Carrera: Ingeniera Automotriz

Estudiante: Nombre: lvaro Rodolfo Alomoto Ushia Telfonos: 0983853084-2276029 Email: alvaro2791@hotmail.com Cdula de identidad: 1724344344

Fecha de presentacin: 26-01-2015

Docente Director: Ing. Alexander Peralvo

Oficina: Coordinacin de Carreras Email: alexander.peralvo@ute.edu.ec

Docentes Asesores: Ing. Milton Revelo Ing. Ivn Ynez

Lnea de Investigacin de la Carrera:Nuevas Tecnologas Automotrices

Ttulo del trabajo de titulacin Diseo y construccin de un osciloscopio automotriz de bajo costo, con programacin Arduino

Trabajos afines realizados (Jimy Gustavo Ruiz Campoverde, 2013) (Meja Pal: Poma Jos, 2013) (Juan Carlos Valencia Bonilla, 2010)

Pertenencia a un Proyecto de Investigacin[ ] El proyecto est aprobado por el ITT Cdigo:__________________________________________________[ ] El proyecto est en proceso de aprobacin Nombre tentativo del Proyecto _______________________________[ ] El proyecto ser presentado para aprobacin Nombre tentativo del Proyecto ________________________________[ ] No est relacionado con ningn proyecto[ ] El proyecto representa a una demanda externa Institucin o Convenio

FORMATOCdigo: F.PT.01

PLAN DE TITULACINRevisin: 07

Fecha de aprobacin: 2015-01-28

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1. INTRODUCCIN1.1. PROBLEMA

La necesidad a nivel mundial de contar da a da con autos de mayor potencial tecnolgico ha permitido que las empresas automotrices incrementen su tecnologa con la finalidad de brindar mayor seguridad y confort a sus diferentes usuarios; sin embargo este desarrollo tecnolgico implica aadir ms componentes elctricos y electrnicos, lo que significa un mayor nmero de sensores y actuadores para el correcto funcionamiento del automvil.Al existir un gran nmero de componentes electrnicos, se vuelve indispensable contar con equipos y herramientas, para el diagnstico adecuado de dichos componentes; hay que tomar en cuenta que cada uno de ellos cuentan con una tecnologa y fin especfico dentro del automvil, por ello mantenerlos en ptimas condiciones se vuelve de vital importancia, para lo cual se necesita de multmetros, puntas lgicas y en especial un osciloscopio automotriz, que nos permita ver el funcionamiento, de sensores y actuadores en tiempo real, de esta manera se puede apreciar si algn componente est o no trabajando en las condiciones adecuadas que el vehculo las necesita.El osciloscopio automotriz es el equipo de mayor importancia para diagnosticar algn inconveniente en los componentes electrnicos del automvil, sin embargo este equipo en muchos casos es muy costoso y de difcil acceso para la gran mayora de tcnicos, de ah parte la necesidad del Diseo y construccin de un osciloscopio automotriz de bajo costo, con programacin arduino

1.2. JUSTIFICACIN

En la actualidad la complejidad de los vehculos en el aspecto electrnico es muy grande debido a que existe una gran cantidad de sensores y actuadores dentro del automvil, esta es la razn por la cual en la actualidad diagnosticar este sistema es un gran desafo para todos los tcnicos dedicados a la reparacin de problemas automotrices especficamente en el rea de electricidad y electrnica, por lo que se vuelve indispensable contar con nuevas tcnicas, procedimientos, conocimientos y sobre todo con el equipo de diagnstico adecuado que nos permita visualizar el funcionamiento de dichos componentes.La implementacin de un osciloscopio de bajo costo para el diagnstico de sensores y actuadores en el automvil permitir principalmente conocer e identificar las distintas seales emitidas cuando funcionan dichos componentes y por medio de los conocimientos tericos adquiridos en cuanto a funcionamiento de sensores y actuadores, se podr realizar un diagnstico adecuado de la situacin actual del automvil.El osciloscopio busca facilitar la informacin necesaria para entender, analizar y comprender el funcionamiento de los sensores y actuadores, de esta manera se da la oportunidad de dar un diagnstico tcnico y especializado en cuanto a la situacin actual del funcionamiento del vehculo.En trminos econmicos el proyecto es viable, ya que la fundamentacin del mismo se encuentra en la programacin de la placa Arduino, y acondicionamientos de hardware, para conectarse con los componentes electrnicos del automvil y poder extraer las seales digitales y anlogas que ingresan al computador para plasmarlas en una pantalla y a su vez esta informacin pueda ser transmitida hacia la pantalla de una computadora y de esta manera poder diagnosticar el estado de la los componentes. Todo lo detallado anteriormente no implican mayores inversiones econmicas, simplemente existen costos pero son muy sustentables, ya que la mayor inversin que se necesita es en la cuestin intelectual y tiempo.

