Download diseño y construcción de un sistema electrónico de información y

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA
PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
TRABAJO PARA OPTAR POR EL TITULO DE INGENIERO ELECTRÓNICO
TITULO: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO DE
INFORMACIÓN Y MONITOREO DE UN AUTOMÓVIL
AUTOR: ROGERS ARISTIZABAL SILVA
DIRECTOR: ING. GUSTAF DIMITRI PULIDO ÁLVAREZ
PAMPLONA, COLOMBIA
MARZO 1 DEL 2006
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA
PROGRAMA INGENIERÍA ELECTRÓNICA
TRABAJO PARA OPTAR POR EL TITULO DE INGENIERO ELECTRÓNICO
TITULO: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO DE
INFORMACIÓN Y MONITOREO DE UN AUTOMÓVIL
NOMBRES Y FIRMAS DE AUTORIZACIÓN:
AUTOR: ROGERS ARISTIZABAL SILVA
DIRECTOR: ING. GUSTAF DIMITRI PULIDO ALVÁREZ
OPONENTE: ING. JULIO CESAR OSPINO ARIAS
COORDINADOR DEL PROGRAMA: ING. RAMÓN ANTONIO ÁLVAREZ LÓPEZ
JURADO CALIFICADOR: PhD. CRISTHIAN MANUEL DURAN A.
PAMPLONA, COLOMBIA
MARZO 1 DEL 2006
“El hombre en todo momento es responsable. Su éxito no está con las
estrellas, está dentro de sí mismo. Debe llevar la lucha de la
autocorrección y la disciplina. Debe luchar contra la mediocridad
como un pecado y vivir la aspiración al más alto ideal de la vida.”
Frank Curtis Williams.
DEDICATORIA
A Dios Padre, fuente de vida e inspiración para los hombres.
A mi madre Marina, que siempre estuvo en los buenos y malos momentos,
siempre alentándome a seguir adelante y a quien le debo todo lo que soy.
A mi padre José, que con su apoyo y sus sabios consejos marcaron una parte
significativa de mi vida y me alentó a cumplir este sueño.
A mi hermana Fabiola y sobrina Maria Camila, las cuales son mi tesoro más
preciado y fuente de apoyo e inspiración para cumplir mis metas.
Rogers.
AGRADECIMIENTOS
Mi más sincero agradecimiento a mi Director de tesis Ing. Gustaf Dimitri Pulido Álvarez,
por su confianza y apoyo para llevar a cabo este proyecto.
A mis amigos Judith Cristancho, Jorge Alexis Ortega, Rodrigo Calderón, Adrián Carvajal,
Durvvin Rozo, Jeovani González, Jair Urbina, porque su amistad ha sido incondicional y
su apoyo fue fundamental en momentos difíciles.
A Sandra Caldera por su colaboración y ayuda el cual fue indispensable para superar
satisfactoriamente esta etapa de mi vida.
A Javier Blanco por su colaboración y consejos para un desarrollo satisfactorio del
proyecto.
A todas y cada una de las personas que colaboraron desinteresadamente para poder lograr
los objetivos del proyecto, de manera especial al Ing. Eudin Suárez Rivera.
A mi familia, que me brindo la oportunidad de superarme y me alentaron a cumplir mis
metas.
A todos los profesores de la Universidad de Pamplona, que contribuyeron con los diferentes
conocimientos adquiridos en esta etapa de mi vida.
ROGERS ARISTIZABAL SILVA
PROBLEMA
OBJETO
Este proyecto tiene como objetivo, el diseñar e implementar un sistema electrónico de
información y monitoreo aplicado a un automóvil.
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
El desarrollo permanente del automóvil se ha concentrado fundamentalmente en los últimos
años en la innovación de sistemas de componentes eléctricas y electrónicas. Un punto final
en este desarrollo no se puede predecir. Todos los sistemas funcionales fundamentales han
sido influenciados o se han hecho realidad debido a la electrónica digital, como por
ejemplo: Sistemas de antibloqueo de frenos, reducción de gases contaminantes,
disminución de consumo de combustible, seguro contra robo, gestión electrónica del motor,
y sistemas de diagnosis electrónicas.
El hecho de que los sistemas electrónicos se implanten progresivamente en los vehículos de
transporte terrestre se debe a que estos buscan mejorar su desempeño, reducir costos,
aumentar la confiabilidad, y mejorar la seguridad en las rutas.
En la actualidad uno de los factores de mortalidad más frecuentes son los accidentes
automovilísticos, que en la mayoria de los casos son causados por conductores imprudentes
que exceden el límite permitido de velocidad ó conducen en estado de embriaguez; bajo
este marco surge la idea de integrar sistemas electrónicos que permitan la obtención de
cierta información y monitoreo acerca de el estado del vehiculo y parámetros esenciales
para la buena conducción del automotor.
DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
En este trabajo de grado se profundiza en el diseño y construcción de un sistema
electrónico de información y monitoreo de un automóvil basado en microcontroladores.
LIMITES GEOGRÁFICOS
El presente trabajo inicialmente tiene, un campo de aplicación en cualquier tipo de vehiculo
familiar, pero se puede implementar en el transporte publico nacional e internacional.
LIMITES CONCEPTUALES
El prototipo que se propone en este trabajo puede ser utilizado como apoyo logístico a
propietarios de vehículos multiusuarios o a empresas de transporte publico, además de
pauta en el diseño de dispositivos en el área de Lógica Digital de la Universidad de
Pamplona.
LIMITES CRONOLÓGICOS
El presente proyecto ha sido diseñado e implementado cabalmente con las especificaciones
y parámetros mencionados en el anteproyecto, además incluye un manual de
funcionamiento para el correcto uso del sistema, monografía de protección y seguridad
para evitar accidentes automovilísticos en el casco urbano y en carretera. Este ha sido
desarrollado en el segundo periodo académico del 2005.
OBJETIVOS
Objetivo general:
Diseñar e implementar un sistema electrónico de información y monitoreo
de un
automóvil.
Objetivos específicos:
1. Investigar acerca del funcionamiento y mantenimiento de vehículos.
2. Identificar los parámetros que están unidos en el desempeño del vehículo y son
tomados directamente de los transductores ya instalados en el mismo.
3. Seleccionar el tipo de sensores adecuados para la obtención de información de los
parámetros que no están definidos en el vehículo.
4. Diseñar y construir un dispositivo electrónico para la obtención e interpretación de
las señales enviadas por los sensores, basadas en microcontroladores.
5. Realizar un registro y monitoreo de los parámetros establecidos (prueba de
alcoholemia, gestión parental, mantenimiento mecánico programado, protector del
motor contra roturas)
6.
Diseñar un sistema electrónico que asegure los registros y monitoreo de
velocidades reglamentadas por el código nacional de transito y transporte.
JUSTIFICACIÓN
La electrónica ha encontrado un campo de operación cada vez más amplio y lucrativo en la
industria automotriz. La utilización de radios, seguros y vidrios eléctricos, alarmas y
sistemas electrónicos de control se ha vuelto común en la industria automotriz actual.
La industria electrónica global ha encontrado un importante nicho de desarrollo bastante
interesante y productivo en el sector automotriz. Cada vez es más frecuente encontrarse con
aplicaciones electrónicas dentro de un vehículo, aplicaciones que van desde dispositivos de
electrónica de consumo incorporados al vehículo, hasta sistemas de seguridad que permiten
prevenir accidentes y reducen los riesgos de sufrir daños físicos al ocurrir algún siniestro.
Podemos decir que el hecho de desarrollar sistemas electrónicos de información y
monitoreo en el área automotriz no solo se obtiene un aporte a este sector industrial, sino
también al sector educativo, ya que el hecho de incursionar en estos sistemas se da la pauta
a estudiantes de Ingeniería Electrónica, Mecatrónica, para diseñar, integrar, crear e
implantar herramientas y artefactos para su aplicación en las ramas de sistemas digitales,
telecomunicaciones, automatización y robótica. Además utilizar tecnología actual y
desarrollar tecnología emergente para enfrentar los retos de la era moderna, así como
proponer soluciones integrales con una visión amplia de los requerimientos de las empresas
y de la sociedad.
Resumen
El uso de sistemas electrónicos de información y monitoreo es muy popular en varios
campos de la industria y en el sector automovilístico es cada vez más importante su
aplicación. El presente proyecto muestra la identificación y selección de parámetros
reunidos tanto del vehiculo como del conductor, ubicación de transductores para efectuar
medidas, la concepción y realización de circuitos especialmente adaptados para tomar las
señales de los transductores y luego almacenarlos y visualizarlos en tiempo real mediante
una pantalla de LCD bajo el comando de microcontroladores.
Abstract
Nowadays, Electronic, information and monitoring systems are very useful around many
sectors like industry and monitoring, because it is very important their application, that is
the principal goal or aim.
It shows and identification and selection of parameters about a vehicle and its driver; the
ubication of transductors to make decitions; the conception and realization of special
circuits for taking transductor signals that permit to keep and to observe the information in
real time throught a LCD monitor which is under microcontrolers orders.
TABLA DE CONTENIDO
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTOS
PROBLEMA
OBJETIVOS
JUSTIFICACIÓN
RESUMEN
INTRODUCCIÓN.................................................................................................................1
MARCO TEÓRICO............................................................................................................. 2
CAPÍTULO 1: LA ELECTRÓNICA EN LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ................ 2
1.1. ¿La electrónica dominará el automóvil del futuro para evitar que tenga accidentes?..... 2
1.2. Sensores controlaran la conducción de los automóviles en un futuro no muy lejano. .... 6
1.3. Incluyen ordenadores en vehículos para prevenir a otros conductores. .......................... 8
1.4. La tecnología en nuestros vehículos.............................................................................. 10
1.4.1. Common rail o conducto común ................................................................................ 10
1.4.2. Acelerador electrónico................................................................................................ 10
1.4.3. Embrague pilotado...................................................................................................... 10
1.4.4. Llave de tarjeta ........................................................................................................... 10
1.4.5. Llave con memoria para los asientos.......................................................................... 11
1.4.6. GPS (Global Positioning System) .............................................................................. 11
1.4.7. Climatización automática ........................................................................................... 11
1.4.8. Filtros de polen y de carbón activado......................................................................... 11
1.4.9. Sistema de sonido adaptativo ..................................................................................... 11
1.5. Tendencias de diseño..................................................................................................... 11
1.6. Sistemas controlados electrónicamente ......................................................................... 17
1.6.1. Sistema Antibloqueo de Ruedas ................................................................................. 18
1.6.2. Control Electrónico de Velocidad .............................................................................. 19
1.6.3. Sistema Control Electrónico del Motor ...................................................................... 19
1.6.4. Transmisión Controlada Electrónicamente ................................................................ 21
1.6.5. Sistema Electrónico Control de Climatización........................................................... 22
1.6.6. Dirección de Potencia de Asistencia Variable y Suspensión Activa.......................... 22
1.6.7. Sistema de Bolsas de Seguridad de Inflado Automático (Air Bag) ........................... 23
1.6.8. Instrumentación Electrónica ....................................................................................... 24
1.7. Necesidad de los controles de alcoholemia ................................................................... 25
1.7.1. Historia de las pruebas de alcoholemia ...................................................................... 25
1.7.2. Sistemas de análisis de alcoholemia........................................................................... 27
1.7.2.1. Análisis de alcohol en sangre .................................................................................. 27
1.7.2.2. Análisis de alcohol en orina..................................................................................... 28
1.7.2.3. Análisis de alcohol en la saliva................................................................................ 28
1.7.2.4. Análisis de alcohol en el aliento .............................................................................. 29
1.7.3. Dispositivos de análisis de alcohol en el aliento ........................................................ 29
1.7.3.2 Dispositivos de mano portátiles................................................................................ 30
1.7.3.3 Dispositivos desechables .......................................................................................... 30
1.7.3.4. Dispositivos de bloqueo en vehículos ..................................................................... 31
1.7.4. Fisiología y alcohol: relación entre concentración en sangre y aliento...................... 31
CAPÍTULO 2: MECÁNICA Y ELECTRÓNICA DEL AUTOMÓVIL....................... 35
2.1. Introducción al automóvil.............................................................................................. 35
2.1.1. Definición del automóvil ............................................................................................ 35
2.2. Sistemas o conjuntos que forman el automóvil ............................................................. 36
2.2.1 La carrocería ................................................................................................................ 36
2.2.1.2. La cabina ................................................................................................................. 36
2.2.2. El chasis...................................................................................................................... 37
2.2.2.1 El bastidor................................................................................................................. 37
2.2.3. El motor ...................................................................................................................... 38
2.2.3.1 Sistemas que componen el motor. ............................................................................ 39
2.2.3.2. Sistema de distribución............................................................................................ 39
2.2.3.3. Sistema de lubricación (fig. 2.7).............................................................................. 39
2.2.3.4. Sistema de refrigeración (fig.2.8) ............................................................................ 40
2.2.3.5. Sistema de alimentación .......................................................................................... 40
2.2.3.6. Sistema eléctrico...................................................................................................... 41
2.2.3.7. La batería ................................................................................................................. 41
2.2.3.8. Circuito de carga de la batería ................................................................................. 42
2.2.3.9. Circuito de encendido eléctrico del motor............................................................... 42
2.2.3.10. Circuito de arranque del motor eléctrico ............................................................... 43
2.2.3.11. Circuito electrónico para la inyección de gasolina................................................ 44
2.2.3.12. Circuito de bujías de caldeo. Motores diesel......................................................... 44
2.2.3.13. Circuito de alumbrado, señalización, control y accesorios ................................... 45
2.2.4. Sistema de transmisión ............................................................................................... 45
2.2.4.1. El embrague............................................................................................................. 46
2.2.4.2. La caja de cambios .................................................................................................. 47
2.2.4.3. El árbol de transmisión ............................................................................................ 48
2.2.4.4. El eje motriz (par cónico-diferencial)...................................................................... 48
2.2.4.5 Sistema de suspensión .............................................................................................. 49
2.2.5. Sistema de dirección................................................................................................... 51
2.2.5.1. Características que debe reunir un Sistema de Dirección........................................ 51
2.2.6. Sistema de frenado ..................................................................................................... 52
2.2.7. Ruedas y neumáticos .................................................................................................. 54
2.2.7.1. La rueda ................................................................................................................... 54
2.2.7.2. El neumático ............................................................................................................ 55
2.3. Sistema Eléctrico del Vehiculo ..................................................................................... 56
2.3.1. Concepto de electricidad y magnetismo..................................................................... 56
2.3.1.1. Corriente eléctrica ................................................................................................... 56
2.3.1.2. Intensidad de corriente ............................................................................................ 57
2.3.1.3. Diferencia de potencial (voltaje) ............................................................................. 58
2.3.1.4. Resistencia eléctrica ................................................................................................ 59
2.3.1.5. Potencia eléctrica..................................................................................................... 60
2.3.1.6. Fusibles.................................................................................................................... 60
2.3.1.7. Magnetismo ............................................................................................................. 60
2.3.1.8. Líneas de fuerza....................................................................................................... 61
2.3.1.9. Campo magnético .................................................................................................... 62
2.3.1.10. Electromagnetismo ................................................................................................ 62
2.3.1.11. Inducción electromagnética................................................................................... 63
2.3.1.11.1. Corrientes inducidas ........................................................................................... 63
2.3.2. Sistema de encendido ................................................................................................. 63
2.3.2.1. Encendido por batería.............................................................................................. 64
2.3.2.1.2. Elementos principales del sistema de encendido por batería ............................... 65
2.3.2.1.3. Llave de contacto.................................................................................................. 65
2.3.2.1.4. Posiciones del interruptor de puesta en marcha.................................................... 66
2.3.2.2. Bobina...................................................................................................................... 66
2.3.2.2.1 Ruptor .................................................................................................................... 67
2.3.2.2.2. Condendador......................................................................................................... 69
2.3.2.2.3. Distribuidor........................................................................................................... 69
2.3.2.2.4. Mecanismo de regulación automática .................................................................. 70
2.3.2.2.5. Bujías .................................................................................................................... 72
2.3.2.2.6. Funcionamiento del sistema de encendido por batería......................................... 74
2.3.2.2.7 Encendido transistorizado...................................................................................... 76
2.3.2.2.8 Encendido electrónico ........................................................................................... 77
2.4. Sistema Electrónico del Vehiculo.................................................................................. 78
2.4.1. ECM o ECU ............................................................................................................... 78
2.4.1.1. Conector EOBD II ................................................................................................... 80
2.5. Sensores ......................................................................................................................... 81
2.5.1. Tipos de sensores........................................................................................................ 82
2.5.1.1. Sensor de temperatura ............................................................................................. 83
2.5.1.1.1. Sensor de temperatura del refrigerante................................................................. 83
2.5.1.1.2. Sensor de temperatura del aire.............................................................................. 84
2.5.1.2. Potenciómetro sensor de mariposa .......................................................................... 85
2.5.1.2.1. Caudalímetro LH-jetronic (por hilo caliente)....................................................... 86
2.5.1.2.2. Caudalímetro D-jetronic (por mariposa) .............................................................. 86
2.5.1.2.3. Sensor de masa del flujo de aire (MAF)............................................................... 87
2.5.1.2.4. Sensor de presión absoluta MAP.......................................................................... 87
2.5.1.2.5. Sensor de posición de la mariposa (TPS) ............................................................. 90
2.5.1.3. Sensor inductivo ...................................................................................................... 91
2.5.1.3.1. Sensor PMS y RPM.............................................................................................. 91
2.5.1.3.2. Sensor de inducción.............................................................................................. 93
2.5.1.3.3. Sensor del cigüeñal............................................................................................... 93
2.5.1.4. Sensor de pistoneo piezo eléctrico........................................................................... 94
2.5.1.4.1. Sensores de detonación......................................................................................... 94
2.5.1.5. Sensor hall ............................................................................................................... 95
2.5.1.5.1. Sensor de distancia recorrida................................................................................ 96
2.5.1.5.2. Sensor de velocidad de giro de ruedas ................................................................. 97
CAPÍTULO 3: DESCRIPCIÓN DE DISPOSITIVOS.................................................... 98
3.1. Selección de Controlador............................................................................................... 98
3.1.1. Los PICs de Microchip ............................................................................................... 98
3.1.1.1. Historia de los PICs. ................................................................................................ 99
3.1.1.2. Características de los PICs ...................................................................................... 99
3.1.1.3. Gamas de PICs ...................................................................................................... 102
3.1.1.4. La memoria............................................................................................................ 103
3.1.1.4.2. Memoria de programa ........................................................................................ 104
3.1.1.4.3. Registros ............................................................................................................. 105
3.1.1.4.4. Contador de programa. ....................................................................................... 105
3.1.1.4.6. Puertos de Entrada / Salida................................................................................. 107
3.1.1.4.7. Temporizador / Contador ................................................................................... 107
3.1.1.4.8. Interrupciones ..................................................................................................... 108
3.1.1.4.9. Instrucciones....................................................................................................... 109
3.1.1.4.10. Modos de direccionamiento ............................................................................. 109
3.1.1.5. Oscilador externo................................................................................................... 109
3.1.1.6. Herramientas de desarrollo.................................................................................... 111
3.1.2. PIC 18F452............................................................................................................... 111
3.1.2.1. El procesador del PIC18F452................................................................................ 111
3.1.2.2. Diagrama de bloques PIC 18F452......................................................................... 112
3.1.2.3. Organización de la Memoria. ................................................................................ 113
3.1.2.3.1. Memoria Interna (RAM). ................................................................................... 113
3.1.2.3.2 Memoria de Programa ........................................................................................ 114
3.1.2.3.3 Contador de programa ......................................................................................... 114
3.1.2.3.4. Puertos de Entrada/Salida................................................................................... 115
3.1.2.3.5 Interrupciones ...................................................................................................... 115
3.1.2.4. Encapsulado........................................................................................................... 117
3.1.2.5 Puertos de Comunicación ...................................................................................... 117
3.1.2.5.1 Modulo MSSP ..................................................................................................... 118
3.1.2.5.2 Modulo Usart....................................................................................................... 118
3.1.2.5.2.1 Asíncrono (full-duplex) .................................................................................... 118
3.1.2.5.2.2 Síncrono (semiduplex)...................................................................................... 119
3.2. Pantalla LCD Gráfica .................................................................................................. 119
3.2.1. Especificaciones Técnicas ........................................................................................ 120
3.2.2. Especificaciones generales ....................................................................................... 121
3.2.3. Configuración de pines............................................................................................. 121
3.3. Reloj en tiempo real (RTC) DS1302 .......................................................................... 121
3.3.1. Configuración de los pines ....................................................................................... 123
3.3.2. Circuito de operación ............................................................................................... 123
3.3.3. Diagrama en bloque.................................................................................................. 124
3.3.4. Circuito Oscilador .................................................................................................... 124
3.4 Teclado Matricial 4x4................................................................................................... 124
3.4.1 Funcionamiento del teclado....................................................................................... 125
3.5. Alcoholímetro Digital.................................................................................................. 127
3.5.1. Especificaciones Técnicas ........................................................................................ 128
3.5.2. Semiconductor de tipo sensor de alcohol HS130A .................................................. 129
3.6. Amplificador instrumental INA128P .......................................................................... 129
3.6.1. Descripción del INA128P......................................................................................... 130
3.6.2. Circuito interno del INA128P .................................................................................. 130
3.6.3. Configuración de pines............................................................................................. 131
3.6.4. Rangos máximos absolutos ...................................................................................... 131
3.6.5. Valores de Ganancia................................................................................................. 131
3.7. Sensor de efecto hall UGN3503 .................................................................................. 132
3.7.1. Configuración de pines............................................................................................. 132
Funcionamiento .................................................................................................................. 133
CAPÍTULO 4: DISEÑO DEL HARDWARE ................................................................ 135
4.1. Especificaciones generales .......................................................................................... 135
4.2. Diagrama en bloques del sistema ................................................................................ 136
4.3. Diseño del circuito....................................................................................................... 136
4.3.1 PIC Maestro (master) ................................................................................................ 137
4.3.1.1. Transmisión serial ................................................................................................. 139
4.3.1.2. Diagrama de flujo del sistema (PIC MASTER) .................................................... 144
4.3.2. PIC Esclavo (slave) .................................................................................................. 145
4.3.2.1. Conversión análogo-digital ................................................................................... 146
4.3.2.1.1. Registros de trabajo ............................................................................................ 147
4.3.2.2. Diagrama de flujo del sistema (PIC slave) ............................................................ 151
CONCLUSIONES ............................................................................................................ 152
ANÁLISIS ECONÓMICO .............................................................................................. 154
MARCO LEGAL.............................................................................................................. 156
PROTECCIÓN E HIGIENE DEL TRABAJO..............................................................157
CRITERIOS DE CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD DEL SISTEMA .......... 158
IMPACTO AMBIENTAL ............................................................................................... 159
RESULTADOS..................................................................................................................160
BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 161
ANEXOS ........................................................................................................................... 162
INTRODUCCIÓN
En la actualidad uno de los factores de mortalidad más frecuentes son los accidentes
automovilísticos, que en el mayor de los casos son causados por conductores imprudentes
que exceden el límite permitido de velocidad ó conducen en estado de embriaguez; bajo
este marco surge la idea de integrar sistemas electrónicos que permitan la obtención de
cierta información que puedan en algún momento prevenir estos tipos de eventos y en el
mejor de los casos salvar vidas.
Los sistemas electrónicos de información y monitoreo son implantados progresivamente en
vehículos de transporte terrestre con el objeto de mejorar su desempeño, reducir costos,
aumentar la confiabilidad y mejorar la seguridad en la vías.
-1-
MARCO TEÓRICO
CAPÍTULO 1: LA ELECTRÓNICA EN LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ
El siguiente capitulo describe como la industria automotriz ha incorporado sistemas
electrónicos para ofrecer confort y seguridad por parte de los usuarios.
1.1. ¿La electrónica dominará el automóvil del futuro para evitar que
tenga accidentes?
La electrónica está conquistando el automóvil del futuro, según los técnicos del Centro de
Investigación Austriaco ARC, que proyectan y diseñan para un futuro inmediato "el coche
que no puede tener ya ningún accidente".
Los investigadores trabajan en un nuevo sistema para evitar accidentes basados en
"embedded systems" o inteligencia electrónica de mando local y han obtenido un encargo
de investigación por valor de 15 millones de euros, informa EFE.
Con el apoyo de la Unión Europea y en cooperación con varias empresas renombradas de
automóviles desarrollarán sistemas de seguridad fiables por un precio aceptable, revela la
nueva revista austriaca "Format Science".
El automóvil del futuro podrá "pensar" a través de sistemas automáticos de frenos en
situaciones de emergencia, la dirección automática que se adapta a las curvas y sensores
que miden la distancia al coche que va delante.
Esos sistemas electrónicos cumplen ya algunas tareas en el coche moderno, como en el
sistema automático anti-bloqueo ABS, y se calcula que en el futuro aumentará su
aplicación.
