Airbag pretensores acelerometro

El Airbag trata de reducir las consecuencias de los accidentes al impedir que se produzcan lesiones en cabeza y tórax. Un vehículo si choca frontalmente contra un muro en caso de ir a más de 20 Km/h (aproximadamente 1,8 g), el DISPARADOR produce la detonación del Airbag hinchándose una bolsa de unos 60 litros de AIRE en 30 milésimas de segundo, haciendo de colchón de AIRE entre Conductor y Volante. El Sistema Airbag en su conjunto consta de los siguientes elementos: UNIDAD ELECTRÓNICA que contará con un Transformador Tensión; un DISPARADOR que dispondrá de un Captador Aceleración e Interruptor Mercurio; un ACUMULADOR para Reserva Energía, y la UNIDAD DE AIRBAG con BOLSA de tejido en Poliamida con cintas de retención en su interior y revestida de Neopreno. En el centro del Airbag se coloca una ESPOLETA con un FULMINANTE que al recibir una señal eléctrica (chispa) inicializa la combustión del propulsante sólido (NaN3) ó Nitro de Sodio, produciéndose gas (nitrógeno) en el interior de la Bolsa en cantidad suficiente para reducir el impacto. Si la DISTANCIA DE PARADA que consiste en igualar Energía Cinética del vehículo con Trabajo de Frenado se sobrepasa en casi el DOBLE (en DECELERACIÓN), se dispara el Airbag.

Mas información sobre Microprocesadores, Integrados y Microcontroladores instalados en la UCE del Airbag y UCEs del CAN bus está disponible en la Web del Integrado AU5780A Philips; 82527 de Intel; Transmisor-Receptor SAEJ1850VPW que se utiliza en la tecnología CANbus; DS80C390; 82C900; TLE6250 y otros Fabricantes de Electrónica.

Sólo falta advertir que estos CURSOS estan en el Programa Informático de AUTOXUGA y una pequeña muestra la pusimos en nuestra web www.autoxuga.com para que se analice y sirva de apoyo a los profesionales de los Talleres en su LUGAR DE TRABAJO, al objeto de poder ayudarles a la resolucion de los problemas tecnicos que les surjan.

Airbag y Pretensores: Precaucion tecnica

Para manipular y reparar coches provistos de AIRBAG o diagnosticar el estado de estos elementos, es imprescindible conocer a fondo el funcionamiento de los AIRBAG, y también conviene tener en cuenta una serie de precauciones que vamos a resumir en AUTOXUGA para que se eviten deterioros de Módulos Electrónicos o detonaciones intempestivas de los AIRBAG.

Como premisa, se alerta, que los AIRBAG van cargados con material explosivo por lo que conviene extremar las precauciones de manipulación y debieran seguirse las prescripciones de la MI BT 026 del REGLAMENTO ELECTROTÉCNICO DE BAJA TENSIÓN (en España: Decreto 2413/1973 de 20 Sept) que según Normas UNE 20.322-86 debe considerarse el sitio de trabajo como ZONA 0, Emplazamiento de Clase II-Z similar a NUBES DE POLVO COMBUSTIBLE en cantidad suficiente para producir una atmósfera explosiva. Por lo anteriormente expuesto, debiera conocerse a fondo lo que detalla a continuación AUTOXUGA, teniendo en cuenta las siguientes recomendaciones:

1ª.- NO conectar CARGADORES de Batería para arrancar coches con Sistemas de Unidad Central Electrónica (UCE) tanto que estas sean para AIRBAG como para Gestión del Motor. Pues se producen picos de tensión que pueden deteriorar estos componentes. Si un coche NO ARRANCA, procurar no AGOTAR la Batería ya que puede deteriorarse algún circuíto de la UCE y quedaría mermada o imposibilitada en prestaciones. Lo que debe hacerse, es poner una BATERÍA cargada en sustitución de la deteriorada y tratar de arrancar el coche.

2ª.- DESCONECTAR el Borne NEGATIVO (-) de la Batería para realizar cualquier trabajo y dejar transcurrir antes unos 20 minutos para que dé tiempo a que se DESCARGUEN los Condensadores de la UCE a fín de evitar que cualquier fallo en la instalación detone involuntariamente los AIRBAG.

