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• Henry Garcia Fernandez

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IPN ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD CULHUACAN

Seminario de Titulación

“Control Moderno Aplicado a Máquinas Eléctricas Rotatorias y a Sistemas Automatizados” Que para obtener el Título de: INGENIERO ELECTRONICO Tema:

Probador Automático de Reguladores Automotrices para Alternadores de la Familia Nippondenso Número de Registro: FNS5122005/04/2006

Presentan: OLVERA RICO PEDRO PEREZ LUNA JAIME

Objetivo: Diseño de Probador de Reguladores Automotrices Capitulado:

Capítulo 1. Introducción Capítulo 2. Marco Teórico Capítulo 3. Planteamiento del Problema Capítulo 4. Solución del Problema Capítulo 5. Conclusiones Capitulo 6. Anexos y Bibliografía

M. en C. Lázaro Eduardo Castillo Barrera Coordinador del Seminario

Ing. Javier Enrique Borja Medina Instructor del Seminario

Tijuana Baja California México, a 27 de Mayo del 2007

Instituto Politécnico Nacional Índice Capítulo 1. Introducción 1.1 Introducción 1.2 Planteamiento del Problema 1.3 Justificación 1.4 Objetivos 1.4.1 Objetivo General 1.4.2 Objetivos Específicos 1.5 Alcances

Página 2 3 6 6 6 6 6

Capítulo 2. Marco Teórico 2.1 Sistema de Carga 2.1.1 Operación 2.1.2 Componentes Principales del Sistema de Carga 2.2 El Alternador 2.2.1 El Estator 2.2.2 El Rotor 2.2.3 El Rectificador 2.2.4 El Regulador 2.3 Controladores Lógicos Programables

7 7 8 8 9 11 12 14 14

Capítulo 3. Planteamiento del Problema Planteamiento del Problema

18

Capítulo 4. Solución del Problema Solución del Problema

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Capítulo 5. Concluciones 5.1 Automata Programable Micrologix 5.2 Interface Operador-Máquina 5.3 Plan de Mantenimiento Preventivo 5.4 Calibraciones 5.5 Diagramas 5.6 Especificaciones de Prueba Capítulo 6. Anexos y Bibliografía Bibliografía

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CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN 1.1 Introducción. El alternador es un dispositivo que suministra corriente al automóvil. El alternador se compone básicamente de los siguientes componentes eléctricos: Estator, Rotor, Rectificador y Regulador. Del cual dependiendo de la corriente que se suministrará al automóvil, estos componentes cambiaran sus características, lo cual dará como resultado el que aumente o disminuya la corriente que generará el alternador. Los reguladores que utilizan los automóviles, específicamente los de la familia de Abanico Interno, se pueden distinguir dependiendo de las funciones que utilice cada regulador. Regularmente este tipo de reguladores utiliza las funciones siguientes: -

Terminal de sensado (Sense). Terminal de computador (Computer). Terminal sin uso (Dummy) Terminal nivel alto (High Terminal). Terminal nivel bajo (Low terminal). Señal FR (FR Signal). Tiempo de respuesta (Time delay).

En este proyecto se pretende el realizar un equipo que pruebe estas funciones que son básicas para el poder elegir si un regulador esta en buenas o malas condiciones de utilizarse. Con los métodos que actualmente se utilizan para realizar pruebas se eligió el utilizar un Circuito Lógico Programable (PLC), aunado a este se utilizará una interface gráfica para que el ambiente sea visual.

1.2 Planteamiento del Problema El equipo para prueba de reguladores de la familia nippondenso utlilizado actualmente en la compañía es el Probador Automático de Reguladores Nippondenso, el cual se muestra en la figura 1.1.

Figura 1.1. Probador de Reguladores Nippondenso

Este equipo esta compuesto básicamente por los siguientes componentes: Motor Trifásico, Alternador Nippondenso, Banco de Carga, Caja de Control de Regulador, Etapa de Potencia, Etapa de Control, y Fixtura Manual de Prueba.

Las pruebas que actualmente este equipo de prueba realiza son las siguientes: -

Identifica el buen o mal estado de la función de lámpara Identifica si es de estado alto o bajo el nivel de lámpara Identificar si la terminal es S, C o D Identifica entre el nivel bajo y alto de voltaje Prueba analógicamente la terminal FR

El equipo prueba reguladores nippondenso con los siguientes tipos de conectores: - Conector circular con tres terminales - Conector ovalado posición vertical con tres terminales - Conector ovalado posición horizontal con tres terminales - Conector circular con cuatro terminales - Conector cuadrado con cuatro terminales El modo de operar este equipo para probar reguladores, se muestra a continuación: A. B. C. D.

