Equipo básico para el puesto de trabajo del laboratorio de electrónica, para trabajar con vehículos eléctricos.

Cualquiera que se ocupe de la electrónica por motivos profesionales o privados pronto descubrirá que resulta imprescindible adecuar la zona de trabajo, para que, más que por su estética, resulte ser totalmente efectiva en equipamiento útil. Un puesto de trabajo fijo con instrumentos de medición instalados de forma permanente es más práctico y seguro para el taller reparador.

Pero, ¿qué pertenece a un lugar de trabajo así? ¿Cómo elijo el equipo adecuado? ¿Cómo configuro el lugar de trabajo? Estas preguntas serán respondidas en el siguiente artículo, cuyo contenido seguro que a muchos talleres de reparación automotriz les ayudará mucho. Hoy la electrónica del automóvil, requiere de bastantes conocimientos y por supuesto el equipo necesario para realizar una buena diagnosis y una perfecta reparación.

SEGURIDAD ELECTRICA

“La seguridad es lo primero” es la máxima prioridad cuando se maneja la electricidad. Al configurar una estación de trabajo electrónica, esto significa que la instalación eléctrica cumple con las normas de baja y alta tensión, vigentes en el pais: REGLAMENTACION ELECTROTECNICA. Una protección RCD (disyuntor de circuito de corriente residual) de 10 mA, 20 mA, dependiendo de la estación es una necesidad absoluta. tambien los PIA necesarios por circuitos de alimentacion CA. y por supuesto protección por disyuntor para  circuito AT y alimentación carga para vehículos electricos, según la reglamentación electrotécnica vigente, que para España, ponemos el enlace: REGLAMENTACION ELECTROTECNICA INFRAESTRUCTURA PARA LA CARGA DE VEHICULOS ELECTRICOS.

Se debe prestar especial atención a la puesta a tierra (PE) de acuerdo con las normas. Esto es importante de dos formas. En primer lugar, es una cuestión de vida para el ingeniero electrónico y, en segundo lugar, una buena conexión a tierra es esencial para mantener las cargas electrostáticas alejadas de los componentes electrónicos sensibles.

En los laboratorios de electrónica de la industria existen redes de puesta a tierra separadas para la protección ESD, porque en las plantas industriales el conductor de protección es un factor esencial para la seguridad y literalmente está constantemente vivo. Esto se debe principalmente a convertidores de frecuencia y fuentes de alimentación conmutadas, que descargan sus corrientes de fuga de los filtros EMC a través del conductor de protección.

Introducción a los sistemas de seguridad electrica, pulsa sobre el icono para ver más...

Los cursos que se imparten sobre la electricidad y electrónica del automóvil, sobre todo los eléctricos, lo primero que se detalla es la seguridad.

El vehículo eléctrico dispone de módulos electrónicos que manejan y regulan alto voltaje, es importantísimo conocerlo y tomar las medidas adecuadas antes de realizar cualquier manipulación sobre ellos

Es obvio decir que hasta incluso, manipular un condensador electrolítico de 30 microfaradios a 450 v, por ejemplo, ya representa un peligro el manipularlos, si no se conocen o no se toman las medidas de seguridad pertinentes. Por tanto se hace necesaria tambien, los correspondientes carteles que avisen o recuerden de tales precauciones.

EQUIPO DEL LABORATORIO, (MESA, ENCHUFES, ETC.).

Puesto de trabajo significa, ante todo, una mesa. Esto debería hacer posible un trabajo relajado y sin fatiga. La superficie de la mesa debe ser de 90 × 200 cm para que los instrumentos de medición quepan en ella y haya suficiente espacio para moverse para trabajar. También es necesario espacio de almacenamiento en forma de cajones.

Idealmente, los instrumentos de medición deben colocarse en un estante sobre la superficie de trabajo. Este estante debe estar firmemente conectado a la mesa. En un ambiente privado, la mesa seguramente estará completamente hecha de madera. Esto significa que para las medidas de protección ESD se necesitan componentes adicionales, más sobre esto más adelante.

En un entorno profesional encontrarás mesas que se apoyan sobre un marco de metal y cuya encimera es de madera. Pero esta madera está laminada con una lámina de cobre. La construcción metálica de la mesa está conectada directamente al conductor de tierra de protección o la red ESD separada, al igual que la superficie de trabajo metalizada. En el caso de componentes electrónicos especialmente sensibles, incluso la pintura de la estructura metálica es conductora de electricidad. Para ello, se añade grafito a las pinturas en polvo para obtener una superficie conductora durante el recubrimiento en polvo.

