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LECCION 1 – Curso Reparación de Ecus

CURSO DE REPARACION DE COMPUTADORAS AUTOMOTRICES Manual del Alumno – Primer Nivel Lección 1: 1.1-Conceptos básicos en electrónica. 1.2-Componentes pasivos. Resistencias. 1.3-Capacitores cerámicos, poliester, superficiales y electrólitos. 1.4- Capacitores en circuitos de filtrado 1.5-Varistores 1.6-Los diodos, diodos generales, rectificadores y zenérs, aplicación práctica.

Al terminar esta Lección Ud. deberá ser capaz de: -

Responder algunas preguntas sobre electricidad y electrónica básica. Conocer los deferentes tipos de resistencias que aparecen en computadoras automotrices. Conocer los diferentes tipos de capacitares o condesadores que aparecen en la computadoras automotrices. Reconocer los varistores. Saber medir una resistencia, capacitor. Conocer los diferentes tipos de diodos que se utilizan en computadoras automotrices.

1.1- Conceptos Básicos en Electrónica Lo primero que se debe tener en cuenta antes de entrar en detalles en la electrónica de ECUS o Módulos de control, es la relación eléctrica que existe entre el voltaje la resistencia y el amperaje. En este punto se dará un breve repaso de conceptos básicos. Todos los componentes existentes están compuestos por electrones, la corriente eléctrica es el movimiento de estos electrones. Para este movimiento se hace necesaria una fuerza que los impulse, y la cantidad de fuerza necesaria para impulsarnos depende del componente mismo, el cual puede ofrecer mucha o poca capacidad para que de acuerdo a esa fuerza aplicada circulen los electrones. Esta capacidad de dejar pasar los electrones es conocida como conducción en electricidad, se presentan diferentes materiales los cuales pueden ser tan buenos conductores como los filamentos de cobre de los cableados de conexión entre el PCM y sensores o tan malos conductores como el recubrimiento plástico que los protege.

Cise Electrónica – Jose M. Bustillo 3243 – ( 1406 ) Capital Federal – Buenos Aires – Argentina 5411 4637-8381 Cise Electronics Corp. 12920 SW 128th street – Suite 4 – Miami – Florida 33186 – USA ( 786 ) 293-1094 http://www.cise.com

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Otro tipo de materiales en electrónica son considerados como semiconductores es decir conducen solo en condiciones especificas, es el caso por ejemplo de un diodo, el cual deja pasar la corriente solo en un solo sentido, o los transistores los cuales permiten la conmutación solo cuando reciben una señal eléctrica. Lo mas importante en este punto es conocer que es lo que pasa cuando un circuito eléctrico esta formado. Para analizar un circuito eléctrico completo podemos analizar lo que pasa con el siguiente ejemplo:

En la imagen describe la circulación de corriente desde el borne positivo al borne negativo en este recorrido atraviesan la dificultad que le genera el bombillo, es decir la cantidad de electrones que se muevan están directamente relacionados con la dificultad del bombillo y de la presión eléctrica de la batería. Para entender este ejemplo se puede realizar una analogía con un circuito hidráulico.

En el esquema inferior se puede una bomba la cual esta acelerando un flujo, en este circuito hidráulico existe en la parte superior dos manómetros A y B, y el caudal esta representado por los puntos azules. Se puede apreciar que los manómetros muestran un mismo nivel de presión, y el caudal que se encuentra en este momento es alto puesto que no se realiza ninguna obstrucción al fluido. En este caso la única restricción es la dada por el mismo diámetro de los conductos.

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Si se realiza una obstrucción en el circuito el nivel del caudal baja y los manómetros cambian de medida mostrando el primer manómetro A un incremento dado por la restricción y el B un decremento.

Los manómetros A y B representan la diferencia de presión a través de la resistencia de la restricción.

Ahora si esa restricción se hace tan alta como para no permitir flujo de líquido, la diferencia de presión va a ser máxima en A con respecto a B, pero en este caso el flujo se limita al mínimo.

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En este caso la bomba se puede comparar con la Batería o la fuente de voltaje, la restricción de la tubería con la resistencia eléctrica y el caudal se asemeja al flujo de los electrones o sea la corriente.

En electricidad el voltaje se mide en Voltios (V), la resistencia en Ohm’s (Ω) y la corriente Ampere (A).

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LECCION 1 – Curso Reparación de Ecus El voltaje lo podemos interpretar entonces como la presión que se ejerce sobre los electrones y permiten vencer la resistencia, en la figura se puede apreciar el impulso que le ejerce el voltaje a los electrones a través del cableado.

La corriente se define como el flujo de electrones que ayudados por el impulso de la presión eléctrica circulan por un conductor, la corriente se mide en Ampere y siempre es necesario disponer de un circuito en serie para su medición.

Por su parte la Resistencia eléctrica se puede definir como la oposición a ese flujo de los electrones, en un circuito eléctrico, entre mas resistencia existe menos corriente circula por medio de el. Existe una formula matemática que relaciona estas tres propiedades de la electricidad esta se llama la ley de Ohm, en la cual se hace una relación muy simple de cómo las tres propiedades se relacionan en un circuito. EL VOLTAJE = LA CORRIENTE x LA RESISTENCIA Con esta expresión tenemos que si a un nivel de tensión (V) fijo si la resistencia de un circuito baja se eleva la corriente y en ese mismo circuito si la resistencia aumenta disminuye la corriente la siguiente imagen muestra una forma muy sencilla para relacionar matemáticamente las tres propiedades.

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Corriente continua, pulsatoria y alterna. En el estudio de las señales eléctricas, aplicadas a la automotriz, encontramos las siguientes Tipos.