Se debe colocar el regulador en la fixtura de prueba. Se debe seleccionar el tipo de conector del regulador que va ha ser seleccionado. Se presiona el botón para inicio de la prueba. Se debe estar observando el medidor digital de amperaje para verificar si el regulador tiene o no tiempo de respuesta. E. Al momento de que el equipo esta probando el voltaje del regulador a 12.5vdc, se debe observar que el nivel de amperaje es mayor a 85Amperes. El regulador deberá ser rechazado si el amperaje es menor de 85Amperes, aún cuando el equipo lo marque como bueno. En reguladores de 4 terminales, el voltaje de FR deberá medir de 4-5vdc F. Al momento de que el equipo esta probando el voltaje del regulador a 14.5vdc, se deberá observar que el nivel de amperaje sea de 12Amperes.El regulador deberá ser rechazado si el amperaje es menor de 12Amperes, aún cuando el equipo lo marque como bueno. En reguladores de 4 terminales, el voltaje de FR deberá medir de 1-2vdc. G. El regulador deberá marcarse según lo indique la pantalla de resultados, además de tomar en cuenta los puntos E y F se deberá verificar que las características del número de parte coincidan con la hoja de especificación TS 101-24. El alternador que utiliza este equipo, no lleva regulador, en cambio las terminales donde irían conectadas al regulador van conectadas a la fixtura de prueba del regulador, en el cual se colocan los reguladores que serán probados. En base a el modo de operar este equipo para probar los reguladores se observa que ciertas pruebas que el equipo realiza al regulador dependen en gran parte de la capacitación que tenga el operador del equipo para identificar los medición de parámetros.

Planteamiento de los problemas: - El verificar si el regulador tiene o no tiempo de respuesta, y cuanto es el tiempo, depende de la habilidad del operador para tomar esta medición. - El verificar si el amperaje mostrado en el medidor digital de amperaje es de una lectura aceptable cuando el alternador esta a carga mínima y máxima. - El verificar si el nivel de voltaje es el correcto a carga mínima y máxima para la señal FR. 1.3 Justificación Debido a los problemas expuestos se determino diseñar un equipo de prueba con el cual se pueda realizar automáticamente, que actualmente dependen de la decisión del operador del equipo, esto con la finalidad de identificar correctamente los reguladores. En base a la problemática se pretende el diseñar el proyecto Probador Automático de Reguladores Automotrices para la Familia Nippondenso. 1.4 Objetivo 1.4.1 Objetivio General. Diseñar un probador el cual deberá realizar todas las pruebas necesarias en prueba final para los reguladores. 1.4.2 • • • • • •

Objetivo Específicos. Identificar el buen o mal estado de la función de lámpara Identificar si es de estado alto o bajo el nivel de lámpara Identificar si la terminal es S, C o D Identificar entre el nivel bajo y alto de voltaje Probar digitalmente la terminal FR Identificar si tiene tiempo de respuesta, y medir cuanto es el tiempo

1.5 Alcances. El equipo ha diseñarse pretende solamente el probar reguladores de la familia Abanico Interno (Nippondenso).

CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO

2.1 SISTEMA DE CARGA El sistema de carga del automóvil convierte la energía mecánica en energía eléctrica cuando el motor está funcionando. Esta energía es necesaria para operar las cargas en el sistema eléctrico del vehiculo. Cuando la carga en la salida del sistema sea mas grande que la necesaria para el vehiculo, este envía corriente a la batería para mantener el estado de carga. [1] Los automóviles modernos tienen un sistema eléctrico de 12V. Una batería completamente cargada deberá tener 12.5V cuando el motor este apagado. Cuando el motor este encendido, el sistema de carga toma poder así que habrá 14 a 14.5V y permanecerán hasta que exista una carga mas pesada tal como parabrisas, luces, calentadores todos operando juntos mientras el motor este en reposo en ese momento el voltaje caerá. 2.1.1 Operación Cuando el motor está funcionando, la energía de la batería energiza el sistema de carga y el motor la mantiene con energía. El sistema de carga entonces genera electricidad para el sistema eléctrico del vehiculo. A bajas velocidades con algunas cargas eléctricas encendidas, será necesaria algo de corriente de la batería. Pero a altas velocidades, el sistema de carga suministrara toda la corriente necesaria para el vehiculo. Una vez que estas necesidades se han cubierto, entonces el sistema de carga envía corriente a la batería para restablecer esta carga. En la Figura 2.1 se muestra el circuito del sistema de carga. [1]

Figura 2.1 Circuito del sistema de carga del automóvil

Hay cuatro cables conectados del alternador al resto del sistema de carga: - B es el alambre que sale del alternador por el cual suministra corriente a la batería.

