Distribución electrónica
Lo discutido hasta aquí ,
sirve para entender como funciona el sistema de encendido y de paso
conocer la construcción de los sistemas clásicos de
distribución para motores policilíndricos usados hasta
los años 60s.
Con la aparición y desarrollo de los dispositivos
semiconductores se comenzó una carrera de
"electronificación" del sistema de encendido que lo han
convertido en la actualidad en uno de los sistemas con menor
posibilidad de fallo y mas larga vida del automóvil,
además de ser absolutamente libre de mantenimiento.
Todavía en algunos modelos de automóviles se conserva el
distribuidor, pero hay una marcada tendencia a su desaparición.
Hagamos un breve recorrido por este desarrollo.
Se introduce el transistor
En el sistema clásico el contacto tienen que manejar plenamente
la corriente del primario de la bobina de encendido. Esta corriente no
es muy alta, pero como el contacto la interrumpe miles de veces por
minuto en el motor policilíndrico en marcha normal, el
pequeño
chisporreteo que se produce al abrir el contacto termina
desgastándolo, por lo que es necesario de vez en vez, limarlo o
sustituirlo por uno nuevo así como reajustar la distancia de
apertura al valor adecuado. Cuando este contacto "se quema" un poco, la
potencia de la chispa se reduce y puede, en caso grave, producir fallos
y hasta detener el motor.
Poco después de que el transistor era un dispositivo
semiconductor terminado y confiable, comenzó a utilizarse
para alargar en mucho la vida de los contactos y reducir la posibilidad
de fallo. Aunque la práctica demuestra que no es así,
teóricamente los componentes electrónicos no tiene porque
fallar, no hay desgaste, no hay movimiento no hay factores externos
mecánicos que lo perjudiquen si se mantienen a la temperatura y
humedad debidas. También la práctica ha demostrado que en
cualquier caso tienen una vida muy larga.
En la figura 1 se muestra
un esquema simplificado de la "transistorización" del encendido,
en este caso el contacto que abre y cierra para producir el alto
voltaje en la bobina de encendido, solo maneja la
pequeñísisma corriente de base del transistor, y es este
último, el que se ocupa de interrumpir la corriente del primario.
En el ejemplo se ha usado un transistor NPN. Observe como la base del
transistor está conectada a tierra a través de la resistencia
R₂ de
manera que cuando el contacto está abierto el
circuito del primario está interrumpido (transistor abierto) y
no circula corriente por el primario de la bobina de encendido al no
existir corriente colector-emisor ni posibilidad de paso por el diodo.
Cuando el contacto se cierra la base del transistor se polariza
positivamente y este conduce, por lo que se establece la corriente del
primario, la repetición de los ciclos de apertura y cierre del
contacto, hace que se abra y cierre el circuito del primario y que se
generen los pulsos de alto voltaje en el secundario y con ello la
chispa en la bujía, tal
y como sucedería si el contacto
estuviera interrumpiendo la corriente del primario de la bobina, con la
diferencia de que la corriente de base para la apertura y cierre del
transistor es sumamente pequeña comparada con la del primario.
Esta disminución de la corriente manejada por el contacto alarga
mucho su vida útil y reduce las posibilidades de fallo. Otro
aspecto positivo de este método es que como el contacto no tiene
que manejar la corriente del primario, esta puede elevarse haciendo un
bobina de encendido mas robusta y producir con ella voltajes de
encendido mayores (hasta 35,000 voltios).
|
Figura 1
|
La resistencia R₁ es necesaria para limitar la corriente de base del
transistor a un valor seguro para él, y el diodo, para derivar a
tierra
el pulso de alto voltaje de polaridad invertida auto-generado en el
primario durante la apertura y cierre del transistor que puede
averiarlo.
El circuito ha sido simplificado para facilitar su comprensión,
no obstante, en la práctica, algunos otros componentes como
pequeños condensadores
pueden ser agregados para producir una
interrupción mas rápida y lograr mas potencia en la
chispa. Lo mas común es que todo este circuito
electrónico se fabrique en un conjunto como un circuito integrado y que
se coloque o bien dentro o bien fuera del distribuidor.
Desparece el contacto
De todas formas el contacto es un eslabón débil de la
cadena, aunque con el uso del transistor su vida se alargue desde el
punto de vista eléctrico, todavía resulta ser una pieza
en movimiento, con una parte que se desliza por la leva que lo abre y
cierra y con la posibilidad de la introducción de suciedades
entre las superficies de contacto. Esto hace que de todas formas el
desgaste esté presente como un factor de sustitución o
fallo mas o menos tarde o temprano, por eso los fabricantes de sistemas
de encendido encontraron las formas de eliminar este contacto usando
otros artificios eléctricos.
