Caudalimetro o Medidor Masa Aire

Caudalímetro ó Medidor Masa de Aire

Caudalímetros; Diagnosis y ciclo PRÁCTICO de CONTROL:
Antes de proceder a la Diagnosis y Ciclo Práctico de CONTROL de los Caudalímetros, AUTOXUGA recomienda tener presente:

1º.- Antes de desacoplar el CONECTOR de 5 ó 6 Pins del Caudalímetro, conviene dejar transcurrir unos 30 seg para evitar que durante el Calentamiento PIROMÉTRICO a unos 1.000ºC del Filamento Térmico (Hilo PLATINO ó MEMBRANA), no se deteriore el Circuíto Integrado de la UCE ó Caudalímetro.

2º.- Después de desacoplar el CONECTOR de los 5 ó 6 Pins, es importante controlar la eficacia del acoplamiento de estas conexiones y a continuación:

PRIMER PASO: Se controlará la CONTINUIDAD de los cables desde el CONECTOR hasta la UCE y deben revisarse las conexiones de los Pins por si están corroídos o sulfatados (oxidación del Cobre) verificando que la Caída de Tensión entre TERMINALES entre los DOS lados del Cable sea inferior a 100 mV medidos en el MULTÍMETRO en (DC, escala V-200m) en el caso del Cable de Tensión Alimentación del Caudalímetro y para el resto de Cables en (DC, escala 200 W) deben dar perfecta continuidad. Dicha comprobación se hace observando el Color o Colores de los Cables que salen del CONECTOR y que llegan a la UCE.

SEGUNDO PASO: Los 5 Cables que llegan al Caudalímetro van a corresponderse según el esquema inferior derecho con: Positivo (+) ó (15) protegido por un Fusible; Otro cable será de Masa; Dos Cables con señales de ENTRADA para el Caudalímetro que se corresponden con la Resistencia de ajuste del Potenciómetro CO y Masa; y el quinto Cable es para la SALIDA indicadora de la CANTIDAD de Aire que mide el Caudalímetro. En algunos Modelos de Coches los Cables van protegidos mediante APANTALLADO para reducir interferencias propias del funcionamiento del motor.

TERCER PASO: No conociendo el diseño del circuíto interno del Caudalímetro, es interesante comprobar con un Multímetro de calidad, la RESISTENCIA que existe entre los distintos Pins, por ejemplo: 1 y 2 = 4.300 W...1 y 4 = 18.300 W...2 y 3 = 0 W...2 y 4 = 20.800 W...3 y 4 = 370 W, etc., y de esta manera, se sabe cuales van a ser los CABLES encargados de transmitir valores de Resistencia a la UCE ya que la ELEVADA Resistencia interna es para DISMINUIR la Intensidad de Corriente que CIRCULE por el Circuíto (máx. 2 ó 3 mA). La Resistencia interna de los circuítos de ENTRADA hacia el Caudalímetro y los respectivos Circuítos internos de la UCE van a comportarse como DIVISORES de TENSIÓN por lo que es muy importante verificar la perfecta CONTINUIDAD de los CONECTORES.Nota: Haciendo las comprobaciones con un Multímetro de BAJA calidad (sin protección), se corre el riesgo de DETERIORAR los Integrados del Caudalímetro o de la UCE porque pueden generar Intensidades elevadas en los circuítos debido a la Tensión de la Pila (9 Voltios).

