UCEs, integrados, puertas logicas y señales motor

Cableado Eléctrico, Señales del motor y UCE:
En el AUTOMÓVIL, sea cual sea el TIPO del Sistema de Inyección Electrónica: Digifant... Motronic... Mono-Motronic... MPI... KE-Motronic... MFI... BMS... SL96... CUMS42... SBECII... 1AP10... Fenix... Monopoint... 8P.13... Multec... EFI... EECV... SEFI... DIDS2430... IAW06F... PGM-FI... EGI... VICS... ME2.1... HFM-SFI... ECI-Multi... ECCS... L3-Jetronic... Mono-Jetronic... MENS... Sintec... SFI-Trionic... Simos... etc. etc., y las casi infinitas variantes de los Sistemas citados, con las distintas DESCRIPCIONES: MFI-s... MFI-i... Carb-Elec... TBI-i... Carb-2V, y TIPOS: MAP... Flow... Mass, etc. todas ellas son parecidas.

SISTEMAS Inyección Electrónico en los Coches:
Realmente los Coches montan los mismos SISTEMAS de Inyección o bien éstos se basan en los mismos principios definidos en la Parte Superior Izquierda y que AUTOXUGA los define como MAGNITUDES BÁSICAS porque si fallan, el coche NO ARRANCA, siendo estas Magnitudes: Medidor Caudal de Aire en sus distintas variantes; Hall ó Sistema de producción de chispa; Captadores Punto Encendido y de nº r.p.m.; otras son MAGNITUDES DE CORRECCIÓN, las cuales, si fallan, el Coche puede ARRANCAR pero NO RINDE, correspondiendo los: Sensores Temperatura Líquido Refrigerante; Potenciómetro de Mariposa, etc. y las MAGNITUDES ADICIONALES, por ejemplo: Sensor de Picado; Sonda ó Sondas Lambda y los distintos Sensores de Presión, Depresión y Altitud.

Tipos de INYECCIÓN; Lío de nombres ó Torre de Babel:
Las TRES Magnitudes Básicas anteriores son las que dan lugar a tantos nombres en los TIPOS de Inyección. Pues MODIFICANDO simplemente Valores de RESISTENCIA a unos Sensores, la INYECCIÓN ya suele llamarse de manera distinta. Y lo que hicieron las MARCAS ó ENSAMBLADORAS de COCHES fue personalizar las INYECCIONES y, por tanto, dos tipos de INYECCIÓN iguales cuyos FABRICANTES son: Bosch; Magneti-Marelli; Siemens, etc., para un Modelo de una MARCA se puede llamar por UN NOMBRE y en otra MARCA por OTRO. De esta forma se necesita utilizar un Aparato Diagnóstico (Escaner) distinto; pues variando simplemente la Resistencia NTC de Temperatura Líquido Refrigerante que para 20 y 80ºC es de 2.500 y 320 Ohmios, y en otra MARCA le ponen valores de 38.000 y 3.400 Ohmios para esos mismos grados, el "aparato" ya tiene que ser DISTINTO, mientras que las Inyecciones pueden ser iguales. Casi se ha logrado una Torre de Babel con los NOMBRES de las INYECCIONES, sucediendo algo parecido en Tubos de Escape, que para un mismo Modelo y Versión se llega al "record" de 26 Referencias DISTINTAS para el mismo bastidor ó plataforma, suponiendo un caos sin justificación para los TALLERES, pero que AUTOXUGA informa en otras Secciones para ASESORAR antes de la Compra del Coche y, de esta manera, ORIENTAR sobre la mejor Opción de Compra y tendencias escogidas por unas y otras MARCAS para atraer la Clientela, acompañando a esta ORIGINALIDAD, el "descubrimiento" de CODIFICAR las LLAVES de las Puertas. La FORMACIÓN soluciona lo anterior.

El ESQUEMA del CABLEADO muestra los distintos Componentes, mientras que a la Derecha se presentan las piezas MONTADAS sobre la instalación. Las SEÑALES DIGITALES y ANALÓGICAS de la parte inferior Izquierda se pueden ver con sus explicaciones en el CURSO: "Encendido totalmente Electrónico"

Identificación de INTEGRADOS en las UCEs:
El INTEGRADO de la marca SIEMENS: SAE 81C52 P que se ve en la UCE (Unidad Central Electrónica) se puede ver con todos sus datos en INTERNET en la Web:

*SN 7400

En dicha Web y en otras muchas de otras Marcas: Motorola; Philips; Hitachi, etc. se describe el INTEGRADO, siendo algunas de sus características: "Chip de Memoria CMOS RAM (volátil) de 256 x 8-Bit Static, que quiere decir, que cada vez que se DESCONECTE la Batería se BORRA la Memoria, siendo capaz de almacenar 256 averías (1 byte = una Avería) y que, funcionando el Coche, el Integrado 81C52 P se pone en WRITE (almacenamiento) de las Averías que las pasa a las líneas de AD0 a AD7 para consultar en READ. Puede acoplarse al Microprocesador 8086, Microcontrolador 8051, etc." (Examinar la Web).