1.3. OBJETIVOS DEL PROYECTO

1.3.1. OBJETIVO GENERAL

Disear y construir un osciloscopio automotriz de bajo costo, con programacin arduino

1.3.2 OBJETIVOS ESPECFICOS.

1. Recopilar la informacin necesaria acerca de sensores y actuadores del vehculo

2. Analizar los distintos tipos y componentes de los osciloscopios automotrices.

3. Disear el Hardware y el programa para visualizar los parmetros de funcionamiento.

4. Implementar el Hardware y Software para visualizar los parmetros de funcionamiento.

5. Realizar las respectivas pruebas de funcionamiento de la interfaz.

2. REVISIN DE LITERATURA 2.1. sistema de control electrnico en el automvil.

El mundo automotriz ha evolucionado enormemente, motivo por el cul es indispensable dar a conocer sobre los distintos componentes que intervienen en la gestin de control electrnica del automvil, de una manera clara, fcil y sistemtica, de esta modo poder reconocer los distintos componentes electrnicos del automvil; a su vez es importante tener en claro cul es la secuencia lgica de los componentes electrnicos para su correcto funcionamiento en el control del automvil; dicha secuencia se la observa en la Fig.1

Figura 1 Control electrnico(Meja Pal: Poma Jos, 2013)

Claramente se puede apreciar los componentes del sistema de control electrnico del automvil, posteriormente se tratar acerca de: Sensores Actuadores Unidad de Control.

2.1.1. sensores

Los sensores son los encargados de emitir la informacin necesaria a la unidad de control, para que esta a su vez procese la informacin y emita la seal adecuada para el correcto funcionamiento de diversos componentes en el automvil.

Actualmente los automviles cuentan con una gran cantidad de sensores (60-70), su nmero depende de las prestaciones que dar el automvil, a su vez todos ellos son necesarios para la gestin electrnica del automvil.

2.1.1.1. Definicin

El sensor (tambin llamado sonda o transductor) convierte una magnitud fsica (temperatura, revoluciones del motor, etc.) o qumica (gases de escape, calidad de aire, etc.), es decir convierte cualquier forma o tipo de energa (fig.2) en otra esencialmente en energa elctrica (seales de voltaje).

Figura 2 Magnitudes fsicas de los sensores(Mecnica Automotriz Fcil, 2010)Tambin debe especificar que el fenmeno de transduccin se puede dar de dos maneras; las mismas que se detalla a continuacin. Activo: la magnitud fsica a detectar, proporciona la energa necesaria para la generacin de la seal elctrica. Por ejemplo piezoelctricos o magnticos. Pasivo: cuando la magnitud a detectar se limita a modificar algunos de los parmetros elctricos caractersticos del elemento sensor, como ser resistencia o reluctancia. (-SEAT, 2010, pg. 4)

2.1.1.2. Tipos de sensores.

Existe una gran variedad de sensores, que se los clasifica acorde a la magnitud fsica que recibe, es decir bajo que fenmeno o principio fsico funciona, tomando en cuenta estos parmetros los sensores se clasifican de la siguiente manera:

Magntico. Por efecto hall. Por conductividad elctrica. Termoelctricos. Fotoelctricos. Piezoelctricos. Por ultrasonidos. Por radiofrecuencia. Interruptores y conmutadores.

2.1.1.3. Sensores del Automvil

Los sensores de los automviles a diferencia de los sensores convencionales, estos estn diseados para responder a las duras exigencias que se dan en el funcionamiento de los vehculos ya sea en el motor o en los distintos lugares donde se encuentran ubicados los sensores, ya sea para confort o seguridad; los sensores automotrices deben contar con una serie de caractersticas (Fig.3) para que cumplan correctamente su funcin.

Figura 3 Caractersticas de los sensores automotrices.(Mario & Villagmez, 2009)2.1.1.4. Clasificacin de los sensores del automvil

Dentro del automvil podemos encontrar una clasificacin de los sensores, acorde a su funcionalidad, tomando en cuenta lo expuesto su clasificacin es la siguiente

Funcin y aplicacin Segn esta caracterstica los sensores se dividen en: Sensores funcionales, destinados principalmente a tareas de mando y regulacin. Sensores para fines de seguridad y aseguramiento (proteccin antirrobo). Sensores para la vigilancia del vehculo (diagnosis de a bordo, magnitudes de consumo y desgaste) y para la informacin del conductor y de los pasajeros.