-2-
La tecnología se orienta en la naturaleza, puesto que el organismo humano tampoco
necesita mandos del cerebro para todo lo que hace, así por ejemplo hay células que trabajan
de manera autónoma, explican los científicos.
El coche del futuro dispondrá de redes miniaturizadas que miden y calculan distancias y
velocidad, para actuar por su cuenta.
Los técnicos de Seibersdorf han desarrollado un prototipo de automóvil que evita
automáticamente los choques con una red combinada de sensores, elaboración de imágenes
y análisis con ordenador que calcula en tiempo real.
El coche recibe órdenes electrónicas para frenar, acelerar o seguir camino con la misma
velocidad y dispone de un detector de estado de somnolencia del piloto.
Teóricamente, el conductor podría recostarse en su asiento haciendo trabajar al auto-piloto,
pero en la práctica, más electrónica equivale todavía a mayores riesgos, puesto que 50% de
las averías hoy en día están directamente relacionadas con un fallo de la electrónica.
Además el prototipo aún no estaría en condiciones de servir de vehículo familiar, puesto
que el maletero y los asientos están atiborrados de dispositivos electrónicos, reconocen los
técnicos que participan en su desarrollo.
Pero para el futuro prometen un máximo de seguridad y más placer para el conductor y los
pasajeros, porque el coche automático se adaptará plenamente a las curvas y además
anuncian cambios importantes en el diseño relacionado con la nueva tecnología.
Cada año, los fabricantes de automóviles agregan más funcionalidades a éstos, para brindar
mayor confort y seguridad a los pasajeros, lo cual equivale a integrarles complejos
microcircuitos y sensores en gran parte del vehículo, y así disfrutar de dichos beneficios;
con esto se han quedado atrás los automóviles en los que sólo era necesario saber a qué
velocidad viajaba o cuánto combustible nos restaba en el tanque. Hoy día, el usuario
-3-
exigente busca tener un mejor control y comodidad para adquirir su automóvil último
modelo.
Seguramente, alguna vez hemos escuchado acerca de las computadoras en los autos, pero
no sabemos exactamente dónde están o cuáles son sus funciones. Así pues, en los
automóviles modernos podemos encontrar más de 50 microprocesadores que son necesarios
para reducir emisiones contaminantes, diagnósticos avanzados, reducción del cableado en
el motor, y como ya se dijo, tener mayor comodidad y seguridad.
Algunos de los dispositivos que integran microprocesadores son la Unidad de Control del
Motor (ECU, por sus siglas en inglés), el módulo de control de viaje, el módulo de control
de clima y el módulo de control de frenos.
La ECU contiene el procesador de mayor carga de trabajo; es la computadora con más
capacidad en los autos modernos. La ECU trabaja con un esquema que monitorea las
salidas provenientes de un sistema o módulo para controlar las entradas hacia otro sistema,
mediante un bucle de control. Por ejemplo, obtiene datos de varios sensores de niveles de
temperatura y de oxígeno, después realiza millones de cálculos utilizando diversas
ecuaciones cada segundo para compararlos con diversos valores definidos en tablas, con
base en ello define la cantidad de combustible usada y cuánto tiempo un inyector de
gasolina debe permanecer abierto en determinadas situaciones.
Una ECU de un automóvil moderno tiene un microprocesador de 32 bits a 40 Mhz, esto
puede resultar gracioso si se compara con las capacidades que tienen los procesadores de
una computadora personal de hasta 2,000 Mhz. Pero lo que lo hace muy eficiente es el
código que está corriendo para hacer sus cálculos, que es diferente al de una PC; este
código en promedio, usa un poco menos de un MB de memoria, en comparación con los
256 o 512 MB de una PC.
-4-
Para su buen funcionamiento, una ECU viene provista de cientos de componentes en una
tarjeta de micro-circuitos. Algunos de éstos son: convertidores analógico-digitales, para
convertir, por ejemplo, las salidas de un sensor de oxígeno, que son analógicas, al lenguaje
de unos y ceros para hacerlas entendibles al microprocesador; convertidores digitalesanalógicos, para poder controlar por medio de voltajes algunos componentes del vehículo;
y chips de comunicaciones.
Fig. 1 ECU (Unidad Central Electrónica)
Estos últimos se implementan con varios estándares de comunicaciones como VAN, ABUS
y el SAE J1850, desarrollados por diversos fabricantes. Sin embargo, uno de los de mayor
uso en comunicaciones en automóviles es el denominado Red de Área de Controladores
(CAN, por sus siglas en inglés). Este estándar permite velocidades de comunicación de
hasta 500 kbps y utiliza conexiones con un par de hilos de cable.
La interfaz de tipo serie (bus) de una red CAN comunica principalmente cuatro sistemas en
un automóvil, la ECU, el módulo de la transmisión, el módulo de frenos y el módulo de
prevención de accidentes. Inicialmente se empleaban buses seriales usando el TransmisorReceptor Universal Asíncrono (UART), que fue literalmente impuesto por los tres gigantes
de Estados Unidos (Ford®, GM® y Chrysler®), mientras que los fabricantes europeos
utilizaban otros estándares. Las dificultades encontradas al usar diferentes protocolos no se
-5-
hicieron esperar originando con esto una apertura a protocolos más estandarizados de
arquitectura abierta.
Un bus serial de comunicaciones es necesario, debido a que sin él, la comunicación entre
los módulos tendría que ser dedicada y con cables punto a punto que al final resultaría en
un complejo y voluminoso cableado que aumentaría los costos de instalación. De esta
forma, utilizando un bus serial de datos, que usa el multiplexaje por división de tiempo y
combina las señales en un solo par de cables, se reduce la cantidad de cableado y la
información es enviada de forma individual a cada módulo de control.
Finalmente, esto generaría un sinnúmero de aplicaciones futuras para los automóviles que
podrían incluir el acceso vía Internet inalámbrico a varios dispositivos del automóvil, como
son controles de clima, audio, controles de temperatura, localización de partes del motor
on-line en caso de falla, sistemas de localización GPS y más, todo para un mejor confort y
seguridad de los usuarios.
1.2. Sensores controlaran la conducción de los automóviles en un
futuro no muy lejano.
Expertos alemanes señalaron que menos de 10 años el automóvil funcionará en gran
medida a base de sensores que le permitirán reconocer el entorno en que se encuentra y, en
caso necesario, asumir el control.
Según los especialistas, la seguridad y comodidad estará a cargo de las computadoras con
las que se equipará a los nuevos automóviles de la industria alemana que busca que el
vehículo reconozca su medio ambiente y tome decisiones.
Para el 2010 los automóviles contarán con sistemas de rayos infrarrojos, radares, sistemas
con cámaras de video y sensores a base de ultrasonido, señaló el área de investigación del
consorcio automotriz alemán, Volkswagen,
-6-
"El auto ve más allá y podrá reaccionar en situaciones difíciles en las que cada segundo es
de vital importancia, y lo podrá hacer aún con mayor rapidez que el propio conductor",
agregó la fuente.
Investigadores de Volkswagen señalaron en la ciudad de Wolfsburg, que los nuevos
asistentes electrónicos de conducción, asumirán en forma activa y revolucionarán la
seguridad de vehículos y conductores.
Las mayores casas automotrices alemanas incluyen tecnologías en sus automóviles que se
anticipan a esos desarrollos, como la línea siete de BMW, el modelo A8 de Audi y los de la
Clase S de Mercedes Benz.
Los vehículos están equipados con un radar que registra en forma continua los 120 metros
próximos y verifica la distancia a la que se encuentran los automóviles a fin de mantener en
forma automática la distancia y la disminución de la velocidad en caso necesario.
Las nuevas tecnologías fueron diseñadas para evitar que se produzca un accidente, por
ejemplo, advirtiendo sobre el carril en el que se circula, para lo cual una cámara de
televisión reconocerá los límites del carril y la posición del automóvil en él.
De acuerdo con los investigadores de las principales casas automotrices alemanas, el éxito
en ese campo lo constituirá la asistencia para estacionarse en forma automática.
El consorcio internacional que ofrece esa nueva tecnología para estacionarse es Toyota,
aunque por el momento su venta se limita al mercado consumidor japonés. El modelo Prius
es el que cuenta con ese sistema.
La tecnología toma el control del auto y lo estaciona, siempre y cuando el lugar sea lo
suficientemente grande como para poder introducir el auto en un solo movimiento.
-7-
Hasta el momento, ninguna casa automotriz ha conseguido desarrollar en forma suficiente
tecnologías más complejas para estacionar los vehículos y las limitaciones residen en los
sensores.
El consorcio electrónico alemán, Bosch, desarrolló un piloto para estacionar el auto que
cuenta con un sensor que mide la distancia en unos tres metros a fin de evitar que pegue
con otro automóvil.
El sensor, que será producido en serie, realiza con rapidez las mediciones necesarias y le da
luz verde al conductor en caso de que sea posible colocar el auto en ese hueco.
Una vez que obtiene luz verde, el conductor deberá estacionarse, aunque el sistema le va
informando con sonidos y símbolos la cercanía y la posición de los autos alrededor
1.3. Incluyen ordenadores en vehículos para prevenir a otros
conductores.
Consorcios automovilísticos de Alemania desarrollan un programa de computadoras a
bordo de los vehículos, para transmitir de un automóvil a otro en circulación avisos sobre
diversos peligros o desperfectos en las calles.
El director de Investigación Automovilística de la firma automotriz alemana BMW, con
sede en München, Raymond Freymann, comentó que quizá más pronto de lo que se
imagina podrían circular en las calles de Alemania autos con ese tipo de sistemas.
Los sistemas de esos coches se basan en sensores que registran, entre otros, la velocidad del
auto. Si la computadora detecta que un auto con motor encendido no se mueve estando en
la autopista, entonces es señal de que se trata de un congestionamiento.
El sistema computacional, llamado "bordcomputer", envía en pocos segundos esa
información vía radial a otros coches que cuentan con la misma tecnología y anuncia al
conductor "cuidado: tráfico en `x` kilómetros".
-8-
Freymann subrayó que los autos podrían intercambiar información entre sí a través de las
"bordcomputers", lo que sería un gran paso para lograr mayor seguridad en las vías de
circulación, debido a que se trata de información más precisa que la que emiten en la radio.
El proyecto es patrocinado por la Unión Europea, y en el 2004 se inició el programa
"Advertencia contra peligros locales vía inalámbrica", cuyo fin es disminuir hasta 2010 un
50 por ciento el número de accidentes de tráfico en los que se registran muertes.
Los consorcios automotrices alemanes BMW y Daimler-Chryser llevan a cabo pruebas con
"bordcomputers" que en pocos segundos pueden enviar información sobre calles resbalosas
y charcos de aceite a los autos que conducen detrás.
Desde hace varias semanas circulan en la ciudad alemana de Ulm varios coches modelo
smart equipados con esa tecnología, al tiempo que BMW puso en circulación en München
autos de la serie siete que también cuentan con ese sistema.
Las computadoras a bordo emiten su información a partir de los datos que obtienen del
Sistema de Antibloqueo (ABS), del Programa Electrónico de Estabilidad (ESP) o de los
sensores de aceleración para el Airbag, entre otros.
Freymann indicó que la computadora envía esa información a otros autos sin que el
conductor tenga que hacer nada, de manera que cada auto es receptor, emisor y mediador al
mismo tiempo.
Varios consorcios automotrices alemanes acordarán en las próximas semanas una comisión
que se encargue de determinar un sistema estándar para el intercambio de información.
Al respecto, el director de Sistemas de Comunicación de Daimler-Chrysler, Reinhold
Eberhardt, destacó que "no tendría ningún sentido si sólo un BMW pudiera advertir a un
BMW y un Mercedes sólo a un Mercedes".
-9-
Los fabricantes de autos alemanes prevén asimismo acordar ese sistema estándar con firmas
de otros países, como General Motors y Ford en Estados Unidos, así como con otros
consorcios japoneses.
1.4. La tecnología en nuestros vehículos.
El avance de la electrónica y la mecánica han puesto al servicio del automóvil multitud de
dispositivos que es necesario conocer para elegir con mejor criterio el modelo más
conveniente a nuestras necesidades.
Las siglas y las definiciones técnicas denominan numerosas mejoras que pueden resultarnos
útiles o no, según el uso que demos al vehículo. Estas son algunas de las más habituales:
1.4.1. Common rail o conducto común: Sistema para optimizar el consumo y
rendimiento del combustible. La gasolina que entra al cilindro no procede de una bomba de
presión sino de una tubería de la que parte una ramificación para cada inyector. La ventaja
es que la presión es constante, independientemente del régimen del motor.
1.4.2. Acelerador electrónico: Los sistemas de inyección han acabado con el
carburador. El pedal del acelerador ya no tira de un hilo sino que emite una señal eléctrica
variable en función de la intensidad con que lo pisemos. Esta señal llega a los inyectores de
gasolina que introducen la cantidad exacta de gasolina que precisa el motor.
1.4.3. Embrague pilotado: Desaparece el pedal izquierdo. El conductor solo tiene que
cambiar de marcha y una bomba hidráulica se encarga de ejercer la fuerza sobre el sistema
de embrague. También controla el grado resbaladizo que hay que aplicarle al engranar la
siguiente velocidad para que el cambio resulte suave y progresivo.
1.4.4. Llave de tarjeta: La tradicional llave del automóvil comienza a ser sustituida en
los vehículos de alta gama por una tarjeta electrónica, muy similar a las de crédito. Al
- 10 -
acercarse al vehículo, un sensor detecta su presencia abriendo la puerta al conductor. Para
arrancar el coche, solo hay que introducir la tarjeta en una ranura y pulsar un botón.
1.4.5. Llave con memoria para los asientos: Permiten grabar la posición de los
asientos elegida por varios usuarios. Sólo hay que introducir la llave, marcar un código y
los asientos tomarán la altura e inclinación preseleccionada.
1.4.6. GPS (Global Positioning System): Sistema de navegación que emplea la
señal de tres satélites geoestacionarios para situar nuestro vehículo en un mapa con un error
inferior a los cinco metros. Esto permite que el conductor marque en un mapa su destino y
el sistema le guía por calles y carreteras al punto exacto deseado. Algunos sistemas
contactan con los centros de tráfico de las ciudades evitando los atascos y las vías
saturadas.
1.4.7. Climatización automática: Un sistema de sensores detecta la humedad y la
temperatura en el vehículo eligiendo la potencia del aire acondicionado para evitar cambios
bruscos que puedan afectar a la salud de los ocupantes.
1.4.8. Filtros de polen y de carbón activado: Los primeros son especialmente
indicados para personas con alergias. Los de carbón activado filtran malos olores y algunos
gases nocivos.
1.4.9. Sistema de sonido adaptativo: El equipo de música y el teléfono móvil
miden el ruido interior del vehículo adaptando su volumen para que la señal pueda ser
percibida por el conductor.
1.5. Tendencias de diseño.
La industria automotriz junto con la industria auxiliar esta desarrollando los diseños de
automóviles que hoy conocemos o que pronto conoceremos en las salas de exhibición. En
la actualidad los automóviles no se diseñan totalmente en las instalaciones de las grandes
- 11 -
empresas como en los tiempos pasados, sino que una gran cantidad de empresas auxiliares
participan creando propuestas para ser aprobadas en las armadoras. El diseño se ha vuelto
tan complejo que las armadoras no cuentan con los recursos de tiempo e instalaciones
necesarios para terminar un proyecto dentro del tiempo requerido. Esto quiere decir
también que el diseño automotriz se encuentra en ambos lados de la industria y tampoco
esta limitado a la creación de formas y estructuras que formaran parte de un vehiculo, sino
que también se dedica a crear procesos de manufactura y maquinaria que pueda facilitar las
cosas para el diseñador de automóviles. Cuando estén dentro de una planta de ensamble
solo miren a su alrededor para darse cuenta de la magnitud de la inversión de diseño e
ingeniería contenida en todos los equipos que tienen ante sus ojos* aquel que
verdaderamente ame la ingeniería, podrá deleitarse viendo las maravillas que contiene una
planta de pintura automotriz y como este ejemplo hay muchos dentro de las armadoras.*
Ahora bien, el diseño automotriz esta siendo influenciado por tres diferentes causas
principales:
•
La seguridad
•
Protección del ambiente
•
Economía de combustible
Estas influencias se amalgaman corriente abajo para dar paso a los diseños más
sorprendentes que hace unos diez años nos hubiéramos negado a aceptar como posibles.
Por ejemplo, hace algunos años, teníamos motores v8 de producción normal que apenas nos
daban una potencia de 160 a 190 caballos de fuerza a un costo de combustible elevado y se
les podía sacar mas potencia por medio de accesorios como supercargadores, carburadores
de alto flujo, encendido electrónico, árboles de levas con mejor traslape, etc. Hoy esto es
posible con simples motores v6 sin ayuda de supercargadores y hasta es posible lograrlo
- 12 -
con motores de 4 cilindros; ya no nos sorprende ver motores pequeños con alto rendimiento
de potencia. Y como ejemplo, solo mencionare que hay un motor toyota de 4 cilindros,
normalmente aspirado y 2.0l de desplazamiento que tiene una potencia de 206 caballos de
fuerza.
Para que los motores sean amigables con el medio ambiente, la industria esta diseñando
motores para:
•
Bajo consumo de combustible
•
Combustibles alternativos (gas natural, combinaciones de gasolina con metanol o
metanol puro)
•
Cámaras de combustión que permiten eficientizar el quemado del combustible
•
Árboles de levas de diseño novedoso que permiten que alguna parte del ciclo de
combustión dure más o menos tiempo de acuerdo a los requerimientos del flujo de
gas y demanda de potencia.
•
Sistemas de encendido controlados cada vez más por la computadora que gobierna
el motor.
Estos cambios a los motores implican verdaderas competencias de la industria auxiliar para
diseñar otros componentes como bujías, juntas de cabezas, inyectores, sensores, actuadores,
controladores y superconductores; sin dejar de mencionar el desarrollo de nuevos
materiales requeridos para soportar los requerimientos de las cabezas, las válvulas, los
pistones y anillos. Todo esto nos lleva a la obtención de motores más poderosos con una
relación peso potencia más grande y eficiente.
Por otro lado, siempre se esta mejorando el diseño de las carrocerías desde el punto de vista
aerodinámico para lograr una menor resistencia al aire, restarles peso a los componentes
estructurales y mejorar las condiciones de seguridad del interior de los vehículos.
- 13 -
Se trabaja arduamente en el desarrollo de tecnologías de mejores materiales para obtener
menor peso, seguridad y facilidades para el ensamble de los mismos autos en las líneas de
montaje. No podemos omitir los esfuerzos para desarrollar mejores tecnologías para la
fabricación de partes estructurales a un menor costo y sobre todo que nos proporcionen un
mejor desempeño en cuanto a la seguridad de los ocupantes. Como ejemplo, algunas de
estas muchas tecnologías podrían ser el proceso de hidroformado y la robótica que nos
permiten producir componentes más resistentes con menor peso y masa de material. El
proceso de hidroformado requiere un gran conocimiento del comportamiento de los
materiales al ser sometidos a cargas y presiones considerables. Imaginemos el diseño de tan
sofisticada maquinaria para cumplir con las exigencias de este proceso. La robótica, ha
permitido a la industria producir autos más confiables con soldaduras de alta calidad que
garantizan la integridad estructural de los vehículos; sin dejar de mencionar que la
reducción de operarios ha sido un bono para las fábricas.
Al mismo tiempo, se trabaja a marchas forzadas para desarrollar otras fuentes de energía
como serian:
•
Energía eléctrica
•
Energía solar
•
Celdas de combustible
•
Automóviles híbridos y de aire comprimido
Cada una de las empresas automotrices tiene uno o mas desarrollos de vehículos eléctricos
que dependiendo de la aplicación (pasajeros, carga, utilitarios, etc.), están siendo
presentados al publico cada vez mas seguido, sobre todo a la población de California que es
el estado mas exigente desde el punto de vista de protección al ambiente. La tecnología de
los vehículos eléctricos requiere todavía una gran inversión de diseño y desarrollo como lo
pueden ser las baterías, motores y controles.
- 14 -
Ejemplos:
EV1 de G.M.; ECOSTAR de Ford, el PAL de Honda, el SMART de Mercedes.
Así mismo, existen grandes avances en los desarrollos de tecnologías como la de las celdas
de combustible, para lo cual cada empresa tiene su versión con mayores o menores ventajas
entre ellas. Aquí también existe una cantidad ilimitada de posibilidades para quien desee
incursionar por los monitores de diseño de las compañías automotrices.
Ejemplos de estos desarrollos son:
El P2000 de Ford, la minivan ZAFIRA de Opel, el XXXXXXX de Daimler Chrysler, el
autobús urbano de Ballard.
Un campo no explorado es el de crear la infraestructura requerida para que estos portentos
tecnológicos circulen por las ciudades. No hay ciudades ni casas preparadas con estaciones
de carga de baterías para los eléctricos, ni con estaciones de abastecimiento de gas natural,
metanol, etc. Se requiere una gran inversión económica y tecnológica para que esto suceda.
Los vehículos actuales demandan una gran inversión de diseño en todas las áreas, como
ejemplo podemos citar el campo de las maquinas herramientas, procesos de manufactura
automatizados que son más rápidos y efectivos. También podemos citar el desarrollo de
partes como las llantas, cristales, pinturas, selladores, recubrimientos, textiles, plásticos,
hules, etc. Otro campo sin fin puede ser el de la electrónica que cada vez invade mas los
compartimientos de los autos; imaginemos los desarrollos requeridos para crear los
controles de los frenos ABS que cada vez complican más su campo de acción, por ejemplo,
controlan en primera instancia el frenado, pero también controlan la tracción y se están
usando para controlar los movimientos del vehiculo en todos los ejes (longitudinal,
transversal y vertical); es decir administran la estabilidad del vehiculo. Imaginemos lo que
tiene que hacer un procesador que controla todo esto: cuando esta tratando de regular la
- 15 -
presión del fluido a los frenos traseros, otro sensor le indica que la dirección esta girando o
que el auto se inclina hacia un lado o que una rueda delantera ha cambiado su velocidad.
Esto le complica la existencia al procesador que a menudo se tiene que auxiliar de otros
procesadores secundarios.
Así mismo, los frenos serán algún día controlados totalmente por el procesador y serán
actuados por energía eléctrica que substituirá a la energía de los fluidos. Esto todavía se
mantendrá a nivel prototipos hasta que la producción de energía pueda ser aumentada
considerablemente ya que el monto de energía requerido para contrarrestar el par de
frenado de las ruedas delanteras es de alrededor de 1000 wats y para el eje trasero es de 100
wats aproximadamente. Aquí volteamos otra vez la cara hacia el desarrollo de mejores
componentes eléctricos. Desafortunada o afortunadamente, la electrónica esta dando paso a
una generación de autos que a modo personal de ver las cosas será una generación de autos
aburridos; pues ya existen vehículos en los que la computadora de a bordo controla todas
acciones del automóvil guiándose por señales de algún satélite y/o de marcas magnéticas
del camino. Estos tendrán la ventaja de que nos avisaran de la presencia de obstáculos y
tomaran acciones correctivas en nuestro lugar, evitando accidentes potenciales. Estos autos
inhibirán el deseo de manejar un buen deportivo con motor poderoso.
Todos los desarrollos de ingeniería requieren una gran inversión en investigación y
pruebas, las cuales no se logran de la noche a la mañana, imaginemos los equipos que se
tienen que diseñar al mismo tiempo para correr las pruebas que garantizaran la integridad
de los componentes. El diseño de equipos se ha hecho a marchas forzadas y su éxito no ha
sido fácil.
Volviendo al punto de vista ambiental, los diseñadores se están preocupando también por
aumentar el porcentaje de componentes que pueden reciclarse en un automóvil (vidrio,
acero, aluminio, plástico, hules, lubricantes etc.,). Este es un aspecto que no debe perderse
de vista ya que independientemente de que la norma ISO-14000 este de moda, las empresas
- 16 -
cuyos diseñadores cuiden la naturaleza serán mejor vistas por el público y es casi seguro
que prefieran los productos de estas compañías.
Por ultimo, analicemos rápido el impacto de la globalización en el diseño. La globalización
de la industria es una ventaja muy grande para las grandes corporaciones que cada vez
crecen más; el efecto negativo para nosotros es que esta practica restringe un poco las
posibilidades para quien desee intervenir en los desarrollos ya que al tener un diseño único
para la mayor parte del globo, se ahorra una cantidad considerable al tener automóviles
comunes en las diversas regiones mundiales, es decir, se requiere un grupo de diseñadores
mucho menor al que normalmente estamos acostumbrados a ver en las salas de diseño
automotrices. Por otro lado, como ya se había mencionado, el diseño de automóviles no
esta en la actualidad solamente en las compañías armadoras, afortunadamente también se
encuentra cada vez más en la industria auxiliar. Recuerden que el campo de la ingeniería es
muy vasto y las aplicaciones pueden encontrarse también en la industria de los transportes,
maquinaria de construcción y también agrícola.