Una breve excursión al pasado: mi primer lugar de trabajo en la década de 1973 fué en un aula de maestria industrial (el laboratorio de tecnología) se reforzó con una viga doble T de 120 mm con una consola de madera, donde se hubicaban los voltimetros de panel, amperimetros, vatímetros, frecuencimetros, y grandes contactores. Sobre él había instrumentos de medición en carcasas de chapa de acero y frontales de baquelita, cada uno con un peso de entre 50 y 100 kg, debido a los grandes y pesados transformadores que los alimentaban. Para mí y mis colegas, resultaban verdaderas joyas de la tecnología. Todos los instrumentos eran analógicos, con conectores de banana y pinzas de cocodrilo en los extremos del cable de muestreo de señales. Como util de continuidad disponiamos en el panel de sendos pilotos de neón en serie con elementos de consumo, tales como una bombilla de 100 W. Nada comparado con lo que tenemos actualmente.

Debe haber una cantidad suficiente de enchufes sobre la mesa, todos los cuales se pueden proteger mediante un PIA -(pequeño interruptor automático), por cada tres enchufes. Idealmente, los enchufes deben ubicarse en un conducto o canaleta para cables que esté firmemente conectado a la estación de trabajo. 

Tampoco hace falta que el puesto de trabajo en electrónica sea sobrecargado de dispositivos.

En el pasado, como ya mencioné, todo lo que se podía comprar en instrumentos de medición era analógico. Pero ahora nos puede surgir la pregunta: ¿utilizo un instrumento de medición analógico o un instrumento de medición digital? Los instrumentos de medición digitales siempre están justificados cuando se requieren mediciones precisas de valores. Los instrumentos de medición analógicos son superiores a los digitales, por ejemplo, para trabajos de ajuste. La “inquietud” de una pantalla digital puede ser bastante molesta durante el ajuste, porque es difícil reconocer una tendencia: ¿el valor sube o baja? Un instrumento puntero analógico es mucho más fácil de leer. El movimiento de un puntero es más fácil de reconocer para el ojo humano que los valores digitales en constante cambio. En la descripción de los dispositivos entraré en el tema con más detalle. Sobre todo a la hora de elegir el osciloscopio y el multímetro, surge la pregunta: “analógico o digital”, lo analizaremos mas adelante.

El orden también es importante.

LO NECESARIO SOBRE EL PUESTO DE TRABAJO

Antes de comenzar, os dejamos un enlace a una de las publicaciones que considero de obligada lectura, Fundamentos de Instrumentación Electrónica, publicado por dos genios, Luis Gómez Déniz y Felix Tobajas Guerrero. del departamento de ingeniería electrónica y automática, (Escuela técnica superior de ingenieros de telecomunicación -UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA).

Primero, para los que no están tan iniciados en la electricidad y electrónica, conviene un repaso a este manual, pulsa sobre el icono:

Responderé a la preguntas iniciales con una lista de dispositivos. En mi opinión, los dispositivos que se enumeran a continuación pertenecen a una estación de trabajo electrónica normalmente equipada.

Lista de dispositivos

· Osciloscopio

· Unidad de alimentación de laboratorio

· Generador de funciones

· Multímetro

· Comprobador de componentes para semiconductores

· Medidor LCR

· Transformador de aislamiento variable

· estación de soldadura

· Alfombra de trabajo ESD

· Juego de herramientas ESD

Los dispositivos especiales, como un analizador de espectro o un dispositivo de medición de EMC, son bastante innecesarios para el uso diario normal.

¿QUE DISPOSITIVO PUEDE HACER QUE?. LOS CRITERIOS DE ELECCION DE LOS MAS NECESARIOS.

La lista de dispositivos es bastante larga y no es fácil encontrar el dispositivo adecuado para su propio lugar de trabajo. Para una primera orientación hay tres criterios que conviene aclarar:

· Requisitos técnicos resultantes de la tarea

· Presupuesto

· Condiciones espaciales

Estos tres criterios proporcionan un marco aproximado. Para seleccionar y comprar el dispositivo más adecuado para su propio uso, debe adoptar un enfoque específico del dispositivo. Por lo tanto, echaremos un vistazo más de cerca a cada dispositivo de esta forma, tendrá una guía apróximada para tomar decisiones.

EL OSCILOSCOPIO, ¿ANALOGICO O DIGITAL…?