Segn la seal de salida Teniendo en cuenta esta caracterstica los sensores se pueden dividir en:

Los que proporcionan una seal analgica (ejemplo: la que proporciona el caudalmetro o medidor de caudal de aire aspirado, la presin del turbo, la temperatura del motor etc.). Los que proporcionan una seal digital (ejemplo: seales de conmutacin como la conexin/desconexin de un elemento o seales de sensores digitales como impulsos de revoluciones de un sensor Hall). Los que proporcionan seales pulsatorias (ejemplo: sensores inductivos con informaciones sobre el nmero de revoluciones). Tomando en cuenta esta clasificacin, dentro del automvil podemos encontrar entre los principales sensores o transductores, los siguientes:

Sensor de presin absoluta del mltiple MAP. Sensor de la masa de aire MAF Sensor de posicin del ngulo del cigeal CAS-CKP. Sensor de posicin del rbol de levas CMP. Sensor de temperatura del refrigerante del motor ECT Sensor de temperatura del aire IAT-MAT-ATS. Sensor de oxigeno EGO-HEGO-O2. Sensor de velocidad del vehculo VSS. Sensor de posicin de la mariposa del acelerador TPS. Sensor de golpeteo KS. Adems de los sensores mencionados, podemos tener como seales de entrada: interruptores de indicacin de la caja de cambios Sensor de frenos ABS. Aire acondicionado. Voltaje de la batera.

Figura 4 Sensores del automvil(Mario & Villagmez, 2009)2.1.1.4.1. Sensor de presin Absoluta (MAP)

Este sensor es el encargado de monitorear el vaco que se produce o se genera en el mltiple de admisin, para que ECU pueda realizar los ajustes necesarios en la mezcla aire-combustible.

Figura 5 Sensor MAP(Meja Pal: Poma Jos, 2013)

2.1.1.4.2. Sensor de la masa de aire (MAF)

Un sensor MAF es el encargado de medir el flujo de aire que ingresa al motor, y para conseguir esto lo hace por medio de una o ms resistencias, las cuales varan su temperatura de acuerdo al flujo de aire que las atraviesa, y con esta variacin el sensor calcula la masa de aire que entra al motor, para posteriormente enviarle dicha informacin a la ECU y esta a su vez la utiliza para realizar modificaciones en la mezcla aire- combustible.

Figura 6 Sensor MAF(Mario & Villagmez, 2009)2.1.1.4.3. Sensor de posicin del cigeal (CKP)

Este sensor es muy importante dentro del funcionamiento del automvil, esencialmente en el funcionamiento del motor, ya que por medio del mismo la ECU conoce las RPM del motor, lo cual es muy necesario para realizar los ajustes en el encendido y combustible.

Figura 7 Sensor de posicin del cigeal(Meja Pal: Poma Jos, 2013)

2.1.1.4.4. Sensor de posicin del rbol de Levas (CMP)

El CMP es un sensor de tipo magntico y se encuentra en la cabeza del motor a la altura del rbol de levas, su funcin es la de verificar o cerciorar que el rbol de levas se encuentre girando adecuadamente, y con la seal que enva hacia la ECU esta regula la mezcla aire-combustible.

El sensor CMP es necesario en motores con inyeccin secuencial multipunto para identificar el cilindro nmero 1, su informacin permite que el calculador defina un cilindro de referencia que servir para respetar el orden de encendido e inyeccin. (Caldern & Caluguillin, 2011, pg. 92)

Figura 8 Sensor de posicin del rbol de levas CMP(Caldern & Caluguillin, 2011)2.1.1.4.5. Sensor de Temperatura de refrigerante del motor (ECT)

Este sensor monitorea la temperatura del motor; es del tipo termistor y se localiza en la manguera de entrada del anticongelante, con la seal que enva a la computadora, sta pone a funcionar el ventilador para que enfre al motor, o bien atrase o adelante el tiempo de encendido del motor, para que la mezcla aire-combustible sea ms eficiente.

Figura 9 Sensor ECT(Meja Pal: Poma Jos, 2013)2.1.1.4.6. Sensor de Temperatura del aire de entrada (IAT)

Este sensor es el encargado de monitorear la temperatura de aire de entrada; este es un sensor de tipo NTC lo que significa que es una resistencia elctrica que vara con la temperatura, con coeficiente negativo, lo que nos dice que cuando aumenta la temperatura del aire, la resistencia disminuye.La ubicacin del sensor es en la manguera de aire de entrada, o en el portafiltros del motor.