1.6. Sistemas controlados electrónicamente
Actualmente la mayoría de los vehículos, o prácticamente todos, contienen todos los
sistemas de control electrónico disponibles:
• Sistema antibloqueo de ruedas en el momento de frenado del vehículo. (ABS)
Antilock Brake System.
• Control electrónico de velocidad. (Control de Velocidad de Crucero). Electronic
Speed Control.
• Control electrónico del motor. Electronic Engine Control.
• Control de climatización. Climate Control.
• Sistemas de dirección y suspensión. Steering and Suspensión System.
• Sistema de bolsas de seguridad de inflado automático suplementarias. Supplemental
Air Bag System.
- 17 -
• Instrumentación electrónica. Electronic Instrumentation.
Cada uno de estos sistemas tiene un punto en común, son todos sistemas controlados
electrónicamente. Estos sistemas contienen componentes eléctricos que proveen
constantemente información a varias unidades procesadoras de señal. Estas unidades
procesadoras interpretan la información recibida y realizan ajustes a medida que es
necesario, de modo de mantener las condiciones óptimas de operación del sistema.
Fig. 1.2. Unidades Procesadoras en vehículos
1.6.1. Sistema Antibloqueo de Ruedas
Este sistema previene, durante un frenado de emergencia, el bloqueo de alguna o de todas
las ruedas del vehículo de forma automática. Esto es logrado por medio de la modulación
hidráulica de la presión en el circuito de frenos. Un sistema típico de ABS incluye un
módulo de control (electronic controller), sensores de velocidad de giro de ruedas (wheel
speed sensors), una unidad de control hidráulico (HCU) y el cableado correspondiente al
conexionado del conjunto.
La inteligencia del sistema antibloqueo está contenida en el módulo de control electrónico.
- 18 -
El módulo de control monitorea la operación del sistema en todo momento. El módulo de
control procesa la información proveniente de los censores de velocidad colocados en cada
rueda. Cuando se actúa sobre los frenos, si el módulo de control electrónico detecta que
alguna rueda está en la condición de bloqueo, enviará las órdenes correspondientes al HCU
(Unidad de Control Hidráulico) de modo que la presión de frenado sea reducida en esa
rueda.
1.6.2. Control Electrónico de Velocidad
El Sistema de Control Electrónico de Velocidad es utilizado para mantener una velocidad
de marcha constante del vehículo, velocidad que previamente ha sido seleccionada por el
conductor. El sistema está formado por un conjunto de servo control, sensor de velocidad
del vehículo, módulo de control electrónico, componentes eléctricos y de vacío.
En determinadas aplicaciones, el sistema de control de velocidad está integrado en el ECM
(Control Electrónico de Motor) y en otras aplicaciones este control está contenido como
módulo aparte. Cuando el conductor activa el sistema de control de velocidad, el módulo de
control electrónico controla la frecuencia de la señal procedente del sensor de velocidad,
esta información es almacenada como dato. Cuando la frecuencia de la señal cambia, el
módulo de control activa el conjunto de servo control con el fin de mantener constante la
velocidad de marcha.
1.6.3. Sistema Control Electrónico del Motor
En el Módulo de Control Electrónico de Motor (Electronic Engine Control - EEC) se
encuentra contenido el centro inteligente del sistema de operación del motor. Este sistema
está formado por un Conjunto Electrónico de Control (Electronic Control Assembly ECA), distintos sensores que envían señales eléctricas conteniendo información hacia las
entradas del ECA, señales eléctricas de salida del ECA que constituyen los mandos que este
envía hacia los distintos actuadores que maneja y conductores que conectan las entradas,
salidas y la alimentación eléctrica del ECA.
- 19 -
El ECA es un Microcomputador que continuamente evalúa o procesa las señales de entrada
provenientes del sistema de operación del motor y determina la mejor secuencia de
operación para sus órdenes de salida.
El ECA continuamente monitorea las condiciones de operación del motor a través de las
informaciones recibidas desde varios sensores localizados en el motor y en el
compartimento de motor. Entre otros y solamente citando algunos estos son,
•
Sensor de Temperatura del Refrigerante del Motor (Engine Coolant Temperature
Sensor - ECT)
•
Sensor de Presión Absoluta (Manifold Absolute Pressure Sensor - MAP)
•
Sensor de Temperatura del Aire Admitido (Air Charge Temperature - ACT)
•
Sensor de Velocidad del Vehículo (Vehicle Speed Sensor - VSS)
•
Sensor de Detonación (Knock Sensor - KS)
•
Sonda de Oxígeno (Exhaust Gas Oxygen Sensor - EGO).
El ECA maneja cosas tales como la Mezcla de Aire/Combustible, Tiempos de Avance del
Encendido y la Velocidad de Rotación del Motor en ralentí, nombrando algunas de las
tantas funciones que realiza. Incluidas en estas está el manejo de los Inyectores de
Combustible, el Módulo de Encendido, la Válvula de Recirculación de Gases de Escape
(EGR) y la Válvula Bypass de Aire Controladora de RPM en Ralenti (ISC - BPA solenoid).
Todos estos componentes trabajan en conjunto para lograr el mejor rendimiento del motor y
mantener una baja emisión de gases contaminantes.
- 20 -
Fig. 1.3. Localización de componentes en el vehículo
1.6.4. Transmisión Controlada Electrónicamente
En los sistemas de transmisión controlados electrónicamente, el flujo del fluido a través del
cuerpo de la válvula ya no es controlado totalmente por válvulas mecánicas y resortes. En
lugar de ello, el flujo del fluido y su dirección son controlados por solenoides localizados
- 21 -
sobre el cuerpo de la válvula o dentro de él. Estos solenoides proporcionan un control muy
preciso de los cambios de marcha. Los solenoides son controlados por un módulo
electrónico que monitorea la velocidad del vehículo, la carga de motor y el ángulo de
apertura de la mariposa. En base a estas informaciones determina la relación de marcha
apropiada para lograr la mejor condición de manejo.
1.6.5. Sistema Electrónico Control de Climatización
Este sistema utiliza los siguientes componentes periféricos:
•
Sensor de Temperatura Interior
•
Sensor de Temperatura Ambiente
•
Sensor de Temperatura de Motor
El control electrónico mantendrá el interior del vehículo a la temperatura seleccionada por
el conductor y regulará el flujo de aire a través de los paneles del tablero, conductos de piso
y las boquillas de los desempañadores del parabrisas y ventanillas. Cuando el sistema es
situado en el modo AUTOMATICO (AUTO) y la temperatura deseada es seleccionada y
prefijada, el control de climatización proporcionará aire caliente o frío automáticamente, de
acuerdo a las condiciones de temperatura del habitáculo con respecto a la temperatura
seleccionada.
1.6.6. Dirección de Potencia de Asistencia Variable y Suspensión
Activa
Algunos modelos de vehículos actuales están equipados con un Sistema de Dirección de
Potencia de Asistencia Variable, sensible a la velocidad. El sistema tiene un sensor de
velocidad de las ruedas delanteras (sobre las que acciona la dirección), un sensor de
velocidad de vehículo, un módulo de control electrónico y una válvula actuadora.
El sistema de dirección variable controla al sensor de velocidad del vehículo (sensor
montado en la transmisión) y al sensor de velocidad de ruedas delanteras (localizado en el
- 22 -
eje de dirección) para por un lado, determinar la velocidad del vehículo y por otro lado
conocer la relación de velocidad entre ambas ruedas y así determinar el ángulo que
adoptan. Basándose en la información proveniente de estos sensores, el sistema ajusta el
flujo del fluido hidráulico hacia la caja de dirección de potencia por medio de la válvula
actuadora localizada en la caja de dirección o en la bomba.
A velocidades elevadas, una pequeña asistencia hidráulica es necesaria. Por el contrario,
durante el manejo a bajas velocidades o cuando se realizan maniobras de estacionamiento,
mayor asistencia hidráulica es necesaria.
El Sistema de Suspensión Activa utiliza un Módulo de Control Electrónico, Sensores de
Variación de Altura del Vehículo y Amortiguadores de Dureza Variable para controlar la
amortiguación de la suspensión. El módulo de control controla la información enviada por
los sensores del vehículo. Cuando la condición cambia, el módulo de control electrónico
activa los solenoides de paso de aire comprimido, de modo de ajustar la altura del vehículo
para pasajeros y/o equipaje o para vehículo cargado (pasajeros, equipaje, etc.).
1.6.7. Sistema de Bolsas de Seguridad de Inflado Automático (Air Bag)
Este sistema electrónico puede dar aviso de mal funcionamiento y generar códigos de
autodiagnóstico (DTCs). Utiliza sensores de impacto y de seguridad o prevención.
El sistema está dividido en dos subsistemas:
1. Este subsistema posee bolsa de seguridad de inflado automático y su
correspondiente componente de inflado, tanto para el conductor solamente o para el
conductor y acompañante (asiento/s delantero/s).
2. Este subsistema eléctrico incluye los sensores de impacto y monitoreo de
diagnóstico. El circuito electrónico de monitoreo chequea continuamente la
condición del sistema. El controla a los sensores de impacto y su conexionado, al
indicador montado en el panel de instrumentos, la alimentación eléctrica del sistema
- 23 -
y a las bolsas en si mismas. Los sensores de impacto y los sensores de seguridad
están montados distribuidos en el frente del vehículo.
El propósito de ambos es que de acuerdo a la información recibida el sistema pueda
diferenciar si el vehículo ha sufrido un impacto moderado que no requiera el desplegado de
las bolsas de seguridad, o si el impacto ha sido lo suficientemente intenso como para que
estas deban ser activadas. El sistema está diseñado de modo que se cierre el circuito de
masa, cuando el vehículo sufra una fuerza de impacto igual a la generada por un vehículo
que desplazándose a 40 km/h impacte contra otro vehículo que se encuentre detenido. El
sistema no activará el inflado de las bolsas de aire si solamente recibe confirmación de
impacto de alguno de los dos sensores de seguridad.
Los contactos del sensor de seguridad se cerrarán solamente cuando exista una
desaceleración del vehículo suficientemente rápida como para hacer necesario el despliegue
de las bolsas de aire. Cuando los contactos de un sensor de seguridad se cierran, el circuito
de alimentación desde la batería al sistema quedará cerrado. Las bolsas de seguridad de
inflado automático solamente se desplegaran cuando al menos un sensor de impacto y uno
de seguridad se cierre al mismo tiempo
1.6.8. Instrumentación Electrónica
La mayoría de los sistemas de control electrónico que se han visto anteriormente son
sistemas que realizan sus funciones sin dar indicaciones visibles de sus resultados. En los
vehículos actuales, en el Panel de Instrumentos, pueden verse claramente los efectos de un
sistema electrónico. El Panel de Instrumentos Electrónico consta de un módulo basado en
un computador que procesa la información que proviene de sensores y que controla la
información presentada en los displays. En estos displays de presentación de información
para el conductor pueden estar incluidos el Velocímetro, el Cuentarevoluciones, el Nivel y
Presión de Aceite, la Temperatura de Motor, el Nivel de Combustible, la Condición de la
Batería e incluir también un Centro de Mensajes.
- 24 -
1.7. Necesidad de los controles de alcoholemia
El abuso del alcohol entre los jóvenes y los restantes problemas que el consumo
descontrolado de esta droga, tolerada pero no por ello menos dañina, produce en todos los
órdenes pero de un modo especial en lo que se refiere a los accidentes de transito, esto hace
que el estudio de esta sustancia sea de un alto interés, tanto científico como humano.
En los países de todo el mundo, el elevado número de accidentes de tráfico que tienen una
relación directa con el excesivo consumo de bebidas alcohólicas es muy preocupante. Por
esta razón, han sido diseñados dispositivos específicos para que los policías de tráfico
controlen los niveles de alcohol ingeridos por los conductores y sean sancionados aquellos
que superen los niveles decretados por ley.
En el sector laboral, existen programas de prevención y control de adicciones, para evitar
que las personas adictas al alcohol pongan en peligro su seguridad y la del resto de
trabajadores. Para disminuir los accidentes laborales, los atrasos, el absentismo y mejorar el
clima laboral, se hizo necesario el disponer de un elemento práctico y objetivo para medir
el grado de sobriedad de los trabajadores y evitar al Estado y a las empresas importantes
costes por daños personales, materiales, sociales y sanitarios. Por ello cada vez es mayor la
demanda social de sistemas de detección del contenido de alcohol en el organismo de las
personas.
1.7.1. Historia de las pruebas de alcoholemia
Durante el siglo XIX, la policía encargada de hacer cumplir la ley hacía frente al problema
de los abusos de alcohol encarcelando a los ebrios hasta que se les pasaran los efectos del
alcohol. En el siglo XX, la llegada de los transportes de alta velocidad y de maquinarias
complejas dio alta prioridad a los test y pruebas de alcohol.
Hasta la mitad de 1940, el principal método de medida de los niveles de etanol implicaba la
toma de una muestra de sangre, que posteriormente era analizada en un centro hospitalario
mediante cromatografía de gases. Este sistema no era inmediato, necesitaba excesivo
tiempo y era un procedimiento caro y agresivo.
- 25 -
En la década de 1950, las pruebas de etanol en sangre fueron reemplazadas por test de
alcoholemia, proporcionando resultados evidénciales para el procesamiento. El creador del
primer alcoholímetro fue Robert F. Borkenstein, quien diseñó en 1954 el “Breathalyzer”
(Breath= respiración, Analyse = análisis), que basa su funcionamiento en la relación que
existe entre la cantidad de alcohol ingerido, que se manifiesta en el aliento, y su correlativa
proporción en la sangre (Borkenstein, 1962). El método consistía en realizar una profunda
espiración a través de un pequeño tubo; el aliento burbujeaba en una ampolla que contenía
una disolución ácida (ácido sulfúrico 50%) de dicromato de potasio (0,25%) con nitrato de
plata (0,25%) como catalizador, y se comparaba colorimétricamente mediante dos
fotocélulas el cambio de color de la disolución con una ampolla de referencia sin abrir, que
es directamente proporcional a la cantidad de alcohol en la muestra de aliento. El método
permitía medir la concentración equivalente de alcohol en sangre en tiempo real. En 1971,
Richard A. Harte, utilizando la tecnología de infrarrojos, inventa el “Intoxilyzer”, que fue
el método principal de test de etanol en respiración en EE.UU. a partir de la mitad de la
década de 1980.
La tecnología actual utiliza sistemas de medida de IR que son más específicos para el
etanol utilizando filtros ópticos. Se determina el nivel de etanol en el aire pasando, a través
de la muestra de aliento, una estrecha banda de luz IR, elegida por su absorción especifica
para el etanol.
Debido al elevado costo de esta tecnología de IR y su escasa precisión a bajos niveles de
concentración en el aliento, a mediados de la década de 1970 los fabricantes de
instrumentos de medida de alcohol en aliento empezaron a desarrollar una tecnología
alternativa, las células electroquímicas, también conocidas como fuel cell, que ofrecía
importantes ventajas. Un fuel cell es un ingenio que genera electricidad mediante una
reacción química de oxidación-reducción.
Actualmente en los alcoholímetros evidénciales más utilizados se emplea un procedimiento
muy exacto y específico para la medida de alcohol en el aliento, una tecnología analítica
dual de célula electroquímica-espectroscopia infrarroja.
- 26 -
1.7.2. Sistemas de análisis de alcoholemia
Las primeras pruebas a conductores, para comprobar si estaban ebrios, se basaban en la
demostrada relación existente entre la disminución de las facultades físicas y por tanto de la
capacidad de conducción, y un excesivo contenido de alcohol en el organismo. Consistían
en la evaluación por la policía de tráfico de pruebas físicas de equilibrio, coordinación y
percepción espacial , que se realizaban a los sospechosos de conducir bajo los efectos del
alcohol; pero esta relación es difícilmente cuantificable si no es realizada por personal
especializado.
Aunque lo más adecuado sería medir la concentración de alcohol en el cerebro, esto no es
fácil, por lo que se tiene que recurrir a otras medidas que relacionen su presencia con la
concentración en el interior de las células nerviosas. Algunas de los sistemas de análisis
utilizados son en sangre, en orina, en saliva y en aliento.
1.7.2.1. Análisis de alcohol en sangre
Está ampliamente demostrada la relación directa entre la concentración de alcohol en la
sangre y el grado en que las reacciones y las decisiones se ven afectadas.
El BAC (concentración de alcohol en sangre) se considera la medida habitual para medir
los niveles en una persona que se encuentra bajo la influencia del alcohol. Se mide la
concentración en la sangre y se estima la concentración dentro de las células, asumiendo
que se llega a una concentración de equilibrio en la interfase sangre / célula.
La muestra de sangre se toma de la sangre venosa en la vena cubita del brazo o de sangre
de un capilar en el dedo o lóbulo de la oreja. La muestra se deposita en un recipiente, se
lleva a un laboratorio y se analiza por cromatografía de gases, con espaciadores de cabeza.
Es el examen legal más exacto que existe actualmente, pero presenta inconvenientes: el
procedimiento es demasiado agresivo y caro, no es inmediato, requiere personal
especializado y el traslado a un centro médico de análisis. Además, la muestra puede
contaminarse
en
el
proceso
de
extracción,
- 27 -
transporte
o
almacenamiento.
1.7.2.2. Análisis de alcohol en orina
El test de orina indica la presencia de alcohol en el organismo, pero no indica el estado
actual de la persona ni el contenido exacto de alcohol en la sangre. Después de consumido
el alcohol se incorpora a la sangre a través del estómago en unos 15 minutos, originando
efectos inmediatos. Seguidamente el organismo lo metaboliza y entre 1:30 y 2 horas
después comienza a aparecer en la orina. Parte del alcohol que llega a la orina se ha
biotransformado parcialmente a través de las enzimas presentes en el hígado en acetil-CoA
y otra parte pasa a la orina por el riñón mediante una ultrafiltración a través del glomérulo,
mediante la arteriola aferente, o bien mediante una difusión de la sangre a la orina, por lo
cual no es posible cuantificar la cantidad de alcohol en orina. Por tanto, la prueba de orina
para determinar el contenido de alcohol no ofrece una imagen real del estado actual de la
persona. Los resultados indican el estado de la persona varias horas antes.
Los científicos no han encontrado una correspondencia directa y fiable entre la
concentración de alcohol en la orina y la concentración de alcohol en la sangre. Además, la
concentración de alcohol varía dependiendo del metabolismo de la persona y la cantidad de
fluido que se encuentre en su sistema. Una persona que se encuentre ligeramente
deshidratada tendrá tendencia a tener una concentración más elevada de alcohol en su orina
que otra persona que tiene un nivel normal de fluido en su organismo. También, los
elevados niveles de azúcar y de acetona en el cuerpo pueden producir fermentación en la
orina, creando un falso positivo en contenido de alcohol.
Por todo ello, el test de contenido de alcohol en la orina es el método menos adecuado de
los que se dispone actualmente.
1.7.2.3. Análisis de alcohol en la saliva
Aunque se cree que puede existir una relación entre la concentración de alcohol en la
sangre y la concentración de alcohol en la saliva, todavía no se ha podido encontrar la
tecnología ni la reacción química que lo demuestre con exactitud y fiabilidad.
- 28 -
1.7.2.4. Análisis de alcohol en el aliento
Para determinar el efecto que puede tener el etanol ingerido sobre la capacidad de conducir
de una persona (que depende de la concentración de etanol en el cerebro), se mide la
concentración de etanol en el aire exhalado. La concentración de etanol en el aire exhalado
está en equilibrio con la que se encuentra en la sangre y ésta, a su vez, está en equilibrio
con la que se presenta en el cerebro.
•
El análisis de etanol en el aliento tiene la misma fiabilidad que los mejores métodos
y presenta algunas ventajas sobre el análisis de sangre: No es una prueba invasiva.
•
Es más fácil, seguro y rápido obtener una muestra del aliento de una persona que
una muestra de sangre o de orina.
•
El resultado se obtiene de forma inmediata, a diferencia del tiempo que presenta un
análisis de sangre o de orina.
•
Es más económico tomar una muestra de aliento, y la probabilidad de alterar la
muestra es nula.
1.7.3. Dispositivos de análisis de alcohol en el aliento
En la actualidad hay disponibles varios tipos de analizadores de alcohol en el aliento; unos
son desechables y otros incluyen monitores de lectura digital que proveen resultados de
validez
legal.
Se
pueden
clasificar
en
cuatro
categorías
diferentes:
1.7.3.1. Dispositivos de prueba de aliento evidénciales
Ofrecen resultados con carácter penal en los casos de conducción bajo efectos del alcohol.
Se utilizan en los casos en los que se requiere una gran seguridad y precisión de medida.
Los dispositivos evidénciales de prueba de aliento son caros y requieren un mantenimiento,
reparación y calibrado regulares y deben ser utilizados por personal cualificado.
- 29 -
1.7.3.2 Dispositivos de mano portátiles
De manejo sencillo y económico, están diseñados especialmente para ser utilizados en
situaciones donde no se dispone de mucho tiempo. Ofrecen resultados de presunción, son
menos exactos que los evidénciales y requieren un período de recuperación entre pruebas,
limitando el número de medidas que se realizan por hora.
Fig. 1.4.
1.7.3.3 Dispositivos desechables
Proveen resultados preliminares sin valor legal. Son los más económicos, aunque de un
solo uso, y se utilizaron inicialmente para determinar si la persona debía someterse a un
análisis de sangre oficial para su confirmación. Consisten en ampollas de vidrio cerradas
que contienen cristales de dicromato de potasio en un medio de ácido sulfúrico. Antes de su
uso se rompe la ampolla en una bolsa hermética y se sopla durante un tiempo normalizado.
El alcohol del aliento se detecta por el cambio de color (del amarillo al azul verdoso) de los
cristales de dicromato de potasio.
Si todos los cristales cambian de color el nivel de alcohol en la sangre se encuentra en o por
encima del nivel que se está probando. Véase más adelante en la aplicación didáctica.
Existen diferentes modelos calibrados 0,3%, 0,5%, 0,8% BAC (tasa de alcoholemia), que
detectan los niveles prescritos por las diferentes legislaciones internacionales.
- 30 -
Fig. 1.5.
1.7.3.4. Dispositivos de bloqueo en vehículos (Interlock)
Consiste en un dispositivo que lleva incorporado un alcoholímetro con un sensor
electroquímico que se conecta al encendido del vehículo, de modo que este no arranca hasta
que se realiza la prueba con resultados negativos. Diseñado especialmente para el control
de conductores en general y de transportes de mercancías peligrosas, autocares de
pasajeros, trenes, ambulancias, etc.
1.7.4. Fisiología y alcohol: relación entre concentración en sangre y
aliento
El etanol es una sustancia volátil y como resultado, una cantidad de etanol, en proporción a
la concentración de la sangre, pasa de la sangre a los sacos de aire alveolar en los
pulmones, semejante a como el dióxido de carbono sale de la sangre alveolar y entra en los
pulmones para ser exhalado del cuerpo. Por ello es posible analizar una muestra de aire
alveolar para determinar la concentración alcohólica del aliento y de esta forma predecir la
concentración en la sangre en ese instante.
Históricamente se han llevado a cabo diferentes investigaciones para determinar la
correlación entre las concentración en aire y en sangre, tanto “in vivo” como “in vitro”, si
- 31 -
bien en la primera etapa la correlación obtenida en las experiencias fue de 2000:1. En 1950
Harger, Forney y Barnes llegaron a la conclusión en sus experimentos de que la relación
promedio es de aproximadamente 2100:1, para una temperatura de 34 ºC.
Utilizando esta relación, un instrumento puede medir el etanol en el aliento y presentar un
resultado en “unidades de alcohol en sangre” (BAC) en unidades de peso por volumen de
fluido sanguíneo (gramos de alcohol/ litro de sangre).
La determinación de la concentración de etanol en sangre por medio del aire espirado está
basada en la existencia de esta relación definida entre la concentración de etanol en la
sangre que pasa por los pulmones y el aire de los alvéolos. Al final de la inspiración y
debido a la enorme superficie de contacto entre la sangre y el aire se produce, según la ley
de Henry, un equilibrio entre la distribución del etanol en ambas fases. Dado que la
temperatura del sistema se mantiene prácticamente constante, la concentración de etanol en
la fase gaseosa depende solamente de la concentración en la fase líquida. El químico inglés
estudió en 1803 el comportamiento de una sustancia volátil en disolución. Aunque Henry
no estudió en concreto las disoluciones de alcohol, su ley se puede aplicar a las
disoluciones etanólicas en agua que contienen menos de un 20% de etanol. A partir de estas
observaciones, Henry dedujo que cuando se disuelve alcohol en agua en un recipiente
cerrado, una parte del alcohol tiende a escapar de la disolución en forma de gas, de modo
que la concentración en el aire crecerá hasta alcanzar un valor máximo, permaneciendo a
partir de ese momento constante; este valor dependerá de la temperatura del sistema y de la
concentración de etanol en la disolución.