Puertas NOR y NAND y Tablas de verdad de los circuitos electronicos

Para no sustituir piezas por simple rutina ó inercia, es conveniente conocer el funcionamiento básico de algunos Circuítos Integrados Digitales porque generalmente los Aparatos de Diagnosis que se conectan a las UCEs detectan FALLOS que en muchos casos no existen. Las Puertas NOR y NAND y sus TABLAS de VERDAD están sacadas de los Programas Informáticos de SIMULACIÓN de AUTOXUGA, y se explican brevemente para que se adquiera un conocimiento básico sobre el tema.
Realmente las TABLAS de VERDAD mostradas y las Puertas NOR y NAND no se corresponden con INTERRUPTORES, sino que son circuítos construídos con TRANSISTORES tal como el representado en el lado derecho, aunque el resultado de su funcionamiento se entiende mejor con Interruptores.

Integrados 7400 y 4011 de Puertas NAND según CEI y MIL:
Ambos Integrados son similares físicamente, pero el funcionamiento de sus Circuítos va a ser distinto. Los INTEGRADOS de la izquierda (7400 y 4011) están dibujados según Normas CEI y el de la derecha (7400) según las MIL.
La alimentación de Tensión en ambos INTEGRADOS la recibe la Patilla 14, y la Masa, la 7. Para hacer una PRUEBA de FUNCIONAMIENTO, por ejemplo, en el 4011, debe INYECTARSE una señal con el Inyector Lógico por las Patillas 12 y 13, y por la 11 se observa en la Sonda Lógica si se recibe la señal INYECTADA en esa NAND. Las otras Puertas se verifican de la misma manera.

Cálculo sencillo del Circuíto de Puertas NAND en TTL:
Si una de las ENTRADAS (a ó b) está a NIVEL LÓGICO 0 (por ejemplo 0,2v), la unión B-E de dicha ENTRADA está polarizada directamente, siendo la Corriente de Colector de T1 muy pequeña, y la Corriente de Base:
Iß1 = VR1/R1 = Vcc - V(B-E) - Vi/R1 = 5 - 0,6 - 0,2/4000 = 1 mA
De esta manera, la Tensión en el Colector del Transistor T1 es de unos 0,4v:
Vi + V(C-E)sat = 0,2 + 0,2 = 0,4 v
La Tensión de 0,4 v es INSUFICIENTE para que T2 y T3 conduzcan, ya que necesitan al menos 1,2 v; y al estar T2 cortado, son NULAS sus Intensidades de Colector y Emisor.
Si las ENTRADAS (a y b) están a NIVEL ALTO (1), las uniones B-E del Transistor T1 están inversamente polarizadas, mientras que la unión B-C del mismo Transistor está polarizada directamente, provocando que el Transistor T2 reciba Corriente de Base, a través de R1, y se sature, y la Intensidad de Emisor de este último Transistor provocará en R3 la suficiente caida de Tensión (aprox 0,7v) para saturar a T3, haciendo que la Tensión de salida esté a un Nivel Bajo V(C-E3)sat = 0,2v. Los Programas Informáticos de AUTOXUGA para SIMULAR CIRCUÍTOS muestra todo lo anterior de manera sencilla.

Integrados con Puertas NOR y NAND de los circuitos NPN y PNP

Transistores NPN y PNP:
Difieren de los DIODOS en relación a que las TRES zonas se asocian a TRES electrodos. Los Transistores NPN y PNP se rigen por unos mismos principios de funcionamiento, pero son complementarios por trabajar a la inversa.
Base + Emisor forman una conexión NPN y de ahí el SENTIDO de la Flecha.
Emisor + Base forman la conexión PNP (Flecha al revés).
Dando una TENSIÓN a la Base, el TRANSISTOR deja circular corriente ENTRE Colector-Emisor. La Base hace como la llave de un grifo al DEJAR pasar agua.