Figura 10 Sensor IAT(Cajas & Russo, 2004)

2.1.1.4.7. Sensor de Oxgeno

Este sensor es el encargado de informar a la ECU la cantidad de oxigeno existente en los gases de escape del motor, para que esta mediante la variacin de cantidad de combustible inyectado, garantice una mezcla ideal de aire-combustible, es decir: una mezcla estequiometria (lambda 1) que equivale a una relacin aire / combustible de 14.7: 1. Esto quiere decir, 14.7 partes de aire por una parte de combustible. Un lambda de 1.05 o mayor significa mezcla pobre, y un lambda 0.95 o menor denota una mezcla rica. (Caldern & Caluguillin, 2011, pg. 103)

Figura 11 Sensor de Oxgeno(Meja Pal: Poma Jos, 2013)

2.1.1.4.8. Sensor de velocidad (VSS)

Este sensor es el encargado de monitorear la velocidad del automvil, ya que sabemos cmo norma general que el auto necesita menos energa cuando se encuentra detenido, que cuando se encuentra en movimiento, esta es la razn de la importancia de este sensor, ya que con estos parmetros la ECU puede regular la mezcla aire-combustible.

Figura 12 Sensor VSS(Meja Pal: Poma Jos, 2013)2.1.1.4.9. Sensor de detonacin (KS)

Este sensor monitorea las vibraciones o cabeceos del motor; y gracias a esta seal que es emitida hacia la ECU esta regula o modifica el tiempo de encendido del motor.

Adicionalmente es importante determinar que este sensor es de tipo piezoelctrico que est ubicado en el bloque del motor, en el mltiple de admisin o en la tapa de vlvulas.

Figura 13 Sensor KS(Cajas & Russo, 2004)2.1.1.4.10. Sensor de posicin del acelerador TPS

Como su nombre lo indica, este sensor es el encargado de monitorear la abertura de la mariposa del acelerador; y con esta informacin la computadora realiza los ajustes necesarios en la mezcla aire-combustible, tambin para que calcule el pulso del inyector y la curva de avance del encendido.

Figura 14 Sensor de posicin del acelerador(Meja Pal: Poma Jos, 2013)2.1.2. Actuadores

Un actuador a manera general es un dispositivo mecnico que tiene como funcin mover o hacer funcionar a otro componente mecnico. Entonces los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir o por medio de lquidos, energa elctrica y gaseosa (neumtica).

Las encargadas de hacer funcionar adecuadamente a los actuadores son las computadoras, estos dispositivos pueden ser desde un relevador, un solenoide, hasta un motor, y por medio de ellos activar un elemento final que en su mayora son vlvulas, con el objetivo de controlar el funcionamiento, optimizacin y hasta rendimiento del motor y del vehculo.

2.1.2.1. Tipos de Actuadores

En la Fig.16 se puede observar las distintas formas de energa que propician la fuerza necesaria para el funcionamiento del actuador y a su vez son los tipos de actuadores existentes.

Figura 15 Tipos de Actuadores(Mecnica Automotriz Fcil, 2010)Actuadores Hidrulicos.- Su funcionamiento se basa en fluidos a presin.Actuadores neumticos.-Se los denomina neumticos ya que sus mecanismos convierten la energa del aire comprimido en trabajo mecnico. En esencia son actuadores hidrulicos, pero su rango de compresin es mayor.Actuadores elctricos.- Se activan con seales elctricas (Voltaje), y son el tipo de actuadores que se utilizan en el vehculo. Cuando estos actuadores se utilizan en forma de solenoides, sirven para controlar una seal de vaco, aotire de purga, control de flujo de combustible, etc.; utilizados como relevadores, sirven para conectar y desconectar dispositivos elctricos de amperaje elevado (Mecnica Automotriz Fcil, 2010, pg. 36).2.1.2.2. Inyector

Un inyector es un solenoide, el mismo que va ubicado en la riel de inyectores, entonces un inyector en s abre o cierra una vlvula que deja salir el combustible que se encuentra a presin en el riel, obviamente se abrir o cerrar acorde a lo indicado por la ECU.De manera breve hay que establecer que este solenoide se alimenta con 12 v, y para funcionar necesita una seal pulsante de tierra que es suministrado por la ECU.2.1.2.3. Bomba de Gasolina

La bomba de combustible es bsicamente un motor, el mismo que se encarga de enviar el combustible a presin hacia el riel de inyectores, para su funcionamiento utiliza un relevador, que se encarga de cerrar el circuito y de esta manera poner a funcionar a la bomba.

Normalmente se encuentra ubicada en el interior del tanque de combustible2.1.2.4. Relevador de la bomba.