Esta ley se puede aplicar al cuerpo humano: “Cuando una solución acuosa (sangre) de un
componente volátil (etanol) alcanza un equilibrio con el aire (aire alveolar), existe una
proporción fija entre las concentraciones de este componente en el aire y en la dicción
(2000:1), a una temperatura determinada (la del cuerpo humano es constante)” (Hargar,
1974).
A partir de la ley de Henry, Kurt M. Dubowsky (Dubowsky, 1963) obtuvo la siguiente
ecuación semiempírica:
- 32 -
Como muchas de estas correlaciones, no es dimensionalmente homogénea, sino que viene
expresada, con la introducción de constantes dimensionales y no universales, para ser
utilizada con las unidades en que habitualmente se mide y que en este caso no son
coherentes dimensionalmente.
- 33 -
CAPÍTULO 2: MECÁNICA Y ELECTRÓNICA DEL AUTOMÓVIL
2.1. Introducción al automóvil
2.1.1. Definición del automóvil
Según la Ley Sobre Tráfico, Circulación de Vehículos a Motor y Seguridad Vial, automóvil
es el vehículo a motor que sirve normalmente para el transporte de personas o de cosas, o
de ambas a la vez, o para tracción de otros vehículos con aquel fin, excluyendo de esta
definición los vehículos especiales.
La energía, para su desplazamiento (fig. 2), la proporciona el motor (M). Esta energía llega
a las ruedas por medio del sistema de transmisión (T), que se complementa con otros para
conseguir la seguridad activa en el vehículo.
El sistema de suspensión (S), que evita que las irregularidades del terreno se transmitan a la
carrocería; el de dirección (D), para orientar la trayectoria del vehículo y el sistema de
frenos (F), para detenerlo.
Otros componentes corresponden al sistema eléctrico y a los que integran la seguridad
pasiva del automóvil, como es la propia carrocería, entre otros elementos.
Fig. 2. Sistemas del automóvil
- 35 -
2.2. Sistemas o conjuntos que forman el automóvil
Sin entrar en su composición y funcionamiento, enumeramos los distintos sistemas o
conjuntos que forman el vehículo, su orden de colocación y misiones.
Podemos considerar dos partes esenciales en su formación: la carrocería y el chasis.
2.2.1 La carrocería
Actualmente los turismos se fabrican con la carrocería como soporte o bastidor de los
distintos conjuntos o sistemas que se acoplan en el vehículo, denominándose carrocería
monocasco o autoportante (fig. 2.1).
Fig. 2.1 Carrocería del automóvil
Estas carrocerías se construyen con una estructura resistente a los esfuerzos a que está
sometida, y en función a las posibles deformaciones, en caso de accidente, atendiendo a la
seguridad pasiva y a los conjuntos que soporta.
Excepcionalmente, en los turismos "todo terreno", la carrocería se monta sobre un bastidor
formado por largueros y travesaños.
2.2.1.2. La cabina
La cabina se proyecta dándole la máxima resistencia por medio de una estructura lo
suficientemente reforzada y de estudio ergonómico que le permita al conductor una
conducción cómoda, sin fatiga y segura, además de bien ambientada.
- 36 -
El montaje de la cabina puede ser avanzada de montaje fijo (fig. 2.2), o abatible (fig. 2.3),
con el fin de tener fácil acceso a los elementos de control o reparaciones del motor,
embrague o caja de cambios.
Fig. 2.2 Cabina montaje fijo
Fig. 2.3 Cabina Abatible
El abatimiento de la cabina es de fácil manejo; puesto que se realiza generalmente por un
sistema hidráulico sin grandes esfuerzos.
2.2.2. El chasis
El chasis está formado por: el bastidor y los sistemas o conjuntos que se acoplan al
bastidor.
2.2.2.1 El bastidor
El bastidor (fig. 2.4) lo forman los largueros (L) y los travesaños (T). La disposición,
dimensiones y su forma dependen de la función o trabajo a que el vehículo esté destinado.
Fig. 2.4. Bastidor
- 37 -
El bastidor está sometido, durante el desarrollo del trabajo del vehículo, a grandes esfuerzos
en todos los sentidos. Por lo tanto, su estructura y materiales así como los puntos de
sujeción entre sus componentes, serán visados y entretenidos periódicamente, como medida
preventiva a posibles indicios de roturas que son frecuentes en este conjunto.
2.2.3. El motor
El motor (fig. 2.5) es el conjunto de elementos mecánicos que transforma la energía
calorífica contenida en el combustible, gasolina o gasoil, en energía mecánica para obtener
el desplazamiento del vehículo.
El motor para su funcionamiento dispone de los siguientes sistemas o subsistemas:
•
Mecánicos. Órganos del motor.
•
De distribución.
•
De lubricación.
•
De refrigeración.
•
De alimentación.
•
Eléctrico de encendido y arranque.
Fig. 2.5. Motor
- 38 -
2.2.3.1. Sistemas que componen el motor
2.2.3.2. Sistema de distribución (fig. 2.6)
Su misión es la de regular la entrada y salida de los gases en los cilindros, para el llenado y
vaciado de éstos, en el momento preciso.
Fig. 2.6. Sistema de Distribución
2.2.3.3. Sistema de lubricación (fig. 2.7)
Su misión es reducir el desgaste, facilitar el movimiento relativo de las piezas del motor.
Refrigerar, en parte, estas piezas y mantener una presión de engrase máxima.
Fig. 2.7. Sistema de Lubricación
- 39 -
2.2.3.4. Sistema de refrigeración (fig.2.8)
Su misión es la de mantener una temperatura que proporcione el máximo rendimiento del
motor (aproximadamente 85º C).
Fig. 2.8. Sistema de Refrigeración
2.2.3.5. Sistema de alimentación
Su misión es la de proporcionar el combustible y el aire necesario para su funcionamiento,
en función de las necesidades de cada momento, en los motores de explosión y el gasoil en
los motores diesel.
Fig. 2.8. Sistema de Alimentación
- 40 -
2.2.3.6. Sistema eléctrico
El sistema eléctrico, por medio de sus correspondientes circuitos, tiene como misión,
disponer de energía eléctrica suficiente y en todo momento a través de los circuitos que
correspondan reglamentariamente de alumbrado y señalización, y de otros, que siendo
optativos, colaboran en comodidad y seguridad:
El sistema eléctrico lo componen los siguientes circuitos:
•
La batería.
•
Circuito de carga de la batería.
•
Circuito de encendido eléctrico del motor.
•
Circuito de arranque del motor eléctrico.
•
Circuito electrónico para la inyección de gasolina.
•
Circuito para las bujías de caldeo. Motores diesel.
•
Circuito de alumbrado, señalización, control y accesorios.
A continuación se da una idea, simple, de cada uno de estos circuitos.
2.2.3.7. La batería
La batería (fig. 2.9) como almacén de energía eléctrica permite el arranque, el encendido
del motor, el alumbrado y el accionamiento de los distintos accesorios.
Fig. 2.9. Batería
- 41 -
La batería recibe energía eléctrica del generador (alternador), se transforma en energía
química almacenada, y la suministra de nuevo en forma de energía eléctrica cuando se
establece el circuito de cualquier servicio o consumo (receptores).
2.2.3.8. Circuito de carga de la batería
El circuito de carga tiene como misión generar la corriente eléctrica suficiente para
alimentar los receptores o consumos que estén funcionando y mantener la batería cargada.
El alternador recibe energía mecánica y la transforma en energía eléctrica. Un regulador de
tensión regula el voltaje a un valor constante, aunque varíen las revoluciones del motor.
Fig.
2.10
.
Alte
rna
dor
Fig.
2.11
.
Cir
cuit
o de
car
ga de la batería
2.2.3.9. Circuito de encendido eléctrico del motor
La misión del encendido (fig. 2.12) en los motores de explosión es la de producir una
chispa eléctrica de alta tensión en las bujías, en el momento oportuno, según un orden de
explosiones.
- 42 -
Fig. 2.12. Circuito de encendido eléctrico del motor
2.2.3.10. Circuito de arranque del motor eléctrico
La misión del circuito de arranque (fig.2.13) del motor eléctrico, es la de imprimirle al
motor (explosión o combustión), un giro inicial para que pueda comenzar el ciclo de
funcionamiento.
Fig. 2.13. Circuito de arranque del motor eléctrico
- 43 -
2.2.3.11. Circuito electrónico para la inyección de gasolina
Tiene como misión la de inyectar gasolina en la parte correspondiente del motor, según el
sistema empleado de inyección, directa o indirecta, monopunto o multipunto, y según las
condiciones y necesidades de cada momento.
Fig. 2.14. Circuito electrónico para la inyección de gasolina
2.2.3.12. Circuito de bujías de caldeo. Motores diesel
Tiene como misión (fig. 2.15) en los motores de combustión o diesel, facilitar el arranque,
calentando previamente el aire que llega a los cilindros.
Fig. 2.15. Circuito de bujías de caldeo. Motores diesel
- 44 -
2.2.3.13. Circuito de alumbrado, señalización, control y accesorios
Estos circuitos ponen en funcionamiento el sistema de alumbrado y señalización, de
acuerdo con lo estipulado en la normativa.
Por otra parte, existen elementos eléctricos que colaboran en la seguridad
considerablemente: espejos eléctricos, lava y limpia-parabrisas, luces optativas, testigo,
aparatos de control y otros accesorios que indican el funcionamiento en cada momento del
sistema correspondiente.
Fig. 2.16. Circuito de Control (ECU)
2.2.4. Sistema de transmisión
Se entiende por el sistema de transmisión (fig. 2.17), el conjunto de elementos que
transmiten la potencia desde la salida del motor hasta las ruedas.
- 45 -
Fig. 2.17. Sistema de transmisión
Todos estos elementos con misiones específicas, dentro del sistema de transmisión o
cadena cinemática, (ver Fig. 2.17) son:
•
El embrague (E).
•
La caja de cambios (C).
•
Árbol de transmisión (T).
•
Eje motriz (par cónico diferencial) (M).
La colocación y número de estos elementos variará dependiendo de la situación del motor y
del eje motriz.
En los turismos está muy generalizado la tracción delantera (motor y eje motriz delante), en
los camiones y en algunos turismos la propulsión trasera (motor delantero o trasero y eje
motriz trasero).
En la actualidad se emplea la propulsión total 4 x 4.
2.2.4.1. El embrague
El embrague (fig. 2.18) es el conjunto que, situado entre el motor y la caja de cambios,
tiene como misión:
•
Acoplar (embragar) o desacoplar (desembragar) el motor de la caja de cambios.
•
En el arranque, asegurar una unión progresiva.
- 46 -
•
Desacoplar temporalmente el motor de los elementos de la transmisión al cambiar
de marcha.
Fig. 2.18. El embrague
2.2.4.2. La caja de cambios
La caja de cambios (fig. 2.19) es el conjunto que, situado entre el embrague y el eje motriz:
•
Aprovecha al máximo la potencia del motor para vencer las variables resistencias
del vehículo al desplazarse.
•
Modifica la fuerza o la velocidad aplicada a las ruedas.
En la misma proporción en que aumenta la fuerza, disminuye la velocidad (lo que se gana
en fuerza se pierde en velocidad y a la inversa).
Fig. 2.19. Caja de cambios
- 47 -
2.2.4.3. El árbol de transmisión
El árbol de transmisión (fig. 2.20) está situado entre la caja de cambios y el eje motriz.
Tiene como misión transmitir el movimiento que sale de la caja de cambios hasta el eje
motriz, transmitiéndolo a las ruedas.
No existe cuando forma un solo conjunto el motor, caja de cambios y eje motriz.
Fig. 2.20. Árbol de transmisión
2.2.4.4. El eje motriz (par cónico-diferencial)
El eje motriz, también llamado puente motriz, puede estar situado en la:
•
Parte delantera (vehículo de tracción delantera). (Ver fig. 2.21)
•
Parte trasera del vehículo (vehículo de propulsión trasera). (Ver fig. 2.22)
•
Parte delantera y trasera a la vez (vehículo de propulsión total -4 x 4). (fig. 2.23)
Lleva en su interior dos mecanismos:
•
El par cónico piñón-corona, que reduce la velocidad y que cambia el movimiento
longitudinal en transversal.
•
El diferencial, que permite al tomar una curva, que la rueda exterior lleve más
velocidad que la interior. La diferencia de vueltas equivale a la diferencia de espacio
de recorrido. Lo que pierde la rueda interior la gana la exterior.
- 48 -
Fig. 2.21. Tracción Delantera
Fig. 2.22. Tracción Trasera
Fig. 2.23. Tracción en las cuatro ruedas
2.2.4.5 Sistema de suspensión
La misión de la suspensión (fig. 2.24), es la de impedir que las irregularidades del
pavimento se transmita a la carrocería, aumentar el confort y sobre todo es un conjunto
fundamental en la seguridad activa manteniendo bien apoyadas las ruedas sobre el
pavimento.
Se acopla entre la carrocería o bastidor y los ejes de las ruedas.
- 49 -
Fig. 2.24. Sistema de suspensión
Fig. 2.25. Sistema de suspensión MacPherson
- 50 -
2.2.5. Sistema de dirección
La misión de la dirección es la de orientar las ruedas delanteras para dirigir el vehículo a
voluntad del conductor y con el menor esfuerzo.
2.2.5.1. Características que debe reunir un Sistema de Dirección
El Sistema de Dirección ha de reunir una serie de cualidades tales como:
•
Suavidad: El accionamiento se ha de realizar casi sin esfuerzo, lo cual se
conseguirá mediante una Desmultiplicación o sistema asistido, así como un buen
reglaje y lubricación.
•
Seguridad: Es uno de los principales factores de seguridad activa, que dependerá
de la fiabilidad del sistema, la calidad de los materiales empleados y de su correcto
funcionamiento.
•
Precisión: El sistema no debe ser ni muy duro ni muy blando, para lo cual no debe
haber juego entre sus elementos. Las cotas han de ser correctas, el desgaste de los
neumáticos simétricos y su presión de inflado se debe ajustar a lo indicado por el
fabricante. Las ruedas deben estar equilibradas.
•
Irreversibilidad: El volante ha de transmitir el movimiento a las ruedas, pero éstas,
a pesar de las irregularidades del terreno no debe transmitir las oscilaciones al
volante.
Fig. 2.26. Sistema de dirección
- 51 -
Fig. 2.27. Sistema de dirección asistida por un circuito hidráulico
2.2.6. Sistema de frenado
La misión del sistema de frenos es la de obtener una fuerza que se oponga al
desplazamiento del vehículo, reteniéndolo incluso hasta su total inmovilización y
mantenerlo detenido, parado o estacionado si es voluntad del conductor.
Para la disminución de la velocidad los frenos transforman la energía mecánica en energía
calorífica, al hacer rozar una parte fija del vehiculo (pastillas y zapatas) con otra parte
móvil (disco o tambor).
Fig. 2.28. Distribución del esfuerzo durante el frenado
- 52 -
Fig. 2.29. Tipos de Frenos
Fig. 2.30. Freno de Tambor
Fig. 2.31. Freno de Disco
- 53 -
2.2.7. Ruedas y neumáticos
2.2.7.1. La rueda
La rueda tiene como misión, al mismo tiempo, transmitir la potencia y asegurar la dirección
posibilitando su desplazamiento, es decir; sobre la rueda actúa la transmisión, la dirección y
los frenos.
Es el conjunto metálico (fig. 2.32) y está formado por:
•
La llanta.
•
El disco.
Fig. 2.32. Partes de la Rueda
Fig. 2.33. Rueda
La llanta es la parte donde se acopla la cubierta.
El disco es la parte central que se une al buje o al tambor.
- 54 -
Fig. 2.34. Rueda con disco perforado
Fig. 2.35. Montaje de Rueda
2.2.7.2. El neumático
Es el elemento elástico exterior montado sobre la llanta y una cámara rellena de aire
comprimido son el conjunto que forman el neumático (Fig. 2.36). Esta en contacto directo
con el terreno y soporta el peso del vehiculo.
También actúa como amortiguador, absorbiendo, en parte, las irregularidades del terreno.
Otra de sus funciones es la de agarrarse al pavimento para producir buena tracción o
propulsión permitiendo al vehiculo acelerar, frenar y tomar las curvas sin patinar o
derrapar.
- 55 -
Fig. 2.36. Neumático
Fig. 2.37. Neumático con o sin cámara
2.3. Sistema Eléctrico del Vehiculo
2.3.1. Concepto de electricidad y magnetismo
Antes de estudiar los distintos circuitos eléctricos que integran el vehículo automóvil se
dará unas ideas sobre conocimientos básicos de electricidad.
2.3.1.1. Corriente eléctrica
Para comprender mejor la corriente eléctrica es necesario conocer la constitución de la
materia.
Todo lo que ocupa un lugar en el espacio es materia. Cualquier cuerpo está constituido por
materia. La materia, a su vez, se compone de partículas, infinitamente pequeñas, que se
llaman átomos.
- 56 -
El átomo, a su vez, se divide en dos partes fundamentales:
Una parte central, llamada núcleo, y otra, que la forman unos cuerpos que giran alrededor
del núcleo (según órbitas) (fig. 2.38), llamados electrones, con cargas negativas, mientras
que el núcleo lo hace con cargas positivas.
Fig. 2.38. Átomo
Los electrones se mantienen alrededor del núcleo, atraídos por éste, pues tiene cargas
contrarias.
Algunos electrones, que están muy retirados del núcleo, son fácil hacerlos escapar por
medio de algún agente externo. Estos electrones son los que producen la corriente eléctrica.
2.3.1.2. Intensidad de corriente
Se entiende por corriente eléctrica, a través de un conductor, el movimiento de los
electrones.
Parece lógico que su intensidad venga dada por el número de electrones por segundo que
pasa por un punto dado. Se mide en AMPERIOS. Los conductores por los cuales circulan
grandes intensidades tendrán una gran sección (diámetro grande) metálica (cobre
generalmente).
Para medir la intensidad de la corriente se emplea el amperímetro que se conecta en serie
con la rama del circuito que queremos medir, para lo cual se intercalará dentro del mismo
conductor, por donde circula la corriente eléctrica.
- 57 -
2.3.1.3. Diferencia de potencial (voltaje)
Se va a estudiar la forma de poner en movimiento los electrones. Para comprender mejor la
forma de hacerlo vamos a observar un sencillo circuito hidráulico, constituido por vasos
comunicantes.
Observando la fig. 2.39, se ve que en el depósito (A), el nivel es mayor que en el depósito
(B), existiendo una diferencia de niveles. Si en estas condiciones abrimos la válvula (V), el
agua pasa de (A) a (B) hasta alcanzar el mismo nivel, tal y como se ve en el detalle (X),
cesando entonces el paso.
A medida que disminuye la diferencia de niveles, disminuye también el caudal a su paso
por la tubería de comunicación, hasta el momento en el que no existe paso porque no hay
diferencia de niveles.
Si queremos que el líquido continúe pasando de un depósito a otro, debemos mantener
constantemente la diferencia de nivel entre ambos depósitos.
Fig. 2.39
Considerando el circuito de la fig. 2.40, que está formado por una batería (B), una
resistencia (R), una lámpara (L), y un interruptor (I). Cerramos el interruptor (I), se cierra
el circuito y se establece la corriente eléctrica, encendiéndose la lámpara (L).
- 58 -
Fig. 2.40
La circulación de corriente depende de la tensión o diferencia de potencial de (B),
aumentado la circulación al aumentar dicha tensión o la diferencia de potencial (d.d.p.),
como ocurría en el ejemplo hidráulico, al existir diferencia de nivel.
Convencionalmente se admite que la corriente circula dentro del circuito (camino para los
electrones), desde el punto de mayor potencial al de menor, de positivo a negativo.
La unidad para medir la diferencia de potencia o tensión es el VOLTIO y su valor se mide
con el voltímetro (V), que se conecta en paralelo o derivación, es decir, conectándolo a uno
y otro conducto por el cual circula la corriente eléctrica.
2.3.1.4. Resistencia eléctrica
Todo hilo conductor ofrece una determinada resistencia al paso de la corriente. El valor de
la resistencia o la dificultad al paso de los electrones, depende de:
•
La longitud.
•
La sección (milímetros).
•
El material empleado en la fabricación del conductor.
•
La temperatura.
Su unidad es el OHMIO.
Cuando un receptor tiene que recibir una intensidad elevada para su funcionamiento, el
conductor será de gran sección y poca resistencia
Estas tres magnitudes, intensidad, resistencia y tensión (o voltaje), se relacionan mediante
la ley de Ohm:
V=I*R
- 59 -
V = Tensión en voltios
I = Intensidad en amperios
R = Resistencia en ohmios
2.3.1.5. Potencia eléctrica
Es otra propiedad de la corriente eléctrica, directamente proporcional a la intensidad y al
voltaje. Su unidad de medida es el VATIO (W), y su múltiplo del KILOVATIO (KW).
En las características eléctricas de los receptores eléctricos se indica su potencia y tensión.
W= V * I
2.3.1.6. Fusibles
Si se tiene un cable calculado para una intensidad y tensión determinadas y hacemos pasar
una corriente de mayor intensidad y tensión, el cable se calienta y llega a fundirse. Esta
propiedad se empleará para proteger instalaciones eléctricas de eventuales elevaciones de
tensión e intensidad. Para ello se intercalan en las instalaciones unos fusibles, los cuales son
conductores calibrados generalmente más finos y con punto de fusión calculado, de tal
forma que al sobrepasar la intensidad deseada el fusible alcanza su punto de fusión e
interrumpe el paso de la corriente. Se sitúan al principio del circuito. Protegen el cable desde
el propio fusible hasta el receptor.
Los fusibles presentan un color normalizado, el cual indica la intensidad máxima del
fusible, aunque además la llevan grabada.
2.3.1.7. Magnetismo
Los imanes, naturales o artificiales, son cuerpos que tiene la propiedad de atraer partículas
metálica de hierro. A la propiedad de atraer las partículas metálicas se llama magnetismo.
Los imanes pueden ser naturales o artificiales:
Los imanes naturales o piedra imán, son determinados minerales (magnetita), que tiene
magnetismo.
- 60 -
Fig. 2.41. Imán
Los imanes artificiales son los fabricados por procedimientos eléctricos, sobre trozos de
acero o aleaciones especiales.
Los extremos de los imanes se llaman polos. Uno de los polos se llama norte (N), y el otro
sur (S).
Del polo norte sale el magnetismo, y en el polo sur entra. (Fig. 2.42).
Fig. 2.42
La ley de atracción y repulsión dice que: si ponemos dos imanes A y B, con los polos
iguales (fig. 2.41), uno frente al otro, éstos se repelen. Si ponemos los imanes A y B con los
polos distintos enfrente, estos imanes (fig. 2.42), se atraen.
2.3.1.8. Líneas de fuerza (fig. 2.43)
Líneas imaginarias que delimitan la extensión del campo magnético.
- 61 -
Fig. 2.43
2.3.1.9. Campo magnético
El campo magnético es el espacio, próximo al imán, donde se manifiestan los efectos de
éste, tales como las atracciones y las repulsiones. La intensidad de éste campo magnético se
determina por el flujo magnético de líneas de fuerza que atraviesan la unidad de superficie.
2.3.1.10. Electromagnetismo
Los electroimanes (fig. 2.44) están constituidos por una bobina con un núcleo de hierro
dulce (cable enrollado, formando espiras alrededor de un núcleo de hierro dulce). El objeto
del núcleo es aumentar la intensidad del campo magnético producido por la bobina.
La característica de un electroimán reside en que sólo se comporta como imán cuando hay
paso de corriente por las espiras, desapareciendo la capacidad para imantar cuando ésta
cesa.
Fig. 2.44
- 62 -
2.3.1.11. Inducción electromagnética
2.3.1.11.1. Corrientes inducidas
El efecto de inducción se puede lograr mediante un electroimán. Estableciendo y cortando
el paso de la corriente por su circuito (fig. 2.44).
El núcleo de hierro dulce lleva dos bobinas situadas a una distancia donde tenga efecto el
electroimán. Al cerrar el circuito se produce un campo magnético en la primera bobina (P),
cuyas líneas de fuerza cortan también las espiras de la segunda bobina (S). Al abrir el
circuito, mediante un interruptor, el campo magnético desaparece y se produce una
corriente inducida de alto voltaje en la segunda bobina (S). La tensión de la corriente
inducida es directamente proporcional al número de espiras e inversamente proporcional a
la intensidad que le pasa a cada arrollamiento.
2.3.2. Sistema de encendido
La misión del sistema de encendido es producir una chispa eléctrica en el interior de los
cilindros en el momento oportuno y en el orden de explosiones establecido. Esta chispa será
la encargada de producir la combustión de la mezcla gaseosa. En el interior del cilindro
existe un ambiente de mezcla comprimido por lo que para hacer saltar la chispa entre los
electrodos de las bujías (separación de 0,6-0,7mm.) necesitaremos tensiones de unos 25.000
voltios aproximadamente para que se inflame la mezcla y obtener el máximo rendimiento
en el motor.
