VDC desde el control.Terminal C a clavija B 1,99 - 4,46 VDC proporcional al valor de T° medido.

El voltaje de señal del terminal C será diferente en cada tipo de sensor que se estéusando.La salida es proporcional al parámetro medido (temperatura, presión, etc.).

SENSORES ANÁLOGOS DIGITAL

Un sensor análogo digital es una combinaciónde dos tipos de sensores, se utiliza undispositivo que transforma o convierte una señalde nivel de voltaje, que puede provenir de unsensor análogo, o producto de la variación deuna resistencia, a una señal digital.Ejemplos de estos sensores son: sensor denivel de combustible, sensores de presión de



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aire en algunos equipos Caterpillar, comocamiones de obra 785B 789B 793B/C 797 etc.

La figura siguiente, representa el esquema de un sensor análogo digital para medirpresión, este componente es alimentado desdeel exterior con los rangos de voltaje adecuadospara los sensores digitales o PWM (8-12-24 V),posteriormente son reducidos a los niveles devoltaje requeridos por el sensor análogo (+5V).Esta parte funciona como un sensor análogo yel nivel de voltaje de salida es transformado aseñal PWM o digital por el convertidor, llamado

también Buffer.En la figura de abajo se observa otro ejemplo de sensor análogo digital, una resistenciavariable puede estar conectada mecánicamente, ya sea como indicador de nivel oposición. Ej. Sensor de nivel de combustible, posición de tolva en algunos camiones793C 797

MODULO II

DISPOSITIVOS DE SALIDA


Al final de este módulo los participantes estarán capacitados para establecer ladiferencia entre los diferentes tipos de válvulas solenoides, explicar su funcionamiento ylos diferentes tipos de mediciones realizables en estos componentes, y así determinarel funcionamiento correcto en la aplicación que corresponda, en los equipos Caterpillar.



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DISPOSITIVOS DE SALIDA

Los dispositivos de salida se usan para realizaralguna acción o para notificarle al operador el

estado de los sistemas de la máquina.En los productos Caterpillar se usan numerososdispositivos de salida, como solenoides, relés,lámparas e indicadores.

SOLENOIDES Y VÁLVULAS PROPORCIONALES

Muchos sistemas de control electrónico Caterpillar accionan solenoides para realizaruna función de control. Algunos ejemplos son: cambios de velocidad, levantar unimplemento, inyección de combustible, etc. Los solenoides son dispositivos electrónicosque funcionan según el siguiente principio: “Cuando una corriente eléctrica pasa através de una bobina conductora, se produce un campo magnético. El campomagnético inducido puede usarse para realizar un trabajo”.El uso del solenoide está determinado por la tarea que deba realizar. La figura de arribamuestra algunas válvulas solenoides usadas para los cambios de velocidad de unatransmisión. Cuando se activa un solenoide, la bobina crea un campo magnético, quemueve un carrete interno, permitiendo el paso de aceite. Algunas válvulas solenoidesde este tipo se activan con señales de +24 VDC, mientras otras lo hacen con un voltaje

modulado, que resulta en un voltaje medido entre los +8 VDC y +12 VDC.



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VÁLVULAS PROPORCIONALES

VÁLVULA SOLENOIDE DEL EMBRAGUE IMPULSOR

La figura de arriba muestra una vista seccional de una válvula solenoide de embragueimpulsor.

Cuando el ECM de la transmisión reduce lacorriente a la válvula solenoide, seincrementa la presión hidráulica en elembrague.Cuando el ECM de la transmisiónincrementa la corriente a la solenoide, sereduce la presión hidráulica en elembrague.Cuando se activa el solenoide de embragueimpulsor, el solenoide mueve el conjuntodel pasador contra el resorte y lejos de labola.