Corriente Continua ( DC ): La corriente continua es la producida por medio de procesos electroquímicos como pilas y baterías, pero también puede ser rectificada a partir de la tensión alterna que generan los alternadores. Se puede medir con un multímetro y con osciloscopio. La corriente continua a diferencia de la alterna presenta un comportamiento físico caracterizado por la circulación de electrones en un solo sentido, lo que le da “polaridad”. El multímetro indica esa polaridad con un signo (-) delante del primer digito si la conexión de las puntas no coinciden con la de la fuente de tensión. La corriente continua o directa realmente no genera un tipo de onda particular , solo es un trazo que se dibuja en el osciloscopio como continuo, de acuerdo al ajuste que se realiza en la escala del equipo, la cual se explicara mas adelante. La característica más importante en este tipo de corrientes es que independientemente de su voltaje no cambia su sentido de circulación. La siguiente grafica es un ejemplo de este tipo de señal, dibujada en el osciloscopio:

En la figura se ven dos corrientes continuas diferentes, nótese que nunca el trazo del osciloscopio pasa por debajo de cero. En este caso ambos trazos ( RJ y AZ ) están siempre del lado positivo.

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Corriente pulsante La corriente pulsante parte de modular en amplitud a la corriente continua. Esta compuesta por pulsos que pueden llegar como mínimo al valor de cero, por lo cual físicamente se podría representar como electrones que se dirigen en un solo sentido pero a pulsaciones. La tensión pulsante se debe medir con osciloscopio dado que el multímetro nos marcara valores que nada nos dicen acerca del comportamiento real de señal. Para medir una tensión pulsante con multímetro se debe seleccionar el voltímetro de continua (VDC). Muchos dispositivos automotrices trabajan con tensiones pulsantes.

Como se observa en el oscilograma la tensión asume valores instantáneos de 12 Volts y de masa, si pusiéramos un multímetro este nos indicaría un valor promedio de aproximada mente 5 ó 6 volts. Esto se debe a que la mitad del tiempo hay 12 Volts y la otra mitad 0 Volts y el multímetro nos indica el valor promedio.

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Corriente Alterna AC: La corriente alterna es aquella que cambia su sentido de circulación, por este motivo al ser graficada tendrá partes por encima y por debajo de cero. En otras palabras en la corriente alterna la polaridad cambia permanentemente. La corriente alterna se puede medir con un multímetro eligiendo la escala AC. El instrumento solo medirá el “valor eficaz” de la tensión alterna, tan bien denominado RMS. Esta medición poco nos dice acerca de los cambios que se producen en la tensión alterna, lo que nos resultara evidente si mediremos esa corriente a osciloscopio.

El osciloscopio no mide corrientes. Es un instrumento que nos permite visualizar tensiones en un circuito en tiempo real, mostrándonos el comportamiento en forma instantánea.

Como se observa en la forma de onda alterna, la tensión asume valores positivos y negativos, lo que físicamente significa que los electrones recorren los circuitos primero en un sentido y luego en el sentido opuesto, por lo que no presenta polaridad. Con un multímetro podríamos corroborar solamente el valor medio de la tensión alterna.

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En algunos casos las tensiones alternas no son puras, si no, que se denominan cuasi-senoidales, comportándose físicamente en forma similar a la corriente alterna pura pero observándose en el oscilograma algunas diferencias.

Son las ondas fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades matemáticas muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de señales senoidales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma de onda). La señal senoidal amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se producen en fenómenos de oscilación, pero que no se mantienen en el tiempo.

En las mediciones automotrices encontramos señales alternas muy bien definidas. Entre los diferentes sensores en los cuales podemos encontrar corriente alterna encontramos los captores de giro y los sensores de detonación.

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Corriente Directa Pulsante: Este término puede ser confuso. Es una corriente directa que cambia en voltaje de un estado alto a un estado bajo. Por ejemplo en el lenguaje de comunicación en los sistemas multiplexados de los vehículos, encontramos corrientes pulsantes.

Ondas cuadradas y rectangulares Las ondas cuadradas son básicamente ondas que pasan de un estado a otro de tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. La televisión, la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de señales, fundamentalmente como relojes y temporizadores. Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los que la tensión permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente importantes para analizar circuitos digitales.

Uso del osciloscopio para determinar las formas de onda: Uno de los procedimientos para realizar diagnósticos acertados, en las reparaciones automotrices, es el buen uso del osciloscopio. Este instrumento permite interpretar gráficamente lo que esta sucediendo con el componente, y también hace posible, que logremos medidas en escala de tiempo pequeñas, tan pequeñas, como son los diferentes tipos de señales en los sistemas de control electrónico.

Para un ejemplo de esta diferencia con respecto a un multímetro, podríamos analizar la medición de un sensor TPS, usando un multímetro, y un osciloscopio.

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En el caso de una falla intermitente del sensor, no seria tarea fácil, encontrar el problema con el uso de un multímetro. En este caso, analizamos lo que pasa con el uso de un Osciloscopio. En esta prueba con el instrumento se puede ver exactamente que pasa con la onda conforme pasa el tiempo. Ahora si se puede apreciar que sucede, cuando la pista del TPS se abre por un momento, lo que causa en el motor un notable fallo en el andar, pero un daño muy difícil de encontrar. Mientras un multímetro mostrara una disminución en la tensión en el lugar donde el mal contacto del cursor con la pista del TPS existe, el osciloscopio mostrara un baja en la tensión medida que se manifiesta en el grafico como una caiga hacia abajo.

1.2- Componentes Pasivos: Se puede definir a los componentes pasivos como aquellos que no producen amplificación y que sirven para controlar la electricidad, colaborando al mejor funcionamiento de los elementos activos (los cuales son llamados genéricamente semiconductores). Los componentes pasivos están formados por elementos de diversas clases y se tendrán que considerar independientemente, ya que son diferentes sus objetivos, construcción y resultados, de modo que se pueden a dividir en tres grandes grupos: 1. Resistencias. 2. Condensadores. 3. Bobinados.

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1-Resistencias. Las resistencias se pueden definir como aquel componente que pone cierta dificultad al paso de la corriente eléctrica. Es decir, ofrece resistencia a dejarse atravesar por la corriente eléctrica en los más variados valores según el tipo de componente, de modo que pueden cumplir diversas funciones. Las resistencias, son los elementos que más abundan el los circuitos electrónicos. Cuando vemos un circuito electrónico de cualquier modulo que contenga semiconductores, las veremos con profusión, distinguidas en seguida por aros de vivos colores que las envuelven y que indican el valor de su resistencia óhmica o también con una escritura numérica o alfa numérica. Clases de Resistencias: Resistencias de hilo bobinado.- Fueron de los primeros tipos en fabricarse, y aún se utilizan cuando se requieren potencias algo elevadas de disipación. Están constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hélice o espiral (a modo de rosca de tornillo) sobre un sustrato cerámico.

