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Clave de referencia: HE11-02 México, junio de 2011
Este es el segundo de una serie de cinco artículos publicados en el Boletín Tu Taller Mecánico, el cual se distribuye de manera gratuita por correo electrónico, entre sus miles de suscriptores de diversos países de habla hispana. Como el osciloscopio se utiliza cada vez más en el taller, y llegará el momento en que sea indispensable (como ocurrió con el multímetro y posteriormente con el escáner), en Tu Taller Mecánico queremos contribuir a la formación del sector y a la vez ofrecer un conjunto de soluciones que resulten adecuadas a cada necesidad y presupuesto. Los artículos de que consta la serie sobre osciloscopios, son: 1. ¿Qué es y para qué nos sirve el osciloscopio? 2. ¿Cómo seleccionar un osciloscopio para el trabajo automotriz? 3. Manejo del los controles del osciloscopio. 4. Aplicaciones prácticas del osciloscopio automotriz. 5. El manejo del osciloscopio para PC.
Leopoldo Parra Reynada
¿Cómo seleccionar un osciloscopio para el trabajo automotriz? Introducción Para seleccionar un equipo automotriz como el osciloscopio, bien podemos aplicar un refrán muy conocido: “así como es el sapo es la pedrada”. Y en efecto, a mayor necesidad de precisión en el diagnóstico, mayor será la necesidad de contar con un equipo más avanzado. Sin embargo, también es necesario tomar en cuenta su costo, pues puede ser que un equipo no tan re-
finado y mucho más barato nos resuelva el 80% de nuestras necesidades, de manera que podríamos prescindir de ese 20% pero podríamos ahorrarnos una cantidad considerable, que quizás no esté en nuestro presupuesto. Aunque esa elección depende de cada caso particular. En general, una regla práctica para seleccionar un equipo consis-
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te en comparar su costo contra las prestaciones que ofrece, y en asegurarse que tales prestaciones realmente resuelvan nuestras necesidades, pues de poco nos serviría contar con una función que nunca vamos a utilizar y que sí tendríamos que pagar.
Cuando mis alumnos me preguntan qué osciloscopio es mejor, suelo decirles que es el que mejor resuelve sus necesidades de acuerdo a lo que pueden pagar. También les comento que es importante que revisen que el instrumento incluya manual en español (y de preferen-
cia con información específica sobre su aplicación en la reparación automotriz, ya sea impresa o en video) así como con el soporte necesario. Por ejemplo, algunos estudiantes que ya están a un paso de iniciarse en la reparación, hacen un
Figura 1
Un osciloscopio con las prestaciones suficientes, permite probar cualquier componente eléctrico o electrónico de un vehículo, como los sensores de flujo de aire MAF y MAP, de oxígeno, de golpeteo, de ABS, de cigüeñal, etc.
Sensores de oxígeno
También permite analizar los inyectores y las bombas de combustible, los encendidos primario y secundario, los circuitos de arranque y de carga, las bujías y el relevador temporizador, etc. Y también permite verificar la integridad del CAN-Bus.
Sensor de temperatura
Sensor de flujo de aire Sensor de golpeteo Inyector
Sensores de ABS
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03 esfuerzo por adquirir un equipo de altas prestaciones para comenzar bien equipados. Pero otros primero compran un instrumento relativamente barato, y conforme sus necesidades e ingresos van aumentando van adquiriendo equipos más sofis-
ticados. Las dos son buenas opciones según cada caso. Figura 1. Precisamente, uno de los propósitos de esta serie de artículos que estamos publicando en Tu Taller Mecánico, es brindar elementos a nuestros lectores para que puedan seleccionar un osciloscopio
de acuerdo a cada situación particular.