Circuitos Electrónicos de Caudalímetros

Circuítos Electrónicos; Nociones teóricas:
Dependiendo de los Fabricantes de Medidores Masa de Aire ó Caudalímetros: Bosch; Siemens; Magneti-Marelli; etc., y con tendencias actuales a disminuir el número de CABLES de los Circuítos de ENLACE para adoptar sistemas de envío de señales digitales a través de sistemas stándares conocidos por RS-232 en Comunicaciones, y en el Automóvil e Industrial por CAN (Controller Area Network = Red de Area de Controlador) que utiliza un único PAR de CABLES para conectar varios Dispositivos, las SEÑALES LÓGICAS se pueden enviar desde un Dispositivo a otro (de la UCE al ABS/ASR; Unidad Control Inyección; Lámparas Pilotos, etc.) en SERIE con los Bits uno detrás de otro, a través de UN MISMO CABLE, o en PARALELO, con UN CABLE para cada Bit a transportar. Como complemento diremos que en los ORDENADORES, el RATÓN y TECLADO conducen señales en SERIE y transmiten por ejemplo 8 bits (uno detrás de otro: 0-1-1-1-0-0-1-0), mientras que la IMPRESORA, CD-ROM y DISCO DURO realizan la transmisión en PARALELO (8 cables y cada cable transmite UN bit conjunta y simultámeamente: (0),(1),(1),(1),(0),(0),(1),(0), siendo mucho MÁS RÁPIDA la transmisión.
Los Bits se envían por los HILOS ó LÍNEA controlada por un reloj a INTERVALOS REGULARES que en el ámbito ELÉCTRICO se conoce como nivel ALTO (High) ó BAJO (Low) a través de un protocolo ó convenio sobre el inicio y fin de la transmisión, es decir; se debe indicar la forma del comienzo y finalización de las SEÑALES transmitidas.
Se llama BUS a un conjunto de Hilos homogéneos en donde el ANCHO del bus indica el nº de hilos o bits (8, 16, etc) pudiendo transportar un bus de 16 bits (16 hilos) 65.536 combinaciones distintas.
En algunos casos, el BUS puede funcionar variandolo FRECUENCIA y PERMISO (Enable), haciendo que se ACTIVE, DESCONECTE, o quede en ESPERA (alta impedancia) la CONEXIÓN y ENVÍO de señales desde la UCE al Dispositivo.
Antes de explicar brevemente los Circuítos Electrónicos, AUTOXUGA pone la siguiente NOTA:

Atención: NO ARRANCAR COCHES CONECTANDO UN CARGADOR DE BATERIAS PORQUE LOS CIRCUÍTOS ELECTRÓNICOS SOPORTAN "miliamperios" Y LOS PICOS DE TENSIÓN DE LOS CARGADORES "deteriora los Circuítos".

Circuíto Caudalímetro 1:
TEMPERATURA y VELOCIDAD DEL AIRE.- Utilizado para detectar el sobrecalentamiento de la fuente de alimentación. Si la temperatura ambiente excede del límite predeterminado para la combinación del Aire de salida, o si falla el suministro de Aire forzado para la refrigeración, el SCR conduce y se abre el disyuntor o salta el fusible.

Circuíto Caudalímetro 2:
TERMÓMETRO CON DISPOSITIVO DE SEGURIDAD CONTRA FALLOS.- El circuíto entrega un impulso de salida convencionalmente cuando la temperatura en el termistor PTC dentro del Círculo (T) alcanza el valor crítico predeterminado, y además, produce un impulso de salida y el termistor se abre o cortocircuíta. en cualquier caso, el impulso de salida produce el paro del sistema de control asociado. El circuíto es capaz de distinguir entre el termistor en cortocircuíto y uno que tenga resistencia de 30 Ohmios. El circuíto integrado funciona como comparador diferencial.

Circuíto Caudalímetro 3:
CONTROL DE PRECISIÓN DE TODO O NADA: 130-300ºC.- Aunque la precisión eléctrica con el sensor del termistor y el detector de nivel con circuíto integrado FCL101 es mejor que 0,5ºC, la precisión total que realmente se obtiene depende de la constante de tiempo térmica del objeto sometido a calentamiento, y generalmente es de alrededor de 2ºC para el márgen cubierto.

Circuíto Caudalímetro 4:
SENSOR CON TRANSISTOR.- El Transistor, con el Colector conectado a la caja para que dé rápida respuesta a los cambios térmicos, proporciona salida de Alto Nivel con linealidad del 1% desde -40 hasta +125ºC.