El aceite de la bomba fluye por el centro del carrete de la válvula, pasa el orificio y labola, y pasa al drenaje. El resorte de la válvula mueve, hacia la izquierda, el carrete dela válvula. El carrete de la válvula bloquea el conducto entre el embrague impulsor y labomba, y abre el conducto entre el embrague impulsor y el drenaje. El flujo de la bombaal embrague impulsor se bloquea. El aceite del embrague impulsor fluye y pasa elcarrete de la válvula al drenaje. Cuando se desactiva el solenoide del embrague



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impulsor, el resorte mueve el conjunto del pasador contra la bola. La bola bloquea elflujo de la bomba, a través del orificio, al drenaje. La presión de aceite aumenta en elextremo izquierdo del carrete de la válvula y lo mueve a la derecha contra el resorte. Elcarrete de la válvula bloquea el conducto entre el embrague impulsor y el drenaje, y

abre el conducto entre el embrague impulsor y la bomba. El aceite de la bomba fluye ypasa el carrete de la válvula al embrague impulsor. En este tipo de válvula, un aumentode la corriente resulta en una disminución del flujo al embrague, y por lo tanto de lapresión.

VÁLVULA SOLENOIDE DEL EMBRAGUE DE TRABA O LOCK UP

La figura de arriba muestra un corte de un solenoide de embrague de traba o Lock UP.

Cuando se activa el solenoide de embrague de traba, el solenoide mueve el conjuntodel pasador contra la bola. La bola bloquea el flujo de aceite de la bomba, a través delorificio, al drenaje. La presión de aceite aumenta en el extremo izquierdo del carrete de

la válvula y mueve, hacia la derecha, el carrete de la válvula contra el resorte. El carretede la válvula bloquea el conducto entre el embrague de traba y el drenaje, y abre elconducto entre el embrague de traba y la bomba. El aceite de la bomba fluye y pasa elcarrete de la válvula al embrague de traba.Cuando se desactiva el solenoide del embrague de traba, se anula la fuerza quemantenía el conjunto del pasador contra la bola. El aceite de la bomba fluye a través delorificio y la bola, y pasa al drenaje. El resorte mueve, hacia la izquierda, el carrete de laválvula. El carrete de la válvula abre el conducto entre el embrague de traba y eldrenaje, y bloquea el conducto entre el embrague de traba y la bomba. El flujo de la



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bomba al embrague de traba se bloquea. El aceite del embrague de traba fluye y pasael carrete de la válvula al drenaje.En este tipo de válvula, un aumento de la corriente resulta en aumento de flujo alembrague, lo que produce un aumento de presión. Las válvulas solenoides similares a

ésta se usan en las transmisiones de algunas máquinas Caterpillar para conectar ydesconectar los embragues suavemente. Los solenoides también se usan paracontrolar el aire en algunas máquinas y para accionar los inyectores de los motorescontrolados electrónicamente. La teoría básica de los solenoides es la misma. Se usaun campo magnético inducido para producir trabajo mecánico.

RELÉ O RELAY

La figura de arriba es el diagrama básico de un relé. Un relé también funciona con baseen el principio del electroimán. En un relé, el electroimán se usa para cerrar o abrir loscontactos de un interruptor.Los relés se usan, comúnmente, para aumentar la capacidad de transporte de corrientede un interruptor mecánico o digital. Cuando la señal de control desde un ECM activa labobina de un relé, el campo magnético actúa en el contacto del interruptor. Loscontactos del interruptor se conectan a los polos del relé. Los polos del relé pueden

conducir cargas altas de corriente, como en los arranques o en otros solenoidesgrandes. La bobina del relé requiere una corriente baja y separa el circuito de corrientebaja respecto del circuito de corriente alta.

CIRCUITO RESUMIDO DE UN SISTEMA DE ARRANQUE

La figura de arriba es eldiagrama básico de uncircuito de arranque. Elcircuito de arranque es

ejemplo de un circuitocontrolado por relé. La llave,en lugar del ECM, se usapara activar el relé dearranque, y el relé dearranque activa el solenoide

del arranque. Esto hace que los contactos del relé de arranque lleven la carga decorriente alta requerida por el motor de arranque.



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INDICADORES DE ALERTA

Los dispositivos de salida, puedentambién indicar al operador el

estado de los sistemas de lamáquina a través de indicadores,alarmas y visualizadores digitales.Los tipos de indicadores de alertavarían en los diferentes sistemasmonitores usados en los productosCaterpillar.

La figura anterior, muestra el indicador de alerta, como una lámpara interna instalada enel centro de mensajes principal del sistema monitor. La función principal de losindicadores de alerta es llamar la atención del operador si se presenta una condición

anormal en el sistema.