Circuítos con LED y TRANSISTOR:
En la parte SUPERIOR se dibujaron DOS circuítos provistos de TRANSISTOR y LED. El de la IZQUIERDA funde el LED al no ponerle una Resistencia en Serie. Pero si la Resistencia es de VALOR ELEVADO, no alumbra. Esto sucede porque en un Circuíto TTL, por ejemplo el: NO Y, con un Integrado 74LS00, el pico de corriente de Colector-Emisor es de: I = 0,2 a 0,4 mA, que es INSUFICIENTE para que alumbre el LED por necesitar un MÍNIMO de 15 mA, según AUTOXUGA.
Al circuíto de la DERECHA, al poner una Resistencia de 250 Oh. ya circulan 20 mA, y por tanto, el LED alumbra, y esta va a ser la TECNICA de comprobación de las UCEs aunque se suceden otra serie de fenómenos por capacidades parásitas derivadas del cableado, electrodos de transistores, entrada de otras etapas, etc., lo que obliga a poner un CONDENSADOR en Paralelo para reducir todas estas capacidades a una sola y que se ve en el CURSO de ENCENDIDOS ELECTRÓNICOS. En los Circuítos, la Patilla LARGA del LED se conectará al Positivo ó Ánodo (A), y la CORTA se conecta al Negativo ó Cátodo (K).

Circuítos Lógicos Básicos NOR; Tablas de VERDAD:
En Circuítos Lógicos NOR similares a los que funcionan en los INTEGRADOS, tanto si el CIRCUÍTO se realiza con Transistores NPN ó PNP, servirán como Puertas O para conmutadores normalmente ABIERTOS, ó como Puertas Y para conmutadores normalmente CERRADOS. También proveen la INVERSIÓN de FASE de las ENTRADAS. Muchos Circuítos de Integrados son parecidos a estos.

Circuítos Lógicos Básicos NAND; Tablas de VERDAD:
En los Circuítos Lógicos NAND realizados con Transistores NPN ó PNP, servirán como Puertas Y para interruptores normalmente ABIERTOS y como Puertas O para interruptores normalmente CERRADOS. También proporcionan INVERSIÓN de FASE de las ENTRADAS. Las Webs de Fabricantes concretan las Puertas.
En el dibujo anterior se pusieron Tablas de VERDAD con Interruptores, pero en la práctica, los Circuítos se realizan con Transistores, y las Tablas de VERDAD, se corresponden con Circuítos iguales o similares a los expuestos aquí.

Circuito de una puerta logica de un Integrado

Aplicación de Integrados en la UCE y OPERACIONALES:
Si observamos una UCE (Unidad Central Electrónica) rápidamente nos damos cuenta que existen muchos INTEGRADOS que son exactamente iguales pero en su alrededor varian Resistencias, Diodos y otros elementos. Los Fabricantes de los INTEGRADOS van a ser los de siempre (Intel, Fairchild, National, Motorola, Philips, Texas Instruments, etc.) desarrollando la UCE la Casa Bosch, Siemens, Magneti Marelli, etc. para las distintas Marcas de Coches o ENSAMBLADORAS.
Es lógico que una UCE tenga varios CHIPs ó INTEGRADOS iguales pero con distintos componentes a su alrededor ya que un Circuíto puede recoger datos de un Sensor o Resistencia del MOTOR que tiene ciertos Valores, y otro Circuíto aunque funcione de la misma manera, los recoge de otro Sensor o Resistencia con valores distintos. De ahí que los componentes (Resistencias, Diodos, etc.) varien, ya que los valores de entrada y salida generalmente también varian.

Integrado Comparador LM 2901 N y sus aplicaciones:
Los Integrados A, B y C de la UCE son EXACTAMENTE IGUALES y se identifican por LM 2901 N, siendo Integrados COMPARADORES existiendo otros muchos similares tales como el: LM 139; LM 239 A; MC 3302, etc. con características eléctricas distintas y funcionamientos parecidos, según Webs:

*www.ti.com/

En las Webs de los Fabricantes anteriores y otras muchas disponibles en Internet, pueden verse las distintas APLICACIONES del Integrado LM 2901 N, pero, lo IMPORTANTE e IMPRESCINDIBLE es conocer EXACTAMENTE la configuración del CHIP ó INTEGRADO para saber como son las Puertas, la toma de Tensión Vss y Masa ó GND. El Circuíto de la Puerta nº 1 es EXACTAMENTE IGUAL que el de las Puertas 2, 3 y 4, y para VERIFICAR su funcionamiento, se Inyecta con el INYECTOR LÓGICO una señal por las Patillas 4 y 5, observando con la SONDA LÓGICA en la Patilla 2 el funcionamiento de esa Puerta. Igualmente se hace con las restantes Puertas. ¡¡¡ASÍ DE FÁCIL!!!