Debido a que la bomba de combustible consume mucha corriente, esta no es controlada directamente por la computadora, lo que realmente controla la ECU es a un relevador que este a su vez se encarga de regular el voltaje y corriente para que funcione adecuadamente la bomba de combustible; entonces cuando la ECU se energiza el relevador inmediatamente hace funcionar la bomba de combustible.2.1.2.5. Vlvula IAC

Est ubicada en el cuerpo de aceleracin del motor, y cumple con la funcin de realizar cambios continuos y precisos en el flujo del aire, para de esta manera mantener la marcha mnima correcta bajo una variedad de condiciones necesarias.

Mientras el acelerador est cerrado, la ECU compara constantemente las RPM de marcha mnima actuales, con las RPM de marcha mnima programadas y de esta manera ajusta a la vlvula para conseguir la marcha mnima deseada. (Mecnica Automotriz Fcil, 2010, pg. 39)

2.1.3. unidad de control (ecu).

La unidad de control, normalmente denominada como ECU es la encargada de recibir las seales provenientes de los sensores y procesarla de la mejor manera para enviar una seal de activacin hacia los distintos actuadores.Es importante destacar que la electrnica ha avanzado a una gran escala en lo referente a seguridad y confort motivo por el cual existen varias unidades de control denominadas centralitas, a su vez ellas tienen pequeos procesadores que se encuentran programadas acorde a las necesidades especficas de cada sistema del vehculo, como lo es; motor, confort, traccin, seguridad, etc.La unidad de control es el corazn del sistema de gestin electrnica, por tal motivo debe ser ubicado en un lugar estratgico, el mismo debe brindar seguridad y estabilidad a todos los componentes electrnicos de la ECU, es decir alejarlos de la humedad, golpes, o excesivo calor; normalmente la encontraremos cerca de la pared corta fuegos, debajo del tablero del lado del pasajero o conductor, debajo del asiento delantero del pasajero y finalmente en el compartimiento trasero.

Figura 16 Unidad de Control electrnica(Meja Pal: Poma Jos, 2013)2.1.3.1. Componentes de la Unidad de Control

2.1.3.1.1. Memoria EEPROM

Significa que es una memoria programable para lectura de datos que se borra de forma electrnica; esta es una memoria permanente que se encuentra soldada en la tarjeta de la ECU, y para poder borrar la informacin necesitamos del equipo electrnico adecuado, como lo es el escner.Esta memoria almacena informacin como tamao del motor, tipo de transmisin e incluso tamao y peso del vehculo.

2.1.3.1.2. Memoria PROM

Significa que es una memoria programable para lectura nicamente.En la memoria PROM se almacenan caractersticas, tales como tipo de unidad, cilindraje, combustible, etc. Normalmente esta memoria no es permanente y puede ser fcilmente cambiada ya que nicamente se inserta en un zcalo especial.Como recomendacin en la manipulacin o en el trabajo con la computadora ECU, es procurar no tocar esta memoria ya que su arquitectura e ingeniera electrnica es muy sensible y por el contacto con nuestro cuerpo que contiene carga esttica, ya puede daarse.

2.1.3.1.3. Memoria RAM

Significa que es una memoria de lectura y modificacin, esta memoria en algunos modelos se encuentra dentro de la misma memoria PROM.

La memoria RAM cumple con tres funciones principales, la primera es la de actuar a manera de una libreta de apuntes de la ECU, es decir siempre que se necesite hacer un clculo matemtico la ECU utiliza la memoria RAM. La segunda funcin es almacenar datos como la temperatura del motor, seal de la presin del mltiple de admisin, etc. La tercera es almacenar los cdigos de diagnstico. Una particularidad de esta memoria es que sus circuitos son voltiles y requieren siempre de energa para poder funcionar. (Mecnica Automotriz Fcil, 2010, pg. 16).2.1.3.1.4. Memoria ROM

Es una memoria nicamente de lectura, y se usa para guardar informacin de forma permanente y es la seccin del ECU que contiene el conjunto principal de instrucciones que sigue la computadora. Esta es la seccin que dice cuando veo que algo sucede, tengo que hacer que esto otro suceda.

Esta es una memoria no voltil lo que significa que el programa diseado en el no se puede borrar al desconectar la energa. (Mecnica Automotriz Fcil, 2010, pg. 17).

2.1.3.2. Funcionamiento.

El funcionamiento de una ECU es como el funcionamiento de una computadora tradicional, es decir tambin cuenta con zonas de entradas y salidas de datos, y para su funcionamiento necesitan de un lenguaje previamente establecido, los mismos dependen del fabricante, pero estos ya estn normalizados segn varias normas.