Por tanto, elegiremos este tipo de resistencia cuando 1) necesitemos potencias de algunos watios y resistencias no muy elevadas 2) necesitemos gran estabilidad térmica 3) necesitemos gran estabilidad del valor de la resistencia a lo largo del tiempo, pues prácticamente permanece inalterado su valor durante mucho tiempo.

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Resistencias de carbón prensado.- Estas fueron también de las primeras en fabricarse en los comienzos de la electrónica. Están constituidas en su mayor parte por grafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo como el de la figura.

Las resistencias de este tipo son muy inestables con la temperatura, tienen unas tolerancias de fabricación muy elevadas, en el mejor de los casos se consigue un 10% de tolerancia, incluso su valor óhmico puede variar por el mero hecho de la soldadura, en el que se somete a elevadas temperaturas al componente. Además tienen ruido térmico también elevado, lo que las hace poco apropiadas para aplicaciones donde el ruido es un factor crítico, tales como amplificadores de micrófono, fono o donde exista mucha ganancia. Estas resistencias son también muy sensibles al paso del tiempo, y variarán ostensiblemente su valor con el transcurso del mismo.

Resistencias de película de carbón.- Este tipo es muy habitual hoy día, y es utilizado para valores de hasta 2 watios. Se utiliza un tubo cerámico como sustrato sobre el que se deposita una película de carbón tal como se aprecia en la figura.

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Al conjunto completo se le baña de laca ignífuga y aislante o incluso vitrificada para mejorar el aislamiento eléctrico. Se consiguen así resistencias con una tolerancia del 5% o mejores, además tienen un ruido térmico inferior a las de carbón prensado, ofreciendo también mayor estabilidad térmica y temporal que éstas.

Resistencias de película de óxido metálico.- Son muy similares a las de película de carbón en cuanto a su modo de fabricación, pero son más parecidas, eléctricamente hablando a las de película metálica. Se hacen igual que las de película de carbón, pero sustituyendo el carbón por una fina capa de óxido metálico (estaño o latón). Estas resistencias son más caras que las de película metálica, y no son muy habituales. Se utilizan en aplicaciones militares (muy exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad, porque la capa de óxido es muy resistente a daños mecánicos y a la corrosión en ambientes húmedos.

Resistencias de película metálica.- Este tipo de resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy día, con unas características de ruido y estabilidad mejoradas con respecto a todas las anteriores. Tienen un coeficiente de temperatura muy pequeño, del orden de 50 ppm/°C (partes por millón y grado Centígrado). También soportan mejor el paso del tiempo, permaneciendo su valor en ohmios durante un mayor período de tiempo. Se fabrican este tipo de resistencias de hasta 2 watios de potencia, y con tolerancias del 1% como tipo estándar.

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Resistencias de metal vidriado.- Son similares a las de película metálica, pero sustituyendo la película metálica por otra compuesta por vidrio con polvo metálico. Como principal característica cabe destacar su mejor comportamiento ante sobrecargas de corriente, que puede soportar mejor por su inercia térmica que le confiere el vidrio que contiene su composición. Como contrapartida, tiene un coeficiente térmico peor, del orden de 150 a 250 ppm/°C. Se dispone de potencias de hasta 3 watios. Se dispone de estas resistencias encapsuladas en chips tipo DIL (dual in line) o SIL (single in line).

Componentes de montaje Superficial SMD: Un componente SMD ( Surfase Mounting Device ) es un componente electrónico que se suelda directamente en la superficie de la PCB ( Placa de circuito impreso- Board). Tradicionalmente los componentes se montaban introduciendo sus terminales por un agujero y soldándolos del otro lado. Ahora no hay agujero, solo hay unos cuadraditos de cobre sobre los que se sueldan los componentes. Existen todo tipo de componentes en tecnología SMD, resistencias, condensadores, diodos, transistores, circuitos integrados, etc.

Resistencias de montaje superficial – SMD.- Ampliamente utilizadas y difundidas entre las computadoras automotrices actuales. Pueden ser bobinadas o de capa de metal, de precisión y potencia hasta 5W .

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Valor óhmico y tolerancia de las resistencias: Lo mas importante de las resistencias es su valor óhmico, es decir, la oposición que ofrece al paso de la corriente eléctrica. Este valor no tiene ninguna relación con el tamaño, sino que los materiales constituyentes de la resistencia. En cuanto al valor óhmico hay que tener en cuenta que éste queda afectado por el calor. El calor se produce siempre que la corriente eléctrica pasa a través de una resistencia, y este aumento de la temperatura modifica el valor de las resistencias. Por este motivo, en algunos aparatos de medida hay que esperar hasta que se hayan calentado las resistencias antes de hacer la medición para que cese la variación de resistencia que estos elementos provocan. Téngase en cuenta que después de cierto tiempo, se establece un estado de equilibrio entre el calor producido y el calor irradiado, con lo que la temperatura no sigue aumentando. De todos modos, el valor asignado a una resistencia es siempre aproximado, y de ahí que deba contarse siempre con una tolerancia, de modo que el valor nominal puede variar dentro de ciertos límites. Para qué sirven las resistencias : En los circuitos electrónicos, tanto las tensiones como las corrientes es preciso controlarlas para conseguir los efectos deseados. No podemos por ejemplo, enviar indiscriminadamente corriente a la base de un transistor; por el contrario, estos precisan siempre tensiones de polarización para que puedan funcionar dentro de los límites correctos y en es caso como en otros se deben utilizar resistencias. Indicación del valor de las resistencias : Es muy importante conocer el valor de cada una de las resistencias que forman parte de un circuito, ya que si alguna vez se ha de cambiar alguna resistencia que la sepamos sustituir por otra del valor adecuado. El valor de las resistencias va grabado sobre ellas y puede venir indicado por medio de cifras, por anillos de color o bien por puntos de color, grabado todo ello, como decimos, sobre la superficie exterior del componente y de acuerdo con un código que tse debe conocer. El uso de anillos de color pintados es el sistema más corriente utilizado en electrónica, y es el que vamos a estudiar en esta página. Código de Colores Es el código con el que se regula el marcado del valor nominal y tolerancia para resistencias fijas de carbón y metálicas de capa fundamentalmente. Se puede resaltar que con estos códigos lo que obtenemos es el valor nominal de la resistencia pero no el valor real que se situará dentro de un margen según la tolerancia que se aplique.