-

IG es la entrada de ignición que enciende el montaje del alternador/regulador. S es usado por el regulador para monitorear el voltaje de carga en la batería. L es el alambre que usa el regulador para aterrizar la lámpara de advertencia de carga. [2]

2.1.2 Componentes principales del sistema de carga Los componentes principales del sistema de carga incluyen: • •

•

•

•

•

Interruptor de Ignición: cuando el interruptor de ignición este el la posición de encendido, la corriente de la batería energiza al alternador. Alternador: La energía mecánica es transmitida desde el motor hacia el alternador a través de una banda en el arreglo de poleas. A través de inducción electromagnética, el alternador cambia esta energía mecánica en energía eléctrica. La corriente alterna generada es convertida en corriente directa por el rectificador, un conjunto de diodos los cuales permiten que circule corriente solo en una dirección. Regulador de Voltaje: si un regulador, el alternador siempre opera a su máxima salida. Esto podría dañar ciertos componentes y sobrecargar la batería. El regulador controla la salida del alternador para prevenir sobrecarga y baja de carga. En modelos antiguos, este es un componente electromecánico separado el cual utiliza una bobina y puntos de contacto para abrir y cerrar el circuito al alternador. En la mayoría de los modelos de ahora este es n dispositivo electrónico incorporado al alternador. Batería: la batería suministra corriente para energizar el alternador. Durante la carga la batería cambia la energía eléctrica del alternador en energía química. Los materiales activos de la batería son restablecidos. La batería también actúa como amortiguador de descarga o estabilizador de voltaje en el sistema para prevenir daños a componentes sensibles en el sistema eléctrico del vehiculo. Indicador: el indicador de carga mas comúnmente usado es una lámpara de precaución encendido/apagado. Esta es normalmente apagada y se enciende cuando el interruptor de ignición es activado para una revisión del circuito de lámpara, también enciende cuando el motor esta corriendo si el sistema de carga se esta descargando. Fusibles: un fusible de enlace, así como fusibles separados son utilizados para proteger circuitos en el sistema de carga. [1]

En la Figura 2.2 se muestra la distribución en el vehiculo de los componentes principales del sistema de carga.

Figura 2.2 Distribución del sistema de carga en el automóvil

2.2 EL ALTERNADOR El alternador utiliza el principio de electromagnetismo para producir corriente. La forma en que trabaja es simple. Si se toma un imán fuerte y se pasa a través de un alambre, el alambre generara una pequeña cantidad de voltaje. Ahora el mismo alambre enredado varias veces, si se pasa el imán a través de este alambre, se crea más voltaje oscilante en el. Hay dos componentes principales que conforman el alternador. Estos son el rotor y el estator; el rotor esta conectado directamente a la polea del alternador. La banda hace girar la polea, la cual a su vez hace girar el rotor. El estator esta montado en el cuerpo del alternador y permanece estacionario. Hay solo el espacio suficiente en el centro del estator para que el rotor entre y pueda girar sin rozar.

2.2.1 El estator

Esta formado por 3 devanados, cada devanado esta colocada en posiciones diferentes comparadas con las demás. Una estructura de hierro laminada concentra el campo magnético. Cada devanado esta formado por un numero de bobinas espaciadas alrededor del núcleo del estator; el resultado son tres señales senoidales desfasadas. Sumando estas señales conforman el total de la salida de corriente alterna en el estator. Esta es llamada corriente alterna trifásica.