Amplificadores OPERACIONALES:
Los Amplificadores Operacionales tienen un mínimo de CINCO Terminales ó Patillas, correspondiendo DOS de ellos a las ENTRADAS; UNO a la SALIDA y otros DOS para ALIMENTACIÓN. Son casi AMPLIFICADORES ideales ya que sus características son: Ganancia muy elevada, alta Impedancia de Entrada, muy baja Impedancia de Salida, y respuesta en frecuencia constante.
La ENTRADA (+) ó no inversora se caracteriza porque la Tensión de SALIDA tiene la misma FASE que la aplicada en la ENTRADA.
La ENTRADA (-) ó inversora sucede lo contrario ya que la SALIDA está INVERTIDA, es decir, DESFASADA 180 grados tal como sucede con un Transistor común NPN si se pone Base-Emisor a Conducción superando 0,65V la Base.
Las Webs antes citadas muestran muchos ejemplos, observandose en todos ellos, que la SEÑAL llega a la ENTRADA INVERSORA a través de la Resistencia ó Impedancia Z1, existiendo una cierta realimentación NEGATIVA producida por la Resistencia ó Impedancia Z2; y con estos circuítos, se obtienen Valores de Ganancia (G) = Z2/Z1, estando la señal de SALIDA en oposición de fase con la de ENTRADA. La fórmula de la Tensión de Salida se indica en la figura.

Control Practico para comprobacion de los circuitos electronicos

Control Práctico de Integrados; el Amplificador LM 2904 N:
El Chip ó Integrado LM 2904 N, está presente en las UCEs por lo general en más de 8 Circuítos ya que se utiliza para Amplificar Tensión controlando señales Alta (High) y Baja (Low); Pulsos de Generador; Secuencias de Oscilador, Comparación de Hysteresis, etc. Existen en Internet muchas Webs de Fabricantes que describen las características eléctricas, parámetros, condiciones de uso y aplicaciones de este AMPLIFICADOR LM 2904 N y los similares a este Chip, aunque AUTOXUGA solo pone la siguiente dirección Web:

*LM 2904 N

En numerosas Webs de los Fabricantes (Motorola, Philips, Hitachi, Goldstar, Texas Instruments, etc.), y otras muchas disponibles en Internet, pueden verse las distintas APLICACIONES del Integrado AMPLIFICADOR LM 2904 N, pero, lo IMPORTANTE e IMPRESCINDIBLE es conocer EXACTAMENTE la configuración del INTEGRADO para saber como son sus Puertas, la ENTRADA de la Tensión Vss (Patilla 8) y Masa ó GND (Patilla 4). El Circuíto de la Puerta A es EXACTAMENTE IGUAL que el de la Puerta B y para VERIFICAR el funcionamiento no es necesario DESMONTARLO de la Placa ya que se Inyecta con el INYECTOR LÓGICO una señal por las Patillas 5 y 6, observando con la SONDA LÓGICA en la Patilla 7 el funcionamiento de esta Puerta. La Puerta A se compueba de la misma manera: Se Inyecta con el INYECTOR LÓGICO una señal por las Patillas 2 y 3, observando con la SONDA LÓGICA en la Patilla 1 el funcionamiento de la Puerta, tal como se indica en la imágen. ¡¡¡ASÍ DE FACIL!!! El Circuíto de una Puerta está representado en la parte CENTRAL Superior y consta de varios Transistores y Diodos, señalandose las ENTRADAS y SALIDAS a VERIFICAR. La UCE e INTEGRADO deberá estar conectada a Tensión para su CONTROL.

APLICACIONES en el COCHE; Circuíto Integrado nº 1, HALL:
CI PARA CAPTADOR MAGNETICO.- El Comparador de Tensión universal para CI puede excitar circuítos lógicos, lámparas o relés hasta valores de 50 V, 50 mA, bajo el control de impulsos del captador magnético u otra fuente de impulsos.

Circuíto nº 2, Preamplificador HALL:
PREAMPLIFICADOR DE EFECTO HALL.- El amplificador operacional OEI modelo 9130 proporciona la entrada diferencial necesaria para amplificar la tensión de salida diferencial que puede ser tan pequeña como algunos mV por Gauss de campo magnético que atraviesa el dispositivo debido al efecto HALL. El circuíto tiene una GANANCIA de 1.000, lo cual significa que la posición del dispositivo HALL con respecto al campo magnético de la tierra puede afectar a la salida. La respuesta de frecuencia se extiende desde la c.c. hasta unos 1.000 Hz. La linealidad es buena si la corriente de polarización está bien ajustada.