- 63 -
Fig. 2.45. Esquema de encendido por bobina
Existen varios sistemas para obtener la chispa. Estos son:
•
Encendido por batería.
•
Encendido por batería transistorizado.
•
Encendido por batería electrónico.
2.3.2.1. Encendido por batería
El encendido por batería se basa en que es ésta la que suministra la energía eléctrica
necesaria para hacer saltar la chispa. (fig. 2.46)
- 64 -
Fig. 2.46. Esquema del sistema de encendido por batería
2.3.2.1.2. Elementos principales del sistema de encendido por batería
2.3.2.1.3. Llave de contacto (Fig. 2.47)
Es el interruptor situado en el cuadro de control del vehículo, que mediante una primera
posición, su giro cierra el circuito de encendido, permitiendo el paso de la corriente
eléctrica de la batería al circuito primario, y en el siguiente giro, pone en funcionamiento el
motor de arranque.
Fig. 2.47. Llave de contacto
- 65 -
2.3.2.1.4. Posiciones del interruptor de puesta en marcha (Llave de contacto)
Tiene cuatro posiciones:
•
Posición 1, parada de motor y antirrobo.
•
Posición 2, motor parado, accesorios de confort alimentados y dirección libre.
•
Posición 3, contacto.
•
Posición 4, arranque.
Fig. 2.48. Interruptor de puesta en marcha
2.3.2.2. Bobina
Es el elemento que transforma la corriente de baja tensión procedente de la batería en
corriente de alta tensión que circulará hasta llegar a las bujías.
El funcionamiento de la bobina se basa en los fenómenos de inducción electromagnética.
- 66 -
Fig. 2.49. Bobina
2.3.2.2.1 Ruptor (fig. 2.50)
También llamados platinos o contactos.
Es el elemento encargado de interrumpir la corriente en la bobina y provocar el aumento de
tensión.
Está compuesto por dos contactos, uno móvil (M), llamado martillo, que recibe la corriente
de la bobina y otro, el yunque, por donde hace masa (Fig. 2.51).
- 67 -
Fig. 2.50. Ruptor
Fig. 2.51. Ruptor (Martillo, Yunque)
- 68 -
2.3.2.2.2. Condensador (fig. 2.52)
El condensador sirve para absorber la chispa que se produce en los contactos del ruptor en
el momento de la apertura, evitando que se quemen.
Otra función importante del condensador (C) es que disminuye considerablemente el
tiempo que dura el corte de la corriente eléctrica en la bobina, elevando el voltaje.
Fig. 2.52. Condensador
El condensador en el circuito de encendido se conecta en paralelo con el ruptor.
La capacidad del condensador en los automóviles se expresa en microfaradios.
2.3.2.2.3. Distribuidor (Fig. 2.53)
Su misión consiste en distribuir la corriente de la tensión a las diferentes bujías, en un orden
determinado.
Hay que destacar que el distribuidor, en su movimiento rotativo, distribuye la corriente por
medio de la pipa (dedo distribuidor) a los cables que van a las bujías, quien asegura un
- 69 -
encendido en orden diferente, 1-3-4-2 ó 1-2-4-3, según los tipos de motores.
Fig. 2.53. Distribuidor
2.3.2.2.4. Mecanismo de regulación automática
Su misión es avanzar el encendido, adaptando la velocidad de salto de chispa (tiempo entre
cada explosión) a las necesidades del motor, según el número de revoluciones. Hay dos
tipos de ajuste:
•
Manual. Consiste en dar el avance al encendido correcto al ralentí (puesta a punto
del encendido).
•
Automático. Constituido por:
- 70 -
¾ ƒ Avance centrífugo (Fig. 2.54). Formado por unos contrapesos que actúan
en función de las revoluciones del motor.
¾ ƒ Avance por depresión (Fig. 2.55). Formado por una cámara neumática
conectada al colector de admisión. Actúa en función del llenado de los
cilindros y complementa al avance centrífugo.
Fig. 2.54. Avance Centrífugo
Esta formado por dos contrapesos excéntricos (1) que pueden girar unos grados alrededor
de los puntos de anclaje (4) por unos taladros rasgados (3).
El conjunto se monta sobre el platillo (2). En los contrapesos se encaja el manguito (5) que
mantiene su posición de reposo gracias a unos muelles (6).
- 71 -
El conjunto se mueve dentro del distribuidor, por encima del ruptor, gracias al eje del
distribuidor (7). Cuando el motor gira en ralentí, los muelles mantienen los contrapesos en
reposo.
Fig. 2.55. Avance por depresión
Esta formado por una cámara, dividida en dos partes por una membrana elástica, que se
mantiene en reposo por efecto de un muelle.
Una de las semicámaras esta conectada con el colector de admisión del carburador, justo
encima de las mariposas de gases.
2.3.2.2.5. Bujías (Fig. 2.56 y 2.57)
La bujía es el elemento donde salta la chispa, como consecuencia de la corriente de alta
- 72 -
tensión procedente del distribuidor, inflamando la mezcla de aire y combustible
comprimido en la cámara de explosión.
Grado térmico de una bujía
El grado térmico de una bujía está en función de la conductibilidad térmica del aislador de
la superficie expuesta al calor así como del tamaño y forma del hueco existente. Puede
clasificarse en dos tipos: frías y calientes.
Esta característica va grabada en la propia bujía, y en algunas marcas en el cuerpo va
grabado un código de cifras: 95, 145, 240 y hasta 340 para coches de competición. Cuanto
mayor sea este valor térmico, mayor será su resistencia al encendido por incandescencia
(autoencendido) y menor a ensuciarse.
•
Bujía fría o de alto grado térmico (Fig. 2.56). Está formada por un aislante corto y
grueso en su parte inferior, para que la evacuación del calor se efectúe rápidamente.
Se utiliza en motores de grandes compresiones y altas revoluciones.
•
Bujía caliente o de bajo grado térmico (Fig. 2.57). Está formada por un aislador
largo y puntiagudo, con más cantidad de material aislante en su extremo inferior,
estando alejado de la carcasa, efectuándose la evacuación del calor más lentamente.
Se utiliza para motores de poca compresión y bajas revoluciones.
Fig. 2.56. Bujía Fría
Fig. 2.57. Bujía Caliente
- 73 -
La elección de la bujía así como la separación de electrodos que puede ser de 0,6 a 0,7 mm,
es muy importante. Conviene seguir los consejos del fabricante, ya que influyen un buen
número de factores como son:
•
La carga del motor y el régimen.
•
Temperatura de funcionamiento.
•
Presión en la cámara de combustión.
•
Naturaleza del combustible.
2.3.2.2.6. Funcionamiento del sistema de encendido por batería (Ver Fig. 2.46)
En el sistema de encendido se pueden distinguir dos circuitos, dependiendo de las
características de la corriente que circulan por ellos.
•
Primario.
•
Secundario.
Circuito Primario
Por el circuito primario circula corriente de baja tensión y alta tensión, y esta formado por los
siguientes elementos:
•
Batería.
•
Llave de contacto (interruptor de encendido).
•
Amperímetro (si lo lleva el vehiculo).
•
Bobinado grueso de la bobina (arrollamiento primario).
•
Ruptor (con el yunque y martillo).
•
Condensador.
Funcionamiento
Al cerrar el circuito, mediante el interruptor de encendido (llave de contacto) la corriente
parte del polo positivo (+) de la batería, pasando al arrollamiento grueso (bobinado) de la
- 74 -
bobina creando un electroimán en ella, dirigiéndose al ruptor, donde los contactos están
cerrados, y seguidamente a masa por el yunque, cerrándose el circuito.
Su misión es crear un flujo magnético en la bobina y producir su interrupción
alternativamente, mediante la leva del eje del distribuidor que separa los contactos (ruptor),
para inducir una corriente de alta tensión en el circuito secundario.
Circuito Secundario
Por este circuito circula corriente de alta tensión y baja intensidad, formado por los siguientes
elementos:
•
Bobinado Fino de la bobina (arrollamiento secundario).
•
Distribuidor
•
Bujías.
Funcionamiento
La corriente inducida en el arrollamiento secundario, que sale por el borne central de la
bobina, va por el cable de alta tensión al distribuidor, que, mediante la pipa giratoria (que
recibe movimiento del eje del distribuidor y este a su vez del árbol de levas), la reparte, en el
momento y orden adecuados, a las bujías donde salta en forma de arco voltaico (chispa) entre
sus electrodos, inflamando la mezcla en el interior de la cámara de comprensión y
dirigiéndose a masa por el contacto entre la bujía y la culata.
La apertura de ruptor y la chispa en las bujías ha de ser simultáneo.
- 75 -
Fig. 2.58. Circuito primario y secundario
2.3.2.2.7 Encendido transistorizado
Este encendido es similar al encendido por batería, que mejora al colocar un transistor entre la
bobina y el ruptor. La misión del transistor es la de dividir la corriente primaria (de la batería)
en dos; una de muy baja intensidad que pasa por el ruptor, y otra de mayor intensidad hacia
masa que pasa por la bobina.
Con este sistema la corriente de la batería puede ser de mayor intensidad, ya que al ruptor
sólo llegará una corriente de intensidad inferior a un amperio.
Las ventajas del encendido transistorizado son:
•
Reduce considerablemente el deterioro prematuro en los contactos del ruptor.
•
Aumenta la potencia de la chispa.
- 76 -
•
Menor consumo, sobre todo a velocidades bajas y medias.
•
Se evitan fallos a altas revoluciones.
•
Facilita la inflamación de la mezcla, por existir una mayor separación entre los
electrodos de las bujías.
•
Se evita la colocación del condensador para el ruptor.
Fig. 2.59. Esquema del encendido transistorizado
2.3.2.2.8 Encendido electrónico
Es el sistema más utilizado en la actualidad, siendo su principal característica la falta del
ruptor que queda sustituido por un cofre o módulo electrónico que controla la ruptura de la
corriente primaria, es decir, el tiempo de alimentación de la bobina.
Las ventajas de este encendido son:
•
Facilidad de arranque en frío.
•
Buen funcionamiento a altas revoluciones, al eliminar el elemento mecánico
- 77 -
(ruptor).
•
Menores consumos, tanto de carburante como de batería.
•
No precisa reglajes (puesta a punto), pero sí mantenimiento (comprobación y
cambio de bujías).
•
Ralentí muy uniforme.
Sus inconvenientes son:
•
Precio de sus elementos.
•
Averías, materiales y mano de obra caros.
Fig. 2.60. Esquema del encendido electrónico
2.4. Sistema Electrónico del Vehiculo
2.4.1. ECM o ECU
Es el ordenador central que controla todo el sistema electrónico del automóvil. Se le
denomina ECM (Módulo Central Electrónico) o ECU (Unidad Central Electrónica), pero
son popularmente conocidas como CENTRALITAS.
- 78 -
La ECM es responsable de controlar el tiempo de ignición y el consumo de combustible del
motor, en definitiva de las prestaciones del motor.
Es programada con datos que aseguran que el comportamiento del motor es eficiente y se
mantiene siempre para todo el rango de revoluciones y debe poder ser calibrada usando el
sensor adecuado para un ajuste más preciso del tiempo de ignición y el sensor Lambda para
controlar el combustible consumido.
Así pues la potencia del motor y el par motor estarán controlados por la ECM en función de
como haya sido programada. Es práctica habitual entre los entendidos modificar el
programa de la ECM para cambiar las prestaciones del motor, normalmente para obtener
más potencia.
Fig. 2.61. ECM (Módulo Central Electrónico)
- 79 -
Fig. 2.62. Diagrama en bloques de la ECU
2.4.1.1. Conector EOBD II
Es la parte física, a través de la que el sistema electrónico se comunica con el exterior. Por
aquí podremos conectarnos a nuestro automóvil usando una "Scan Tool" o cualquier
dispositivo diseñado para entenderse con la ECM o los sensores del vehículo a través de los
buses CAN y serie ISO9141.
Fig. 2.63. Conector EOBDII hembra
Fig. 2.64. Conector EOBDII macho
- 80 -
Fig. 2.65. Descripción de los Pines
2 - Comunicación SAE VPW/PWM, SAE J1850
4 - Masa Vehículo
5 - Masa Señal
6 - CAN, línea alta, SAE J2284.
7 - Comunicación ISO 9141-2 (Línea K)
10 - Comunicación PWM, SAE J1850
14 - CAN, línea baja, SAE J2284.
15 - Comunicación ISO 9141-2 (Línea L)
16 - Positivo Batería.
2.5. Sensores
La ECM necesita la información de los sensores para controlar, cuando es necesario, tanto
el funcionamiento del motor (velocidad, tiempo de ignición y combustible), como la
detección de fallos en alguna de las partes del vehículo.
Se comunican a través del BUS CAN con la ECM y con el conector EOBDII. Son la fuente
de información para la unidad central (ECM o ECU) del estado del automóvil y del
funcionamiento de cada una de sus partes.
•
Temperatura del líquido refrigerante.
•
Potenciómetro del Acelerador.
•
Temperatura del Aire.
•
Mapa o plano.
- 81 -
•
Angulo del cigüeñal (inductivo).
•
Posición del árbol de levas (efecto Hall).
•
Indicador de velocidad (efecto Hall).
•
Lambda.
•
Golpes o colisiones.
•
Gases de escape.
En definitiva todos los sensores que le informan a la ECM del estado del vehículo, tanto
para detectar averías en tiempo real, como para que la ECM controle los actuadores que
modifican el comportamiento del motor.... (Ver fig. 2.66).
Fig. 2.66. Magnitudes de entrada y salida a la ECU
2.5.1. Tipos de sensores
Resistivos
Potenciómetro, termistancia, piezo resistivo, por hilo caliente
- 82 -
Generadores
Piezo eléctrico, inductivo, efecto hall, batería galvanica
2.5.1.1. Sensor de temperatura
El sensor de temperatura es una termistancia o sea una resistencia variable no lineal esto es
que no será proporcionalmente correlativa la lectura de la medición con respecto al efecto
que
causa
la
señal
en
este
sensor,
ej.:
si tuviéramos que medir temperaturas desde 0º a 130º no será 1v= a 0º, 2,5v= a 65º y 5v= a
130º, sino que está preparado para enviar señales a la ECU entre 1 y 5 v y ésta será la
encargada
de
decidir
que
corrección
efectuará
con
los
distintos
actuadores.
Fig. 2.67. Tipos de Termistancias
Termistancia coeficiente positivo (Sube temperatura, sube resistencia). Termistancia
coeficiente negativo (Sube temperatura, baja resistencia).
2.5.1.1.1. Sensor de temperatura del refrigerante
Un termistor de resistencia variable que cambia su resistencia cuando la temperatura del
refrigerante cambia. La señal de salida del sensor es registrada por la computadora del
motor para regular varias funciones: cantidad inyectada con el motor frío, avance del
encendido, emisiones y parar y hacer girar el ventilador del radiador con el motor caliente.
En un sensor con termistor del tipo PTC (coeficiente de temperatura positivo), los ohmios
- 83 -
aumentan con la temperatura. Los sensores más frecuentes son del tipo NTC (coeficiente
temperatura negativo), la resistencia baja cuando la temperatura sube.
Fig. 2.68. Sensor de temperatura del refrigerante
Este sensor, que normalmente se atornilla en el bloque del motor y sirve para indicar la
temperatura del líquido refrigerante, corrige la cantidad de combustible inyectada en la fase
de calentamiento.
2.5.1.1.2. Sensor de temperatura del aire.
Un termistor de resistencia variable que cambia su resistencia cuando la temperatura del
aire cambia. La señal de salida del sensor es registrada por la computadora del motor para
determinar la densidad del aire entrante.
- 84 -
Fig. 2.69. Sensor de temperatura del aire
El sensor de la temperatura del aire está situado en el sistema de admisión del motor y mide
la temperatura del aire. Este valor sirve al sistema de gestión del motor como medida de
corrección.
2.5.1.2. Potenciómetro sensor de mariposa
Es una resistencia variable lineal, o sea que variará la resistencia proporcionalmente con
respecto al efecto que causa dicha señal. También es una resistencia lineal un caudalímetro.
Fig. 2.70. Potenciómetro sensor de mariposa
- 85 -
Por ej.: Según el diagrama, nos indica que: si en un potenciómetro de mariposa no
ejercemos ningún movimiento estaríamos en "0" v., si aceleramos 1/4 llevaríamos el valor a
"1,25" v., al medio vamos a tener "2,5" v., si llevamos el potenciómetro al 75 % de su
escala vamos a leer "3,75" v., y a fondo la señal será del total de la tensión, en este caso "5"
voltios.
2.5.1.2.1. Caudalímetro LH-jetronic (por hilo caliente)
Fig. 2.71. Caudalímetro LH-jetronic (por hilo caliente)
2.5.1.2.2. Caudalímetro D-jetronic (por mariposa)
Fig. 2.72. Caudalímetro D-jetronic (por mariposa)
Se deduce que al ingresar el aire que va a ir dirigido al múltiple de admisión, éste va a
- 86 -
ejercer presión sobre la mariposa que cuelga de un eje, el que está conectado a un
potenciómetro que enviará la señal a la ECU, indicando la cantidad de aire que está
ingresando al motor. Este sensor está ubicado antes de la mariposa de entrada al múltiple.
La precisión de este elemento es relativa, pues depende directamente de las revoluciones,
carga de trabajo, relación entre estos dos, velocidad del aire, etc. y no tanto de la diferencia
de la presión atmosférica como sí está relacionado el sensor MAP, que superó ampliamente
en cuanto a sus prestaciones al de mariposa.
2.5.1.2.3. Sensor de masa del flujo de aire (MAF)
Un dispositivo situado antes del cuerpo de la mariposa, que emplea un hilo o placa caliente
para medir la masa del flujo de aire entrante en el motor. Así que la computadora pueda
regular la proporción de la mezcla y el avance del encendido en función de la carga.
Fig. 2.73. Sensor MAF
2.5.1.2.4. Sensor de presión absoluta MAP
Sensa la diferencia de presión en la admisión con respecto a la presión atmosférica es un
sensor piezo resistivo
Este sensor, MAP, conectado a la admisión por un tubo y al ambiente, ya que se encuentra
instalado en la parte externa del motor y tiene un conducto abierto, variará la señal de
- 87 -
acuerdo a la diferencia existente entre el interior y el exterior del múltiple de admisión,
generando una señal que puede ser analógica o digital.
Fig. 2.74.
(Ver fig. 2.74)
En el gráfico Nº 1 es cuando existe la mayor diferencia de presión, estando la mariposa en
posición ralentí (como así también con el motor a cualquier régimen de revoluciones "en
vacío"). En la figura Nº 2 vemos la mariposa a medio acelerar y el motor con carga de
trabajo, la diferencia de presión disminuyó considerablemente, y en el tercer caso tenemos
la mariposa "a fondo" y con carga de trabajo, siendo este el momento de menor diferencia
de presión existente entre el interior y el exterior del múltiple de admisión. Esto nos indica
claramente que un motor acelerado en vacío prácticamente no variará el tiempo de
inyección por ciclo, ya sea a 900 r.p.m. como a la mitad de sus revoluciones (3.000 r.p.m.)
o al corte de las mismas, porque el tiempo de inyección, que está corregido por la ECU
tomando diversos datos de los distintos sensores, efectúa sus mayores correcciones
directamente relacionadas con el MAP.
- 88 -
Fig. 2.75. Funcionamiento del sensor MAP
Cuando el motor está bajo carga, el ordenador puede alterar el avance del encendido y la
composición de la mezcla para mejorar el funcionamiento y las emisiones.
Fig. 2.75. Sensor MAP
- 89 -
2.5.1.2.5. Sensor de posición de la mariposa (TPS)
Fig. 2.76. Sensor TPS
El sensor de posición de mariposa del acelerador, llamado TPS o sensor TP (del ingles
Throttle - Position -Sensor), efectúa un control preciso de la posición angular de la
mariposa.
El ECM toma esta información para poder efectuar distintas funciones, de suma
importancia para el correcto funcionamiento de un sistema de inyección electrónica de
combustible.
Actualmente el tipo de TPS más utilizado es el potenciómetro. Este consiste en una pista
resistiva barrida con un cursor, y alimentada con una tensión de 5 voltios desde el ECM.
Los TPS de este tipo suelen tener 3 cables de conexión y en algunos casos pueden tener 4
cables, este último caso incluye un switch, utilizado como contacto de marcha lenta (idle
switch).
2- Conexiones del TPS con el ECM (fig. 2.77)
- 90 -
Fig. 2.77. Conexiones sensor TPS con la ECU
En el primer caso, el cursor recorre la pista y de acuerdo a la posición de este sobre la pista
del potenciómetro, se puede leer en tensión dicha posición angular.
El segundo caso (con switch), un cuarto cable se conecta a masa cuando es sensada la
condición de mariposa cerrada.
2.5.1.3. Sensor inductivo
2.5.1.3.1. Sensor PMS y RPM
Es el único sensor por el cual si falla no arranca el motor. Consta de un bobinado sobre un
núcleo de imán permanente
Fig. 2.78. Sensor Inductivo
- 91 -
Fig. 2.79. Posición sensor inductivo
El paso constante de la corona frente al sensor originará una tensión, que se verá
interrumpida cuando se encuentre en la zona sin los dientes, esto genera una señal que la
ECU determina como X grados APMS y también utiliza esta señal para contar las RPM.
Los (X) grados están en el orden de 60, o sea que si en determinado momento el motor
requiere 20º de avance, la ECU enviará la señal a la bobina de encendido 40º después de
recibida la señal desde el sensor. En el momento del arranque la ECU necesita de un primer
paso de la zona sin dientes para orientarse sobre los X grados APMS del cilindro 1 (uno), y
comenzar el ciclo de 4 tiempos para ordenar las inyecciones y las chispas del encendido.
Esta es la razón por la que algunos motores a inyección y encendido electrónico ordenados
por la ECU demoren algo más para arrancar, pues si la zona sin dientes apenas superó la
posición del sensor al detenerse, será necesario girar casi una vuelta completa para orientar
la ECU y más las dos vueltas del primer ciclo de 4 tiempos.
- 92 -
2.5.1.3.2. Sensor de inducción
Un sensor compuesto de una anillo dentado (o rueda fónica) giratorio, un imán permanente
y una bobina fijos. El movimiento de la rueda produce una variación de las líneas de fuerza
que atraviesan la bobina, induciendo una corriente alterna, cuya frecuencia aumenta con la
velocidad del anillo. Se emplea como sensor de posición y de número de revoluciones del
cigüeñal de los sistemas de inyección y de encendido, en la transmisión para determinar la
velocidad del vehículo y en los ruedas para medir su velocidad en los sistemas anti-bloqueo
de frenos.
2.5.1.3.3. Sensor del cigüeñal
El sensor del cigüeñal sirve para detectar la velocidad del motor y la posición del cigüeñal.
Esta información se utiliza para calcular los pulsos de inyección y de encendido.
Fig. 2.80. Sensor del cigüeñal
- 93 -
2.5.1.4. Sensor de pistoneo piezo eléctrico
Va colocado sobre el bloc motor, percibe las vibraciones ocasionadas por el pistoneo,
generando una señal de corriente continúa, que al ser recibida por la ECU, esta la procesará
y ordenará el atraso correspondiente del encendido, que será constante o progresivo, según
la
frecuencia
con
que
reciba
la
señal.
Este sensor se podrá medir en función corriente continua del téster y con pequeños golpes.
Tiene el principio de trabajo del magiclik, que al accionarse recibe un golpe y produce
corriente.
2.5.1.4.1. Sensores de detonación
La detonación es una combustión incorrecta del motor. Como a largo plazo esta situación
puede conducir a la rotura del motor, debe ser controlada y regulada. Los sensores de
detonación se colocan en el lugar apropiado del motor. Las vibraciones originadas por la
combustión se transforman en tensión eléctrica y son transmitidas al sensor.
Este valora las señales y regula el momento del encendido.
Fig. 2.81. Sensor de Detonación
- 94 -
2.5.1.5. SENSOR HALL
Enviará una señal digital, que en un osciloscopio se verá como una onda cuadrada.
Fig. 2.81. Señal de un sensor de efecto hall
El sensor de efecto hall contará siempre con una alimentación de energía. Es un cristal que
al ser atravesado por líneas de fuerza genera una pequeña tensión, activando un transistor
que permite enviar una señal con la energía de alimentación. En todos los sensores de
efecto hall veremos tres conexiones: masa, señal y alimentación, por lo tanto para probarlos
debemos conectar el positivo del téster en la conexión de salida de señal, el negativo a masa
y alimentarlo con 12 v., controlar tensión. También se puede controlar en función Hertz.
