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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL
Sistemas de iluminación
Los sistemas de iluminación de los vehículos son muy importantes, especialmente en lo que respecta a la seguridad vial. Si los faros fallaran repentinamente por la noche y a alta velocidad, el resultado podría ser grave. Recuerda que las luces son para ver y para ser visto. Las luces se colocan en un vehículo para cumplir con los requisitos legales y para que se vean bien. Los faros, las luces de posición y los indicadores a menudo se combinan en la parte delantera. Las luces traseras, las luces de freno, las luces de marcha atrás y los indicadores a menudo se combinan en la parte trasera.
Fig. Faros delanteros
Fig. Faros traseros
El número, la forma y el tamaño de las bombillas que se utilizan en los vehículos aumentan todo el tiempo. La mayoría de las bombillas utilizadas para la iluminación de vehículos son generalmente bombillas de filamento de tungsteno convencionales o halógenas de tungsteno.
Fig. Selección de bombillas de automóvil
En la bombilla convencional, el filamento de tungsteno se calienta hasta la incandescencia mediante una corriente eléctrica. La temperatura alcanza alrededor de 2300°C. El tungsteno, o una aleación de tungsteno, es ideal para usar como filamentos para bombillas de luz eléctrica. El filamento normalmente se enrolla en una "espiral sobre espiral" para permitir una longitud adecuada de alambre delgado en un espacio pequeño y para proporcionar cierta resistencia mecánica.
Fig. Lámparas de faros delanteros
Casi todos los vehículos ahora usan bombillas halógenas de tungsteno para los faros. La bombilla no se ennegrecerá y, por lo tanto, tiene una larga vida. En las bombillas de gas normales, se evapora alrededor del 10% del metal del filamento. Éste se deposita en la pared del bulbo. Las características de diseño de la bombilla halógena de tungsteno evitan esta deposición. El gas de las bombillas halógenas es principalmente yodo y la cubierta de vidrio está hecha de silicio fundido o cuarzo. Esto permite temperaturas más altas y la forma de la envoltura hace que el metal se condense de nuevo en el filamento.
Fig. Reflector cóncavo, (fuente de luz en el punto focal)
Fig. Fuente de luz detrás del punto focal
El objeto del reflector del faro es dirigir los rayos de luz aleatorios producidos por la bombilla en un haz de luz concentrada, aplicando las leyes de la reflexión. La posición del filamento de la bombilla en relación con el reflector es importante si se desea obtener la forma y la dirección del haz deseadas. Un reflector es una capa de plata, cromo o aluminio depositada sobre una superficie lisa y pulida como latón o vidrio. Considere un reflector de espejo que 'se hunde': a ésto se llama reflector cóncavo. El punto central del reflector se llama polo, y una línea trazada perpendicularmente a la superficie desde el polo se conoce como eje principal.
Fig. Fuente de luz al frente del punto focal
Si una fuente de luz se mueve a lo largo del eje principal, se encontrará un punto donde la luz radiante produce un haz reflejado paralelo al eje. Este punto se conoce como el punto focal, y su distancia desde el polo se conoce como la distancia focal. Si el filamento está entre el punto focal y el reflector, el haz reflejado divergirá; es decir, se extiende hacia afuera a lo largo del eje principal.
Si el filamento se coloca frente al punto focal, el haz reflejado convergerá hacia el eje principal.
Fig. Filamentos de haz de luz alta y haz de luz baja en una lámpara halógena de tungsteno
En la figura se muestra un tipo común de conjunto de bulbo, donde el filamento de luz bajaestá protegido. Esto da una buena línea de corte nítida cuando se coloca en un reflector como el de la figura en la luz de cruce (el otro filamento está en el punto focal para dar una luz principal).
Un buen faro debe tener un haz central potente y de gran alcance, alrededor del cual la luz se distribuya tanto horizontal como verticalmente para iluminar la mayor parte posible de la superficie de la carretera. La formación del haz se puede mejorar considerablemente haciendo pasar los rayos de luz reflejados a través de un bloque transparente de lentes. La función de las lentes es redistribuir parcialmente el haz de luz reflejado y cualquier rayo de luz perdido. Esto proporciona una mejor iluminación general de la carretera.