La lámpara de acción y la alarma son también parte de los sistemas monitoresinstalados en los productos CAT.La lámpara de acción está asociada con un indicador de alerta para notificar al operadorde un problema de la máquina.

EN ESTA PARTE REALICE EL LABORATORIO n°2

MODULO III

CODIGOS DE DIAGNOSTICO


Al final de este módulo los participantes estarán capacitados para explicar el significadode un código de diagnóstico, ubicar la información referente a la solución del problemaasociado al código y explicar las razones del porque se ha disparado ese código dediagnóstico.



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CODIGOS DE DIAGNOSTICO

Los códigos de diagnóstico representan un problema con el sistema de controlelectrónico que se debe investigar y corregir lo antes posible.Cuando se genera un código de diagnóstico, un módulo de visualización como elSistema Monitor Caterpillar (CMS) permite alertar al operador o al técnico de servicio dela condición anómala.

Los códigos de diagnóstico indican la naturaleza del problema al técnico de servicio.Los códigos de diagnóstico constan de tres códigos (MID, CID y FMI).

• El MID (Identificador del módulo) indica el módulo electrónico que generó elcódigo de diagnóstico.

• El CID (Identificador del componente) indica el componente en el sistema.•

El FMI (Identificador de la modalidad de falla) indica la modalidad de falla queestá presente.Los códigos de diagnóstico se pueden observar en un Técnico Electrónico Caterpillar(ET) o en uno de los varios módulos electrónicos de visualización. No confunda loscódigos de diagnóstico con los sucesos de diagnóstico.

Los sucesos se refieren a condiciones de operación del motor tales como baja presiónde aceite o alta temperatura del refrigerante. Los sucesos NO indican un problema delsistema electrónico.

El diagrama indica el voltaje desalida del sensor de

temperatura del refrigerante



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IDENTIFICADORES DEL MODULO (APLICACIONES)

El MID (Identificador de módulo) indica el módulo electrónico que generó el código dediagnóstico.

• El identificador de módulo (26) indica el Sistema monitor computarizado.• El identificador de módulo (30) indica el Sistema monitor Caterpillar.• El identificador de módulo (33) indica el ECM del motor trasero.• El identificador de módulo (34) indica el ECM del motor delantero.• El identificador de módulo (36) indica el ECM maestro.• El identificador de módulo (49) indica el VIMS o el VIDS.• El identificador de módulo (81) indica el módulo de control electrónico del

controlador del tren de fuerza •

El identificador de módulo (82) indica el módulo de control electrónico delimplemento.

IDENTIFICADORES DE LA MODALIDAD DE FALLA

• El FMI (00) indica que los datos están por encima de la gama normal.• El FMI (01) indica que los datos están por debajo de la gama normal.• El FMI (02) indica una señal incorrecta.• El FMI (03) indica que el voltaje está por encima de la gama normal.• El FMI (04) indica que el voltaje está por debajo de la gama normal.• El FMI (05) indica que la corriente está por debajo de la gama normal.• El FMI (06) indica que la corriente está por encima de la gama normal.• El FMI (07) indica que hay una respuesta mecánica inapropiada.• El FMI (08) indica una señal anormal.• El FMI (09) indica una actualización anormal.• El FMI (10) indica un régimen de cambio anormal.• El FMI (11) indica que la modalidad de falla no es identificable.• El FMI (12) indica que ha fallado un dispositivo o un componente.• El FMI (13) indica que un componente está fuera de calibración.

Observación: sólo se muestra un total de 13 FMI de 21 Disponibles

INTERPRETACION DE LOS CODIGOS DE DIAGNOSTICO

Los indicadores de Falla mostrados anteriormente, aparecerán reflejados en un módulode visualización o a través del ET en caso de falla, pero ¿qué significa realmente unFMI 03 o FMI 04?Para responder a lo anterior utilizaremos el siguiente diagrama de sensores análogosmontados en un Motor 3406E.