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Código de colores para tres o cuatro bandas.

Tolerancia: sin indicación +/- 20%

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Código de colores para cinco bandas

Resistencias de montaje superficial SMD (Surface Mounted Devices) Identificar el valor de una resistencia SMD es más sencillo que para una resistencia convencional, ya que las bandas de colores son reemplazadas por sus equivalentes numéricos y así se imprimen en la superficie de la resistencia, la banda que indica la tolerancia desaparece y se la "reemplaza" en base al número de dígitos que se indica, es decir; un número de tres dígitos nos indica en esos tres dígitos el valor del resistencia, y la ausencia de otra indicación nos dice que se trata de una resistencia con una tolerancia del 5%. Un número de cuatro dígitos indica en los cuatro dígitos su valor y nos dice que se trata de una resistencia con una tolerancia del 1%.

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Figura 2 Figura 1

Número

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Exponente

1 10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000 100000000 1000000000



Primer dígito: corresponde al primer dígito del valor



Segundo dígito: corresponde al segundo dígito del valor



Tercer dígito: (5%): representa al exponente, o "números de ceros" a agregar. (figura 1)



Tercer dígito: (1%): corresponde al tercer dígito del valor. (figura 2)



Cuarto dígito: (1%): representa al exponente, o "número de ceros" a agregar.

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Ejemplo 1: Resistencia con 3 dígitos (5%)

650 1º dígito = 6 2º dígito = 5 3º dígito = 0 = 1 65 x 1 = 65 ohms

332 1º dígito = 3 2º dígito = 3 3º dígito = 2 = 100 33 x 100 = 3300 ohms

472 1º dígito = 4 2º dígito = 7 3º dígito = 2 = 100 47 x 100 = 4700 ohms

Ejemplo 2: Resistencia con 4 dígitos (1%)

1023 1000 1º dígito = 1 1º dígito = 1 2º dígito = 0 2º dígito = 0 3º dígito = 2 3º dígito = 0 4º dígito = 3 4º dígito = 0 = 1000 =1 102 x 1000 = 100 x 1 = 100 102 Kohms ohms

2492 1º dígito = 2 2º dígito = 4 3º dígito = 9 4º dígito = 2 = 100 249 x 100 = 24.9 Kohms

Debido a que en los dispositivos de montaje superficial el espacio disponible es muy reducido se intenta en lo posible aprovechar este espacio optimizando la información presentada. Esta clase de optimización puede en algunos casos causar confusión, sin embargo veamos que todos los valores son interpretables. Ejemplo 3: resistencias (Leyendas poco usuales)

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Primer caso: La resistencia con la leyenda 47, se le ha aplicado una costumbre común en muchos fabricantes que es la de la supresión del cero innecesario. Es decir estamos ante un resistor que normalmente debería tener estampado el número 470 (47ohms), pero que se le ha quitado el 0 por conveniencia. Este es un caso común en prácticamente todos los resistores con 2 cifras. Note que el valor de resistencia indicado no hubiese cambiado, aún cuando tuviera estampado el número 470 o 4700, solo su porcentaje de tolerancia o error. Segundo caso: En la resistencia con la leyenda 1R00 la R representa al punto decimal, es decir, deberíamos leer "uno-punto-cero-cero". Aquí el cuarto dígito no solo nos dice que se trata de un exponente cero sino que también su existencia manifiesta la importancia de la precisión (1%). Se trata simplemente de un resistor de 1 ohm con una desviación máxima de error de +/- 1% Tercer caso: (1R2) es similar al anterior, sin embargo a diferencia de este se le ha aplicado la supresión del cero por lo que deberíamos entender que se trata de un resistor de 1.2 ohms con una tolerancia del 5% de error. Cuarto caso: (R33), tenemos el valor 0.33 al cual se le suprimió el cero. La ausencia de un cuarto dígito nos dice que se trata de un resistor "común" de 0.33 ohm 5%. Quinto caso: es uno de los más comunes y en general abundan en muchas placas con dispositivos SMD. El 000 nos dice que se trata de un resistor de cero ohm, es decir un simple conductor. Esto es debido a que la densidad del trazado es tan alta que no queda otro remedio que recurrir al viejo "puente". En otros casos estos componentes son usados como protección fusible aprovechando las dimensiones reducidas del material conductor.

Resistencias variables: Cursor deslizable Base fenólica o de cerámica

Pista resistiva

Un potenciómetro, tal como se ve en la Figura, es un componente de tres terminales, entre dos de ellos se encuentra depositada una resistencia sobre un substrato de material aislante, el tercer terminal está conectado a un patín deslizante que hace contacto con la superficie de Cise Electrónica – Jose M. Bustillo 3243 – ( 1406 ) Capital Federal – Buenos Aires – Argentina 5411 4637-8381 Cise Electronics Corp. 12920 SW 128th street – Suite 4 – Miami – Florida 33186 – USA ( 786 ) 293-1094 http://www.cise.com

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dicha resistencia, de esta forma se logra tener una resistencia variable si se lo conecta adecuadamente. Esquema eléctrico de un potenciómetro R1



El material base o substrato puede ser de “resina fenólica” o “cerámica”.