Prestaciones a tomar en cuenta Ya que sabemos para qué sirve un osciloscopio y cómo puede ayudar-
Forma de onda de sensor ABS
Forma de onda de ignición primaria y secundaria
Forma de onda del CAN-Bus
Forma de onda de inyector
Forma de onda del pedal de aceleración
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nos en el diagnóstico automotriz; veamos ahora a qué factores debemos prestar especial atención al momento de adquirir alguno. Básicamente, podemos decir que los principales aspectos que se deben cuidar al adquirir un osciloscopio son los siguientes: • Ancho de banda • Digital o convencional • Resolución • Número de canales • Autónomo o interfaz para PC • Mediciones automáticas posibles • Tamaño y portabilidad • Otros factores Vayamos paso por paso, para que vea la importancia de cada uno de ellos.
Ancho de banda Representa la frecuencia máxima de señales que se pueden visualizar confiablemente en el osciloscopio, y por lo general se mide en el rango de miles de ciclos por segundo (KHz
o kilohertz), llegando a varios millones de ciclos por segundo (MHz o megahertz). Obviamente, entre mayor sea este factor, más costoso y preciso será el osciloscopio, pero para el caso específico de aplicaciones automotrices, este factor no es tan crítico. Veamos por qué. En primer lugar, en los sistemas automotrices las frecuencias son mucho menores que las que se manejan en los aparatos electrónicos, como en un televisor LCD, por ejemplo. En un auto el motor trabaja a velocidades que rara vez exceden las 5,000-6,000 RPM; y si dividimos este valor entre 60 (para calcular los ciclos por segundo), encontraremos que incluso a 6,000 RPM apenas tendríamos unos 100 ciclos, y esa frecuencia la puede medir incluso el osciloscopio más sencillo que se fabrica actualmente. Claro que no todas las mediciones que vamos a hacer están relacionadas directamente con la velocidad de giro del motor; también debemos ser capaces de medir el flujo de señales por las líneas de co-
Figura 2
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municación, los pulsos que intercambia la computadora con sus actuadores, las señales que provienen de los sensores, etc. Aún así, si usted tiene a la mano un osciloscopio capaz de expedir señales de al menos 100 KHz, serán muy pocas las mediciones que no pueda realizar, y estas serán demasiado especializadas (por ejemplo, para revisar el comportamiento de los circuitos dentro de la computadora). Por ejemplo, en figura 2 tenemos la imagen típica de la señal de salida del sensor de velocidad del eje del cigüeñal, el cual trabaja por medios magnéticos. Note que en la barra de escalas se indica claramente una escala de 5 milisegundos por división, y en cada división encontramos poco más de 6 pulsos del sensor, lo que significa que el periodo de cada pulso es de alrededor de 0.8 milisegundos, lo que a su vez se traduce en una frecuencia de 1,250 ciclos por segundo, por lo que si cuenta con un osciloscopio de 100KHz, esta medición la podrá realizar sin ningún problema. Entonces, si usted adquiere un osciloscopio para revisar todas las líneas que entran y salen de la computadora de a bordo, cuide que el instrumento tenga un ancho de banda mínimo de unos 100 KHz, aunque si puede comprar uno de un valor superior, es mejor, pero siempre cuide el aspecto del costo y de sus necesidades. De cualquier modo, en el próximo artículo mostramos los requerimientos principales en cuanto a ancho de banda y número de canales requeridos para los principales sensores y actuadores del vehículo.
05 Digital o convencional En la actualidad, casi todos los osciloscopios que se venden son de tipo digital; esto es, toman la señal a la entrada de sus puntas de prueba, la convierten en pulsos digitales, y de ahí en adelante todo el proceso se lleva a cabo por medio de circuitos lógicos, lo que les da una gran confiabilidad. Sin embargo, todavía se consiguen osciloscopios análogos que procesan sus señales usando amplificadores simples, y que expiden su señal en un tubo de rayos catódicos (similar al que se usaba en televisores antiguos, figura 3A). Estos osciloscopios convencionales son capaces de expedir señales mucho más fieles a la original que los digitales, pero tienen el inconveniente de que son grandes, pesados, estorbosos y muy frágiles, además de que se desajustan con relativa facilidad. Para el trabajo continuo en un taller mecánico, definitivamente son más recomendables los osciloscopios digitales (3B), que son más ligeros, portátiles, no se dañan tan fácilmente y soportan un uso más pesado. Además, hoy en día ya resultan más económicos que los tradicionales; de hecho, si comentamos
A
B
Figura 3
este aspecto, es sólo como mera referencia para que usted disponga de elementos de decisión.