DEVANADOS DEL ESTATOR

Figura 2.3 En la figura se muestra la posición de los devanados del estator

Dentro de la variedad de estatores se encuentran dos diseños de devanados principales, los cuales son: delta y estrella. Los devanados del tipo delta se reconocen porque tienen solo tres terminales, y cada terminal tiene el mismo número de alambres. El tipo estrella tiene cuatro terminales, una de las terminales es llamada neutro. La unión neutra es común a todas las terminales. En la Figura 2.4 se muestran los dos tipos de diseños para devanados de estatores:

Figura 2.4 Muestra los dos tipos de conexiones para estatores

Los estatores con devanados tipo estrella son utilizados en alternadores que requieren salida de alto voltaje a bajas velocidades. Los devanados tipo delta permiten flujo de alta corriente desarrollada a bajas velocidades. 2.2.2 El rotor Contiene un imán potente que pasa cerca de los devanados que componen el estator. Los imanes en el rotor son en realidad electroimanes. Esto es para que se pueda controlar la cantidad de voltaje producida por el alternador regulando la cantidad de corriente que crea el campo magnético en el rotor. De esta forma, se puede controlar la salida del alternador para que se adapte a nuestras necesidades, y proteger los circuitos del vehiculo por voltaje excesivo. El rotor tiene dos secciones entrelazadas de electroimanes que están acomodados de tal forma que existen dos polos alternando norte y sur, que están eventualmente distribuidos por fuera del rotor.

NORTE

Polos del rotor

Anillos rozantes

SUR

Figura 2.5 En la figura se muestran los componentes principales del rotor

Cuando el rotor gira dentro del estator y se aplica corriente al rotor a través de un par de escobillas que hacen contacto constante con dos anillos rodantes en el eje del rotor.

Esto causa que el rotor se magnetice. Los polos magnéticos norte y sur alternantes pasan cerca de los devanados en el estator y producen un voltaje reverso constantemente en los tres devanados, en otras palabras se produce corriente alterna en el estator. 2.2.3 El rectificador Ahora se tiene que convertir esta corriente alterna a corriente directa, esto se hace usando una serie de seis diodos que están montados en un ensamble para rectificadores. Un diodo permite a la corriente fluir solo en una dirección. Si el voltaje trata de fluir en otra dirección es bloqueado. Los seis diodos están acomodados de tal forma que todo el voltaje que viene del alternador es alineado en una dirección de ese modo se convierte la corriente alterna en corriente directa.

Figura 2.6 Diagrama electrico del Alternador

Hay dos diodos por cada tres juegos de alambre en el estator, dos diodos están en dirección opuesta, uno con su polo norte frente a las bobinas y el otro con su polo sur

frente a las bobinas. Este arreglo causa que la corriente alterna que sale de las bobinas sea convertida a corriente directa antes que esta deje el alternador por la terminal B.

Figura 2.7 La figura muestra la forma como van montados los diodos rectificadores

La corriente necesaria para generar el campo magnético en el rotor proviene del interruptor de ignición y pasa a través del regulador de voltaje. Ya que el rotor esta girando, se necesita conectar esta corriente del regulador al rotor girando; esto se logra a través de dos alambres conectados a dos escobillas con resorte que rozan contra dos anillos rozantes en el eje del rotor. El regulador de voltaje monitorea el voltaje proveniente del alternador y cuando este alcanza un umbral de 14.5V, el regulador reduce la corriente en el rotor para debilitar el campo magnético. Cuando el voltaje cae por debajo de este umbral, la corriente al rotor se incrementa.

Existe otro circuito en el alternador para controlar la lámpara de advertencia del sistema de carga en el tablero. Otra parte de este circuito es un conjunto de diodos montados

dentro del alternador llamado arreglo de 3 diodos. Este arreglo toma corriente proveniente de las tres bobinas del estator y pasa una pequeña cantidad a través del arreglo de diodos así que solo el voltaje positivo llega. Después de los diodos, los alambres se unen en uno solo y envían fuera del alternador a la conexión L. Entonces va a un extremo de la lámpara de advertencia en el tablero que se usa para avisar cuando hay algún problema con el sistema de carga; el otro extremo de la lámpara esta conectado al extremo del interruptor de ignición. Si los dos lados de la lámpara tienen el mismo voltaje positivo, la lámpara no encenderá. 2.2.4 Reguladores de voltaje El regulador de voltaje tratara de mantener un nivel de voltaje predeterminado en el sistema de carga. Cuando el voltaje del sistema de carga caiga por debajo de este punto, el regulador incrementara la corriente de campo, de esta manera aumentando el campo magnético incrementara la salida del alternador. Cuando el voltaje en el sistema de carga este por debajo de este punto, el regulador decrementara su corriente de campo, debilitando el campo magnético lo cual decrementara la salida del alternador. 2.3 CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES. Los controladores lógicos programables (PLCs), también conocidos como autómatas programables pertenecen a la familia de las computadoras. Son utilizados en aplicaciones industriales y comerciales. Un PLC monitorea entradas, toma desiciones basadas en su programa, y controla salidas para automatizar un proceso o maquina. Un PLC esta constituido por módulos de entrada o puntos, una unidad central de procesamiento (CPU), y módulos de salida. Una entrada acepta una variedad de señales analógicas y digitales desde varios dispositivos de campo como sensores y los convierte en señales lógicas que pueden ser usadas por el CPU. El CPU toma desiciones y ejecuta las instrucciones de control basado en instrucciones de programa ubicadas en la memoria. Los módulos de salida convierten instrucciones de control del CPU en una señal analógica o digital que puede ser usada para controlar varios dispositivos de campo (Actuadores). Un dispositivo de programación se puede utilizar para introducir las instrucciones deseadas. Ventajas: • • • • •