Para sustituir el contacto solo necesitamos algún dispositivo
que pueda conectar y desconectar la corriente de base del transistor de
manera brusca (como un pulso eléctrico) ya que este se encarga
del resto del trabajo.
En este momento se separan los caminos, algunos fabricantes se
decidieron por un método y otros por otro; veamos:
Método foto-electrónico
Los LEDs son
dispositivos que pueden generar luz o rayos infrarrojos
casi
instantáneamente cundo se les aplica corriente, su velocidad de
respuesta al contrario de las luces incandescentes es muy
rápida, lo mismo ocurre con los foto-diodos, dispositivos
que
conducen la electricidad cuando son iluminados con rayos de luz o
infrarrojos y no lo hacen cuando están en la oscuridad, es decir
el efecto contrario al LED. Estas
posibilidades tecnológicas sugieren que si conectamos corriente
a un LED y con él iluminamos un foto-diodo tendremos algo como
un contacto cerrado, si interponemos un objeto opaco entre ellos, el
foto-diodo queda a oscuras y no conduce, lo que representa el mismo
contacto abierto. La velocidad de respuesta de ambos dispositivos es
muy rápida por lo que puede resultar efectivo para nuestro
sistema de encendido.
En la figura 2 se
representa esquemáticamente como puede sustituirse el contacto
por el método foto-electrónico. En un cuerpo común
se colocan de frente un LED y un foto-diodo de manera que el primero
alumbre al segundo, se interpone entre ellos un disco dentado que
está acoplado al motor y gira con él de manera
sincronizada.
El disco dentado al girar deja que los diodos "se vean" o "no se vean"
de manera alternada y brusca debido al dentado, de esta manera la
corriente procedente de la batería a través de la
resistencia R₁ termina alimentando por pulsos la base del transistor
para establecer y quitar la corriente del primario de la bobina de
encendido y lograr las chispas en las bujías. La resistencia R₂
se usa para limitar la corriente al LED a un valor seguro y la R₁ lo
mismo, pero para la base del transistor. El contacto ha desaparecido y
este sistema será muy seguro.
|
Figura 2
|
Método de inducción
Cuando cambia el valor del campo magnético a
que está sometido una bobina, en ella se induce un voltaje que
dependerá de la magnitud del cambio por unidad de tiempo y del
número de vueltas de la bobina. En este principio se basan los transformadores
incluyendo nuestra bobina de encendido. Si construimos un
pequeño generador con tantas
zapatas polares como bujías tenga el motor y sincronizado con su
giro, podremos generar un pulso de voltaje cada vez que sea necesario y
enviar este pulso a la base del transistor, de manera que en este caso,
como en los anteriores, el transistor se ocupe de producir e
interrumpir la corriente en el circuito primario de la bobina en el
momento justo que hace falta para producir la chispa en la bujía.
En otros casos el rotor y sus zapatas polares no están
imantados, la bobina está energizada con electricidad y el
simple hecho de que pase frente a ella un cuerpo ferromagnético
hace un cambio en el flujo electromagnético del núcleo y
con ello, una pequeña variación del voltaje en la bobina.
Este cambio se procesa en un circuito electrónico con el uso de comparadores
y se genera el pulso que irá a parar a la base del transistor.
Observe el esquema de la
figura 3, la pieza dentada gira sincronizada con el motor y tiene las
zapatas polares, en este caso 8 para un motor de 8 cilindros. Estas
zapatas polares pasan muy cerca de núcleo (amarillo) de la
bobina. Cada vez que una de estas zapatas pase frente al núcleo,
se producirá un cambio en el voltaje de la bobina, este cambio
será procesado y enviado a la base del transistor como un pulso
eléctrico, para producir y quitar la corriente del primario y
así producir la chispa en la bujía correspondiente en el
momento preciso.
|
Figura 3
|
Método a efecto Hall
Este método se basa en el efecto hall, en este caso
un aro dentado y magnetizado de manera que cada diente constituye una
zona imantada, gira como en el caso anterior, frente a un sensor Hall,
el voltaje producido por el sensor se amplifica, se convierte en un
pulso bien definido y se aplica a la base del transistor.
|