Resolución Para el caso de un osciloscopio digital, hay que tomar en cuenta su resolución, la cual se mide en bits, y representa el número de bits que se utilizan para representar a la señal análoga. Evidentemente, conforme mayor sea el número de bits utilizado, la señal se representará de forma más fiel a la original. No se conforme con un aparato de menos de 8 bits de resolución, y si puede de más, mejor. Por ejemplo, vea en la figura 4 una secuencia de señales; en primer
lugar, la señal original; enseguida la misma señal digitalizada a muy pocos bits de resolución; y a la derecha una digitalización a un mayor número de bits. Resulta evidente que la tercera representa de manera más fiel a la señal original, y es por eso que debe buscar que su osciloscopio tenga la mayor cantidad de bits de resolución.
Número de canales Se refiere al número de señales que se pueden visualizar de manea simultánea y en tiempo real. La mayoría de los aparatos de nivel medio y superior poseen por lo menos dos canales (figura 5), aunque algunos de los más sencillos sólo pueden expedir una señal en pantalla. Figura 4
Señal original
Pocos bits de resolución
Mayor número de bits de resolución
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Osiloscopio de alto rango, de 500 MHz y 4 canales. Peromite el análisis de 4 señales simultáneamente
Figura 5
Figura 6
Figura 7 SuperScope 22, osciloscopio para PC de 40 MHz y 2 canales
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07 Para las aplicaciones automotrices de hasta hace algunos años, no eran muchas las situaciones en las que se necesitaba analizar más de una señal, por lo que si el presupuesto era limitado, recomendábamos comprar un equipo con sólo un canal. Sin embargo, también recomendábamos que si el presupuesto no era un obstáculo, era mejor un aparato de dos canales, para que el equipo no quedara obsoleto ante el surgimiento de nuevas necesidades de diagnóstico. Vea en la figura 6 la comparación entre las salidas de dos de los embobinados del alternador, las cuales son prácticamente idénticos (lo cual es correcto); si en algún momento sospecha de una falla en este elemento y al comparar las salidas de sus embobinados alguna de ellas se ve muy distinta, definitivamente el alternador ya necesita reparación o reemplazo.
Osciloscopio independiente o interfaz para PC Aunque para muchos esto podría ser una elección obvia (prefieren un equipo autónomo que uno “amarrado” a la PC), no podemos dejar de mencionar que una interfaz para PC resulta más económica que un osciloscopio completo; además, con el uso de las computadoras portátiles y la creciente oferta de interfaces de escáneres, la alternativa de osciloscopio para PC es cada vez más atractiva (figura 7). Ahora que un osciloscopio independiente también tiene sus ventajas, así que evalúe pros y contras, para elegir el que mejor se acomode a sus necesidades específicas. Pero también existe una tercera opción: algunos multímetros y es-
cáneres ofrecen la funcionalidad de osciloscopio digital entre sus prestaciones (figura 8).
Mediciones automáticas posibles Una gran ventaja que tienen los osciloscopios digitales es que, gracias a sus circuitos lógicos, son capaces de realizar mediciones de forma automática, para facilitarle la vida al usuario; por ejemplo, si usted no comprende bien la cuestión de las divisiones y las escalas, simplemente coloca un par de cursores en los puntos entre los que desea hacer su medición, y en la pantalla del osciloscopio aparece el voltaje, la frecuencia o el valor que a usted le interese (figura 9). Dependiendo de la calidad de su osciloscopio, la cantidad de mediciones que pueden hacerse es mayor o menor, pero todos los aparatos digitales pueden mostrar al menos los parámetros más útiles en el taller, como es el voltaje pico a pico, la frecuencia, el ciclo de trabajo, etc.