El tamaño físico es más pequeño que las soluciones en Hard-Wire. Es más fácil y rápido el realizar cambios. El PLC contiene funciones de diagnostico integradas. Las aplicaciones pueden ser rápidamente documentadas. Las aplicaciones pueden ser duplicadas más fácil y con menos esfuerzo.

Debido a que el PLC es una computadora, almacena la información en forma de condiciones "apagado" ó "encendido" (1 ó 0), conocidas como dígitos binarios (bits).

Algunas veces los dígitos binarios son utilizados individualmente o para representar valores numéricos. Entradas Analógicas: Una entrada analógica es una señal de entrada que contiene una señal continua en el tiempo. Las entradas analógicas típicas pueden variar desde 0 a 20 mA, 4 a 20mA, ó 0 a 10 volts. Salidas Analógicas: Una señal analógica de salida es una señal que contiene una señal continua en el tiempo. La salida puede ser tan simple como un nivel de 0 a 10 VDC que maneja un medidor analógico. Señales Analógicas: Conversión Analógica – Digital ADC: es un circuito electrónico que convierte una señal analógica en digital. La señal analógica, que varia de forma continua en el tiempo, se conecta a la entrada del dispositivo y se somete a un muestreo (cuantificación discreta, o asignación de un valor numérico a una determinada intensidad de la señal) a una velocidad fija, obteniéndose así una señal digital o la salida del mismo. Esta señal se puede volver a convertir en analógica mediante un convertidor digital analógico (DAC). Reguladores Automotrices. La función de un regulador de tensión es mantener constante la tensión del alternador, y con ella la del sistema eléctrico del automóvil, independientemente de la carga y de la velocidad de giro. La tensión del alternador depende en gran medida de la velocidad de giro y de la carga a la que este sometido. A pesar de estas condiciones es necesario asegurar que la tensión se regula al valor predeterminado. La tensión generada en el alternador es más alta cuanto mayor es su velocidad de giro y corriente de excitación. En un alternador con excitación total, pero sin carga y sin batería, la tensión no regulada aumenta linealmente con la velocidad y alcanza, por ejemplo a 10,000 r.p.m., un valor de 140V aproximadamente. El regulador de tensión regula el valor de la corriente de excitación, y con esto, la magnitud del campo magnético del rotor, en función de la tensión generada en el