Los primeros dispositivos tipo osciloscopio aparecieron en la década de 1930. No estaban calibrados y se usaban principalmente para mostrar curvas de voltaje. Se utilizaron principalmente en la tecnología

de radar emergente. El primer osciloscopio similar a los que se utilizan actualmente fue presentado por Tektronix en 1946. Fue bautizado como “Modelo 511”.

¿Cuáles son los criterios para seleccionar un osciloscopio?

· Ancho de banda o la mayor frecuencia posible que aún se puede mostrar

· Categoría CAT: I, II, III o IV

· Número de canales de medición necesarios

· Accesorios Suministrados

· Analógico o digital

Lo primero que debe hacer es decidir en qué rango de frecuencia desea trabajar con el osciloscopio. Tiene sentido comenzar con un ancho de banda de 20 MHz. Uno no debería ir por debajo de eso. En la actualidad, hay dispositivos de la clase profesional que van mucho más allá de 1 GHz. Los anchos de banda más bajos no son razonables y generalmente dan resultados de medición incorrectos y deficientes. Las soluciones de tarjetas de sonido para PC o las soluciones basadas en µController son en su mayoría bastante inútiles para el uso diario.

Con los osciloscopios digitales, la frecuencia de muestreo es un criterio de calidad adicional. Cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, más preciso será el resultado de la medición digital. La frecuencia de muestreo debe ser al menos un factor de 5 (criterio de Nyquist) mayor que el ancho de banda del instrumento. Esto se debe a que, a diferencia de los dispositivos analógicos que muestran una señal de forma continua, es posible que un osciloscopio digital ni siquiera capture las señales rápidas que se producen durante las pausas de muestreo. Este es un problema importante, especialmente para dispositivos de bajo costo con baja frecuencia de muestreo. Aquí puede suceder que una señal no se pueda medir aunque esté presente. Esto no puede suceder con un osciloscopio analógico. La razón de esto es que los osciloscopios analógicos muestran todo lo que está presente en la entrada. Es por eso que todavía tienen ventajas sobre sus colegas digitales en esta área.

Categorías de medición CAT

Otro punto importante es la clasificación y homologación del osciloscopio según las categorías de medida CAT. Estas categorías determinan el entorno en el que se puede utilizar un instrumento de medida. Hay cuatro de ellos, que también se aplican a todos los demás instrumentos de medición:

CAT I: La categoría I es para mediciones realizadas en circuitos no conectados directamente a la red. Algunos ejemplos son las mediciones en circuitos no derivados de la red y los circuitos derivados de la red (internos) especialmente protegidos. En el último caso, las tensiones transitorias son variables; por esa razón, IEC 61010-1-5.4.1 (g) requiere que el usuario conozca la capacidad de resistencia transitoria del equipo.

CAT II: La categoría de medida II es para medidas realizadas en circuitos conectados directamente a la instalación de baja tensión. Algunos ejemplos son las medidas en electrodomésticos, herramientas portátiles y equipos similares.

CAT III: La categoría de medición III es para mediciones realizadas en la instalación del edificio. Ejemplos de ello son las medidas en cuadros de distribución, interruptores automáticos, cableado, incluidos cables, barras colectoras, cajas de conexiones, interruptores, tomas de corriente en la instalación fija y equipos industriales.

CAT IV: La categoría de medición IV es para mediciones realizadas en la fuente de la instalación de baja tensión. Algunos ejemplos son los medidores de electricidad y las mediciones en dispositivos primarios de protección contra sobrecorriente y unidades de control de ondulación.

UNIDAD DE ALIMENTACION DE LABORATORIO

En la mayoría de las ocasiones, se requiere alimentar un módulo electrónico para poder detectar sus fallas o para asegurarse que funciona correctamente, antes de proceder a su instalación. Las fuentes de alimentación de laboratorio de hoy se pueden dividir en dos clases de tecnología:

· Dispositivos clásicos de longitud regulada

· Dispositivos pulsados con convertidores flyback

Las unidades clásicas de control longitudinal tienen todas el mismo problema: se calientan y deben enfriarse activamente. Sin embargo, su ventaja es que el voltaje de salida proporcionado está menos sujeto a señales de ruido e interferencia. Esta es una ventaja absoluta cuando se trabaja en circuitos que amplificarían tales interferencias (por ejemplo, amplificadores de alta fidelidad).

Los dispositivos sincronizados no se calientan tanto y hay dispositivos con corrientes de salida más altas, lo cual es una ventaja cuando se trabaja en circuitos de electrónica de potencia. Hoy en día, las versiones de dos canales son el estándar para estos dispositivos. Estos dispositivos también son adecuados para conexión en paralelo o en serie. Solo la calidad del voltaje de salida no es tan buena como la calidad de los dispositivos regulados en serie.