Muchos faros ahora se fabrican con lentes transparentes, de modo que el reflector logra toda la redirección de la luz. Una lente transparente no restringe la luz de ninguna manera. Esto hace que los faros sean más eficientes y atractivos.
Fig. Faros con lente transparente y reflector complejo
Las luces de posición, las luces traseras, las luces de freno y otras son relativamente sencillas. Los faros presentan la mayoría de los problemas. Esto se debe a que, con las luces de cruce, deben iluminar adecuadamente al conductor, pero sin deslumbrar a los demás usuarios de la vía. El conflicto entre ver y deslumbrar es muy difícil de superar. El requisito principal es que la alineación de los faros debe ajustarse correctamente. Algunos automóviles tienen un ajustador de faros que el conductor puede controlar. El ajustador está conectado a actuadores de nivelación. La función de los actuadores de nivelación es ajustar la luz de cruce o cruce de acuerdo con la carga que lleva el automóvil. Esto evitará deslumbrar al tráfico que se aproxima.
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La mayoría de los actuadores controlados por la computadora del vehículo son dispositivos electromecánicos que convierten los comandos de salida de la computadora en acción mecánica. Estos actuadores se utilizan para abrir y cerrar interruptores, controlar el flujo de vacío a otros componentes y operar puertas o válvulas, según los requisitos del sistema.
Aunque no entran en la definición estricta de un actuador, el módulo de la computadora de control del vehículo también puede controlar las luces, los indicadores y los circuitos de accionamiento.
Luces de freno y luces de marcha atrás
Las luces de freno, se utilizan para advertir a los conductores que están detrás que usted está disminuyendo la velocidad o deteniéndose. Las luces de marcha atrás advierten a otros conductores o peatones que está dando marcha atrás o tiene la intención de hacerlo. Los circuitos son bastante simples; un interruptor en cada caso hace funcionar dos o tres bombillas a través de un relé.
Los circuitos para estos dos sistemas son similares. La figura muestra un circuito típico de luz de freno o luz de marcha atrás. La mayoría incorpora un relé para encender las luces, que a su vez es accionado por un interruptor de resorte en el pedal del freno o en la caja de cambios. Se pueden encontrar enlaces desde el circuito de luces de freno hasta el sistema de control de velocidad crucero. Esto es para que el control de crucero se apague cuando se accionen los frenos. También se puede establecer un vínculo con el sistema de frenos antibloqueo.
Fig.: Máquina de enfoque de faros, probador de faros de vehículos
Los circuitos son operados por el interruptor apropiado. El interruptor de la luz de freno suele montarse de modo que actúe sobre el pedal del freno. El interruptor de marcha atrás es parte de la caja de cambios o varillaje de cambio de marcha.
Fig. Circuito de luces de freno y luces de marcha atrás
Los diodos emisores de luz (LED) son más caros que las bombillas. Sin embargo, los ahorros potenciales en los costos de diseño debido a la larga vida útil, el uso de unidades selladas y una mayor libertad de diseño podrían compensar el gasto adicional. Los LED son ideales para las luces de freno porque se iluminan más rápido que las bombillas ordinarias. Este tiempo es aproximadamente la diferencia entre 130 ms para los LED y 200 ms para las bombillas. Si esto está relacionado con una luz de freno del vehículo a velocidades de autopista, entonces el aumento del tiempo de reacción equivale a aproximadamente la longitud de un automóvil. Esto es potencialmente una importante contribución a la seguridad vial.
Fig. Interruptores de luz de freno del automóvil
Fig. Interruptores de luz de marcha atrás del automóvil
Luz interior
La iluminación interior consta de varios sistemas, siendo los principales las luces de cortesia o luces de techo, las luces de mapa y las luces de iluminación del panel. Las características como el retraso y el apagado progresivo ahora son comunes. Esto requiere algún control electrónico. Las luces de mapa son una característica adicional para ayudar a leer un mapa en la oscuridad. Hay muchos tipos disponibles: algunos son pequeños focos, que forman parte del conjunto de luces interiores, mientras que otros se colocan en la consola central del vehículo.