alternador. De esta forma mantiene constante la tensión en los bornes del alternador, con velocidad de giro y cargas variables, hasta el máximo valor de corriente. Los sistemas eléctricos de los automóviles con 12V de tensión de batería se regulan dentro de un margen de tolerancia de 14V, y los de los vehículos industriales con 24V de tensión en batería se regulan a 28V. Existen dos versiones de reguladores, el regulador de contactos electromagnéticos (regulador mecánico) y el regulador electrónico. El regulador electromagnético prácticamente ya solo se utiliza como recambio en automóviles antiguos. El regulador electrónico en técnica hibrida o monolítica forma parte del equipamiento de serie en todos los alternadores trifásicos que se montan hoy en día en los automóviles. Reguladores de tensión electromagnéticos. Mediante la apertura y cierre de un contacto móvil en el circuito de corriente de excitación se interrumpe la corriente produciéndose así una modificación de la misma. El contacto móvil es presionado por la fuerza de un muelle contra un contacto fijo y es separado de este por un electroimán al sobrepasarse la tensión teórica. Los reguladores de contactos apropiados para alternadores trifásicos son de un solo elemento, es decir, reguladores con un elemento regulador de tensión compuesto de electroimán, inducido y contacto de regulación. Cuando la tensión del alternador sobrepasa el valor teórico, el electroimán abre el contacto (posición b), conectando una resistencia (R) en el circuito de excitación que origina un descenso de esta corriente y por lo tanto un descenso en la tensión del alternador. Si la tensión del alternador disminuye tanto que desciende por debajo del valor mínimo teórico entonces el contacto vuelve a conectarse aumentando por ello la corriente de excitación y, por tanto, la tensión del alternador. Los reguladores electromagnéticos o mecánicos se montan separados del alternador atornillado a la carrocería y separado de las zonas de temperatura elevada del vano motor. Reguladores de tensión electrónicos. Este regulador esta formado por un circuito totalmente integrado a base de componentes electrónicos. Los componentes van dispuestos en una tarjeta de circuito impreso y alojados en una caja plastificada, la cual va sellada y cerrada de forma que no es posible su manipulación, saliendo al exterior perfectamente aislados los cables o terminales para la conexión al alternador. Ventajas de los reguladores electrónicos:

ƒ Tiempos de conexión más breves, que posibilitan menores tolerancias de regulación. ƒ Ausencia de desgaste (no requieren mantenimiento). ƒ Elevadas corrientes de conmutación. Conmutación sin chispa lo que evita interferencias radioeléctricas. ƒ Resistente a los choques, vibraciones e influencias climáticas. ƒ Compensación electrónica de la temperatura, lo que también permite reducir las tolerancias de regulación. ƒ Pequeño tamaño, lo que posibilita el montaje adosado al alternador, incluso en alternadores de alta potencia. Regulador de técnica hibrida. Este regulador contiene, en un encapsulado hermético, una placa cerámica con resistencias de protección en técnica de capa gruesa y un circuito conmutador integrado, que reúne todas las funciones de control y regulación. Los componentes de potencia de la etapa final (transistores Darlington y diodo extintor) están soldados directamente a la base metálica, con el fin de garantizar una buena disipación de calor. Las conexiones eléctricas pasan al exterior a través de clavijas metálicas aisladas con vidrio. Tiene una caída de tensión en la dirección de flujo de la corriente de 1.5 V. El regulador esta montado sobre un porta escobillas especialmente diseñado y va fijado directamente al alternador, sin ningún cable. Sus propiedades características son: ejecución compacta, reducido peso, pocos componentes y puntos de unión y gran fiabilidad de funcionamiento. El regulador con técnica híbrida con diodos normales se emplea principalmente en alternadores "monobloc" de la marca Bosch.

Sistema Micrologix 1200 El controlador programable Micrologix son paquetes integrados de procesador, fuente de poder y entradas y salidas empotradas. Los controladores de 24-puntos y 40-puntos proporcionan la potencia computarizada para resolver una variedad de aplicaciones utilizando la arquitectura de la familia SLC y MicroLogix.

CAPITULO 3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA A continuación se presenta a detalle los pasos que se siguieron para la realización del proyecto y las pruebas necesarias para darle solución al problema. Este proyecto se desarrollo utilizando los siguientes componentes: Circuito Logico Programable; Modelo Micrologix 1200 (Marca Allen Bradley) Interfase de Comunicación Operador-Maquina; Modelo EA7-T8C (Marca Automation Direct) Fixtura de Prueba. Como primer paso se estudio el funcionamiento del regulador dentro del alternador, para esto se seleccionaron varias muestras de reguladores de los siguientes tipos: • • • • • • • • •

Reguladores Tipo C Reguladores Tipo D Reguladores Tipo S Reguladores con tiempo de respuesta Reguladores sin tiempo de respuesta Reguladores con terminal de lámpara Alta Reguladores con terminal de lámpara Baja Reguladores con alto voltaje Reguladores con bajo voltaje

CAPÍTULO 4 SOLUCIÓN AL PROBLEMA Para dar solución a este problema se consideró el diagrama de flujo que a continuación se ilustra en la figura 4.1. IN IC IO D E PROGRAMA

PRUEBA 1 I denti f i c ar el est ado de l a Lám par a

SI

PAS A NO

PRUEBA 2 M edi r el ti em po de re s puest a del r egul a dor

FIN D E PROGRAMA

PRUEBA 3 Pr ueba del vo l taj e de c a rg a

PAS A SI

NO

PRUEBA 4 P rueba ni ve l al t o o baj o de l a m par a

FIN DE PROGRAMA

PRUEBA 5 P rueb a el t i po de r egul ador S C ó D

FIN DE PROGRAMA

Figura 4.1 Diagrama a bloques del funcionamiento para el equipo.