El material que conforma la resistencia puede ser:

1. Polvo de carbón amalgamado con un aglutinante, (es utilizado en los potenciómetros denominados “de carbón”). 2. Polvo de óxido metálico amalgamado con un aglutinante, (es utilizado en los potenciómetros denominados “de cermet”). 3. De alambre de nichrom, niquelina, etc. arrollado sobre una forma cerámica, (es utilizado en los potenciómetros denominados “de alambre”). En los potenciómetros de ajuste de la posición del cursor por rotación, el ajuste puede lograrse por medio de un eje al cual tiene acceso el usuario, o por medio de algún tipo de herramienta, por ejemplo destornillador. En los potenciómetros de ajuste de la posición del cursor por deslizamiento longitudinal, el ajuste normalmente es por medio de un eje al cual tiene acceso directo el usuario. Vista de algunos tipos de potenciómetros

Vista de algunos tipos de preset y trimpots

Pág. 6

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1.3 -Condensadores o Capacitores cerámicos, poliester, superficiales y electrólitos. Si se quiere entender un poco el significado de los condensadores, se tiene que en el Automóvil el condensador mas grande que se tiene es la batería, ella absorbe un incremento en el voltaje generado por el alternador y estaría en capacidad de luego entregarlo en un momento que el generador cargue menos que ese voltaje que anteriormente cargo, manteniendo así lo mas constante posible la tensión del sistema. Básicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico. El condensador tendrá una serie de características tales como capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad, que deberemos aprender a distinguir. 

Capacidad: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que se suelen utilizar varios de los submúltiplos, tales como microfaradios (µF=10-6 F), nano faradios (nF=10-9 F) y pico faradios (pF=10-12 F).



Tensión de trabajo: Es la máxima tensión que puede aguantar un condensador, que depende del tipo y grosor del dieléctrico con que esté fabricado. Si se supera dicha tensión, el condensador puede perforarse (quedar cortocircuitado) y/o explotar. En este sentido hay que tener cuidado al elegir un condensador, de forma que nunca trabaje a una tensión superior a la máxima.



Tolerancia: Igual que en las resistencias, se refiere al error máximo que puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo.



Polaridad: Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad superior a 1 µF tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensión prestando atención a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los inferiores a 1µF, a los que se puede aplicar tensión en cualquier sentido, los que tienen polaridad pueden explotar en caso de ser ésta la incorrecta.

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Tipos de Condensadores. Se presentan a continuación una serie de condensadores de los más típicos que se pueden encontrar.

1-Electrolíticos. Tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrolito. Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µF. Arriba observamos claramente que el condensador nº 1 es de 2200 µF, con una tensión máxima de trabajo de 25v. (Inscripción: 2200 µ / 25 V). Abajo a la izquierda vemos un esquema de este tipo de condensadores y a la derecha vemos unos ejemplos de condensadores electrolíticos de cierto tamaño, de los que se suelen emplear en aplicaciones eléctricas (fuentes de alimentación, etc.).

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LECCION 1 – Curso Reparación de Ecus 2-De poliéster metalizado MKT. Suelen tener capacidades inferiores a 1 µF y tensiones de trabajo a partir de 63v. Más abajo vemos su estructura: dos láminas de poli carbonato recubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. Aquí al lado vemos un detalle de un condensador plano de este tipo, donde se observa que es de 0.033 µF y 250v. (Inscripción: 0.033 K/ 250 MKT). 3-De poliéster. Son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación algo diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo comúnmente el nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser como máximo de 470 nF.

4-De poliéster tubular. Similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal, sin aplastar.

5-Cerámico "de lenteja" o "de disco ". Son los cerámicos más corrientes. Sus valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. En ocasiones llevan sus datos impresos en forma de bandas de color.

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6-Cerámico "de tubo". Sus valores de capacidad son del orden de los pico faradios y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variación de la capacidad con las variaciones de temperatura).

7- Condensadores o capacitores SMD.- Sumamente utilizados, los hay tipo cerámicos, de tantalio, etc.

Construcción del capacitor, no es arrollado

Vista de capacitores SMD

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LECCION 1 – Curso Reparación de Ecus Identificación del valor de los condensadores - Codificación por Bandas de Color Hemos visto que algunos tipos de condensadores llevan sus datos impresos codificados con unas bandas de color. Esta forma de codificación es muy similar a la empleada en las resistencias, en este caso sabiendo que el valor queda expresado en pico faradios (pF). Las bandas de color son como se observa en esta figura:





En el condensador de la izquierda se aprecian los siguientes datos: verde-azul-naranja = 56000 pF = 56 nF (recordemos que el "56000" está expresado en pF). El color negro indica una tolerancia del 20%, tal como veremos en la tabla de abajo y el color rojo indica una tensión máxima de trabajo de 250v. En el de la derecha se Observa: amarillo-violeta-rojo = 4700 pF = 4.7 nF. En los de este tipo no suele aparecer información acerca de la tensión ni la tolerancia. Código de colores en los Condensadores

COLORES Banda 1 Banda 2 Negro

--

Multiplicador

0

Tensión

x1

Marrón

1

1

X 10

100 V.

Rojo

2

2

X 100

250 V.

Naranja

3

3

X 1000

Amarillo

4

4

X 104

400 V.

5

Verde

5

5

X 10

Azul

6

6

X 106

Violeta

7

7

Gris

8

8

Blanco

9

9

630 V.

COLORES Tolerancia (C > 10 pF)

Tolerancia (C < 10 pF)

Negro

+/- 20%

+/- 1 pF

Blanco

+/- 10%

+/- 1 pF

Verde

+/- 5%

+/- 0.5 pF

Rojo

+/- 2%

+/- 0.25 pF

Marrón

+/- 1%

+/- 0.1 pF

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Codificación mediante letras Este es otro sistema de inscripción del valor de los condensadores sobre su cuerpo. En lugar de pintar unas bandas de color se recurre también a la escritura de diferentes códigos mediante letras impresas. A veces aparece impresa en los condensadores la letra "K" a continuación de las letras; en este caso no se traduce por "kilo", o sea, 1000 sino que significa cerámico si se halla en un condensador de tubo o disco. Si el componente es un condensador de dieléctrico plástico (en forma de paralelepípedo), "K" significa tolerancia del 10% sobre el valor de la capacidad, en tanto que "M" corresponde a tolerancia del 20% y "J", tolerancia del 5%.