Medidor Masa de Aire: Funcionamiento

El Circuíto Electrónico del Medidor de la Masa de Aire dispone de una Resistencia de Calentamiento y un Filamento Térmico (Hilo fino de PLATINO de unos 0,07 mm ó MEMBRANA MICROMECÁNICA) que generará una TENSIÓN en función de la MASA del AIRE (caudal) que circule por por el tubo de aspiración de Admisión, de acuerdo con las condiciones de carga del motor.
La corriente que circula por la Resistencia de CALENTAMIENTO (en cada instante), la regula un Circuíto Electrónico similar a los definidos anteriormente, de tal manera, que mantenga constante la DIFERENCIA de temperaturas entre el Filamento Térmico (Hilo de Platino ó Membrana) y el Caudal de Aire, para conseguir mantener una DIFERENCIA de Temperatura de unos 150ºC por encima del valor de la Temperatura del AIRE que circula en cada momento.

Funcionamiento:
La MASA de Aire se calcula por MEDICIÓN de corriente que circula a través de la Resistencia del Hilo PLATINO ó MEMBRANA, y en base a este principio de medición se compensan las fluctuaciones de Presión y Temperatura del Aire.
El Hilo de Platino trabaja siempre recibiendo una sobretemperatura de 150ºC constantes (u otro valor de diseño) que la MANTIENE el Circuíto Integrado del Caudalímetro; y de esta manera, segun la Cantidad de AIRE que circule, enfriará más o menos la RESISTENCIA del PLATINO, haciendo que varie la TENSIÓN que se envía a la UCE y que será proporcional a la Masa de Aire.

Deben evitarse TURBULENCIAS del Caudal de Aire en el lugar de la medición por lo que si llegan elementos extraños a la Rejilla del Caudalímetro es por DEFICIENTE mantenimiento del Filtro de Aire (ver imágen anterior Circuítos).

Si se ENSUCIA el Hilo Platino ó Membrana, se FALSEA la señal de TENSIÓN de salida hacia la UCE, y por tanto, al APAGAR el motor, la UCE debiera enviar una Tensión durante 1 seg. hacia el Platino para conseguir un caldeamiento eléctrico de unos 1.000ºC como limpieza pirolítica por lo que NO SE PUEDE desconectar el Caudalímetro hasta pasados 30 seg. de APAGADO el motor.
Si deseamos LIMPIAR el Hilo Platino ó Membrana, lo haremos con Agua HIRVIENDO con ayuda de un Pincel y exenta de Cloro ó Jabones ya que éstos atacan al Platino volviendolo quebradizo. Media cucharadita del café de CO3Ca (Carbonato Cálcico) mezclada al Agua reduce las sustancias nocivas.

El Hilo de PLATINO actuando como Pirómetro de medición:
Los Circuítos de los Caudalímetros se diseñan para aprovechar el efecto de SEEBECK que consiste en: "Cuando dos conductores metálicos se UNEN por sus extremos, si una de las soldaduras permanece a temperatura constante y la otra se calienta, el circuíto es RECORRIDO por una corriente eléctrica que se envía hacia la UCE" y ello se debe, a que al poner en contacto DOS METALES DISTINTOS, se produce en la SUPERFICIE COMÚN una Fuerza Electromotriz (f.e.m.) que origina una diferencia de potencial entre ellos, cuyo fenómeno es debido a la capacidad de movimiento de los electrones de los metales, que trae como consecuencia el paso de los electrones desde el cuerpo más metálico al menos metálico.
Para el caso del Hilo de PLATINO ó MEMBRANA, el incremento de Resistencia por efecto de la Temperatura varía según: Rt = Ro×(1 + a×t + ß×t²) que se va a controlar a través de un Puente de WHEATSTONE que si no circula corriente por el medidor (galvanómetro central), es porque se cumple: R1/R2 = Rt/R3

Electrónica del Caudalímetro

En la parte superior se exponen DOS Caudalímetros (A) y (B) pertenecientes a distintas Marcas de Coches. Más abajo se presenta el dibujo del Caudalímetro (A) y dos CIRCUÍTOS eléctricos que solo indican de donde SALEN y a donde LLEGAN los CABLES. El (A) es de Hilo de Platino y el (B) de Membrana.