Circuíto nº 3, CAUDALIMETRO ó ACELERADOR:
EL DISPARADOR ELIGE LAS MAS ALTA DE DOS TENSIONES.- Cuando se utiliza como comparador, el circuíto puede decidir cuál de las dos tensiones comprendidas en el margen de 0 a 12 V tiene el mayor valor numérico cuando una es positiva y la otra negativa. Cuando la tensión positiva es la mayor, Q3 queda en corte y Q4 se satura. Cuando es mayor la negativa, se dispara Q3-Q4 por lo que Q4 está en corte y Q3 en saturación. Las tensiones de salida indicarán cual es la entrada mayor. Añadiendo un potenciómetro al terminal de entrada, como se indica por las líneas de trazos, el circuíto actuará como disparador Schmitt en el cual el punto de disparo es igual al ajuste del nivel de tensión del potenciómetro.

Tecnologia CAN bus con funcionamiento de sus Integrados

CAN bus y sus Integrados Transmisor, Receptor:
Los ESQUEMAS ELECTRICOS de un coche con líneas CAN bus son más fáciles de interpretar y ofrece más ventajas con respecto al cableado tradicional porque reduce CABLES, y la diagnosis-reparación es sencilla de hacer, pero se necesita tener básicos conocimientos de Electrónica Digital tal como los enlazados por AUTOXUGA a sus PROPIOS Programas Informáticos de GESTIÓN TALLER.
La LÍNEA de CAN bus va a TRANSMITIR/RECIBIR secuencias de datos (bits) a través de DOS CABLES enrrollados ó trenzados, y para saber como se realiza la transferencia de DATOS es CONVENIENTE acudir a Internet a las Webs de los Fabricantes de Integrados que en el caso del Controlador de Enlace SAE J1850 e Integrado Intermedio Transmisor-Receptor AU5780A puede visitarse:

*AU5780A

Si se escogió la Web anterior hay que bajar el archivo pdf que es el que especifica: Configuración; Circuíto Equivalente, Características Eléctricas, Tabla de Verdad, etc. de los CHIPs o INTEGRADOS que se muestran a la derecha de la imágen. En Webs de otros Fabricantes se verán circuítos similares.

RESUMEN del Ciclo PRACTICO de CONTROL del CAN bus:
PRIMER PASO; Información de AVERÍA: Si las DOS Líneas del CAN bus están interrumpidas y queda INCOMUNICADO un COMPONENTE ó Unidad de Actuación (Mando Puertas; Intermitentes; ABS, etc), habrá FALLO en ese Componente; pero si las DOS Líneas están DERIVADAS a MASA, será cuando se OBSERVE un fallo en todo el Sistema CAN bus... ¡OJO!.- Repetimos que pueden Cambiarse UCEs, sin ser necesario. Deben conocerse Tablas de Verdad de INTEGRADOS para EVITAR sustitución de UCEs sin estar averiadas. (Se explicó antes).

SEGUNDO PASO: Se controlará la CONTINUIDAD de los DOS cables de la LÍNEA del CAN bus, porque si el Cable H (High ó Valor ALTO) que va a funcionar con Tensiones de entre 2,7 a 5 Voltios está interrumpido ó derivado a Masa, el Sistema CAN bus trabajará únicamente con la Señal L (Low ó Valor BAJO) que es de unos 0 a 2,2 Voltios con respecto a Masa, y no se nota fallo.

TERCER PASO: En caso de fallar la Línea L (Low ó Valor BAJO que es de 0 a 2,2V) porque se interrumpa o derive a Masa, el Sistema CAN bus trabajará únicamente con la Señal de la Línea H (High ó Valor ALTO) pero con respecto a Masa del Coche, no notándose fallo alguno en los sistemas.

CUARTO PASO: De existir un cortocircuíto entre los Cables de las DOS Líneas; la (H y la L), el Sistema CAN bus pasa a trabajar como L (Low) y con la señal (L) trabajando con respecto a Masa, sin que se perciba fallo alguno.

Los Programas Informáticos de DIAGNOSIS de AUTOXUGA indican el ÓPTIMO seguimiento de AVERÍAS para optimizar tiempos y ofrecer la máxima CALIDAD en las reparaciones.