LETRA

Tolerancia

"M"

+/- 20%

"K"

+/- 10%

"J"

+/- 5%

Detrás de estas letras figura la tensión de trabajo y delante de las mismas el valor de la capacidad indicado con cifras. Para expresar este valor se puede recurrir a la colocación de un punto entre las cifras (con valor cero), refiriéndose en este caso a la unidad microfaradio (µF) o bien al empleo del prefijo "n" (nano faradio = 1000 pF). Ejemplo: un condensador marcado con 0,047 J 630 tiene un valor de 47000 pF = 47 nF, tolerancia del 5% sobre dicho valor y tensión máxima de trabajo de 630 v. También se podría haber marcado de las siguientes maneras: 4,7n J 630, o 4n7 J 630.

Codificación "101" de los Condensadores. El código 101 utilizado en los condensadores cerámicos como alternativa al código de colores. De acuerdo con este sistema se imprimen 3 cifras, dos de ellas son las significativas y la última de ellas indica el número de ceros que se deben añadir a las precedentes. El resultado debe expresarse siempre en pico faradios pF. Así, 561 significa 560 pF, 564 significa 560000 pF = 560 nF, y en el ejemplo de la figura de la derecha, 403 significa 40000 pF = 40 nF.

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Ejemplos de Identificación con Condensadores

0,047 J 630 C = 47 nF 5% V = 630 V.

403 C = 40 nF

0,068 J 250 C = 68 nF 5% V = 250 V.

47p C = 47 pF

22J C = 22 pF 5%

2200 C = 2.2 nF

10K +/-10% 400 V C = 10 nF 10% V = 400 V

3300/10 400 V C = 3.3 nF 10% V = 400 V.

amarillo-violetanaranja-negro C = 47 nF 20%

330K 250V C = 0.33 µF V = 250 V.

n47 J C = 470 pF 5%

0,1 J 250 C = 0.1 µF 5% V = 250 V.

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verde-azul-naranjanegro-rojo C = 56 nF 20% V = 250 V.

µ1 250 C = 0.1 µF V = 250 V.

22K 250 V C = 22 nF V = 250 V.

n15 K C = 150 pF 10%

azul-gris-rojo y marrón-negronaranja C1 = 8.2 nF C2 = 10 nF

amarillo-violeta-rojo C = 4.7 nF

.02 µF 50V C = 20 nF V = 50 V.

amarillo-violeta-rojo, rojonegro-marrón y amarillovioleta-marrón C1=4.7 nF C2=200 pF C3=470 pF

3- Bobinas

Las bobinas, también llamadas inductancias, son los elementos que varían en su diseño probablemente más que cualquier otro componente de los mencionados en este sitio. En su concepción más elemental, una bobina consiste simplemente con un hilo conductor arrollado sobre un material aislante. Este tipo de diseños da origen a los trasformadores, las bobinas de los relés electromagnéticos, etc., y en general a todos aquellos dispositivos en los que se crea una autoinducción por variación de la corriente en un bobinado que produce líneas magnéticas y afecta a otro bobinado creándose una fuerza electromotriz (f.e.m.) a través de un campo magnético. La autoinducción se suele también llamar inductancia y eso explica el nombre genérico que reciben también los bobinados.

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LECCION 1 – Curso Reparación de Ecus 1.4- Capacitores en circuitos de filtrado: (Filtrado de señales de entrada) Estos componentes conocidos son resistencia y capacitores, en lo que se da en llamar filtros, para eliminar ciertas frecuencias que pueden ser nocivas para el tratamiento de la informacion que se esta evaluando. El circuito más elemental es el siguiente:

Este circuito se lo denomina también pasa bajos, ya que todas las frecuencias altas serán eliminadas y dejara pasar todas las frecuencias bajas. Si bien el circuito se presenta en casi todas las ECUs, encontraremos modificaciones como la siguiente:

Este circuito lo encontramos en la siguiente fotografía, donde puede apreciarse el concepto de masa de blindaje asociada con el chasis de la ECU y por otro lado la masa del circuito asociada con la salida de un pin específico del ECU. También muchas de las ECU japonesas presentan este tipo de distinción entre sus masas.

Esto se realiza para que las corrientes parasitas que se generan en el circuito tengan caminos separados y con ello mejorar el tema del ruido.

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En este caso de reparación, al fallar cualquier componente de nuestro circuito, sabiendo y midiendo sobre la ECU la variable de interés a través de un scanner, pueden presentarse algunos de estos casos: 1) Rotura mecánica de la resistencia limitadora, por lo general las R de SMD son proclives a abrirse por el fisuramiento del sustrato ocasionado por la vibración del automóvil, ocasionando que el valor de la R se eleve fuera del rango especificado. 2) Capacitores en corto: Esto bloquea la entrada al circuito preamplificador del conversor y es debido a la migración de electrones sobre las placas del capacitor, esto es muy clásico sobre las ECU japonesas. 3) Capacitores abiertos: Esto es difícil de observar en el laboratorio ya que nuestros datos de ingreso son componentes continuas, la debilidad en el circuito asociado se debe al sometimiento permanente del stress eléctrico, si se sospecha de tal situación solo podremos medir el componente como tal, con un tester que mida capacidad será suficiente.

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LECCION 1 – Curso Reparación de Ecus Otro circuito de sensado de importancia es el siguiente:

Este circuito es muy usado para sensores de efecto Hall con colector abierto, debemos tener muy presente la posibilidad de rotura de la R1, ya que en este caso nos podrá confundir pensando que el problema lo tiene el sensor y no la ECU. En este punto es importante reconocer perfectamente la existencia del circuito ya que imponen una excitación distinta. Cuando veamos de excitación haremos la referencia a este ejemplo.

1.5-Varistores: Los varistores proporcionan una protección fiable y económica contra transitorios de alto voltaje que pueden ser producidos, por ejemplo, por relámpagos, conmutaciones o ruido eléctrico en líneas de potencia de CC o CORRIENTE ALTERNA.

Los varistores tienen la ventaja sobre los diodos (supresores de transitorios) que, al igual que ellos pueden absorber energías transitorias (incluso más altas) pero además pueden suprimir los transitorios positivos y negativos.

Cuando aparece un transitorio, el varistor cambia su resistencia de un valor alto a otro valor muy bajo. El transitorio es absorbido por el varistor, protegiendo de esa manera los componentes sensibles del circuito.