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Existen 4 Sensoresidentificados por sucódigo CID.El ECM posee una

alimentación comúnde +5VDC y existetambién un retornocomún.Al ECM se haconectado unaHerramienta deDiagnóstico

Caso 1. “ La línea de señal del sensor de presión de refuerzo está abierta”

La herramienta de diagnóstico mostrará CID102- FMI03 (Voltaje por encima de lonormal)

Caso 2. “El cable de alimentación hace un cortocircuito con el retorno en el sensor depresión”



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La herramienta de diagnóstico mostrará CID232- FMI04 (Voltaje de suministro de+5VDC por debajo de lo normal) nota: refiérase a un 3406E (1LW)Los siguientes elementos de un sistema pueden causa un código FMI04El Sensor, el harness o el control electrónico relacionadoLas siguientes condiciones son causas posibles de un FMI04El cable de señal está cortocircuitado a tierra.El control electrónico tiene un cortocircuito a tierra interno o el contacto conector de laseñal de entrada tiene un cortocircuito a tierra.

DEFINICION DE LOS CODIGOS DE DIAGNOSTICO

FMI00 Dato válido pero rango de operación sobre lo normal(Data valid but above normal operational range)

Cada sistema de control electrónico fija un límite alto para el rango de operaciónprevisto de una señal. El límite incluye gamas tales como altas temperaturas delconvertidor.Un sensor que está funcionando pero que está enviando una señal sobre el límiteprevisto disparará el código FMI 00. Ejemplo - No se espera que un sensor PWMgenere una señal válida sobre 80 por ciento del ciclo de trabajo. Si el sensor generauna señal en 81 por ciento del ciclo de trabajo, el sensor todavía está funcionando pero

la señal está por sobre el límite previsto de señal.FMI01 Dato válido pero rango de operación bajo lo normal(Data valid but below normal operational range)

Cada sistema de control electrónico fija un límite bajo para el rango de operaciónprevisto de una señal. El límite incluye gamas tales como presión baja del aceite demotor.



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Un sensor que todavía está funcionando pero está enviando una señal por debajo dellímite previsto, disparará un FMI 01. Ejemplo - No se espera que la mayoría de lossensores PWM generen una señal válida menor de 5 por ciento del ciclo de trabajo. Siel sensor genera una señal en 3 por ciento del ciclo de trabajo, el sensor está

funcionando pero la señal está por debajo de los límites previstos de señal.FMI02 Dato errático, intermitente o incorrecto(Data erratic, intermittent, or incorrect)

FMI 02 ocurre cuando los datos de la señal de un dispositivo están presentes, pero unode los siguientes acontecimientos sucede:

• Los datos desaparecen.• Los datos son inestables.• Los datos pueden estar correctos en un momento y luego los datos pueden ser

incorrectos.

Este código también se relaciona con la comunicación entre los controles electrónicos.Por ejemplo, el VIMS busca la velocidad del motor a través del control electrónico delmotor por intermedio del enlace de datos CAT.

FMI03 Voltaje sobre lo normal o cortoci rcuito alto(Voltage above normal or shorted high)

FMI 03 ocurre cuando la lectura del voltaje del dispositivo o la lectura del voltaje delsistema es alta. FMI 03 se relaciona a menudo con el circuito de señal.

FMI04 Voltaje bajo lo normal o cortocircuito bajo

(Voltage below normal or shorted low)El FMI 04 es similar al FMI 03, sin embargo, el FMI 04 se muestra cuando las lecturasde voltaje son más bajas que las lecturas normales.FMI 04 a menudo se relaciona con el circuito de señal.El FMI 04 es similar al FMI 06 y el FMI 04 se utiliza a veces en vez del FMI 06.Los siguientes elementos de un sistema pueden causar un código FMI 04:El sensor, el arnés, un control electrónico relacionado.

Las siguientes son causas probables de un código FMI 04:• El cable de señal está en cortocircuito a tierra.• El control electrónico tiene un cortocircuito interno a tierra en el contacto del

conector de la entrada de señal.FMI05 Corriente bajo lo normal o circuito abierto(Current below normal or open circuit)

El FMI 05 ocurre cuando el control electrónico detecta una lectura de corriente que esbaja.La causa más probable de un código de FMI 05 es un circuito abierto o conexionesdeficientes del arnés.



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FMI06 Corriente sobre lo normal o circu ito a tierra(Current above normal or grounded circuit)

El FMI 06 es similar a FMI 05, excepto que la corriente del FMI 06 es más alta de

normal. A menudo el FMI 06 es posible relacionarlo con un circuito de salida de uncontrol electrónico. Ejemplo – Un FMI 06 ocurre cuando un circuito se pone encortocircuito a tierra.El FMI 06 es muy similar a FMI 04 y FMI 06 se utiliza a veces en vez de FMI 04.