Referente a la figura 4.1, la secuencia en que se realiza las pruebas se explican a continuación. Prueba 1. Preuba del estado de lámpara. Prueba de lámpara etapa 1. Se polariza el regulador con un voltaje de 12.0 vdc, y el PLC detecta la el nivel de voltaje de la señal en la términal LÁMPARA, el cual para pasar la prueba deberá estar entre 7.8vdc y 12.0vdc. Esta señal tomada se muestra en la figura 4.2.

Figura 4.2. Lectura de voltaje para prueba de lámpara etapa 1. Prueba de lámpara etapa 2. El PLC continuará con la activación de la terminal IGNITION con un voltaje de 12VDC, en ese instante el voltaje de la lámpara deberá estar entre 0.65vdc y 0.75vdc. Esta señal tomada se muestra en la figura 4.3.

Figura 4.3 Lectura de voltaje para prueba de lámpara etapa 2.

Prueba 2. Prueba del tiempo de respuesta. Para tomar este tiempo de respuesta, el PLC activará las terminales SENSE y STATOR, en la misma secuencia, una vez activadas estas tres señales, el nivel de voltaje cambiará en la terminal FIELD como se muestra en la figura 4.4.

Figura 4.4 Voltaje de SETPOINT en el regulador. El tiempo que tarda en cambiar la señal del FIELD de un nivel 0vdc al que se muestra en la figura 4.4, será tomado como el tiempo de respuesta del regulador. Prueba 3. Prueba del voltaje de carga. Una vez activada la terminal de FIELD, el voltaje de SETPOINT dependerá de la frecuencia de oscilación que se genera en esta misama, la cuales se muestran a continuación en la figura 4.5.

Figura 4.5 Frecuencias de oscilación en la terminal FIELD. El voltaje de SETPOINT depende de la frecuencia en que oscila la señal del FIELD. Existen tres 4 casos, que son los siguientes. Caso 1. No voltaje, no oscila la señal del FIELD. Caso 2. Voltaje correcto, la frecuencia de oscilación esta entre Caso 3. Bajo voltaje, la frecuencia de oscilación esta entre Caso 4. Alto voltaje, la frecuencia de oscilación esta entre

Figura 4.5 Pantalla principal de programa

Figura 4.6 Pantalla de selección para regulador

Figura 4.7 Pantalla de resultados para prueba

Figura 4.8 Fixtura de preuba.

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CAPÍTULO 5 CONCLUSIONES 5.1 Recomendaciones. En base a las mediciones obtenidas, se recomienda los siguientes posibles mejoras al equipo: - Realizar fixtura automática para probar los reguladores con la finalidad de hacer más rápido el proceso de probar. - Se recomienda el realizar una pantalla adicional la momento de que se este realizando la prueba, la cual se grafique los valores de el voltaje regulado a 1500 y 6000RPM. - Se recomienda el realizar una pantalla gráfica adicional en la cual se pueda realizar las calibraciones del equipo conforme a las especificaciones descritas.

Instituto Politécnico Nacional CAPÍTULO 6 ANEXOS Y BIBLIOGRAFIA 5.1 Automata Programable Micrologix 5.2 Interface Operador-Máquina 5.3 Plan de Mantenimiento Preventivo 5.4 Calibraciones 5.5 Diagramas

5.5.1 Diagrama de Flujo TO M A N D O LECTURA NI VEL D E VO L T AJ E

PR U EBA D E L A L A M PAR A ( E T APA 1 )

S e p o la r i z a e l r e g u la d o r de 12V ( P L C a c t i va sa li d a 0)

S e c o n e c t a la l á m p a r a ( P L C a c t i va sa li d a 3)

TO M A N D O LE C T U R A N IV E L D E VO L T AJ E

S e t o m a la l e c t u r a d e v o lt a je d e la t e r m in a l “ L a m p ” e n e l r e g u la d o r ( C a n a l 1 d e l m o d u l o a n a lo g ic o V 1 )