Los varistores se fabrican con un material no-homogéneo. (Carburo de silicio).

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Caracteristicas de los Varistores 1. Amplia gama de voltajes - desde 14 V a 550 V (RMS). Esto permite una selección fácil del componente correcto para una aplicación específica. 2. Alta capacidad de absorción de energía respecto a las dimensiones del componente. 3. Tiempo de respuesta de menos de 20 ns, absorbiendo el transitorio en el instante que ocurre. 4. Bajo consumo (en stabd-by) - virtualmente nada. 5. Valores bajos de capacidad, lo que hace al varistor apropiado para la protección de circuitería en conmutación digital. 6. Alto grado de aislamiento. Máximo impulso de corriente no repetitiva

El pico máximo de corriente permitido a través del varistor depende de la forma del impulso, del duty cycle y del número de pulsos. Con el fin de caracterizar la capacidad del varistor para resistir impulsos de corriente, se permite generalmente que garantice un ‘máximo impulso de corriente no repetitiva’. Este viene dado por un impulso caracterizado por la forma del impulso de corriente desde 8 microsegundos a 20 microsegundos siguiendo la norma “IEC 60-2”, con tal que la amplitud del voltaje del varistor medido a 1 mA no lo hace cambiar más del 10% como máximo. Un impulso mayor que el especificado puede ocasionar cortocircuitos o ruptura del propio componente; se recomienda por lo tanto instalar un fusible en el circuito que utiliza el varistor, o utilizar una caja protectora. Si se aplica más de un de impulso o el impulso es de una duración mas larga, habría que estudiar las curvas que al efecto nos proporcionan los fabricantes, estas curvas garantizan la máxima variación de voltaje (10%) en el varistor con 1 mA.

En la imagen se puede observar un circuito fuente el cual contiene un gran varistor que permite realizar la estrategia de protección comentada.

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1.6-Los diodos, diodos generales, rectificadores y zenérs, aplicación práctica. Teoría de los semiconductores. Los semiconductores son materiales generalmente de SILICIO o GERMANIO cuyas características de conducción eléctrica han sido modificadas para esto han sido combinados sin formar un compuesto químico con otros elementos. A este proceso de combinación se le denomina DOPADO, en este proceso se consiguen básicamente dos tipos de componentes un Material denominado tipo P y un Material denominado tipo N.

Tipo N: Básicamente se presenta un exceso de electrones. Tipo P: Básicamente se presenta un déficit de electrones.

Los diferentes Semiconductores se forman por la combinación de materiales tipo P y tipo N y las características físicas de estos están determinadas por la cantidad de dopado que se realice en las secciones de los semiconductores y así como en la organización física y el tamaño de los materiales. Esto permite fabricar por ejemplo un diodo para corrientes bajas y un diodo para corrientes altas pero el principio es el mismo.

Diodos: La explicación del diodo es la característica predominante en los semiconductores, aunque existen varios tipos de estos elementos, todos parten del funcionamiento del DIODO SEMICONDUCTOR. Como su nombre lo indica son dispositivos fabricados con dos tipos de material semiconductor, uno tipo N y otro tipo P. Su nombre proviene de la contracción de las palabras (Dos Electrones) en ingles.

A la sección de material tipo P se le denomina Ánodo y a la sección de material tipo N se le denomina Cátodo.

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En un diodo, su sección de material tipo N tiene impurezas que le permiten poseer un exceso de electrones libres en su estructura así esta parte se hace de cierta forma negativa. Y luego en su sección tipo P se encuentra un déficit y esta parte se torna positiva. Cuando no hay voltaje en el diodo se logra un efecto interesante en la Unión P – N los electrones libres de la sección N se unen con los huecos cercanos a la unión tipo P. A esta recombinación en la unión del diodo se le denomina DIPOLO, la formación de dipolos en la zona de unión hace que en este lugar se de un déficit de portadores creando una zona de DEPLEXION algo así como una zanja en la mitad de un camino. A este lugar se le denomina zona de deplexiòn.

Cada dipolo tiene un campo eléctrico entre los Iones Positivos y Negativos. Los electrones son repelidos por este campo, cuando tratan de cruzar la zona de deplexiòn para recombinarse con huecos mas alejados del otro lado. con cada recombinación aumenta el campo eléctrico hasta que se logra el equilibrio es decir se detiene el paso de electrones del material tipo N al material tipo P. El campo eléctrico formado por los iones se denomina BARRERA DE POTENCIAL para los diodos de Germanio es 0.3 V y para los diodos de Silicio es 0.7 V. Si se conecta una fuente de potencial eléctrico (Ej la batería del auto) a las terminales del diodo, de forma que el polo positivo de la batería coincida con el material tipo P y el polo negativo con el material tipo N, se dice que el diodo se encuentra en polarización Directa si es en caso contrario la polarización es Inversa. Cuando el diodo se encuentra en polarizacion Directa los electrones libres de la sección N y los huecos de la sección P son repelidos hacia la unión P-N debido al voltaje aplicado por la fuente externa. Si el voltaje de polarizacion es más grande que la barrera de potencial entonces un electrón de la sección N cruzara ala sección para recombinarse con un hueco de la sección P. El desplazamiento de los electrones hacia la unión genera iones positivos dentro de la sección N, los cuales atraen a los electrones del conductor externo hacia la zona del cristal.

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LECCION 1 – Curso Reparación de Ecus Una vez dentro los electrones pueden desplazarse también hacia la unión para recombinarse con los huecos de la sección P, mismos que se convierten en electrones de valencia y son atraídos por el polo positivo del conductor externo entonces salen del cristal (semiconductor P) y de ahí se dirigen hacia la batería como lo muestra la figura.

Si el diodo es polarizado de forma Inversa los huecos de la sección P son atraídos hacia el polo negativo de la batería y los electrones de la sección N son atraídos hacia el polo positivo. Puesto que Huecos y Electrones se alejan de la unión, la zona de deplexiòn crece de acuerdo al voltaje inverso aplicado a las terminales del diodo. Por tanto la zona de deplexiòn deja de aumentar cuando tiene una diferencia de potencial igual al valor de tensión inversa aplicado.