Fig. 2.82. Sensor hall ubicado frente a una rueda dentada imanada
- 95 -
Las líneas de fuerza atraviesan el cristal, pero estas se verán interrumpidas al girar la
campana metálica e interponer las aletas entre el imán y el sensor, generando así "golpes de
tensión" que serán tomadas por la ECU como una señal digital, que en el osciloscopio se
verán como una onda cuadrada
2.83. Sensor hall ubicado frente a un imán fijo y campana giratoria con ventanas
2.5.1.5.1. Sensor de distancia recorrida
Se encuentra en la caja de la transmisión. La información acerca de la velocidad de marcha
se determina por este sensor a través de la rueda de estacionamiento. Estas informaciones
son necesarias para la regulación de la velocidad y el sistema de deslizamiento.
En caso de que el sensor sufra daños o funciones defectuosamente, el aparato de control se
sirve del número de revoluciones del motor.
- 96 -
2.84. Sensor de distancia recorrida
2.5.1.5.2. Sensor de velocidad de giro de ruedas
La velocidad de giro de las ruedas sirve a los sistemas auxiliares, ABS y ASR, y a los
sistemas GPS como dato para calcular las distancia. Un defecto ocasiona el fallo de estos
sistemas
y
por
lo
tanto
una
considerable
pérdida
de
seguridad.
Existen dos tipos de transmisores de las revoluciones de las ruedas: el activo y el
magnético/inductivo, la utilización de uno u otro depende del tipo de vehículo.
2.85. Sensor de velocidad de giro en las ruedas
- 97 -
CAPÍTULO 3: DESCRIPCIÓN DE DISPOSITIVOS
En el siguiente capítulo se hará una breve descripción de los elementos empleados para el
desarrollo del proyecto, facilitando así la comprensión de los diferentes sistemas que
componen el hardware.
3.1. Selección de Controlador
Este proyecto se centra en los microcontroladores de la empresa Microchip Technology, es
decir los PICs. Este tipo de microcontroladores están muy extendidos actualmente en el
mercado gracias a su gran variedad y bajo costo. Otra razón del éxito de los PICs es su
utilización, ya que una vez se ha aprendido a utilizar uno, conociendo su arquitectura y
juego de instrucciones, es muy fácil emplear otro modelo diferente.
3.1.1. Los PICs de Microchip
La evolución de la electrónica desde la aparición del circuito integrado ha sido constante.
Actualmente podemos encontrar dispositivos cada vez más complejos ubicados en
encapsulados cada vez más pequeños, un ejemplo de esto son los microcontroladores. Un
microcontrolador, es un dispositivo electrónico encapsulado en un chip, capaz de ejecutar
un programa. El microcontrolador reúne en un solo integrado: microprocesador, memoria
de programa, memoria de datos y puertos de entrada/salida. Además, también suelen
disponer de otras características especiales como: puertos serie, comparadores,
convertidores analógico-digitales, etc. En el mercado existen gran variedad de
microcontroladores de marcas y características distintas que podremos utilizar dependiendo
de la aplicación a realizar. Un microcontrolador ejecuta instrucciones. El conjunto de
instrucciones es lo que llamamos programa. Las instrucciones son leídas de la memoria de
programa para ejecutarlas una detrás de otra. La memoria de programa contiene las
instrucciones que queremos que el microcontrolador ejecute.
- 98 -
Programar un microcontrolador consiste en introducir el programa en la memoria del
microcontrolador. Las instrucciones son operaciones simples como sumar, restar, escribir
en un puerto, activar un bit de un dato, etc. Mediante estas instrucciones básicas podemos
realizar operaciones más complejas y así llegar al objetivo de la aplicación.
3.1.1.1. Historia de los PICs.
En 1965 GI formó una división de microelectrónica destinada a generar las primeras
arquitecturas viables de memoria EPROM y EEPROM. A principios de 1970 se creó el
CP1600 que era un microprocesador bastante bueno pero no manejaba muy bien los puertos
de E/S, por esta razón en 1975 se creó el PIC que era un chip que funcionaba en
combinación con este microprocesador para controlar las E/S. Alrededor de 1980 GI
reestructuró la empresa y creó la GI Microelectronics que finalmente fue vendida a un
grupo de inversores de capital de riesgo que crearon la actual Arizona Microchip
Technology y centraron su negocio en la fabricación de PICs, memorias EEROM y
EPROM. Actualmente Microchip ha realizado un gran número de mejoras a la arquitectura
original de los PICs, adaptándola a las actuales tecnologías y al bajo costo de los
semiconductores.
3.1.1.2. Características de los PICs
Las características más destacadas de los PICs las enumeramos en los siguientes puntos:
1ª. La arquitectura del procesador sigue el modelo Harvard.
Tradicionalmente, las computadoras y microprocesadores siguen el modelo propuesto por
John Von Neumann, en el cual la unidad central de proceso, o CPU, esta conectada a una
memoria única que contiene las instrucciones del programa y los datos. El tamaño de la
unidad de datos o instrucciones esta fijado por el ancho del bus de la memoria. Esto limita
la velocidad de operación del microprocesador, ya que no se puede buscar en la memoria
una nueva instrucción, antes de que finalicen las transferencias de datos que pudieran
- 99 -
resultar de la instrucción anterior. En los microcontroladores PIC se utiliza el modelo
Harvard. Este tipo de arquitectura conecta de forma independiente y con dos buses distintos
la memoria de instrucciones y la de datos:
Fig. 3.1. Arquitectura Harvard
La arquitectura Harvard permite al CPU acceder simultáneamente a las dos memorias. Esto
proporciona mayor velocidad además de numerosas ventajas al funcionamiento del sistema.
2ª. Se aplica la técnica de segmentación ("pipe-line") en la ejecución de las
instrucciones.
La segmentación permite al procesador realizar al mismo tiempo la ejecución de una
instrucción y la búsqueda del código de la siguiente. De esta forma se puede ejecutar cada
instrucción en un ciclo (un ciclo de instrucción equivale a cuatro ciclos de reloj).
- 100 -
Fig. 3.2. Técnica de Segmentación
La segmentación permite al procesador ejecutar cada instrucción en un ciclo de instrucción
equivalente a cuatro ciclos de reloj. En cada ciclo se realiza la búsqueda de una instrucción
y la ejecución de la anterior. Las instrucciones de salto ocupan dos ciclos al no conocer la
dirección de la siguiente instrucción hasta que no se haya completado la de bifurcación.
3ª. El formato de todas las instrucciones tiene la misma longitud.
Todas las instrucciones de los microcontroladores de la gama baja tienen una longitud de
12 bits. Las de la gama media tienen 14 bits y más las de la gama alta. Esta característica es
muy ventajosa en la optimización de la memoria de instrucciones y facilita enormemente la
construcción de ensambladores y compiladores.
4ª. Procesador RISC (Computador de Juego de Instrucciones Reducido). Dependiendo
de la gama del procesador (baja, media o alta) tienen más o menos número de
instrucciones. Los modelos de la gama baja disponen de un repertorio de 33 instrucciones,
35 los de la gama media y unas 76 los de la alta.
- 101 -
5ª. Todas las instrucciones son ortogonales.
Cualquier instrucción puede manejar cualquier elemento de la arquitectura como fuente o
como destino.
6ª. Arquitectura basada en un banco de registros.
Esto significa que todos los objetos del sistema (puertos de E/S, temporizadores, posiciones
de memoria, etc.) están implementados físicamente como registros.
7ª. Diversidad de modelos de microcontroladores con prestaciones y recursos
diferentes.
La gran variedad de modelos de microcontroladores PIC permite que el usuario pueda
seleccionar el más conveniente para su proyecto.
8ª. Herramientas de soporte potentes y económicas.
Estas herramientas se pueden descargar fácilmente de la Web de microchip
(www.microchip.com). Son totalmente gratuitas y muy potentes.
3.1.1.3. Gamas de PICs.
Existen gran cantidad de aplicaciones que podemos realizar con Pics, aplicaciones sencillas
en las cuales no necesitamos muchos recursos y aplicaciones más complejas en las cuales
necesitamos microcontroladores muy potentes, por ello y siguiendo esta filosofía, la
empresa Microchip fabrica tres tipos de gamas de microcontroladores PIC para atender
todas las aplicaciones, microcontroladores de gama baja, gama media y gama alta. Así, hay
disponibles microcontroladores sencillos y baratos para atender las aplicaciones simples y
otros complejos y más costosos para las de mucha envergadura. Con las tres gamas de PIC
se dispone de gran diversidad de modelos y encapsulados, pudiendo seleccionar el que
mejor se acople a las necesidades de acuerdo con el tipo y capacidad de las memorias, el
número de líneas de E/S y las funciones auxiliares precisas. Sin embargo, todas las
versiones están construidas alrededor de una arquitectura común, un repertorio mínimo de
- 102 -
instrucciones y un conjunto de opciones muy apreciadas, como el bajo consumo y el amplio
margen del voltaje de alimentación. Existen dos arquitecturas utilizadas en la fabricación de
microcontroladores:
1ª. Microcontroladores de arquitectura cerrada.
En este tipo de arquitectura el microcontrolador tiene unos recursos específicos los cuales
no permiten ningún tipo de modificación, es decir, no admiten ningún tipo de variaciones ni
de ampliaciones. La aplicación a la que se destina debe encontrar en su estructura todo lo
que precisa y, en caso contrario, hay que desecharlo. Microchip ha elegido principalmente
este modelo de arquitectura.
2ª. Microcontroladores de arquitectura abierta
Este tipo de microcontroladores a parte de tener una estructura interna determinada,
permiten ampliación emplear sus líneas de E/S para sacar al exterior los buses de datos,
direcciones y control, con lo que se posibilita la ampliación de la memoria y las E/S con
circuitos integrados externos. Microchip dispone de modelos PIC con arquitectura abierta,
sin embargo, esta alternativa se escapa de la idea de un microcontrolador incrustado y se
asemeja a la solución que emplean los clásicos microprocesadores.
3.1.1.4. La memoria
Los PICs, al estar construidos con arquitectura Harvard, poseen dos bloques de memoria
distintos, una para la memoria de programa y otra para la de datos. Estas dos memorias son
independientes entre ellas teniendo tamaño y longitudes de palabra distintas. Cada bloque
posee su propio bus, de tal forma que el acceso a cada uno puede producirse durante el
mismo ciclo del oscilador.
- 103 -
3.1.1.4.1. Memoria de datos.
La memoria de datos puede dividirse en la RAM de fines generales y los Registros de
Funciones Especiales (SFR).
La memoria de datos contiene también los datos de la memoria EEPROM. Esta memoria
no esta directamente introducida en la memoria de datos, si no es registrada en forma
indirecta. Esto significa que un puntero indirecto de direcciones especifica la dirección de
la memoria de datos EEPROM para escribir y leer.
La memoria de datos se organiza en “bancos” y la cantidad de estos depende de la gama de
PIC que estemos utilizando. Dependiendo del área de memoria a la cual le queremos referir
a la hora de programar, la tenemos que definir mediante el registro FSR.
Esta memoria de datos funciona de forma similar al "banco de registros" de un procesador
por lo cual sus posiciones implementan registros de propósito especial y propósito general.
Las primeras posiciones de la memoria se destinan a registros específicos.
3.1.1.4.2. Memoria de programa
Esta memoria también se le denomina memoria de instrucciones. Aquí es donde nosotros
escribimos nuestro programa.
Existen diferentes tipos de memorias de programa dependiendo de las necesidades, en este
caso se tomaron PICs con memoria tipo flash. Este tipo de memoria se puede programar y
borrar eléctricamente alrededor de 1000 veces, lo cual la hace muy útil para el aprendizaje
ya que con una pequeña inversión en un chip lo podemos programar tantas veces como
queramos.
La cantidad de memoria también depende de la gama de PIC que se este utilizando ya que
para gamas bajas y programas simples se dispone de PICs con menos memoria y menos
costosos y para proyectos de mayor envergadura disponemos de PICs de más memoria.
- 104 -
3.1.1.4.3. Registros
Los PICs utilizan una arquitectura basada en registros. Esto significa que todos los objetos
del sistema (puertos de E/S, temporizadores, posiciones de memoria, etc.), están
implementados físicamente como registros.
Existen diferentes tipos de registros:
•
Registro de propósito general: Puertos E/S, Contadores, etc.
•
Registros especiales: Registros de funcionamiento y configuración.
Todos los registros están ubicados en una posición específica de la memoria.
3.1.1.4.4. Contador de programa.
Este registro, normalmente denominado PC (program counter), es totalmente equivalente al
de todos los microprocesadores y contiene la dirección de la próxima instrucción a ejecutar.
Se incrementa automáticamente al ejecutar cada instrucción, de manera que la secuencia
natural de ejecución del programa es lineal, una instrucción después de la otra.
Algunas instrucciones que llamaremos de control, cambian el contenido del PC alterando la
secuencia lineal de ejecución. Dentro de estas instrucciones se encuentran el GOTO y el
CALL que permiten cargar en forma directa un valor constante en el PC haciendo que el
programa salte a cualquier posición de la memoria. Otras instrucciones de control son los
SKIP o “saltos” condicionales, que producen un incremento adicional del PC si se cumple
una condición específica, haciendo que el programa salte, sin ejecutar, la instrucción
siguiente. Al resetearse el microprocesador, todos los bits del PC toman valor 1, de manera
que la dirección de arranque del programa es siempre la última posición de memoria de
programa. En esta posición se deberá poner una instrucción de salto al punto donde
verdaderamente se inicia el programa. A diferencia de la mayoría de los microprocesadores
convencionales, el PC es también accesible al programador como registro de memoria
interna de datos, en la posición de 02. Es decir que cualquier instrucción común que opere
sobre registros puede ser utilizada para alterar el PC y desviar la ejecución del programa. El
uso indiscriminado de este tipo de instrucciones complica el programa y puede ser muy
- 105 -
peligroso, ya que puede producir comportamientos difíciles de predecir. Sin embargo,
algunas de estas instrucciones utilizadas con cierto método, pueden ser muy útiles para
implementar poderosas estructuras.
3.1.1.4.5. Stack
En los microcontroladores PIC el stack es una memoria interna dedicada, de tamaño
limitado, separada de las memorias de datos y de programa, inaccesible al programador, y
organizada en forma de pila, que es utilizada solamente, y en forma automática, para
guardar las direcciones de retorno de subrutinas e interrupciones. Permite guardar una copia
completa del PC. Como en toda memoria tipo pila, los datos son accedidos de manera tal
que el primero que entra es el ultimo que sale.
Las posiciones de la pila en un PIC está limitada lo que no permite hacer uso intensivo del
anidamiento de subrutinas. Solo se pueden anidar dos niveles de subrutinas, es decir que
una subrutina que es llamada desde el programa principal, puede a su vez llamar a otra
subrutina, pero esta ultima no puede llamar a una tercera, porque se desborda la capacidad
del stack, que solo puede almacenar dos direcciones de retorno.
Aunque esto a priori sea un problema es una buena solución de compromiso ya que estos
microcontroladores están diseñados para aplicaciones de alta velocidad en tiempo real, en
las que el overhead (demoras adicionales) que ocasiona un excesivo anidamiento de
subrutinas es inaceptable.
Como ya se menciono anteriormente, el stack y el puntero interno que lo direcciona, son
invisibles para el programador, solo se los accede automáticamente para guardar o rescatar
las direcciones de programa cuando se ejecutan las instrucciones de llamada o retorno de
subrutinas, o cuando se produce una interrupción o se ejecuta una instrucción de retorno de
ella.
- 106 -
3.1.1.4.6. Puertos de Entrada / Salida
Un recurso imprescindible para los microcontroladores son los puertos de Entradas y
Salidas con los cuales se comunica con los periféricos del mundo exterior. Dependiendo de
la gama de PIC que estemos utilizando estos tendrán más o menos puertos de E/S y
también dependiendo de la gama utilizada pueden ser digitales, analógicas, multiplezadas,
etc. También algunos PICs permiten utilizarlas como comparadores y conversores, pero
esas características ya dependen de cada PIC en particular.
Los puertos de entrada y salida utilizan la denominación de Puerto A, Puerto B, etc,
dependiendo de la cantidad de puertos que tengan.
3.1.1.4.7. Temporizador / Contador
Una exigencia en las aplicaciones de control es la regulación estricta de los tiempos que
duran las diversas acciones que realiza el sistema. El dispositivo típico destinado a gobernar
los tiempos recibe el nombre de temporizador o "timer" y, básicamente, consiste en un
contador ascendente o descendente que determina un tiempo determinado entre el valor que
se le carga y el momento en que se produce su desbordamiento o paso por 0.
Fig. 3.3. Temporizador
La figura 3.3. Es un esquema simplificado de un temporizador. En este caso se trata de un
contador descendente, que, una vez cargado con un valor, se decrementa al ritmo de los
impulsos de reloj hasta que llega a 0.
La cantidad de temporizadores depende de la gama de PIC que estemos utilizando, la gama
baja los microcontroladores PIC sólo disponen de dos temporizadores. Uno de ellos actúa
como Principal y sobre él recae el control de tiempos de las operaciones del sistema. El otro
recibe el nombre de Perro guardián o "Watchdog". Las gamas más altas de
- 107 -
microcontroladores PIC disponen de más temporizadores. El Perro guardián vigila que el
programa no se "cuelgue" y dejen de ejecutarse las instrucciones secuenciales del mismo tal
como lo ha previsto el diseñador. Para realizar esta labor de vigilancia, el Perro guardián da
un paseo por la CPU
cada cierto tiempo y comprueba si el programa se ejecuta
normalmente; en caso contrario, por ejemplo si el control está detenido en un bucle infinito
o a la espera de algún acontecimiento que no se produce, el perro ladra y provoca un reset,
reinicializando todo el sistema.
Tanto el Temporizador principal, TMR0, como el Perro guardián, WDT, a veces precisan
controlar tiempos largos y aumentar la duración de los impulsos de reloj que les
incrementan o decrementan. Para cubrir esta necesidad, se dispone de un circuito
programable llamado Divisor de frecuencia que divide la frecuencia utilizada por diversos
rangos para poder realizar temporizaciones más largas.
3.1.1.4.8. Interrupciones
Una interrupción consiste en una detención del programa en curso para realizar una
determinada rutina que atienda la causa que ha provocado la interrupción. Es como una
llamada a subrutina, que se origina por otra causa que por una instrucción del tipo CALL.
Tras la terminación de la rutina de interrupción, se retorna al programa principal en el punto
en que se abandono.
Las causas que originan una interrupción pueden ser externas, como la activación de una
patita con el nivel lógico apropiado, e internas, como las que pueden producirse al
desbordarse un temporizador, como el TMR0.
En las aplicaciones industriales, las interrupciones son un producto muy potente para
atender los acontecimientos físicos en tiempo real.
Existen diferentes tipo de interrupciones que también dependen del tipo de
microcontrolador que utilizamos por ello si queremos saber más sobre las interrupciones de
un PIC en concreto debemos consultar del datasheet del PIC utilizado.
- 108 -
3.1.1.4.9. Instrucciones
Estas dependen de la gama del microcontrolador que se este utilizando (baja, media o alta).
Los modelos de la gama baja disponen de un repertorio de 33 instrucciones, 35 los de la
gama media y unas 76 los de la alta. En este apartado no vamos a entrar en detalle sobre
las instrucciones de que dispone cada PIC, para ello tendremos que repasar los datasheet de
cada microcontrolador concreto.
3.1.1.4.10. Modos de direccionamiento
Cuando programamos un PIC, a la hora de especificar los datos y operandos lo podemos
hacer de 3 formas distintas que llamamos modos de direccionamiento. Estos 3 modos de
direccionamiento son:
1.- Inmediato.
2.- Directo.
3.- Indirecto.
El modo inmediato es cuado utilizamos el valor literal.
El modo directo es cuando utilizamos un valor que apunta a una determinada posición de
memoria.
El modo indirecto es cuando utilizamos como operando el registro INDF que accede a la
posición que apunta el contenido del registro FSR ubicado en el área de datos.
3.1.1.5. Oscilador externo
Todo Microcontrolador requiere un circuito externo que le indique la velocidad a la que
debe trabajar. Este circuito, que se conoce con el nombre de oscilador o reloj, es muy
simple pero de vital importancia para el buen funcionamiento del sistema.
Los PIC pueden utilizar cuatro tipos de osciladores diferentes:
•
RC. Oscilador con resistencia y condensador.
•
XT. Cristal de cuarzo.
•
HS. Cristal de alta velocidad.
- 109 -
•
LP. Cristal para baja frecuencia y bajo consumo de potencia.
En el momento de programar o "quemar" el microcontrolador se debe especificar que
tipo de oscilador se usa. Esto se hace a través de unos fusibles llamados "fusibles de
configuración".
Generalmente se suele utilizar un cristal de 4Mhz y de esta manera internamente esta
frecuencia queda dividida por cuatro, lo que hace que la frecuencia efectiva de trabajo
sea de 1 MHz, por lo que cada instrucción se realiza en un microsegundo (1 µS). El
cristal debe ir acompañado de dos condensadores y se conecta como se muestra en la
figura siguiente (fig.3.4).
Fig. 3.4. Oscilador de cristal
Si no se requiere mucha precisión en el oscilador y se requiere economizar dinero, se puede
utilizar una resistencia y un condensador, como se muestra a continuación.
Fig. 3.5. Oscilador RC
Los valores recomendados para este tipo de oscilador son: 5 KΩ ≤ Rext ≥ 100 ΚΩ y Cext >
20 pF.
- 110 -
3.1.1.6. Herramientas de desarrollo
La casa Microchip ofrece una serie de herramientas de desarrollo totalmente gratuitas, las
podemos descargar directamente de la página de www.microchip.com.
Con estas herramientas podemos programar los microcontroladores PIC y así realizar los
proyectos con estos pequeños chips. La herramienta que nos ofrece Microchip Technology
es el “MPLAB”.
El MPLAB es un “entorno de desarrollo integrado” (Integrated
Development Environment, IDE) que corre en entornos “Windows”, mediante el cual se
pueden desarrollar aplicaciones para los microcontroladores PIC.
3.1.2. PIC 18F452
Los microcontroladores PIC 18FXXX poseen arquitectura Harvard, con una memoria de
datos de 1536 Bytes, 256 bytes de EEPROM, una memoria de programa de 16.384
Instrucciones.
3.1.2.1. El procesador del PIC18F452
El PIC18F452 tiene un procesador de alto rendimiento RISC es capaz de procesar hasta
10MIPS (con un reloj de 40Mhz) con instrucciones de 16 Bits y un camino de datos de 8
bits: Además incorpora un multiplicador de 8x8 en hardware de un solo ciclo. La memoria
de programa puede direccionar hasta 32KB (FLASH) la memoria de datos hasta 1.5KB, y
una EEPROM de 256 bytes.
Las interrupciones disponen de diferentes niveles de prioridad.
- 111 -
3.1.2.2. Diagrama de bloques PIC 18F452
Fig. 3.6. Diagrama de bloques PIC 18F452
- 112 -
3.1.2.3. Organización de la Memoria.
3.1.2.3.1. Memoria Interna (RAM).
La memoria interna de datos, también llamada archivo de registros (register file), cada
registro de la memoria tiene una dirección de 12bits, es decir que obtenemos una capacidad
de 4096 bytes. El mapa de memoria se divide en 16 bancos de 256 bytes, cada uno. La
memoria de datos esta dividida en dos áreas.
Una de ellas corresponde al banco de Registro de Propósito General (GPR), y la otra
dedicada a los Registros de Funciones Especiales (SFR), que controlan los recursos y
periféricos del microcontrolador. Las dos áreas están repartidas en Bancos, que se
seleccionan mediante ciertos bits destinados a ese propósito que se hallan en el Registro
de Selección de Banco (BSR). Cuando se realiza un acceso a una posición situada fuera de
los bancos. Se ignoran los bits del BSR.
El Registro de Selección del banco se emplea en conmutación de bancos en el área de la
memoria de datos, los 4 bits bajos del BSR determina a que banco se accederá. (Fig. 3.7)
Fig. 3.7. Organización de la memoria Ram (PIC 18F452)
- 113 -
3.1.2.3.2 Memoria de Programa
La memoria de programa es donde se almacena el código.
En los microcontroladores tradicionales todas las operaciones se realizan sobre el
acumulador. La salida del acumulador esta conectada a una de las entradas de la Unidad
Aritmética y Lógica (ALU), y por lo tanto éste es siempre uno de los dos operándoos de
cualquier instrucción. Por convención, las instrucciones de simple operando (borrar,
incrementar, decrementar, complementar), actúan sobre el acumulador. La salida de la
ALU va solamente a la entrada del acumulador, por lo tanto el resultado de cualquier
operación siempre quedara en este registro. Para operar sobre un dato de memoria, luego
realizar la operación siempre hay que mover el acumulador a la memoria con una
instrucción adicional.