En definitiva el funcionamiento de la ECU se sintetiza en cuatro funciones bsicas.a) EntradaLa computadora recibe seales del exterior por medio de sensores o interruptores, a su vez los sensores transforman las mediciones en seales de entrada de voltaje hacia la ECU.b) ProcesamientoLa computadora recibe las seales de los sensores y las analiza a travs de sus circuitos electrnicos internos, contra las instrucciones programadas.c) AlmacenamientoLa computadora almacena las seales de entrada, ya sea de manera temporal para procesarla posteriormente o bien, para una referencia posterior. Algunas seales de salida tambin pueden ser almacenadas momentneamente antes de enviarlasd) Salida

Despus de procesar las seales de entrada la computadora en respuesta, enva seales de voltaje de salida a varios dispositivos, ya sea para activar su funcin o para ajustarla.

2.2. OSCILOSCOPIO AUTOMOTRIZ

2.2.1. dEFINICIN

Un osciloscopio es un equipo diseado para la adquisicin de grficas de funcionamiento en tiempo real de componentes elctricos y electrnicos en tiempo real; en trminos ms profundos un osciloscopio es el equipo el cual muestra o dibuja una imagen del voltaje que circula en un circuito, el osciloscopio es usado en toda la rama de la electrnica, y obviamente en el automvil al tener gran cantidad de componentes electrnicos es de vital importancia el uso de uno de estos equipos para conocer el estado de los componentes del vehculo, obviamente el osciloscopio automotriz tiene varias funciones particulares y muy propias de la automocin, pero sin embargo an cumple con la funcin de cualquier otro osciloscopio, el cual es mostrar grficas de funcionamiento.

En el mundo hay varios tipos de osciloscopios, mismos que se detallan a continuacin.2.2.2. Osciloscopio de laboratorio.

Es un osciloscopio analgico, el cul es muy conocido y utilizado por tcnicos y profesionales dedicados al mundo de los televisores, radios, computadores, entre otros; en los automviles no se utilizan estos osciloscopios analgicos debido a que su velocidad de respuesta es muy lenta y no muestra los cabios que se dan en los componentes electrnicos del automvil.

Figura 17 Osciloscopio anlogo(Fonseca, 2012, pg. 2)

2.2.3. Osciloscopio digital portatil

Sin duda alguna este tipo de osciloscopio es el ms utilizado dentro de la automocin debido a su gran versatilidad y facilidad para trasladarlo hacia el automvil, y obviamente cumple con las caractersticas tcnicas para el diagnstico de los componentes electrnicos del automvil.

Figura 18 Osciloscopios Automotrices(Fonseca, 2012, pg. 3)2.2.4. Osciloscopio integrado en la pc.

En los ltimos aos este tipo de osciloscopios ha sido una gran innovacin dentro del medio automotriz, ya que resulta ms econmico, verstil y fcil de usar que los osciloscopios automotrices digitales; estos osciloscopios consisten de un hardware especial, denominado interfaz el cual transmite la informacin recibida hacia una computadora que tiene instalado el software propio de la interfaz, y al unirlos tenemos un osciloscopio muy verstil para el diagnstico de componentes electrnicos automotrices.

Figura 19 Osciloscopio integrado a una PC(Fonseca, 2012, pg. 3)

2.3. ARDUINO

Es importante recabar toda la informacin acerca del microcontrolador arduino ya que ser la manera que usaremos para programar el osciloscopio automotriz de bajo costo.

2.3.1. DEFINICIN.

Arduino es una plataforma de prototipos electrnica de cdigo abierto (open source) basada en hardware y software flexibles y fciles de usar. Est pensado para artistas, diseadores, como hobby y para cualquiera interesado en crear objetos o entornos interactivos.

Arduino puede sentir el entorno mediante la recepcin de entradas desde una variedad de sensores y puede afectar a su alrededor mediante el control de luces, motores y otros artefactos. El microcontrolador de la placa se programa usando el Arduino Programming Language (basado en Wiring) y el Arduino Development Environment_ (basado en Processing). Los proyectos de Arduino pueden ser autnomos o se pueden comunicar con software en ejecucin en un ordenador (por ejemplo con Flash, Processing, MaxMSP, etc.).Las placas se pueden ensamblar a mano o encargarlas pre ensambladas; el software se puede descargar5 gratuitamente. Los diseos de referencia del hardware (archivos CAD) estn disponibles bajo licencia open-source, por lo que eres libre de adaptarlas a tus necesidades.Arduino recibi una mencin honorfica en la seccin Digital Communities del Ars Electronica Prix en 2006 (Rafael Enriquez Herrador, 2010)

2.3.2. Porque elegir arduino?

Alrededor del mundo existen una gran variedad de microcontroladores programables, con caractersticas similares al microcontrolador arduino, entre sus similitudes se encuentran que tambin son relativamente fciles de utilizar pero existen varias razones porque se debe elegir arduino para nuestros proyectos.