FMI07 Sistema mecánico que no responde apropiadamente(Mechanical system not responding properly)

FMI 07 ocurre cuando un control electrónico envía un comando eléctrico a un sistemamecánico y el resultado no está dentro del rango esperado. Ejemplo – Un FMI 07 ocurrecuando una válvula solenoide inactiva no realiza un cambio y está siendo controlada

por el control ICM (EPTC II) de la transmisión.

FMI08 Frecuencia, ancho de pulso o periodo Anormal(Abnormal frequency, pulse width, or period)

Un FMI 08 ocurre cuando la frecuencia de la señal o el ancho del pulso de la señal, noestá dentro del rango esperado. Nota: El período es el tiempo en segundos que dura unciclo. El período se define como 1/frecuencia (hertz).

FMI09 Actualización Anormal(Abnormal update)El FMI 09 pertenece a la comunicación o transmisión de datos entre los controleselectrónicos.El FMI 09 ocurre cuando un control electrónico no puede recibir la información de otrocontrol electrónico y cuando el control electrónico espera recibir la información.

FMI10 Razón de cambio Anormal(Abnormal rate of change)

FMI 10 ocurre cuando una señal cambia más rápidamente o más lento que lo previsto.Ejemplo - cuando la señal del sensor de velocidad de salida de la transmisión indicaque el camión está acelerando más rápidamente de lo que puede ocurrir realmente.

FMI11 Modo de Falla no ident ificado(Failure mode not identifiable)

Un FMI 11 ocurre cuando un control electrónico identifica más de un FMI comoresponsable de un único problema.

FMI12 Disposi tivo o componente dañado (ECM)(Bad device or component)



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FMI 12 describe la condición siguiente: Un control electrónico envía una señal a otromódulo electrónico a través de un enlace de datos. El control electrónico que ha emitidola señal espera una respuesta pero no la recibe o recibe una incorrecta. FMI 12 tambiéndescribe la siguiente condición: Se espera que un módulo electrónico envíe datos

periódicamente pero el control electrónico no envía los datos. FMI 12 podía tambiénrelacionarse con una transmisión de datos defectuosos.

FMI13 Fuera de Calibración(Out of calibration)

Para una condición mecánica dada, la señal eléctrica no está dentro de los límitesprevistos del control electrónico.

FMI14-15-20Sin Uso

FMI16 Parámetro no d isponib le(Parameter Not Available)

FMI17 Módulo no respondeModule Not Responding

FMI18 Falla en el suminis tro del sensorSensor Supply Failure

FMI19 Condición no satisfechaCondition Not Met

MODULO IV

MODULOS DE CONTROL ELECTRÓNICOS

INTRODUCCIÓN

Algunos de los principales sistemas de la máquina encontrados en los productosCaterpillar se controlan mediante sistemas electrónicos. Los sistemas de control

electrónico de las máquinas Caterpillar operan en forma similar a muchos otrossistemas del mercado. Aunque en las máquinas Caterpillar se usa una variedad decontroles electrónicos, las tecnologías de operación básica son las mismas.Cada sistema de control electrónico requiere ciertos tipos de dispositivos de entradapara alimentar la información electrónica al Módulo de Control Electrónico (ECM) parael procesamiento. El ECM procesa la información de entrada y, entonces, envía lasseñales electrónicas apropiadas a varios tipos de dispositivos de salida, comosolenoides, luces indicadoras, alarmas, etc.



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Al termino de este modulo los participantes estarán capacitados para explicar el

funcionamiento de los diferentes tipos de módulos de control electrónicos ECM, ademásde poder realizar los procesos de localización y solución de problemas, relacionadoscon las capacidades de diagnóstico internas de cada dispositivo electrónico.