En los microcontroladores PIC, la salida de la ALU va al registro W y también a la
memoria de datos, por lo tanto el resultado puede guardarse en cualquiera de los dos
destinos. En las instrucciones de doble operando, uno de los dos datos siempre debe estar
en el registro W, como ocurría en el modelo tradicional con el acumulador. En las
instrucciones de simple operando el dato en este caso se toma de la memoria (también por
convención). La gran ventaja de esta arquitectura es que permite un gran ahorro de
instrucciones ya que el resultado de cualquier instrucción que opere con la memoria, ya sea
de simple o doble operando, puede dejarse en la misma posición de memoria o en el
registro W, según se seleccione con un bit de la misma instrucción. Las operaciones con
constantes provenientes de la memoria de programa (literales) se realizan solo sobre el
registro W.
3.1.2.3.3 Contador de programa
Este registro, normalmente denominado PC, es totalmente equivalente al de todos los
microprocesadores y contiene la dirección de la próxima instrucción a ejecutar. Se
incrementa automáticamente al ejecutar cada instrucción, de manera que la secuencia
natural de ejecución del programa es lineal, una instrucción después de la otra. Algunas
- 114 -
instrucciones que llamaremos de control, cambian el contenido del PC alterando la
secuencia lineal de ejecución. Dentro de estas instrucciones se encuentran el GOTO y el
CALL que permiten cargar en forma directa un valor constante en el PC haciendo que el
programa salte a cualquier posición de la memoria. Otras instrucciones de control son los
SKIP o “saltos” condicionales, que producen un incremento adicional del PC si se cumple
una condición específica, haciendo que el programa saltee, sin ejecutar, la instrucción
siguiente.
El PC es un registro de 21bits en los 18F452, lo que permite direccionar
2Mbytes de memoria de programa.
3.1.2.3.4. Puertos de Entrada/Salida
La principal utilidad de los pines que posee la cápsula que contiene un microcontrolador es
soportar las líneas de E/S que comunican al computador interno con los periféricos
exteriores. Según los controladores de periféricos que posea cada modelo de
microcontrolador, las líneas de E/S se destinan a proporcionar el soporte a las señales de
entrada, salida y control. Los microprocesadores PIC18F452 tienen cinco puertos de
entrada/salida paralelo de usos generales llamados PUERTO A, PUERTO B, PUERTO C,
PUERTO D y PUERTO E. Algunos pines de estos puertos están multiplexados con
funciones específicas de algunos periféricos. Se puede la función mediante el software.
Cada puerto tiene tres registros de operación:
•
El registro ‘TRIS’ que determina la dirección del puerto (‘1’ = entrada, ‘0’ =
salida).
•
El registro ‘PORT’ que establece los niveles leídos a los pines del puerto.
•
El registro ‘LAT’ como alternativa al registro anterior.
3.1.2.3.5 Interrupciones
Este sistema consiste en un mecanismo por el cual un evento interno o externo, asincrónico
respecto
del
programa,
puede
interrumpir
la
ejecución
de
éste
produciendo
automáticamente un salto a una subrutina de atención, de manera que pueda atender
- 115 -
inmediatamente el evento, y retomar luego la ejecución del programa exactamente en
donde estaba al momento de ser interrumpido. Este mecanismo es muy útil por ejemplo
para el manejo de timers o rutinas que deben repetirse periódicamente (refresh de display,
antirebote de teclado, etc.), detección de pulsos externos, recepción de datos, etc.
Funcionamiento
En los 18FXX las interrupciones se comportan casi exactamente igual que las subrutinas.
Desde el punto de vista del control del programa, al producirse una interrupción se produce
el mismo efecto que ocurriría si el programa tuviese un CALL 0004h en el punto en que se
produjo la interrupción. En uno de los registros de control del sistema de interrupciones
existe un bit de habilitación general de interrupciones GIE, que debe ser programado en 1
para que las interrupciones puedan actuar. Al producirse una interrupción, este bit se borra
automáticamente para evitar nuevas interrupciones. La instrucción RETFIE que se utiliza al
final de la rutina de interrupción, es idéntica a un retorno de subrutina, salvo que además
coloca en uno automáticamente el bit GIE volviendo a habilitar las interrupciones. Dentro
de la rutina de interrupción, el programa deberá probar el estado de los flags de interrupción
de cada una de las fuentes habilitadas, para detectar cual fue la que causo la interrupción y
así decidir que acción tomar.
Fig. 3.8. Lógica de las interrupciones.
- 116 -
3.1.2.4. Encapsulado
El PIC18F452 esta disponible en varios formatos se uso el encapsulado DIP. Este es el
encapsulado mas empleado en montajes por taladro pasante en placa. Este puede ser
cerámico (marrón) o de plástico (negro). Un dato importante en todos los componentes es
la distancia entre patillas que poseen, en los circuitos es de vital importancia este dato, así
en este tipo el estándar se establece en 0,1 pulgadas (2,54 mm).
Fig. 3.9. PIC 18F452
Fig. 3.10. PIC 18F452 encapsulado tipo DIP.
3.1.2.5 Puertos de Comunicación
Para dotar al microcontrolador de la posibilidad de comunicarse con otros dispositivos
externos, otros buses de microprocesadores, buses de sistema, buses de redes y poder
- 117 -
adaptarlos con otros elementos bajo otras normas y protocolos algunos modelos disponen
de recursos que se lo permiten.
3.1.2.5.1 Modulo MSSP
EL modulo MSSP (Master Synchronous Port) es un puerto de comunicación serial síncrona
half y full duplex y orientado para comunicaciones con componentes externos. Puede
funcionar en dos modos de comunicación:
•
SPI Serial Peripheral Interface.
•
I2C Inter-Integrated Circuit.
3.1.2.5.2 Modulo Usart
El Puerto USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) es un
puerto serial orientado a establecer comunicación con equipos con protocolo EIA-232.
Hasta 2 puertos seriales Usart pueden estar incorporados en algunos PIC18. Cada puerto
serial puede ser configurado en forma distinta. Puede funcionar en los siguientes modos.
•
Asíncrono - Full Duplex.
•
Síncrono Master - Half Duplex.
•
Síncrono Slave - Half Duplex.
En nuestro caso utilizaremos el modo asíncrono ya que es el estándar del puerto RS-232 de
cualquier ordenador.
3.1.2.5.2.1 Asíncrono (full-duplex)
La comunicación es bidireccional. El pin RC6/TX actúa como línea de transmisión y la
RC7/RX como línea de recepción. Cada dato lleva un bit de inicio y otro de stop. En este
modo se transmiten tramas de 10 bits con codificación NRZ, es decir tenemos un bit de
inicio a nivel bajo, 8 bits de datos y un bit final de trama a nivel alto.
- 118 -
3.1.2.5.2.2 Síncrono (semiduplex)
Comunicación unidireccional. Una sola línea para los datos que se implementan sobre el
pin RC7/RX. En el modo master la señal de reloj sale por el pin RC6/TX.
En el modo esclavo entra por ella.
Fig. 3.11. Diagrama en bloques de la transmisión USART.
3.2. Pantalla LCD Gráfica
En el proyecto uno de los factores más importantes es la visualización y monitoreo en
tiempo real de los parámetros establecidos tales como:
•
prueba de alcoholemia.
•
gestión parental
•
mantenimiento mecánico programado
•
protector del motor contra roturas
Para este propósito se determinó utilizar una pantalla LCD gráfica de 128X64 píxeles de la
empresa Microtips Technology Inc. De referencia: MTG-S12864BMNHSGY (Fig. 3.12).
- 119 -
Fig. 3.12. Pantalla LCD gráfica de 128X64 píxeles
Esta visualización es muy importante ya que por medio de esta se establece una interface
con el usuario de manera que este pueda observar cada uno de los parámetros ya
mencionados anteriormente y además pueda desplazarse por el menú
del sistema de
información y monitoreo del automóvil, el cual se detallará en el manual de usuario del
prototipo.
3.2.1. Especificaciones Técnicas
Tabla. 3.1. Especificaciones modulo LCD MTG-S12864BMNHSGY
- 120 -
3.2.2. Especificaciones generales
Tabla 3.2
3.2.3. Configuración de pines
Tabla 3.3
- 121 -
3.3. Reloj en tiempo real (RTC) DS1302
Dado que el prototipo requiere trabajar en tiempo real, para el monitoreo de las variables a
utilizar, se hace necesario implementar un reloj el cual lleve los datos de hora (hora,
minutos, segundos) y fecha (día, mes, año) de los diferentes eventos que se vayan a
monitorear. La solución más simple es usar un reloj en tiempo real externo. La capacidad
de temporización RTC es crucial para aplicaciones que dependen de la hora del día o
aquellas que deben medir el tiempo transcurrido.
En este proyecto se utilizó el DS1302, el cual es un dispositivo de la empresa Dallas
semiconductor.
Este dispositivo trabaja el protocolo I2C, con el cual se puede realizar la comunicación con
el PIC.
Una vez programado, el DS1302 funciona por su cuenta y mantiene registro preciso de
segundos, minutos, horas (con un indicador AM/PM, si funciona en modo 12-horas), día
del mes, mes, día de la semana y año con compensación de bisiestos hasta el año 2100.
Como extra, el DS1302 contiene 31 bytes de RAM que podemos usar como queramos. Y
para proyectos que usan la alimentación principal, el DS1302 también tiene un circuito de
carga que mantiene cargada una batería de respaldo.
El DS1302 es un dispositivo basado en registros, lo que quiere decir que cada elemento de
tiempo y fecha es almacenado en su propio registro (dirección de memoria). Por
conveniencia, están disponibles dos modos de lectura y escritura: registro y completo. Con
el acceso a registros, se pueden leer o escribir elementos individuales. Con el acceso
completo, se pueden escribir o leer todos los registros de una sola vez (comenzando con los
segundos).
- 122 -
3.3.1. Configuración de los pines
Fig. 3.13. Pines de configuración del DS1302.
3.3.2. Circuito de operación
Fig. 3.14. Circuito de operación del DS1302.
- 123 -
3.3.3. Diagrama en bloque
Fig. 3.14. Diagrama en bloque del DS1302.
3.3.4. Circuito Oscilador
El DS1302 RTC usa un oscilador a cristal externo de 32,767kHz como base de tiempo. El
circuito de oscilador no requiere resistencias ni condensadores externos para su operación
como se muestra en la figura 3.15.
Fig. 3.15. Circuito oscilador del DS1302.
3.4 Teclado Matricial 4x4
Uno de los dispositivos más utilizado en el diseño de circuitos con microcontroladores es el
teclado matricial. En el proyecto se utilizó un teclado matricial 4X4, que junto a la pantalla
- 124 -
grafica y el PIC master conforman la interface hombre-maquina, ya que las diferentes
opciones que aparecen en el menú de selección pueden ser modificadas presionando
cualquier botón, sea para un desplazamiento o modificar un valor en especifico. Por esta
razón, cada botón del dispositivo no tiene una función en especial convirtiéndolo así en un
teclado multifunción.
Fig. 3.16. Teclado 4X4
3.4.1 Funcionamiento del teclado
Este dispositivo tiene 8 pines, donde trabajan 4 bits de salida y 4 de entrada comunicados
directamente con el puerto B del PIC master, que puede detectar cuando es presionada
cualquier tecla debido a que trabaja mediante la interrupción por cambio en RB, entonces
las líneas de entrada permanecen en un nivel lógico alto, gracias a los elementos pull-up. La
clave para manejar este tipo de teclados consiste en enviar por las líneas de salida solo un
cero por vez; por ejemplo si enviamos un cero por la líneas RB4, cuando oprimimos una
tecla de la segunda fila (el 4,5,6,B), un nivel lógico bajo se reflejara en el pin
correspondiendo de las líneas de entrada (RB0, RB1, RB2 ó RB3 respectivamente); así, se
encuentra un nivel lógico bajo en la línea RB3 podemos concluir que la tecla presionada
fue el digito B.
- 125 -
Fig. 3.17. Secuencia para la lectura de un teclado matricial.
Si queremos explorar todo el teclado, bastará con rotar el cero circularmente de tal manera
que solamente un cero se encuentre en las filas del teclado, cuando se realiza las lecturas de
las líneas de entrada (las columnas) como se mostró en la figura. Cuando el cero llegue a
las filas más significativas del teclado, debe reingresar en la próxima ocasión por la menos
significativa, reiniciando la exploración del teclado. Un diagrama de flujo para este
proceso, en donde el microcontrolador queda enclavado leyendo el teclado hasta que se
detecta la presión de uno de sus elementos. Ahora como resultado del programa, un valor
comprendido entre 0 y 15 queda almacenado en un registro, que dependiendo del programa
tendrá una acción respectiva.
El proceso se realiza a una gran velocidad, por lo que se tiene la sensación que todo el
teclado se esta sensando permanentemente. En el Programa realizado, por ejemplo, la
exploración total del teclado tarda menos de 60us, si consideramos que el oscilador es de 4
MHz.
Otro aspecto que no se puede olvidar, son los rebotes causados por la pulsación de una
tecla. Cuando una tecla se oprime, sus contactos actúan como resortes, y la unión eléctrica
no es estable; se generan una serie de uniones y desuniones mecánicas durante un intervalo
- 126 -
significativo de tiempo. Estos rebotes pueden dar lugar que, en una aplicación real, el
programa lo interprete como si se hubiera generado muchas pulsaciones, si es que no se
toman los correctivos del caso.
Fig. 3.18. Diagrama de flujo para la lectura de un teclado matricial.
3.5. Alcoholímetro Digital
Uno de los objetivos principales de este proyecto era el de realizar una prueba de
alcoholimetría a los usuarios del “Sistema Electrónico de Información y Monitoreo del
Automóvil”, para lograr cumplir este objetivo era necesario la adquisición de un sensor que
cumpliera este requerimiento.
Debido a la complejidad para adquirir el sensor en el mercado nacional e internacional se
optó por la opción de comprar el dispositivo completo, es decir un alcoholímetro, y así
adaptarlo a las necesidades del proyecto.
El alcoholímetro que se adquirió es el AL-2500.
Es un equipo dotado de electrónica sofisticada que permite comprobar la tasa de
alcoholemia de manera rápida, sencilla y precisa.
- 127 -
Este equipo está pensado para su uso por personas que deben realizar actividades que
entrañan alguna clase de riesgo y fuera preciso un control responsable del consumo de
alcohol: conducción de vehículos y tractores, conducción de aeronaves, submarinismo y
buceo, caza con armas de fuego, empleo de maquinaria con riesgo (sierras, cizallas,
trituradoras, prensas), trabajos en áreas que implican riesgo (construcción en zonas con
riesgo de caída).
Fig. 3.19. Alcoholímetro AL-2500
3.5.1. Especificaciones Técnicas
Fig. 3.20. Especificaciones Técnicas del Alcoholímetro AL-2500
- 128 -
3.5.2. Semiconductor de tipo sensor de alcohol HS130A
El sensor de ref. HS130A es el semiconductor de tipo alcohol que trae incorporado el
alcoholímetro AL-2500 y tiene las siguientes características:
•
Respuesta rápida
•
Alta sensibilidad
•
Larga vida
Fig. 3.19. Sensor HS130A
Para tener información detallada del sensor consultar datasheet en los anexos.
3.6. Amplificador instrumental INA128P
Al tomar la señal proveniente del sensor de alcohol HS130A para ser llevada a un canal
analógico del conversor análogo-digital que tiene el PIC 18F452, se hizo necesario
amplificar la señal de salida del sensor.
Para resolver este impedimento se decidió utilizar un amplificador instrumental, debido a
las características que ofrecía el INA128P se optó por utilizar este circuito integrado para la
solución del problema.
Fig. 3.20. Amplificador instrumental INA128P
- 129 -
3.6.1. Descripción del INA128P
El INA128 es un amplificador de instrumentación de propósito general que ofrece una
exactitud excelente. Su fácil manejo y pequeño tamaño lo hacen ideal para una gama
amplia de aplicaciones de circuitería de entrada.
Una sola resistencia externa pone cualquier ganancia de 1 hasta 10,000.
El INA128 proporciona en la industria la ecuación de ganancia normal estándar.
Entre las aplicaciones más comunes se encuentra amplificadores tipo Bridge,
amplificadores para termocuplas, mediciones médicas o adquisición de datos.
3.6.2. Circuito interno del INA128P
Fig. 3.21. Circuito interno del INA128P
- 130 -
3.6.3. Configuración de pines
Fig. 3.22. Pines de configuración INA128P
3.6.4. Rangos máximos absolutos
Fig. 3.23. Rangos máximos absolutos
3.6.5. Valores de Ganancia
Tabla 3.4. Valores de ganancia
- 131 -
3.7. Sensor de efecto hall UGN3503
Para realizar el control de velocidad en el “Sistema de información y monitoreo del
automóvil”, es necesario sensar la velocidad del vehiculo, para así realizar los respectivos
ajustes con el microcontrolador.
Partiendo del principio de funcionamiento de los sensores de velocidad que están instalados
previamente en el vehiculo, se decidió utilizar un sensor del mismo tipo que utilizan los
autos para enviarle información a la ECM y estos son los sensores de efecto hall.
El sensor de efecto hall que se utilizó es el UGN3503 el cual tiene una salida lineal
proporcional a los cambios en el flujo magnético. Ideal para aplicaciones de detección de
movimiento, sensor de proximidad o sensor de movimiento en los dientes de los piñones.
Fig. 3.24. UGN3503
Los sensores de efecto Hall se utilizan en los automóviles para medir velocidades de
rotación o detectar la posición de un determinado elemento. Su principal ventaja es que
pueden ofrecer datos fiables a cualquier velocidad de rotación. Y sus inconvenientes son la
mayor complejidad y precio con respecto a un sensor inductivo.
3.7.1. Configuración de pines
Fig. 3.25. Diagrama de pines UGN3503
- 132 -
Funcionamiento
El sensor de efecto Hall se basa en la tensión transversal de un conductor que está sometido
a un campo magnético. Colocando un voltímetro entre dos puntos transversales de un cable
se puede medir esa tensión. Para ello hay que hacer circular por el cable una intensidad fija
y acercar un imán. Los electrones que pasan por el cable se verán desplazados hacia un
lado. Entonces aparece una diferencia de tensión entre los dos puntos transversales del
cable. Al separar el imán del cable, la tensión transversal desaparece.
Un sensor de efecto Hall utilizado en automoción se compone de:
•
Un generador magnético que suele ser un imán fijo.
•
Un pequeño módulo electrónico donde se encuentran los componentes que miden la
tensión transversal.
•
Una corona metálica con ventanas para interrumpir el campo magnético.
La corona metálica se intercala entre el imán fijo y el módulo electrónico y está unida a un
eje con giro. Según la posición de la corona, el campo magnético del imán llega hasta el
módulo electrónico. La tensión obtenida a la salida del módulo electrónico, una vez tratada
y amplificada corresponde con un valor alto (de 5 a 12 voltios) cuando la corona tapa el
campo magnético, y un nivel bajo (de 0 a 0,5 voltios) cuando la corona descubre el imán.
Los sensores de efecto Hall se suelen utilizar para detectar la posición de los árboles de
levas, la velocidad del vehículo y en algunos distribuidores para determinar el momento de
encendido. También pueden emplearse para determinar la posición del cigüeñal.
El sensor de efecto Hall se conecta mediante tres cables eléctricos. Uno de ellos
corresponde con el valor negativo (masa del vehículo), otro cable corresponde con la
alimentación, que suele ser de 5 ó de 12 voltios. El tercer cable corresponde con la señal de
salida que varía según la posición de la corona metálica.
Para comprobar el funcionamiento de un sensor Hall basta verificar el valor de la tensión de
alimentación y la variación de la tensión en la señal de salida cuando alguna ventana de la
corona permite el flujo del campo magnético.
- 133 -
CAPÍTULO 4: DISEÑO DEL HARDWARE
En el capítulo anterior se realizó una breve aportación teórica la cual se cree necesaria para
el buen entendimiento del proyecto.
En este apartado se va a describir el diseño y la implementación práctica del sistema que se
está desarrollando.
4.1. Especificaciones generales
A la hora de diseñar el circuito se ha tenido en cuenta ciertos parámetros para el desarrollo
del hardware los cuales se nombran a continuación:
•
Para controlar todo el sistema se utilizó el PIC 18F452.
•
La visualización de los parámetros a monitorear se hará con una pantalla LCD
grafica de 128X64 píxeles.
•
La interfaz con el usuario se realizó con un teclado matricial 4X4.
•
Los transductores que se utilizaron para el monitoreo de los parámetros son:
9 Sensor de alcohol HS130A.
9 Sensor de efecto hall UGN3503.
•
La amplificación de las señales se realizaron con el INA128P.
•
El control en tiempo real se hizo con un reloj externo el DS1302.
Después de identificar los componentes principales que llevará el hardware se dispuso a
realizar el diseño del circuito para el sistema.
- 138 -
4.2. Diagrama en bloques del sistema
4.3. Diseño del circuito
El diseño del circuito se realizó dividiendo la etapa del controlador en dos:
Para esto se utilizaron dos PIC 18F452, los cuales realizarán diferentes procesos cada uno
por aparte y se comunicaran en forma serial aprovechando el modulo de transmisión
USART que poseen ambos.
El primer PIC hace las veces de maestro (master) y esta a cargo de manejar la visualización
del sistema y la interfaz con el usuario, el segundo PIC hace las funciones de esclavo
- 139 -
(slave) y es el encargado de recibir las señales provenientes de los sensores, recibir los
datos del reloj externo y esperar las ordenes del PIC master para el envío de datos.
4.3.1 PIC Maestro (master)
Como se dijo es el encargado de manejar la interface hombre-maquina, este comanda el
funcionamiento de la pantalla LCD gráfica y el teclado matricial 4X4.
Por medio del teclado los usuarios tienen acceso al sistema y por ende al uso del vehiculo,
además puede acceder a ciertos menús y submenús del sistema que los puede configurar a
su antojo como son: Las alarmas de mecánico programado, cambios de clave de usuario,
alarma de compromisos entre otras que se trataran más a fondo en el manual de
funcionamiento.
Por ahora solo se nombrarán y se hará una pequeña descripción de cada uno de los menús y
submenús que componen el sistema.
El menú de selección del sistema está compuesto por:
Fig. 4.1. Visualización del menú de selección
1. Cambio de clave: Como su nombre lo indica el usuario podrá cambiar su clave de
acceso al sistema.
- 140 -
2. Infracciones: Accediendo a este menú el usuario observará su record de
infracciones por exceso de velocidad o prueba de alcoholemia.
3. Mantenimiento: Con este menú se tiene acceso al mantenimiento mecánico
programado o preventivo, este despliega un submenú con diferentes opciones para
cada tipo de mantenimiento que por lo general se le hacen al vehiculo
periódicamente tales como:
9 Mecánico.
9 Electricista.
9 Sincronización
9 Revisión de gases.
4. Cambio de aceite: Este es el menú de protección del motor contra roturas, el cual
con una alarma visual y sonora le informará el sistema al usuario cuando es el
próximo cambio de aceite.
5. Administrador: Como el sistema está diseñado para multiusuarios (4 usuarios), a
este menú solo tiene acceso el administrador ó dueño del vehiculo, y este da cabida
a otro submenú donde puede configurar ciertos parámetros del sistema y observar
cierta información de los otros usuarios entre estas están:
9 Claves de acceso
9 Configuración de reloj
9 Infracciones de los usuarios
9 Gestión parental
6. Hora y Fecha: Con este menú se visualizara la hora y la fecha actual.
7. Salir: Como su nombre lo indica sale del menú de selección y entra al de acceso de
sistema.
- 141 -
Fig. 4.2. Cicuito PIC maestro (master)
El funcionamiento de este circuito es muy sencillo, el PIC maestro es el encargado de
controlar la interfaz hombre-maquina, y para esto se vale del teclado matricial, el usuario
por medio de este puede ingresar al sistema por medio de una clave numérica de cuatro
dígitos, una vez ingresado se puede desplazar por cada uno de los menús de selección, en el
momento que este necesite datos tales como hora y fecha, infracciones es decir los datos
que maneja el PIC esclavo, este le enviara un código al PIC esclavo para que le envíe la
información por medio del puerto serial.
4.3.1.1. Transmisión serial
Se puede configurar de dos modo diferentes:
Asíncrono (full-duplex)
La comunicación es bidireccional. El pin RC6/Tx/CK actúa como línea de transmisión y la
RC7/Rx/DT como línea de recepción. Cada dato lleva un bit de inicio y otro de stop.
Síncrono (semiduplex)
- 142 -
Comunicación unidireccional. Una sola línea para los datos que se implementan sobre el
pin RC7/Rx/DT. En el modo master la señal de reloj sale por el pin RC6/Tx/CK. En el
modo esclavo (“slave”) entra por ella.
En ambos modo los datos pueden ser de 8 o 9 bits, pudiendo emplear el noveno como bit de
paridad, transmitiéndose o recibiéndose por el bit <0> de RXSTA y/o RCSTA.
El registro específico TXSTA actúa como registro de estado y control del transmisor y el
RCSTA hace lo mismo para el receptor.
Los baudios se establecen por el valor cargado en el registro SPBRG y el bit BRGH del
registro TXSTA, con el que se puede elegir la velocidad alta (1) o baja (0) en el modo
asíncrono.