El rango de voltaje de salida de los dispositivos estándar generalmente va de 0-30 V. Esto es suficiente para la rutina normal de laboratorio. Si se requieren voltajes más altos, se deben utilizar dispositivos especiales.

Otra función importante es la corriente de salida ajustable. También se pueden utilizar buenas fuentes de alimentación de laboratorio como fuente de corriente constante.

Si trabaja mucho con amplificadores y electrónica de audio y video, es preferible una fuente de alimentación de laboratorio regulada longitudinalmente a la versión con reloj. Si necesita mucha potencia, la versión con reloj es la elección correcta. Después de un tiempo, es probable que ambas versiones estén disponibles en el estante.

GENERADOR DE FUNCIONES

Seno, rectángulo, triángulo: estas son las formas de señal con las que debe lidiar en el trabajo diario de laboratorio. En el pasado, estas señales se generaban en forma analógica, pero hoy en día los procesadores de señales digitales en los llamados generadores de señales DDS hacen el trabajo. La calidad de las señales generadas es excelente y deja sin trabajo a los predecesores analógicos.

También existen límites superiores de ancho de banda para los generadores de funciones. Los dispositivos que pueden generar señales de hasta 5 MHz son un buen estándar. Pero aquí, al igual que con los osciloscopios, la regla es: cuanto más alto, mejor.

Incluso los generadores DDS simples pueden hacer más hoy que sus predecesores analógicos.

· AM estándar

· FM

· PM

· FSK

· SUMA

· barrer

Contador de frecuencia y ráfagas

Dos canales no son necesariamente obligatorios, pero si el dispositivo los trae, esto no es una desventaja. En términos de calidad, los generadores DDS independientes son consistentemente buenos. No se recomiendan las soluciones para PC.

MULTIMETROS ANALOGICOS O DIGITALES

En realidad, aquí no surge la cuestión de “analógico o digital”. Necesita ambos tipos de equipos en la mesa de laboratorio. Los multímetros digitales son indispensables por su precisión de lectura y los multímetros analógicos por su puntero, que es superior a la pantalla digital a la hora de ajustar filtros y otros circuitos. Las pantallas de gráficos de barras de algunos multímetros digitales no son un reemplazo adecuado para un puntero de medición.

La categoría de medición es importante al seleccionar un multímetro. CAT III y el voltaje de medición máximo de 600 V son el límite más bajo. Todo lo que esté por debajo de esto no es adecuado para la estación de trabajo de laboratorio.

Una escala de espejo para mejorar la precisión de lectura es estándar en los multímetros analógicos de hoy. No debes usar nada más.

Con los multímetros digitales, la cantidad de dígitos mostrados es importante. Debería ser al menos cuatro, cuanto más mejor, pero también más caro.

COMPROBADOR DE COMPONTENES SEMICONDUCTORES

A la hora de reparar dispositivos electrónicos o seleccionar componentes, un tester especializado en semiconductores es fundamental.

El “Tektronix Curve Tracer 576” y sus sucesores fueron legendarios en esta categoría de instrumentos de medición. Este coloso de 31 kg pudo medir todos los componentes disponibles en ese momento. Incluso podría dibujar un conjunto de características en la pantalla del osciloscopio. Los dispositivos en funcionamiento todavía se comercializan en el rango de cuatro dígitos en la actualidad. Los probadores de componentes actuales son mucho más pequeños y prácticos.

Algunas cosas se pueden medir con el multímetro, pero si tienes que medir un transistor Mos-Fet, por ejemplo, utilizados en los convertidores de los vehículos eléctricos, esto ya no es posible con el multímetro. Los probadores de componentes especializados en semiconductores no solo proporcionan información de que el componente está funcionando, sino también de qué componente es y cuáles son sus ratios. Si tiene que seleccionar componentes con las mismas características, por ejemplo, esto no es posible sin un comprobador de componentes.

COMPROBADOR DE LCR

L = inductancia (bobinas), C = capacitancia (condensador), R = resistencia. Un medidor LCR es una herramienta indispensable para verificar estos componentes pasivos. Un multímetro es más como un "hierro del tesoro" para esta tarea. Un medidor LCR es superior a un multímetro en términos de precisión y exactitud. Además, los buenos medidores LCR pueden proporcionar más información sobre el componente que se va a medir. En el caso de los condensadores, por ejemplo, proporcionan información sobre el valor importante de la ESR, o en el caso de las bobinas, sobre su calidad. Dado que las demandas de precisión son muy altas, el medidor LCR es el instrumento de medición más caro en la mesa de laboratorio después del osciloscopio.

TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO VARIABLE

El transformador de aislamiento variable se utiliza cuando un dispositivo se enciende por primera vez o si hay un defecto. Con el transformador de aislamiento variable, un dispositivo se puede energizar cuidadosamente sin que comience a humear inmediatamente. Hasta no hace mucho e incluso en algunos laboratorios todabía se sigue utiliando la alimentación de pruebas con una bombilla en serie muy apto para el primer encendido de un amplificador a valvulas y ajustar el bias.

El aislamiento galvánico de la red le permite trabajar de forma segura en un dispositivo que está bajo tensión de red. Una característica notable de estos dispositivos es la toma de tierra sin contacto a tierra de protección. Esto es necesario para proporcionar una separación galvánica del cien por cien. La salida de un transformador de aislamiento de regulación no debe conectarse a tierra. Además, no se pueden conectar otras medidas de protección como RCD (FI) aguas abajo. No funcionarían y violarían la regulación DIN de que no se puede conectar una segunda medida de protección a un transformador de aislamiento variable.

Un transformador de aislamiento variable debe tener una capacidad de aprox. 1 kW. Esto es suficiente para el trabajo diario de laboratorio. También se debe instalar un dispositivo de medición de voltaje y corriente.

El transformador de aislamiento variable será la parte más pesada de la mesa de laboratorio y debe colocarse sobre la mesa en una posición de fácil acceso. Por razones de seguridad, no se recomienda colocarlo en un estante.

ESTACION DE SOLDADURA

Desde julio de 2006, solo se pueden utilizar soldaduras sin plomo en la UE. Las soldaduras de repuesto sin plomo plantean mayores exigencias a las estaciones de soldadura. Los tiempos de los soldadores no regulados con potencia por debajo de 50 W en la estación de trabajo de la electrónica han terminado. Las temperaturas más altas deben mantenerse con mayor precisión para obtener una unión soldada que funcione. Esto requiere sobre todo una mayor potencia eléctrica en el soldador. Hoy en día son necesarios 80 W-150 W para alcanzar y mantener las temperaturas de trabajo de la junta soldada. Para mantener exactamente la temperatura de soldadura, es necesario un control electrónico. Estos requisitos se cumplen fácilmente con las estaciones de soldadura modernas.

PROTECCION ESD

Hubo momentos en la historia de la electrónica en los que la protección ESD no era un problema. ESD significa descarga electroestática. Los tubos, relés o selectores mecánicos eran absolutamente insensibles a las descargas electrostáticas. Con la llegada de los semiconductores en los años 50 del siglo pasado, el tema se volvió cada vez más importante. Hoy en día, la protección ESD es obligatoria en todas las estaciones de trabajo de electrónica. Trabajar en ensamblajes electrónicos sin medidas de protección efectivas contra “descargas eléctricas ESD” es una negligencia grave. Afortunadamente, esto se reconoció rápidamente y se lanzaron al mercado productos que brindan una ayuda eficaz contra las descargas electrostáticas.

BUSCANDO EL OBJETIVO

El objetivo es transmitir la idea de diseño de la estación o laboratorio de electrónica para la diágnosis y reparaciones eléctricas y electrónicas que, lógicamente, depende de la inversión que se desea realizar o el carácter innovador que uno tenga. Lo principal es que la configuración que se diseñe, sea totalmente efectiva y sobre la que tendremos todo el conocimiento posible sobre el equipamiento para que sea eficaz.

Por último queda la estética que, también es efectiva. Yo siempre he dicho que un cliente, sobre todo si es nuevo, cuando deposita su vehículo en el taller, lo primero que busca es que su vehículo sea bien reparado y trata de relacionar hechos a primera vista que le proporcionen la confianza en que esto será posible. Tales hechos suelen ser las características de las instalaciones del taller, el equipamiento que este tiene, el orden y la limpieza y sobre todo el talante de su personal. Un ejemplo, que puedo poner sobre el equipamiento del taller, puede ser este del laboratorio de electronica para la diágnosis y reparaciones, sobre todo si su vehículo es totalmente eléctrico. Si el cliente ve que su vehículo es depositado para diagnosticarlo en una estación o laboratorio como el que muestra la imagen de mas abajo, seguro que se sentirá mas confiado, porque intuye que, aparentemente el taller elegido tiene conocimientos suficientes para que su vehículo sea bien reparado.

 

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