Figura 8
Tamaño y portabilidad Este es un factor importante en el taller mecánico, ya que no todos cuentan con el espacio como para tener instrumentos demasiado grandes o voluminosos, o con un sitio seguro donde guardarlos al finalizar el día. En este caso se venden osciloscopios miniatura que caben perfectamente en la bolsa de la camisa, y que aún así pueden dar mediciones muy confiables (figura 10).
Figura 9
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Figura 5
Claro que este tamaño reducido tiene sus inconvenientes, como lo es el pequeño tamaño de la pantalla de visualización; pero se compensa por lo fácilmente que puede llevar el aparato a todos lados (incluso en trabajos “a domicilio”). Ahora que si el espacio no es problema, un osciloscopio normal o una interfaz para PC podrían ser lo mejor, así podrá observar con mucho más detalle sus formas de onda.
Figura 10 PortaScope 22, osciloscopio portátil y económico de 1 MHz y 1 canal, con interfaz a PC para grabar las señales
Otros factores Existen otras consideraciones que podemos tomar en cuenta al momento de elegir un osciloscopio; por ejemplo, si necesita de la línea de AC para funcionar o puede hacerlo con baterías; si se cumple esto último, si dichas baterías son desechables o recargables, si el equipo posee capacidad para guardar formas de onda para estudiarlas en detalle más tarde, si puede comparar una señal “en vivo” con una almacenada, si guarda sólo imágenes fijas o puede guardar una secuencia de tiempo, etc. Sin embargo, todos estos ya son usos muy especializados del osciloscopio, que usted comenzará a buscar una vez que domine por completo el funcionamiento básico del mismo. Estos son los factores básicos en los que debe fijarse al momento de elegir un osciloscopio para su taller mecánico. En el siguiente número de esta serie, veremos el manejo básico de los principales controles de un osciloscopio típico.
Libros de texto para escuelas técnicas Desensamble y diagnóstico de motores
Reparación del sistema de carga y arranque
Ajuste y reparación de motores a gasolina
Sist. de combustible con carburador e introducción a la inyección electrónica
El sistema de inyección electrónica y de control de emisiones
Sistema de encendido electrónico
Rep. del sistema de frenos convencionales y ABS
Los sistemas de dirección, suspensión y transmisión
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Los osciloscopios adecuados a tu presupuesto y a tus
necesidades
Para conectarse directamente a la PC a través de cable USB
Formas de onda visualizadas en el monitor de la PC.
23 funciones de medida, pasa/no pasa de verificación.
Tamaño reducido para gran portabilidad: dimensiones (mm): 190 (l) x 100 (W) x35 (h), fácil de transportar.
Alto rendimiento: 100 Msps de muestreo en tiempo real a 8 bits; ancho de banda de 40MHz.
Forma de onda media, persistencia, intensidad, invertir, suma, resta, multiplicación, división, la trama XY.
Para sistema operativo: Windows 98, Windows Me, Windows NT, Windows 2000, Windows XP y Vista.
Opción de guardar forma de onda como: archivo de texto, archivo gráfico JPG/BMP, MS Excel. Las formas de onda se graban en la PC.
Hasta dos canales en pantalla simultáneamente, para comparación de señales en tiempo real.
SuperScope 22 Osciloscopio para PC
PortaScope 22 Osciloscopio ultra portátil Completamente portátil y ligero, puede llevarlo en la bolsa de la camisa (105mm x 53mm x 8mm)
Almacenamiento de formas de onda en tarjetas MicroSD
Puede visualizar un canal a la vez
Razón de muestreo de 1Msps, con una resolución de 12 bits
Pantalla a color LCD de 2.8 pulgadas, 320x240 pixeles
Comparación de la señal medida y una señal almacenada en memoria
Incluyen video de manejo e instructivo en español
Frecuencia máxima de entrada de 200KHz
Amplio rango de despliegue de tiempos (de 1uS/Div hasta 10S/Div en 22 escalas) Diversos marcadores para medición (voltaje, tiempo, frecuencia, etc.) Varios modos de disparo Señal interna de auto-prueba Batería recargable por USB
Alta sensitividad de entrada (hasta 10mV/Div en 19 escalas)
Revisa características en:
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