Arduino es libre y extensible Arduino tiene una gran comunidad Su entorno de programacin es multiplataforma Su entorno y lenguaje de programacin son simples y claros Las placas de arduino son baratas. Las placas de arduino son reutilizables y verstiles.

2.3.3. Caracterstica tcnicas de arduinoArduino es una placa con un microcontrolador de la marca Atmel y con toda la circuitera de soporte, que incluye, reguladores de tensin, un puerto USB (En los ltimos modelos, aunque el original utilizaba un puerto serie) conectado a un mdulo adaptador USB-Serie que permite programar el microcontrolador desde cualquier PC de manera cmoda y tambin hacer pruebas de comunicacin con el propio chip. Un arduino dispone de 14 pines que pueden configurarse como entrada o salida y a los que puede conectarse cualquier dispositivo que sea capaz de transmitir o recibir seales digitales de 0 y 5 V. Tambin dispone de entradas y salidas analgicas. Mediante las entradas analgicas podemos obtener datos de sensores en forma de variaciones continuas de un voltaje. Las salidas analgicas suelen utilizarse para enviar seales de control en forma de seales PWM. Arduino UNO es la ltima versin de la placa, existen dos variantes, la Arduino UNO convencional y la Arduino UNO SMD. La nica diferencia entre ambas es el tipo de microcontrolador que montan. La primera es un microcontrolador Atmega en formato DIP. Y la segunda dispone de un microcontrolador en formato SMD.

Figura 20Variantes de la placa Arduino (Rosi, 2015)Entradas y salidas

Cada uno de los 14 pines digitales se puede usar como entrada o como salida. Funcionan a 5V, cada pin puede suministrar hasta 40 mA. La intensidad mxima de entrada tambin es de 40 mA. Cada uno de los pines digitales dispone de una resistencia de pull-up interna de entre 20K y 50 K que est desconectada, salvo que nosotros indiquemos lo contrario. Arduino tambin dispone de 6 pines de entrada analgicos que trasladan las seales a un conversor analgico/digital de 10 bits.

Pines especiales de entrada y salida RX y TX: Se usan para transmisiones serie de seales TTL. Interrupciones externas: Los pines 2 y 3 estn configurados para generar una interrupcin en el atmega. Las interrupciones pueden dispararse cuando se encuentra un valor bajo en estas entradas y con flancos de subida o bajada de la entrada. PWM: Arduino dispone de 6 salidas destinadas a la generacin de seales PWM de hasta 8 bits. SPI: Los pines 10, 11, 12 y 13 pueden utilizarse para llevar a cabo comunicaciones SPI, que permiten trasladar informacin full dplex en un entorno Maestro/Esclavo. I 2C: Permite establecer comunicaciones a travs de un bus I 2C. El bus I2C es un producto de Phillips para interconexin de sistemas embebidos. Actualmente se puede encontrar una gran diversidad de dispositivos que utilizan esta interfaz, desde pantallas LCD, memorias EEPROM, sensores. (Rosi, 2015)Tabla 2 Caractersticas de Funcionamiento(Rosi, 2015)

2.3.4. Placas de arduino oficiales existentes

Arduino Mega 2560 Arduino Mega ADK Arduino Ethernet Los adaptadores USB-Serie PoE (Power Over Ethernet) Arduino Fio Arduino Pro Arduino Lilypad Arduino Nano Arduino Mini Arduino Pro Mini Arduino Leonardo El auto-reset de la placa Leonardo Arduino Micro Arduino Due Las configuraciones bsicamente tienen los mismos principios de funcionamiento, pero ellos son elegidos dependiendo el proyecto, es decir dependiendo la necesidad y la magnitud del proyecto, tomando en cuenta esas variables se elige la mejor opcin.

Figura 21 Tipos de Arduino.(scar Torrente Artero, 2013)2.3.5. Programacin de arduino

La estructura bsica de programacin de Arduino es bastante simple y divide la ejecucin en dos partes: setup y loop. Setup () constituye la preparacin del programa y loop () es la ejecucin. En la funcin Setup () se incluye la declaracin de variables y se trata de la primera funcin que se ejecuta en el programa. Esta funcin se ejecuta una nica vez y es empleada para configurar el pin Mode (p. ej. si un determinado pin digital es de entrada o salida) e inicializar la comunicacin serie. La funcin loop () incluye el cdigo a ser ejecutado continuamente (leyendo las entradas de la placa, salidas, etc.)