BAUDIOS = FOSC / (n(x + 1))
n = 4 en el modo sincrono
n = 16 en el modo asíncrono de alta velocidad
n = 64 en el modo asíncrono de baja velocidad
x = valor cargado en el registro SPBRG
Siendo x = (FOSC / Baudios) / (n - 1)
Mediante la programación de los bits del registro TXSTA y RCSTA se configura el modo
de trabajo. Así, SPEN configura RC7/Rx y RC6/Tx como líneas de comunicación serie. El
transmisor se activa con el bit TxEN. El dato a transmitir se carga en TxREG y luego pasa
al registro transmisor TSR, cuando se haya transmitido el bit de stop del dato anterior.
Entonces se activa el señalizador TxIF y si el bit de permiso esta activado se produce una
interrupción.
- 143 -
Activando Tx8/9 se inserta el noveno bit almacenado en el bit <0> (TxD8) de TXSTA. El
bit TRMT indica si el transmisor esta vacío o no. El dato se recibe por RSR y cuando se
completa se pasa al registro RCREG para su posterior lectura, activándose el señalizador
RCIF y si acaso la interrupción.
Si se activa el bit RC8/9del RCSTA el noveno bit se deposita en el bit <0> (RCD8) del
RCSTA. Los bits OERR y FERR indican error de desbordamiento y de trama,
respectivamente.
En la figura 4.3 y 4.4 se ofrece la asignación de funciones de los bits de los registros
TXSTA y RCSTA que gobiernan al receptor y transmisor asíncronos, respectivamente.
En modo sincrono el SCI trabaja en half duplex, no pudiendo emitir y transmitir a la vez.
La señal de reloj la envía el transmisor (maestro) conjuntamente con los datos. Los
principios y el funcionamiento de la emisión y la recepción sincronas son similares al modo
asíncrono y únicamente hay que seleccionar esta forma de trabajo cargando adecuadamente
los registros TXSTA y RCSTA.
- 144 -
Fig. 4.3
- 145 -
Fig. 4.4.
NOTA: El funcionamiento del teclado se describe detalladamente en el capitulo anterior.
- 146 -
4.3.1.2. Diagrama de flujo del sistema (PIC MASTER)
INICIO
DIRECCIÓN DE REGISTROS
CONFIGURACIÓN
DE PUERTOS
SISTEMA ELECTRÓNICO DE
INFORMACIÓN Y MONITOREO
DEL AUTOMÓVIL
SELECCIÓN DE USUARIO
NO
CLAVES DE
ACCESO
SI
PRUEBA DE
ALCOHOLEMIA
NO
DATOS EN LA
MEMORIA
SI
ACTIVO RELÉ PARA
EL ENCENDIDO DEL
AUTO
PIC SLAVE
MENÚ DE
SELECCIÓN
SALIR
FIG. 4.5. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PIC MASTER
- 147 -
4.3.2. PIC Esclavo (slave)
Es el encargado de recibir las señales provenientes de los sensores, recibir los datos del
reloj externo y esperar las ordenes del PIC master para el envío de datos.
Fig. 4.5. Circuito Master-Esclavo
El PIC esclavo toma las señales de los sensores las compara con sus respectivas referencias.
Cuando el microcontrolador toma estas señales de velocidad o de alcoholemia las compara
con unos registros, los cuales determinan cuando se comete una infracción sea por exceso
de velocidad o alcohol en la sangre, en el momento que el detecta esta infracción toma los
datos del reloj y guarda la hora y la fecha en ciertas secciones de la memoria EEPROM que
se le ha asignado a cada usuario.
En el instante en que el PIC maestro solicite esta información de infracciones o de tiempo
al PIC esclavo, este lee la información que tiene almacenada en la memoria EEPROM las
- 148 -
carga en una variable y las envía al PIC maestro para que el las visualice en la pantalla
LCD.
Cada situación en el programa del esclavo esta identificada con un código, es por eso que
en el momento que el master le envía este código, el esclavo sabe exactamente que datos
enviar al master.
4.3.2.1. Conversión análogo-digital
El PIC 18F452 posee un Modulo Conversor Análogo-digital de 10 bits de resolución y 8
canales de entrada.
La entrada análoga se carga en un condensador de muestreo y
retención (sample and hold capacitor). La salida del condensador de muestreo y retención
se conecta a la entrada del convertidor. El convertidor entonces genera un resultado digital
correspondiente al nivel analógico de entrada, por el método de aproximaciones sucesivas.
Esta conversión Análogo-digital de la señal análoga de entrada, resulta en su
correspondiente digital de 10 bits.
La resolución que tiene cada bit procedente de la conversión tiene un valor que es función
de la tensión de referencia VREF, de acuerdo con la siguiente formula:
Resolución = (VREF+ - ^REF-) / 1.024
Donde VREF: Voltaje de referencia.
En la mayoría de las aplicaciones, VREF+ = 5V, mientras que VREF- = tierra, entonces, la
resolución del CAD será:
Resolución = VREF+/1024 = 5V/1024 = 4,882 mV
Es decir, la resolución del CAD del PIC18F452 es de aproximadamente 4,9 mV / bit. Por lo
tanto, a la entrada analógica de 0 V Ie corresponde una salida digital de 00 0000 0000 y
para una entrada de 5V, la salida será de 11 1111 1111. Otra implicación de esta resolución
- 149 -
es que el Conversor análogo Digital puede detectar cambios de la señal análoga de entrada
en pasos de aproximadamente 4,9 mV.
4.3.2.1.1. Registros de trabajo
El funcionamiento del Conversor Análogo-Digital en el PIC18F452 requiere la
manipulación de 4 registros:
•
ADRESH: Parte alta del resultado de la conversión.
•
ADRESL: Parte baja del resultado de la conversión.
•
ADCONO: Registro de control # 1 del CAD.
•
ADCON1: Registro de control # 2 del CAD.
ADCON0
El registro ADCON0 controla la operación del modulo del CAD. Fig. 4.6.
ADCON1
El registro ADCON1 configura las funciones de los pines del puerto. Fig. 4.7.
- 150 -
Fig. 4.6. Registro ADCON0
- 151 -
Fig. 4.7. Registro ADCON1.
NOTA: El principio de funcionamiento del reloj externo y el amplificador instrumental se
describen en el capitulo 3.
- 152 -
4.3.2.2. Diagrama de flujo del sistema (PIC slave)
INICIO
DIRECCIÓN DE REGISTROS
CONFIGURACIÓN DE
PUERTOS
COMUNICACIÓN SERIAL
CON PIC MASTER
COMUNICACIÓN CON
RELOJ EXTERNO DS1302
TIPOS DE DATOS
VELOCIDAD/ALARMAS
NO
SENSOR DE
VELOCIDAD
(INFRACCIÓN)
SI
ALARMAS
PROGRAMADAS
SI
COMUNICACIÓN CON EL
RELOJ EXTERNO DS1302
ACTIVO ALARMAS
LUMINOSAS Y SONORAS
GUARDO LOS DATOS DE
HORA Y FECHA DE LA
INFRACCIÓN
FIG. 4.8 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PIC SLAVE
- 153 -
NO
CONCLUSIONES
•
La aplicación de sistemas electrónicos han tenido gran acogida en todos los campos
de la industria de una manera especial en el sector automotriz.
•
Para la concepción de este trabajo ha sido necesario un estudio a profundidad de los
diferentes sistemas que integran un vehiculo y además conocer las necesidades por
parte de los usuarios que ven en su auto algo más que un medio de transporte y no
se conforman con la información que les proporciona el cuadro de turismo sino que
quieren conocer parámetros adicionales en su vehiculo.
•
La elección de dispositivos de alto rendimiento fue de gran importancia para el
desarrollo del proyecto, ya que debido a las características de estos se facilitó la
implementación del sistema y se logró un producto con alta calidad y excelente
desempeño.
•
La elección del controlador (18F452) de la empresa MICROCHIP, jugó un papel
importante en la realización del proyecto, debido a su alta capacidad de memoria y
velocidad en la ejecución de procesos entre otras características y además crea una
pauta para estudiar microcontroladores de gama alta de esta familia.
•
Los costos de desarrollo para este proyecto son muy bajos en comparación con otros
sistemas que se encuentran en el mercado, los cuales son mucho más costosos y son
difíciles de conseguir en nuestro país.
•
Los resultados obtenidos en el desarrollo del diseño e implementación, demuestran
que el sistema es preciso, confiable y de fácil manejo por parte del usuario.
- 154 -
RECOMENDACIONES
Para trabajos futuros se recomienda:
•
La incorporación de otros parámetros importantes a monitorear tales como:
Frenadas bruscas, revoluciones del motor, distancias recorridas, caja negra, entre
otras.
•
Incorporar un sistema de comunicación con el vehiculo para tener acceso a las
acciones por parte del conductor y estado del vehiculo.
•
Implementar sistemas que no solo ofrezcan monitoreo de vehículos, sino que
puedan ejercer acciones de control a eventos que puedan afectar la vida del
conductor o del automotor.
- 155 -
ANÁLISIS ECONÓMICO
OBJETIVO GENERAL
Determinar la relación costo-beneficio por medio de análisis de inversión de
dispositivos, mano de obra, instalación y mantenimiento.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
•
Establecer la demanda estimada del proyecto
•
Determinar el costo de dispositivos, materiales, medios, etc.
•
Obtener conclusiones del estudio realizado
ÁREA GEOGRÁFICA
La distribución de los clientes potenciales para el proyecto sería en el transporte
público o privado.
BALANCE DE INVERSIÓN
DISPOSITIVOS
Cantidad
2
1
1
1
1
1
1
3
1
Dispositivo
PIC 18F452
LCD Gráfica 128X64 píxeles
Amplificador INA128P
Alcoholímetro AL-2500
Sensor de efecto hall UGN3503
Cristal de 20 MHz
Teclado 4X4
Reguladores
Placa para impresos
Elementos varios
TOTAL
Costo en pesos
50.000
143.000
35.000
150.000
3.500
2.000
10.000
6.000
20.000
20.000
439.500
Tabla 6.1. Balance de los dispositivos
- 156 -
MATERIALES
La caja para el dispositivo tiene un costo de $30.000.
GASTOS ADICIONALES
Otros
Internet
Impresiones
Papelería (fotocopias)
Total
Tabla 6.2. Balance de gastos adicionales
Costo
50.000
50.000
80.000
180.000
GASTOS TOTALES
Balance de los dispositivos
Balance de materiales
Balance de gastos Adicionales
Total
Tabla 6.3. Balance de gastos totales
APORTES
Los aportes para este proyecto son personales.
- 157 -
439.500
30.000
180.000
649.500
MARCO LEGAL
El Sistema Electrónico de información y monitoreo esta diseñado de acuerdo con la
normatividad del Código Nacional de Transito y Transporte respecto al control de
velocidad y prueba de alcoholimetría.
El proyecto se desarrolló teniendo en cuenta los conocimientos adquiridos en las áreas de
Electrónica Digital y Microcontroladores, además de referencias bibliograficas.
- 158 -
PROTECCIÓN E HIGIENE DEL TRABAJO
•
El circuito electrónico desarrollado se elaboro teniendo en cuenta convenciones
estándar de color de conductores para alimentación y en forma ordenada para
mostrar de una mejor forma sus partes.
•
Se procuro que el hardware quedara bien elaborado estéticamente y que no
representara peligro para el usuario.
•
Se colocaron etiquetas de visualización en el dispositivo para mayor comodidad y
entendimiento por parte del usuario.
- 159 -
CRITERIOS DE CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD DEL
SISTEMA
Para el desarrollo de este capítulo, se necesito conocer el concepto sobre ingeniería de
confiabilidad, el cual es la posibilidad de que un sistema cumpla con las funciones para el
cual fue diseñado en un periodo de tiempo especificado.
Los elementos fueron seleccionados teniendo en cuenta las características óptimas que se
adaptaran al funcionamiento del sistema, además se seleccionaron elementos electrónicos
de alta calidad y de última tecnología.
Protección
El sistema esta constituido por un modulo el cual tiene como protección un fusible para su
buen funcionamiento.
Además el cableado de este módulo está regido por las normas de colores que corresponden
a cada alimentación y señalizados para evitar accidentes.
Confiabilidad en el diseño
Los dispositivos fueron seleccionados con criterios, basados en el principio de
funcionamiento y características técnicas que facilitan la implementación y el buen
funcionamiento del proyecto, teniendo en cuenta los respectivos cálculos.
Además la utilización del microcontrolador PIC18F452 que tienen características de uso y
diseño especificadas en el DataSheet, las cuales fueron aplicadas de una manera correcta
para lograr un mejor rendimiento del sistema.
- 160 -
IMPACTO AMBIENTAL
•
En el diseño del sistema físico se utilizaron materiales que no fueran nocivos al
medio ambiente ni a los seres humanos.
•
El Sistema Electrónico de Información y Monitoreo del automóvil
no genera
desechos de ningún tipo que puedan afectar fuentes de agua, energía, o a los seres
humanos directamente.
•
La buena utilización del sistema ayuda a la conservación del vehiculo en cuanto a su
mantenimiento y además puede llegar a evitar accidentes causados por excesos de
velocidad y conducción en estado de embriaguez, dando así un aporte tanto en la
parte ambiental como en el humano.
- 161 -
MANUAL DE OPERACIÓN
Anexos: Manual de operación
CONTENIDO
ESQUEMA DEL SISTEMA ELECTRÓNICO DE INFORMACIÓN Y
MONITOREO DEL AUTOMÓVIL.....................................................................3
FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA ELECTRÓNICO DE INFORMACION Y
MONITOREO DEL AUTOMÓVIL.....................................................................5
ENCENDIDO DEL SISTEMA ........................................................................5
MENÚ DE SELECCIÓN .................................................................................8
CAMBIO DE CLAVE .....................................................................................9
INFRACCIONES ...........................................................................................10
MANTENIMIENTO ......................................................................................10
CAMBIO DE ACEITE...................................................................................12
ADMINISTRADOR.......................................................................................12
CLAVES DE USUARIO ...............................................................................13
MENÚ DE TIEMPO ......................................................................................13
GESTIÓN PARENTAL .................................................................................14
INFRACCIONES ...........................................................................................15
HORA Y FECHA...........................................................................................15
SALIR.............................................................................................................15
PRECAUCIONES DE SEGURIDAD ...........................................................16
2
Anexos: Manual de operación
3
ESQUEMA DEL SISTEMA ELECTRÓNICO DE INFORMACIÓN Y MONITOREO
DEL AUTOMÓVIL
[1]. INDICADOR DE DISPLAY
En este display se visualiza las opciones del menú.
[2]. INDICADOR DE PORCENTAJE DE ALCOHOLEMIA
Este display indica el porcentaje de alcohol en la sangre.
[3]. BOQUILLA
Orificio por donde se sopla para realizar la prueba de alcoholemia.
[4]. TECLA DE ENCENDIDO
Encendido del alcoholímetro.
[5]. TECLADO DE CONTROL
Es el teclado para la navegación por los diferentes menús.
Anexos: Manual de operación
[6]. INDICADOR DE ENCENDIDO
Como su nombre lo dice indica el encendido del sistema.
[7]. INDICADOR DE ALARMA MECÁNICO PROGRAMADO
Indica la alarma programada para revisión con el mecánico.
[8]. INDICADOR DE ALARMA ELECTRICISTA PROGRAMADO
Indica la alarma programada para revisión con el electricista.
[9]. INDICADOR DE ALARMA SINCRONIZACIÓN PROGRAMADO
Indica la alarma programada para revisión de sincronización y balanceo del vehiculo.
[10]. INDICADOR DE ALARMA REVISIÓN DE GASES
Indica la alarma programada para revisión de gases del vehiculo.
4
Anexos: Manual de operación
5
FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA ELECTRÓNICO DE INFORMACIÓN Y
MONITOREO DEL AUTOMÓVIL
ENCENDIDO DEL SISTEMA
•
Posición 1, parada de motor y antirrobo.
•
Posición 2, motor parado, accesorios de confort alimentados, dirección libre y
encendido del sistema de Información y Monitoreo del Automóvil.
•
Posición 3, contacto.
•
Posición 4, arranque.
El sistema se enciende con el segundo contacto del interruptor de encendido del vehiculo.
El segundo paso es la selección de usuario del sistema.
Anexos: Manual de operación
6
En la pantalla se despliega el menú de selección de usuario, frente a cada ítem de usuario se
observa la tecla correspondiente a cada uno.
Después de seleccionar el usuario el sistema pedirá el ingreso de la clave de acceso al
usuario correspondiente.
Esta clave es una contraseña numérica de cuatro dígitos, que se ingresan por medio del
teclado de control.
La clave por defecto que tiene el dispositivo es 1234, con la opción de cambio una vez se ha
ingresado correctamente al sistema.
Anexos: Manual de operación
7
El usuario después de ingresar al sistema deberá hacerse la prueba de alcoholimetría,
siguiendo los siguientes pasos:
1. Encienda el alcoholímetro, teniendo presionado el botón de encendido.
2. Espere unos segundos para que se estabilice el sensor de alcohol, este avisara por
medio de un sonido el momento en el cual se encuentre listo.
3. Aspire profundo y sople en la boquilla del alcoholímetro.
4. Presione la tecla “*” del modulo para validar su prueba de alcoholimetría con el
sistema.
Anexos: Manual de operación
8
5. Dependiendo de el resultado de la prueba, al sistema decidirá si usted esta apto para
conducir el vehiculo y le dará acceso al menú principal del dispositivo.
MENÚ DE SELECCIÓN
El menú de selección del sistema son las diferentes funciones que el dispositivo ofrece al
usuario para su comodidad, este es el menú principal del sistema.
Anexos: Manual de operación
9
Las funciones que ofrece el menú de selección son las siguientes:
[1]. CAMBIO DE CLAVE
[2]. INFRACCIONES
[3]. MANTENIMIENTO
[4]. CAMBIO DE ACEITE
[5]. ADMINISTRADOR
[6]. HORA Y FECHA
[7]. SALIR
Como se observa en la figura anterior cada función del sistema tiene en frente un número el
cual concierne a la tecla correspondiente para ingresar a dicha función.
Para ingresar a la función solo se presiona el número correspondiente en el teclado de
control.
CAMBIO DE CLAVE
Con esta opción el usuario puede realizar su cambio de clave, ingresando los cuatro dígitos
correspondientes a su nueva clave.
Anexos: Manual de operación
10
INFRACCIONES
Accediendo a este menú el usuario observará su record de infracciones por exceso de
velocidad o prueba de alcoholemia.
El tope máximo por infracciones es de cinco por cada usuario.
MANTENIMIENTO
Con este menú se tiene acceso al mantenimiento mecánico programado o preventivo, este
despliega un submenú con diferentes opciones para cada tipo de mantenimiento que por lo
general se le hacen al vehiculo periódicamente tales como:
9 Mecánico.
9 Electricista.
9 Sincronización
9 Revisión de gases.
Con la función salir este se desplaza al menú principal.
Anexos: Manual de operación
11
Al seleccionar cualquier función del menú este desplegara un submenú en el cual por
medio del teclado se programa la alarma respectiva en el siguiente orden:
FECHA: Día, mes y año
HORA: Hora, minutos, segundos
Con la función salir se desplaza al menú anterior.
Anexos: Manual de operación
12
CAMBIO DE ACEITE
Este es el menú de protección del motor contra roturas, el cual con una alarma visual y
sonora le informará el sistema al usuario cuando es el próximo cambio de aceite.
El usuario deberá introducir la fecha y reiniciar el kilometraje en el momento que realice el
cambio de aceite al motor. El sistema esta programado para que cada 4.000 Kms le informe
al usuario el próximo cambio de aceite del motor.
ADMINISTRADOR
Como el sistema está diseñado para multiusuarios (4 usuarios), a este menú solo tiene
acceso el administrador ó dueño del vehiculo, y este da cabida a otro submenú donde puede
configurar ciertos parámetros del sistema y observar
cierta información de los otros
usuarios entre estas están:
9 Claves de acceso.
9 Configuración de reloj.
9 Infracciones de los usuarios.
9 Gestión parental.
En el momento de ingresar a esta función el sistema le pedirá una clave de acceso, la cual
es la del usuario principal o el administrador.
Anexos: Manual de operación
13
CLAVES DE USUARIO
Con esta opción el administrador conocerá las claves de acceso de los otros tres usuarios.
MENÚ DE TIEMPO
Con esta opción el administrador puede configurar las opciones de reloj del sistema como
son:
9 Hora y fecha actual.
9 Cambio de hora y fecha.
Anexos: Manual de operación
14
9 Programar alarmas.
GESTIÓN PARENTAL
Con esta opción el administrador puede restringir el horario de uso del vehiculo por parte
de los otros usuarios.
INFRACCIONES
Esta función le permite ver al administrador las infracciones cometidas por cada uno de los
usuarios, (excesos de velocidad y pruebas de alcoholemia.)
Anexos: Manual de operación
HORA Y FECHA
Con esta opción el usuario puede ver la fecha y la hora actual.
SALIR
Pasa al menú de selección de usuario.
15
Anexos: Manual de operación
16
PRECAUCIONES DE SEGURIDAD
9 Se recomienda leer el manual de operación antes de manipular el dispositivo.
9 No soplar humo de cigarrillo en la boquilla del sensor de alcohol.
9 No debe abrirse el dispositivo ni manipular.
9 Debe fijarse en el automóvil en un lugar donde el usuario pueda observar
perfectamente el sistema y que este libre de humedad.
RESULTADOS
•
Un Sistema electrónico de Información Avanzada para Automóvil.
•
Se estudió la división interna tanto electrónica como mecánica de un vehículo.
•
Se hizo una Identificación de los parámetros que están unidos en el desempeño
del vehículo.
•
Se realizó el reconocimiento de transductores ya instalados en el vehículo.
•
La selección del tipo de sensores adecuados para la obtención de información de
los parámetros a manejar en el proyecto
•
Diseño y construcción de un dispositivo electrónico para la obtención e
interpretación
de las señales enviadas por los sensores, basadas en
microcontroladores de gama alta de la familia Microchip.
•
Se acopló de manera satisfactoria un circuito para prueba de alcoholemia al
sistema.
•
Construcción de alarma para protección del motor contra rotura.
•
Diseño e implementación de alarma para mantenimiento mecánico programado.
•
Realización de un registro y monitoreo de los parámetros establecidos (prueba
de alcoholemia, gestión parental,
mantenimiento mecánico programado,
protector del motor contra roturas)
•
Diseño y construcción de sistema electrónico que asegura los registros y
monitoreo de velocidades reglamentadas por el código nacional de transito y
transporte.
•
Buena presentación del hardware y el software para el buen entendimiento y por
ende obtener un mejor manejo por parte del usuario.
- 162 -
BIBLIOGRAFÍA
ƒ
CROUSE, William H. Equipo Eléctrico del automóvil: Descripción,
funcionamiento y conservación – 4ta Ed – Barcelona: Marcombo, 1974.
ƒ
MANZKE. ECKHARD Heinz. Receptores de automóvil; montaje antenas y
supresores de ruidos—Barcelona: Marcombo, 1969.
ƒ
SAN PEDRO, Roberto. Electricidad del automóvil—Buenos Aires: Mitre,
1973.
ƒ
STIEBER, VOLKER. Montajes Electrónicos para el automóvil—Barcelona:
Marcombo, 1973.
ƒ
ALONSO, José Manuel. Técnicas del automóvil equipo eléctrico. 9na Ed—
Madrid: Paraninfo, 2000.
ƒ
THONON, J. Control y puesta a punto del automóvil—Barcelona:
Marcombo, 1974.
ƒ
GIL, Hermogenes. Circuitos eléctricos en automóvil—Madrid: CEAC, 2000.
ƒ
CAICEDO B. Eduardo F. Modulo interfases de microprocesadores—Cali:
Universidad del valle.
ƒ
HAYES, Jhon P. Diseño de sistemas digitales y microprocesadores—Mc
Graw-Hill, 1986.
ƒ
CUESTA GARCIA, Luis Miguel. Electrónica analógica: Análisis de circuitos,
amplificación, sistemas de alimentación. México: Mc Graw-Hill, 1991.
ƒ
TOCCI, Ronald J. Circuitos y dispositivos Electrónicos—México: Nueva
editorial interamericana., 1986.
ƒ
www.ngk.com
ƒ
www.mediakit.com
ƒ
www.obd.com
ƒ
www.microchip.com
ƒ
www.autotecnia.com
- 163 -
ANEXOS
- 164 -
BOARD CONTROLADOR MAESTRO
BOARD CONTROLADOR ESCLAVO
CIRCUITO DE PRUEBA DEL SISTEMA ELECTRÓNICO DE INFORMACIÓN Y MONITOREO
DEL AUTOMÓVIL
Any interesting, please contact:
Sencera Co. Ltd.
Attn: Mr. Justine Lee
Fax: 886-2-27041279
Tel: 886-2-27046595
http://welcome.to/sencera
[email protected]