S i e l v o lt a je e s t a e n t r e 7 . 8V a 1 2 . 0 V

P r ueba de L á m p a r a ( E ta p a 1) FA LL A

NO

P r ueba de L á m p a r a ( E ta p a 1) FA LL A

EN D PR U E B A D E L A LA M P A R A ( E T A PA 2 )

S e c o n e c t a l a t e r m in al “ I G N ” a 12V ( P L C a c t iv a s a lid a 2

Centro de Educación Continua Unidad Tijuana S e t o m a la le c t u r a d e v o l t a je d e l a t e r m in a l “ L a m p ” e n e l r egu l a d o r

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Instituto Politécnico Nacional ( C a n a l 1 d e l m o d u lo a n a l o g i c o B 1 )

Instituto Politécnico Nacional

1

P RU E B A D E L TIE M P O D E R E SP U E ST A D E L RE GUL A D O R

S e co n e cta la te rm in a l “F ie ld ” (P LC to m a le ctura d e l m o dulo V 0 )

S e con e cta la te rm in al “S e n se ” (P L C activa la te rm in al 4)

S e con e cta la te rm in al “S ta to r” (P L C activa la te rm in al 5)

S e to m a le c tu ra d e s e ñal en la te rm in a l “F ie ld ” (P LC to m a le ctura d e ca n a l V 0)

S e to m a el tiem po desde que se activa la te rm in a l “S ta to r” h a sta que la señal d e la te rm in a l “F ie ld ” co m ienza a va riar

Instituto Politécnico Nacional Centro de Educación Continua Unidad Tijuana NO

seg?

SI

30

Instituto Politécnico Nacional

2

P R U EB A D E VO L T AJ E D E CA RGA

Se de s a c tiv a el regu la d o r de 12 V (P LC d e s a c tiv a s a lida 0)

S e ac tiv a e l re gulado r de 14 .5V (P LC a c tiv a s a lida 1)

S e to m a la frec uen c ia de os c ila c ion e n la te rm inal “F ie ld ”

SI

La s e ñal O s c ila ?

NO

R e gulado r c o n

Instituto Politécnico Nacional e n t re 1 2 0 a

13

5

entro de Ed u Hcz ?a c i ó n C ontinua Unidad Tijuana

SI

NO

Instituto Politécnico Nacional

3

PRUEBADENIVE L DEVOLTAJEALT OY BAJOPARALA LAMPARA

Se toma lectura de la terminal “Lamp ” (PLCtoma lectura de canal V0)

SI

El voltaje esta entre 13.4 a 13.9V?

NO

32

Instituto Politécnico Centro de Educación ContinuaNacional Unidad Tijuana SI

El voltaje esta entre 12.5 a 13.0V

Instituto Politécnico Nacional

4

P R O BA R E L T IP O D E R E G U L A DO R S C D

S e d e sa ctiva la te rm in al “S ensa do ” (P LC desactiva sa lida 4 )

Se prueba tipo “C ” (P LC activa sa lida 6)

S e lee el vo ltaje en la B a te ria (P LC to m a le ctura de canal V 1 del m odulo ana log ico )

Voltaje esta entre 12.2 a 1 2 .7 V ? Term inal tipo “C ”

S e prueba tipo “D ” (P LC desactiva sa lida 6 y se activa sa lida 7)

cación Continua Unidad Centro de Edu

Tijuana

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Instituto Politécnico Nacional S e lee el vo ltaje en la B a te ria (P LC to m a le ctura de canal V1 del m odulo ana log ico )

5.5.2 Diagrama de Escalera 5.5.3 Diagrama Eléctrico 5.6 Especificaciones de Prueba

5.6.1 Especificación de Prueba TS 101-24

Centro de Educación Continua Unidad Tijuana

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Centro de Educación Continua Unidad Tijuana

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Bibliografía

Glosario Setpoint. Valor de para punto de medición. Amperes. Unidad para medir corriente eléctrica. MPA. Motorcar Parts of America. Nippondenso. Tipo de alternadores que utitliza los reguladores internos. FR. Frecuency Resopnse (Respuesta a la frecuencia). LRC. Load Response Control (Control de respuesta a la carga aplicada). RSH. Regulador Setpoint Hot (Voltaje máximo para setpoint). RPM. Revolution Per Minute (Revoluciones por minutos) Dummy. Terminal sin uso en reguladores Computer. Terminal utilizada en los reguladores para realizar la interface a la computadora