Los dispositivos Electrónicos Caterpillar utilizan dos tipos de módulos electrónicos

Módulos electrónicos del tipo Monitor y Módulos electrónicos del tipo ControlEn esta oportunidad, sólo se hará un análisis de los módulos del tipo Control

MODULOS DE CONTROL ELECTRÓNICO (ECM)

Con el avance tecnológico, Caterpillar, cada día ha ido incorporando más los sistemasde control electrónico en los distintos componentes que pueda tener un equipo. Al decircomponentes nos referimos al motor, transmisión, convertidor, sistema de implementosetc. Esto significa que la electrónica a nivel computacional esta presente desde el puntode vista del control. Un modulo Electrónico normalmente llamado ECM, por ejemplo,tiene la misión de controlar la inyección de combustible en un motor de una maquina oequipo Caterpillar.

Existen una gran variedad de tipos de módulos de control electrónico. La siguientecarta, muestra algunos módulos de control y su aplicación, que están en usoactualmente.

Algunas definiciones son:ADEM (Advance Diesel Engine Managment) o Administrador de motor diesel avanzado.MAC (Multiple Application Controller) o Controlador de aplicación múltiple.ABL



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En las distintas familias de motores se encuentran tres tipos de ECM

ADEM I, ADEM II, ADEM III también conocido como 2000 o ABL.

ADEM I Es utilizado en los motores de la familia 3500 y prácticamente ya no sefabrica, solamente como repuesto para las unidades que circulan en el mundo.

ADEM II Es utilizado en varias familias de motores cuyas aplicaciones más comunesson:

• Minería, Marinos, Generación, Vehicular e Industrial.• Familia 3500B, 3400E (HEUI), 3176B (MEUI) , 3406E (MEUI)

ADEM III Solo en motores cuya aplicación es vehicular

Familia 3100(HEUI), C9 (HEUI), C10, 12,15 (MEUI)La forma física puede ser similar o igual entre los distintos tipos de ECM, sin embargoen el caso de los motores, estos dispositivos se pueden intercambiar solo los de lamisma familia de motores.Cabe destacar que algunos ECM son utilizados para controlar sistemas deimplementos, referente al sistema hidráulico, como también a transmisiones; en estoscasos el aspecto físico de los ECM no guarda ninguna relación ya que eléctricamenteson distintos a los usados en los motores.

Ejemplos:

En la familia de motores 3500B tenemos tres tipos 8, 12, 16, Cilindros, El ECMutilizado es el mismo en todos, lo que hace la diferencia es la programación y laconfiguración especifica para cada uno; de manera que este caso se puedenintercambiar con la programación y configuración adecuada.

DESCRIPCIÓN DE LOS TIPOS DE ECM

En la figura de arriba se observa la forma física ola estructura de un ECM tipo ADEM utilizado en losmotores de la familia 3500.Las características principales son:Es de construcción bastante robusta y fueintroducido en el año 88´.

Posee un conector único de 70 terminales o pines, con una división interior de 35contactos y con una capacidad de 42 Kbyte de memoria.

Se dispone de un acceso, a través de una tapa instalada en la parte frontal paraacceder a un componente removible llamado modulo de personalidad o personalizado.



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ADEM II

En este tipo de ECM el Módulode personalidad se puede

reemplazar físicamente por otro,sin embargo se dispone de unprograma llamado Win Flash quepermite la programación oreprogramación de este modulo,este método es el que se debeusar de preferencia.

ADEM III 2000 O ABL

En la imagen se observa unECM de última generacióndenominado ADEM III 2000 oABL, estos son los nombres querecibe este dispositivo el quefue introducido al mercado en elaño 98´ con una capacidad dememoria de 1Mbyte.Las principales diferencias conrespecto a los móduloselectrónicos anteriores son:dispone de dos conectores de70 contactos o pines, es deconstrucción más liviana, lasdemás características son

similares, se debe tener las mismas precauciones con respecto al montaje, lavado etc.En este tipo de ECM la refrigeración por combustible puede estar disponible, dependede la aplicación.En aplicaciones como motores Vehiculares, marinos e industriales las conexiones parala refrigeración esta disponible. En otras aplicaciones como en los Camiones de mineríaEj. 797 los ECM de este tipo son utilizados para tener control sobre Transmisión,sistema de frenos, chasis. Aunque con un formato similar el ECM utilizado para elSistema VIMS, este no puede ser intercambiado por ninguno de los anteriores.

CARACTERÍSTICAS ELECTRICAS

Independiente del tipo o aplicación, un ECM tiene algunas características básicas quepermite su funcionamiento.