Con la zona de deplexiòn aumentada no circula entonces corriente eléctrica. El hecho es que el dispositivo en cierta forma aumento al máximo su resistencia interna.

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LECCION 1 – Curso Reparación de Ecus

Diodos Rectificadores:

El funcionamiento de este diodo, a grandes rasgos es la siguiente: En la zona directa se puede considerar como un generador de tensión continua, tensión de codo (0.5-0.7 V para el silicio y 0.2-0.4 V para el germanio). Cuando se polariza en inversa se puede considerar como un circuito abierto.

Cuando se alcanza la tensión inversa de disrupción (zona inversa) se produce un aumento drástico de la corriente que puede llegar a destruir al dispositivo. Este diodo tiene un amplio margen de aplicaciones: circuitos rectificadores, limitadores, fijadores de nivel, protección contra cortocircuitos, demoduladores, mezcladores, osciladores, bloqueo y bypass en instalaciones fotovoltaicas, etc...

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LECCION 1 – Curso Reparación de Ecus Cuando usamos un diodo en un circuito se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones (a partir de las hojas de características suministradas por el fabricante): 1. La tensión inversa máxima aplicable al componente, repetitiva o no (VRRR máx. o V R máx., respectivamente) ha de ser mayor (del orden de tres veces) que la máxima que este va a soportar. 2. La corriente máxima en sentido directo que puede atravesar al componente, repetitiva o no (I FRM máx. e IF máx. respectivamente), he de ser mayor (del orden del doble) que la máxima que este va a soportar. 3. La potencia máxima que puede soportar el diodo (potencia nominal) ha de ser mayor (del orden del doble) que la máxima que este va a soportar. Diodos Zener:

El funcionamiento de este diodo, a grandes rasgos es la siguiente: En la zona directa lo podemos considerar como un generador de tensión continua (tensión de codo). En la zona de disrupción, entre la tensión de codo y la tensión Zener (Vz nom) lo podemos considerar un circuito abierto. Cuando trabaja en la zona de disrupción se puede considerar como un generador de tensión de valor Vf= -Vz. El Zener se usa principalmente en la estabilidad de tensión trabajando en la zona de disrupción. Podemos distinguir: 1. Vz nom, V z: Tensión nominal del Zenner (tensión en cuyo entorno trabaja adecuadamente el Zener). 2. I z min.: Mínima corriente inversa que tiene que atravesar al diodo a partir de la cual se garantiza el adecuado funcionamiento en la zona de disrupción (V z min.). 3. I z máx.: Máxima corriente inversa que puede atravesar el diodo a partir de la cual el dispositivo se destruye (V z máx.). 4. Pz: Potencia nominal que no debe sobrepasar el componente. Aproximadamente se corresponde con el producto de V z nom y Iz máx.

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Cuando usamos un diodo Zener en un circuito se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones (a partir de las hojas de características suministradas por el fabricante): 1-Para un correcto funcionamiento, por el Zener debe circular una corriente inversa mayor o igual a Iz min.} 2-La corriente máxima en sentido inverso ha de ser siempre menor que Iz máx. 3-La potencia nominal Pz que puede disipar el Zener ha de ser mayor (del orden del doble) que la máxima que este va a soportar en el circuito. -El diodo Zener como regulador de tensión: Una de las aplicaciones mas utilizadas del zenner mas utilizadas en las ECUS automotrices es como regulador de tensión. El circuito permite establecer una tensión fijada por el mismo zener en un punto determinado, por ejemplo:

-El diodo Zener como protector contra inversion de polaridad y sobretensión: Otra

aplicación muy utilizada en ECUS automotrices es la siguiente:

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Diodo Led El diodo LED presenta un comportamiento análogo al diodo rectificador (diodo semiconductor p-n), sin embargo, su tensión de codo tiene un valor mayor, normalmente entre 1.2-1.5 V. Según el material y la tecnología de fabricación estos diodos pueden emitir en el infrarrojo (diodos IRED), rojo, azul, amarillo y verde, dependiendo de cual sea la longitud de onda en torno a la cual emita el LED. Entre sus aplicaciones podemos destacar: pilotos de señalización, instrumentación, opto aclopadores, etc. Resulta difícil distinguir, por pura inspección visual, el modelo del LED así como el fabricante: los valores máximos de tensión y corriente que puede soportar y que suministra el fabricante serán por lo general desconocidos. Por esto, cuando se utilice un diodo LED en un circuito, se recomienda que la intensidad que lo atraviese no supere los 20 mA, precaución de carácter general que resulta muy válida.

Cálculo de R resistencia de polarización del LED R = (Vs - Vd) / Id Vd entre 1.2 - 1.5V Id entre 10 - 20 mA Ejemplo para Vs = 12 V, Vd = 1,5 V, Id = 10 mA -------> R = 1 K

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Identificación de Diodos: Los diodos de unión p-n y los Zenner tienen características constructivas que los diferencian de otros. Su tamaño, en muchos casos, no supera el de una resistencia de capa o de película de 1/4W y aunque su cuerpo es cilíndrico, es de menor longitud y diámetro que las resistencias. Aunque existen gran variedad de tipos de diodos, sólo algunos especiales difieren de su aspecto. No ocurre lo mismo con el tamaño, pues es función de la potencia que pueden disipar. Es característico encontrarse un anillo en el cuerpo que nos indica el cátodo. Para aquellos cuyo tipo concreto viene señalado por una serie de letras y números, el cátodo es marcado mediante un anillo en el cuerpo, próximo a este terminal. Otros usan códigos de colores, y en ellos el cátodo se corresponde con el terminal más próximo a la banda de color más gruesa.

Existen fabricantes que marcan el cátodo con la letra "K" o el ánodo con la "a".Los diodos de punta de germanio suelen encapsularse en vidrio. En cuanto a los diodos LED, se encuentran encapsulados en resinas de distintos colores, según sea la longitud de onda con la que emita. El ánodo de estos diodos es más largo que el cátodo, y usualmente la cara del encapsulamiento próxima al cátodo es plana.

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