3ª.- NO UTILIZAR POLIMETROS de baja calidad (con posible fallos en su resistencia interna) en la medición de Resistencias o Tensión del Circuíto del AIRBAG porque la PILA que hace funcionar estos Aparatos que suele ser de unos 9 Voltios puede producir una intensidad suficiente en el circuíto (I = V/R) que podría llegar a hacer que salte Chispa en la ESPOLETA del Fulminante y producir la detonación intempestiva de los AIRBAG. Aunque las modernas UCE están protegidas contra estas eventualidades y además trabajan a más de 36 Voltios que reducen las INTENSIDADES para evitar saltos de chispa importante en la Espoleta de los AIRBAG, conviene tomar precauciones que se basan en: DESENCHUFAR SIEMPRE LAS UNIDADES DE AIRBAG, porque de esta manera, dichas UNIDADES quedan protegidas por medio de un CONECTOR PUENTE DE CORTOCIRCUÍTO que hace que sea imposible su DETONACIÓN.

4ª.- PRUEBA de FUNCIONAMIENTO del AIRBAG: Despues de hacer cualquier intervención en componentes del Sistema Airbag conviene hacer una prueba FUNCIONAL simulando como si estuviesen los AIRBAG conectados y para ello debe hacerse lo siguiente: CONECTAR una Resistencia de 2,5 a 3 Ohmios en LUGAR de CONECTAR los AIRBAG y dar al Encendido para comprobar que la UCE funciona correctamente y hace las comprobaciones de rutina tal como se explicará más adelante al explicar los Componentes del Circuíto.

RECORDATORIO IMPORTANTE:
Si se desmontan Pretensores o Volante de Dirección, debe POSICIONARSE el Volante en Carretera y NO SE PUEDE DAR AL ENCENDIDO sin que se "PUENTEE" la UCE con una RESISTENCIA de 2,5 a 3 Ohmios porque de no hacer esto, se provoca UNA AVERÍA "FICTICIA" que la UCE no será capaz de diferenciar de una avería real ya que esta encuentra un CIRCUÍTO ABIERTO que indica Airbag explosionado.
Pero si el coche dispone de "TRANSMISOR PARA ÁNGULO DE DIRECCIÓN", es imprescindible que al desmontar el volante "NO SE GIRE" el anillo de friccion y debe fijarse este con una "CINTA DE PEGAR" ya que si se coloca 180º u otros grados desfasados, La posicion puede estar bien, pera la "UCE" indicara una averia.

Esquema Eléctrico Airbag con circuito de corriente

El esquema presentado por AUTOXUGA comprende distintos Circuítos de Corriente al que se le ponen piezas o dibujos para una mejor su comprensión.
Los Circuítos eléctricos trabajan siempre según los mismos principios: A un Componente que se puede llamar (Sensor, Termistor, Airbag, Resistencia NTC, etc.) siempre le llegará un cable, dos ó más (según complejidad del circuíto), y en caso de que le llegue un solo cable va a ser Positivo (+), y lógicamente se cerrará el circuíto a través de Masa (-) que la toma el Componente por ir en contacto con el motor ó chasis. Hay coches en América que la conexión al chasis se hace por Positivo (+) siendo los principios iguales. Si llegan DOS CABLES, uno va a ser Positivo (+) y el otro Negativo (-); y si le llegan más, pueden llegarle IMPULSOS de encendido, etc. pero siempre va a suceder lo que pasa en una lámpara para que se ilumine; a un lado de la Resitencia le llega Positivo (+) y al otro Negativo (-).

La UCE del esquema puede funcionar con MUCHOS DISPOSITIVOS que se añadan, y en caso de disparo del Airbag puede hacerse que en combinación con la UCE PRINCIPAL se desbloqueen las Puertas; se corte la Tensión de la Bomba de Combustible; que suenen unas Alarmas, etc. segun se haya previsto en el diseño, sin que el COSTE de esta UCE se incremente en mucho ya que añadir dos o tres Circuítos con otros tantos CHIPs y elementos adicionales cuesta muy pocos Euros (2 ó 3 $USA), independientemente que se cobre por estos añadidos 50 ó 500 veces más.