En los trabajos de Taller es muy importante verificar la CONTINUIDAD de los Cables, y esto es muy sencillo de hacer ya que por el COLOR de los Cables es de fácil comprobación con un Multímetro la SALIDA de un Cable del Caudalímetro y la ENTRADA de ese Cable en la UCE. En todo caso, también habrá un Cable con Positivo (+) y otro Cable con Negativo (-) de fácil verificación. Lo que resulta más complejo, es el análisis de los Circuítos Internos de los CAUDALÍMETROS, representándose un esquema en la parte inferior izquierda cuya sencilla descripción de componentes son insuficientes para conocer el funcionamiento, y la representación del esquema de la derecha en dónde se describe un Circuíto de CORRECCION DE LINEALIDAD DE UN TERMISTOR cuyo funcionamiento es el siguiente:

Circuito Electrónico 1:
CORRECCION DE LINEALIDAD DE UN TERMISTOR.- Combinando el Opamp y el Zener con el termistor, se multiplica por 150 la tensión de salida, sin exceder la tensión nominal del termistor, y se consigue que la tensión de salida sea función lineal de la temperatura en el margen de -20ºC a 70ºC, haciendo que R´ sea igual a la resistencia del termistor en el centro del margen de temperatura que se desee. La resistencia R3 se ajusta para que Vo sea -0,067 Voltios.

El DIODO ó NTC (B) del Caudalímetro suele ser DIODO RECTIFICADOR "1N4148", 1N4001... 1N4002... 1N4003, etc., ó una Resistencia NTC de 2KW a temperatura ambiente normal. Los Números y Letras definen los DIODOS según los distintos Códigos Normalizados y que en el Sistema Americano JEDEC la primera cifra (1) indica EL NÚMERO DE UNIONES y que en los Diodos es "1", en los Transistores serán "2", etc; y la "N" identifica el material usado y que en este caso se refiere al SILICIO, siendo el resto de números una SECUENCIA ALFANUMERICA DE SERIE (en Europa se utiliza el Código PROELECTRON y en Japón el JIS)... y, ¿que sucede cuando trabaja el Diodo?... Cuando está en conducción, cae en él una Tensión de 0,6 Voltios pero si se mide con un Multímetro de precisión se observará que son 0,58v (y se suele llamar Tensión directa), y mientras no se alcanza este valor, el Diodo no conduce. El resto de la Tensión aplicada caerá en la RESISTENCIA que se colocará EN SERIE para evitar que el Diodo se QUEME y se DESTRUYA ya que al ser equivalente a un Cortocircuíto, la corriente será muy grande y, en el caso que nos ocupa, se refiere a la RESISTENCIA INTERNA del Circuíto del Caudalímetro... Según se mida entre los Pines la Resistencia de los CIRCUÍTOS INTERNOS del Caudalímetro puede calcularse la INTENSIDAD que circula por ellos (unos pocos miliamperios), y en caso de falta de destreza en cálculos debe acudirse a los CURSOS relativos a la teoría de la Electricidad y Electrónica ya que se pusieron algunas teorías aplicadas que podrán ayudar a hacer algunos ejercicios de Cálculo. El coste de un Diodo "1N4148" ó una NTC es de 0,10 Euros, mientras que un Caudalímetro cuesta unos 300 Euros.

CONCLUSIONES sobre la Diagnosis de CAUDALÍMETROS:
Por muy poco que se entienda como se hace el seguimiento de la instalación eléctrica de los Circuítos de los CAUDALÍMETROS, es posible que se resuelvan muchos problemas sin llegar a SUSTITUIR estos Componentes que suelen tener un precio elevado. Pues los APARATOS de DIAGNOSIS solo detectan: Señal demasiado ALTA y Señal demasiado BAJA (cortocircuítos hacia positivo ó masa). Si hay INTERRUPCIÓN del Cable, la UCE detecta Señal demasiado BAJA. Si el Hilo de Platino está recubierto por BARNICES de Aceite, el APARATO de DIAGNOSIS no detecta AVERÍA alguna, y sin embargo, el motor no rinde.