• Señales de entrada



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• Señales de salida• Suministro de energía para los sensores que se le conectan• Suministro de energía desde baterías externas para su funcionamiento.

Tanto las Entradas como las Salidas están protegidas contra corto circuitos.



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ESTRUCTURA BÁSICA DE UN ECM DE MOTOR

Los Módulos de control electrónico reciben alimentación desde el exterior, a través de

baterías, por lo general, dos conectadas en serie de 12 VDC. Este es el voltaje nominalde trabajo, sin embargo un regulador interno protege de sobre cargas o sobre voltajes;el rango de suministro aceptado fluctúa entre + 9 VDC. y + 40 VDC.

Los ECM disponen de una fuente de poder interna que proporciona distintos tipos devoltajes para energizar componentes como sensores y Actuadores. Estos voltajespueden tener una variación, como se indica a continuación. La citada fuente consta conprotección contra corto circuitos, a tierra en forma indefinida.

+ 5 VDC. +/- 0.5 VDC Voltaje de Suministro para sensores análogos

+ 8 VDC. +/- 0.5 VDC Voltaje de Suministro para sensores Digitales o PWM

+ 12,5 VDC. +/- 1 VDC Voltaje de Suministro para sensores de frecuenciaelectrónicos

Algunos sensores de este tipo se alimentan con voltaje directo de las baterías delequipo

+ 105 VDC. +/- 0.5 VDC Voltaje de Suministro para solenoides de inyección decombustible

COMUNICACIÓN

Los módulos de control electrónico (ECM) utilizan tres modos para establecercomunicación entre ellos y algunas herramientas de servicio, por Ejemplo el ElectronicTechnician, o Técnico Electrónico, más conocido como “ET”

CAT DATA LINK ATA DATA LINKCAN DATA LINK

El sistema más conocido es el llamado CAT DATA LINK Enlace de Datos Caterpillar,que permite la comunicación entre los distintos ECM que pueda tener un equipoCaterpillar como por ejemplo, ECM de Motor, Transmisión, Sistema de implementos,Frenos, Módulos de visualización, etc. Además permite comunicarse con lasherramientas de servicio como “ET”.

También existe otro modo de comunicación denominado ATA DATA LINK que eningles significa American Trucking Association o el enlace de datos de la asociación detransportistas americanos, principalmente utilizado en motores para aplicación vehiculary para establecer comunicación con la herramienta ET con el fin de diagnosticar y



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programar (este tipo de motores no utiliza el sistema CAT DATA LINK, salvoaplicaciones muy especificas).Observación: En los ECM utilizados en equipos de minería, uso industrial y generación,el modo ATA DATA LINK , solo se utiliza para programar los ECM a través de un

programa llamado Flash, que es parte del ET.Cabe señalar que este modo de comunicación en el camión 797 solo lo utiliza el ECMmaestro. En los otros ECM, para realizar diagnósticos y para programar, se utiliza CATDATA LINK.

CAN DATA LINK (Controller Area Network) Se utiliza solamente para establecercomunicación entre los ECM Esclavos con el Maestro en el motor del Camión 797. Losdemás ECM utilizados en este equipo también disponen de este sistema o modo perosolo para aplicaciones futuras.Este modo cuenta con un arnés especial, es un cable apantallado o blindado paraimpedir que campos electromagnéticos cercanos puedan alterar la comunicación que

en este caso, es de ALTA VELOCIDAD en comparación a los sistemas antesmencionados.



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HARDWARE Y SOFTWARE

Descripc ión y Operación del Sistema:

El Módulo de Control Electrónico (ECM) es un computador que controla el motor u otrocomponente del equipo. El módulo de personalidad, contiene el software que determinala función del ECM. Estos trabajan en conjunto.

El ECM consta de las siguientes partes:

Un microprocesador que ejecuta las siguientes funciones en un ECM de motor:regulación, control de sincronización de la inyección, funciones de diagnóstico delsistema y comunicación a través del enlace de datos.

Una memoria permanente que almacena los parámetros programables y los códigos de

diagnósticoCircuitos de entrada que protegen los circuitos internos en el ECM contra nivelespotencialmente perjudiciales de voltaje.