A todo sistema eléctrico PARA QUE FUNCIONE, siempre llegará Positivo (+) y Negativo (-), y después, según se haya diseñado, le entrará por unos Pins o Terminales (Tensión ó Resistencia) y según sean estos valores, la UCE enviará otros valores de Tensión o de Resistencia. Así funcionan los sistemas. Lo que debe conocerse muy bien es COMO FUNCIONA cada Componente para saber verificarlo, ya que localizar las conexiones en la UCE es muy sencillo: Basta con seguir el COLOR del CABLE entre Componente y UCE.

Unidad Electrónica Mando Airbag nº 1

La figura recogida por AUTOXUGA representa una UNIDAD DE MANDO PARA AIRBAG que contiene la TOTALIDAD de componentes necesarios para hacer detonar los o él Airbag en caso de COLISIÓN ó CHOQUE con retención de velocidad a CERO y superando una ACELERACIÓN NEGATIVA ó deceleración superior al DOBLE de la aceleración de la gravedad (g), o cercana a ella.

Las Unidades de Mando para Airbag pueden contener TODOS los CIRCUÍTOS para hacer detonar los Airbag, o bien pueden tener una cantidad de Circuítos, y el resto de Circuítos pueden estar en otros lugares del coche.

En la actualidad y debido al avance de la Electrónica con CHIPs y MICROS cada vez más potentes y baratos, la Unidades de Mando llevan incorporados casi todos los componentes, tal como se ve en la figura y que son:

TRANSFORMADOR DE TENSIÓN que transforma la TENSIÓN de 12 Voltios a 24, 36 ó más (según diseño) y que se utiliza para la excitación del Airbag.

RESERVA DE ENERGÍA que son Condensadores que Almacenan la TENSIÓN transformada a 24, 36, etc. Voltios y la mantienen durante unos 20 minutos para asegurar un correcto funcionamiento ante eventual corte de Tensión.

INTERRUPTOR DE IMPACTO que es un Interruptor de Mercurio (mecánico) que va montado con ligera inclinación, y al producirse una retención brusca, abre un circuíto eléctrico, que en combinación con un ACELERÓMETRO que mide la deceleración, al coincidir ambas señales con apertura de circuíto, el MICRO que controla la DECELERACIÓN envía una señal eléctrica al FULMINANTE de Espoleta para que inicialice la Combustión del propulsante sólido del Airbag.

Unidad Electrónica Mando Airbag nº 2

La figura presenta una UNIDAD DE MANDO PARA AIRBAG bastante distinta a la anterior, ya que cada Fabricante (Siemens; Bosch; Magneti Marelli, etc) adoptan variadas soluciones dependiendo además de la antiguedad en que se colocaron sus sistemas Airbag en los Coches.

En coches antiguos y con Sistemas iniciales de Airbag (años 1990 a 98) las Unidades de Mando eran generalmente diseñadas para que en cada SINIESTRO (detonación del Airbag) se tuviese que sustituir la casi totalidad de los componentes; mientras que en la actualidad, se puede APROVECHAR la Unidad de Mando para varios disparos de Airbag, siendo la tónica general el evitar SUSTITUIR estos componentes por deterioro en los disparos, o desconocimiento de su funcionamiento.

En esta introducción tecnica de AUTOXUGA, daremos informaciones básicas sobre algunos componentes para que conociendo a fondo como trabajan se pueda deducir la manera general de actuar de una Unidad de Mando de Airbag. Con nuestras informaciones tratamos de que se comprendan las cosas desde sus bases, evitando aprender de memoria como es cada sistema. Si la DISTANCIA DE PARADA que consiste en igualar la Energía Cinética del Vehículo con el Trabajo de Frenado se sobrepasa en casi el DOBLE en deceleración (1,8 g), se dispara el Airbag, es decir: ½×P/g×v² = F×d.