Las luces están diseñadas para iluminar el interior del vehículo cuando se abren las puertas. La mayoría de los automóviles tienen una luz interior central sobre el espejo retrovisor, o dos luces a los lados sobre los hombros del conductor y del pasajero. Los interruptores de puerta son contactos simples con resorte que se activan cuando se abre la puerta. Los contactos se vuelven a abrir cuando se cierra la puerta. A veces se utilizan juntas de goma para evitar el ingreso de agua desde afuera. Los mismos interruptores también se pueden usar para el sistema de alarma.
Fig. Circuito eléctrico para luces interiores
El circuito que se muestra en la siguiente figura es típico de muchos de uso común. Los interruptores deslizantes tienen tres posiciones: "apagado", "encendido" y "accionado por la puerta". El módulo de control debe permitir la operación de retardo. En este caso, también se utiliza para el sistema de cierre centralizado.
Las luces del panel y de los instrumentos se iluminan cuando las luces de posición del vehículo están encendidas. La mayoría de los automóviles también incorporan una llave de atenuación para que se pueda configurar el nivel de iluminación.
Fig. Interruptor de puerta de automóvil
Las luces interiores son importantes para la comodidad de los pasajeros. La mayoría ahora opera a través de algún tipo de control electrónico. Una mejora es un retraso de apagado, después de que se cierran las puertas. Algunos fabricantes están vinculando funciones como las luces interiores con otros sistemas, mediante un módulo de control central.
Circuitos de iluminación
Los circuitos de iluminación pueden parecer complejos a primera vista. Sin embargo, si se concentra en una sola parte del circuito a la vez, le resultará más fácil de entender. Los relés se usan a menudo porque toman la carga de los interruptores de control. Sin embargo, son simples interruptores, ¡así que no se asuste! Tómese su tiempo y encontrará que los circuitos eléctricos son un desafío interesante.
El siguiente diagrama es el ejemplo de circuito de iluminación completo de un vehículo.
Fig. Circuito de iluminación de Toyota
Indicadores y luces de peligro
Los indicadores de dirección (señales de giro) tienen una serie de requisitos legales. La luz producida debe ser ámbar (o roja en la parte trasera de algunos automóviles estadounidenses), pero pueden agruparse con otras luces. La frecuencia de parpadeo debe estar entre uno y dos por segundo, con un tiempo de encendido relativo de entre 30% y 57%. Si ocurre una falla, esto debe ser evidente para el conductor mediante el funcionamiento de una luz de advertencia en el tablero. La falla puede ser indicada por un cambio claro en la frecuencia de operación o por la luz de advertencia que permanece encendida. Si una de las bombillas principales falla, las luces restantes deberían continuar parpadeando perceptiblemente.
Fig. señales de giro
Existe legislación relativa a la posición de montaje de las luces exteriores. Las luces indicadoras traseras deben estar dentro de una distancia establecida com respecto luces traseras y dentro de una altura establecida. El vataje (potencia) de las bombillas indicadoras es normalmente de 21 W.
Estas luces a menudo vienen con el nombre de luces auxiliares o de señalización. Las bombillas se combinan a menudo con las luces traseras.
Fig. Señales comunes de advertencias o iluminación en tableros de automóviles
El funcionamiento de la unidad de intermitencia suele basarse en un circuito integrado. El de tipo electrónico puede hacer funcionar al menos cuatro focos de 21 W (delanteros y traseros) y dos repetidores laterales de 5 W cuando funciona en modo de peligro o baliza. Esto continuará durante varias horas si es necesario. Las unidades intermitentes se clasifican según la cantidad de bombillas que pueden operar. Al acarrear un remolque, la unidad debe poder funcionar con una potencia mayor. La mayoría de las unidades utilizan un relé para accionar la conmutación, ya que éstos proporciona una señal audible. Las unidades intermitentes de tipo térmico todavía se utilizan en vehículos más antiguos. Los indicadores LED ahora también se están utilizando en lugar de las bombillas indicadoras. Generalmente como indicadores de advertencia en el tablero.
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