Circuitos de salida que proporcionan voltajes para alimentar los solenoides de losinyectores, los Sensores, relés, etc.

EL MODULO DE PERSONALIDAD

El Módulo de Personalidad es una memoria que contiene el software necesario para elECM.

En esta memoria se almacenan todas las características que definen el tipo decomponente y en que aplicación va a trabajar, por ejemplo en un motor se almacenaráLos mapas de control que definen condiciones de operación tales como lasincronización y los regímenes de combustible, la relación aire combustible las curvasde potencia y torque. Estos mapas ayudan a lograr el rendimiento óptimo del motor y elconsumo óptimo de combustible.Los mapas se programan en el módulo de personalidad en la fábrica.

El módulo de personalidad en motores más antiguos pueden actualizarse solamentesacando el módulo y reemplazarlo por otro.

Actualmente se usa un tipo nuevo de pastilla de memoria que se puede programar pormedio de la herramienta Técnico Electrónico Caterpillar (ET). Se denomina memoria"FLASH". La memoria "FLASH" tiene la ventaja de retener indefinidamente lainformación programada y se puede reprogramar sin abrir la caja del ECM. Esteproceso de programación Flash se realiza por medio del uso de un programa que llevael mismo nombre y que es parte del CAT ET . ( "Programación Flash".)



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Nota: En algunos ECM todavía es posible sacar y reemplazar el módulo depersonalidad. Sin embargo el método recomendado es a través de la ProgramaciónFlash, ya que actualmente no todos los ECM tienen acceso físico para reemplazardicho modulo.

Cuando se debe utilizar la Programación Flash?

Se pueden dar varias situaciones en las que puede ser requerido este programa, acontinuación se describirán cada una de estas.

1-.Cambios del software del modulo de personalidad, recomendado por la fabrica, poractualizaciones o para mejorar el rendimiento del motor, reemplazo de partes porreingeniería asociadas a un nuevo software.

2-.Cuando es reemplazado un ECM

3-.Cuando el módulo de personalidad pudiera dañarse o desprogramarse, situación quees muy poco probable que ocurra.

3-.Cuando un ECM es reemplazado por otro usado, y o pertenece a otro motor usadoen una aplicación distinta, o existen diferencias en las curvas de potencia o torque.

ESTRUCTURA INTERNA DE UN ECM

A parte del Modulo de Personalidad los ECM tienen incorporada otra memoria conocidacomo RAM no volátil, es decir la información almacenada no depende de laalimentación.

En esta memoria se almacena los parámetros de configuración antes mencionados,como también los Códigos de Diagnostico Registrados o almacenados y los EventosRegistrados.

Los ECM tienen la capacidad de realizar diagnósticos en los distintos sistemas delequipo de acuerdo a la información recibida por los sensores, pero también soncapaces de auto diagnosticar es decir realizar un revisión interna. Ante una falla o malfuncionamiento de algún componente se genera un Código de diagnostico Activo, bastaque la falla o mal funcionamiento, permanezca al menos durante un segundo activa,para que almacene como un código de diagnostico registrado, siempre y cuando elproblema sea de tipo eléctrico.

EVENTOS REGISTRADOS

Al producirse un mal funcionamiento en alguno de los componentes del equipo, elECM, a través de la información proporcionada por los sensores, compara estosvalores con los almacenados en el Modulo de Personalidad, generándose un EventoRegistrado, este tipo fallas no se deben al sistema electrónico. Este sistema determinoun mal funcionamiento en el equipo.



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Ejemplo de Eventos Registrados son:

Baja presión de aceite del motor, Alta temperatura de refrigerante de motor, Sobrevelocidad del motor, Alta temperatura de gases de escape, Restricción de filtro de aire

Estas fallas constituyen un peligro para el equipo, y deben ser atendidas de inmediato.Consecuencia de lo anterior se genera un Evento Registrado, estos son almacenadosen la memoria del ECM antes mencionada, para eliminar o borrar estos códigos serequiere de la herramienta de servicio ET y contraseñas de fabrica, que puedenobtenerse con la debida autorización de la pagina web https://fps.cat.com , paraingresar a esta pagina además se necesita Clave de acceso al SIS Web.



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NOTAS DEL ESTUDIANTE:

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Electricidad 2 (3)

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