En los próximos apartados se muestran los esquemas de dos circuítos de Transformación de Tensión, el funcionamiento de un Acelerómetro y el de un Interruptor de Impacto. Los conceptos básicos de la arquitectura de los Microprocesadores se expondrán en el CURSO de ENCENDIDO y UCEs.

UCE del Airbag y su Circuíto Transformador Tensión

Estos circuítos integrados conocidos como CIRCUITOS de CONVERTIDOR de C.C. a C.C. (Corriente Contínua a Corriente Contínua) se utilizan cada día más por su fiabilidad y bajo coste.
Sin embargo, estamos acostumbrados al uso de Transformadores, pero cuando se diseña un circuíto que trabaje con reducida intensidad, lo más conveniente es utilizar circuítos integrados cuyo funcionamiento es el siguiente:
Los TRANSISTORES actúan como Interruptores para la Carga de los Condensadores en PARALELO y Descarga en SERIE con el fin de obtener una MULTIPLICACIÓN económica de TENSIÓN sin Transformador de los impulsos de Onda Cuadrada cuando es necesario que la amplitud del impulso sea mayor que la obtenible con la Tensión de alimentación.
Para obtener impulsos POSITIVOS de Salida se usa la fuente Negativa. Se invierten los Diodos y se sustituyen los Transistores por otros PNP.
Los valores indicados admiten frecuencias de repetición de hasta 6 kHz en carga de 2K y observando una UNIDAD DE MANDO, se pueden examinar estos Circuítos y conocer a fondo su funcionamiento que omitimos en AUTOXUGA ya que cada UCE tiene distinto diseño aunque todas funcionan igual.

Transformador Tensión de 12V a 31V y 43V

La aplicación del circuíto presentado por AUTOXUGA tiene el siguiente funcionamiento:
Cuando Q2 está en corte, los tres Condensadores de 0,1 microfaradios se cargan hasta la Tensión de la fuente, menos las caidas producidas en los Diodos y en las Resisistencias de 1k.
Q2 forma parte del multivibrador Astable (frecuencia propia de 1,35kHz) que inicia la acción de conmutación. Cuando Q2 conduce en el semiciclo siguiente, Q3 y Q4 están polarizados en sentido directo, y conducen a través de los Condensadores, con los que los tres Condensadores de 0,1 microfaradios son conmutados en Serie aditiva para transferir su carga al Condensador de Salida de 120 microfaradios a través de D4.
La línea de trazos indica como se puede obtener una etapa adicional Multiplicadora de Tensión, conectando el Condensador de Salida al suministro Positivo. En otros Programas Técnicos de uso interno para Talleres de AUTOXUGA, se describen los funcionamientos particulares de los distintos componentes.

Acelerometro, funcionamiento en el circuito del airbag

Hay varios tipos de Acelerómetros pero el presentado por AUTOXUGA va a medir la aceleración ó deceleración de un cuerpo móvil por medio de la transformación de dicha magnitud en otra eléctrica correspondiente. El modo general de funcionamiento consiste en un cristal piezoeléctrico sometido a una carga y presión constante producida por un resorte y una masa inerte. La presión hacia arriba o hacia abajo se modifica en función de la Aceleración y Deceleración, dando lugar a una Tensión de Salida proporcional a la presión ejercida sobre el cristal piezoeléctrico.

A la derecha se presenta un DETECTOR DE TENSIÓN cuyos valores recoge del Acelerómetro, y funciona así: El Amplificador Diferencial tiene dos estados estables como en el flip-flop; cambia de estado siempre que el nivel de Entrada en c.c. SUPERE al nivel de Referencia PREAJUSTADO. Con los Componentes indicados, una diferencia de sólo 100 milivoltios con respecto a la referencia, producirá el CAMBIO DE ESTADO y abrirá el Circuíto.

El Interruptor de Mercurio en una frenada muy brusca y ante un impacto, va a abrir el Circuíto, y si coincide la apertura con el del Acelerómetro, será cuando se dispare el Airbag según se puede ver en el Circuíto de la Derecha que viene a ser de ENCLAVAMIENTO DE C.C. PARA ALARMA y cuyo funcionamiento consiste en que: La abertura momentánea de LOS DOS interruptores dispara el SCR, y entonces se enclava y provee toda la potencia de carga hasta que es accionado el interruptor de Puesta a Cero ó RESET tal como sucede en las UCE modernas para poder utilizarlas en más detonaciones. Este Circuíto se emplea en disparos de las alarmas, detonación de explosivos y circuítos de protección.

Elementos de todo el sistema del Airbag en los coches

Todos los AIRBAG van a tener una UCE con todos los Componentes JUNTOS(Reserva Energía; Transformador Tensión, etc), o bien pueden estar en lugares distintos; pero en todo caso, el conjunto del Airbag contará con el AIRBAG en sí que es una Bolsa que va a rellenarse con GAS y que va a contener el material explosivo, y los cables especiales que unen la UCE, AIRBAG y PRETENSORES CINTURONES Seguridad. La TENSIÓN que hace DETONAR la Espoleta va a transmitirse al Volante a través del MUELLE ARROLLADO provisto de CONECTOR con Puente de Cortocircuíto para evitar que al desconectar el Airbag y en caso de aplicarle un Instrumento de Medición INADECUADO no detone.

El Material Explosivo:
Suele utilizarse como material PROPULSANTE el Nitro de Sodio (NaN3) que tiene buenas características para producir gran Cantidad de Gases y una considerable Velocidad y Presión de Detonación. El Nitro de Sodio forma parte de la DINAMITA en un 26%, siendo los otros componentes: Nitroglicerina en un 62,5%; Nitrocelulosa en 2,5% y Aserrín en 9%, siendo sus características: Calor de Explosión = 1174 kcal/kg; Velocidad de Detonación = 6400 m/seg; Cantidad de Gases = 645 ltr/kg y Presión de Detonacíón = 97500 kg/cm²

Pretensor Cinturón, Airbag lateral y de los Ocupantes

El sistema Pretensor de Cinturón Seguridad que presenta AUTOXUGA se basa en los mismos principios que el Airbag y puede tener Sensores adicionales según diseño de la carrocería, pero siempre es lo mismo. El sistema de abrochado del Cinturón va provisto de un Sensor de Detección, y la UCE reconocerá este Sensor poque le enviará un valor de RESISTENCIA de unos 100 Ohmios con Cinturón ABROCHADO y de 400 Ohmios con Cinturón SIN ABROCHAR. Se trata de un CIRCUÍTO provisto de un Interruptor al que se le pone una Resistencia en SERIE de 100 Ohmios y de 300 en PARALELO. Si los Cinturones no se ABROCHAN, los Pretensores no se disparan.

Si disponen los asientos de Airbag lateral, el Asiento del Ocupante va a tener una LÁMINA que esta compuesta por Conmutadores laminares que trabajan al revés que los tradicionales, modificando su Resistencia al recibir PESO ó Presión. Con la presión de un dedo desde 10 gramos hasta 1 kilo, la variación de Resistencia del circuíto de la lámina varía de unos 400 Kilo-Ohmios a 40 Kilo-Ohmios.

Secuencias Choque FRONTAL a 55 km/hora

Las secuencias cronológicas de un choque frontal representadas por AUTOXUGA se aprecian en la figura. Independientemente de la MASA del cuerpo del CONDUCTOR que producirá una Variación de Energía Cinética (½×m×v²), el coche tambien soportará una Variación de Energía Cinética (masa del Coche en choque) que se representa en fotogramas y se señala de manera aproximada cuando se produce la Detonación del Fulminante y se hincha la Bolsa haciendo de colchón reduciendo las lesiones.

Aproximadamente entre 25 y 30 milésimas de segundo, el Sensor de la UCE (dos interruptores) excitan el Fulminante del Airbag del Conductor. Despues de los 30 milisegundos empieza a hincharse el Airbag para que esté lleno (con unos 65 litros) a los 50 milisegundos y con una presión de unos 0,05 bar que por el impacto del Conductor alcanza unos 0,6 bar. El suceso del accidente queda terminado al cabo de unas 150 milésimas de segundo.