Figura 22 Ejemplo de estructura de programacin (Jorge Pomes Baeza, 2010)

Como se observa en este bloque de cdigo cada instruccin acaba con ; y los comentarios se indican con //. Al igual que en C se pueden introducir bloques de comentarios con //.Funciones

Una funcin es un bloque de cdigo identificado por un nombre y que es ejecutado cuando la funcin es llamada. La declaracin de una funcin incluye en primer lugar el tipo de datos que devuelve la funcin (e.j. int si lo que devuelve es un valor entero). Despus del tipo de datos se especifica el nombre de la funcin y los parmetros de la misma. Variables

Una variable debe ser declarada y opcionalmente asignada a un determinado valor. En la declaracin de la variable se indica el tipo de datos que almacenar (int, float, long) int inputVariable = 0; una variable puede ser declarada en el inicio del programa antes de setup(), localmente a una determinada funcin e incluso dentro de un bloque como pueda ser un bucle. El sitio en el que la variable es declarada determina el mbito de la misma. Una variable global es aquella que puede ser empleada en cualquier funcin del programa. Estas variables deben ser declaradas al inicio del programa (antes de la funcin setup(). (Jorge Pomes Baeza, 2010)

EjemploEn este ejemplo el LED conectado al pin 13 parpadea cada segundo.

Figura 23 Ejemplo de CdigoFuente: (Jorge Pomes Baeza, 2010)

3. METODOLOGA3.1. ALCANCEEl proyecto tiene como finalidad Disear, y construir un osciloscopio de bajo costo para el diagnstico de componentes elctricos y electrnicos del automvil (sensores y actuadores).El proyecto de investigacin parte con la recopilacin de toda la informacin necesaria sobre sensores, actuadores y osciloscopios automotrices , para tener en claro cmo realizar o cual sera el mejor mtodo para diagnosticar un componente , adicionalmente con ayuda de la informacin se podr establecer todos los parmetros necesarios e indispensables para el diseo de un osciloscopio eficiente y efectivo, pero siempre manteniendo una calidad tecnolgica y obviamente se mantenga dentro del presupuesto. Posteriormente se realizar el ensamblaje del hardware y software; bsicamente el proyecto consiste en programar adecuadamente en una placa Arduino para el diagnstico de sensores y actuadores dentro del automvil. Una vez que tenemos la placa ya programada con sus respectivos componentes y parmetros deber ser instalada en un automvil para realizar las distintas verificaciones, adicionando que el diagnstico se realizar con ayuda de una computadora, a la cual se le cargar una software con los respectivos parmetros necesarias para el correcto diagnstico de sensores y actuadores.

3.2. Herramientas/ tcnicas

Tabla 3 Hardware y Software para la tarjetaSoftware/ HardwareDESCRIPCINFASE DE APLICACIN

ArduinoPlaca electrnica programable( microprocesador)Bsicamente se la utilizar ya en la construccin de la interfaz va bluetooth

Placa BluetoothEs una placa electrnica que va montada en el arduino con la finalidad de transmitir datos va bluetoothUtilizada en la construccin de la interfaz va bluetooth

3.3. MTODOSEl mtodo que se utilizar para el desarrollo de la investigacin propuesta es basado en el enfoque cuantitativo, ya que nos valdremos de anlisis de datos estadsticos o cuantificables envidos por los sensores y actuadores del vehculo hacia el osciloscopio, para posteriormente visualizarla y poder dar el diagnstico adecuado, he ah la razn de utilizar el enfoque cuantitativo, ya que llevaremos datos e informacin para la interpretacin final.3.3.1. Mtodo de Investigacin bibliogrficaSe utilizar esta investigacin para la recopilacin de la informacin necesaria, que se va utilizar en el proyecto, dicha informacin la recolectaremos principalmente de libros, revistas tcnicas, artculos cientficos y pginas del internet; la informacin ser ordenada y sistematizada nicamente para utilizar y plasmar lo que se va utilizar en la ejecucin del proyecto.3.3.2. MTODO DE DISEOPara la parte del diseo nos valdremos del mtodo creativo ya que muy efectivo y va acorde al proyecto, porque para el diseo se necesita estimular o contar con un pensamiento creativo, tambin hay que incrementar las ideas utilizando mtodos como es la lluvia de ideas, y obviamente ampliar la bsqueda, entonces bajo estos parmetros podremos dar o establecer un correcto diseo para el osciloscopio.3.3.3. Exploratoria Este estudio ser usado para identificar la problemtica y falencias que tienen los tcnicos y talleres automotrices con respecto al mtodo e implementacin adecuado para realizar un diagnstico de sensores y actuadores automotrices, para posteriormente construir el adecuado equipo que brinde las facilidades para un correcto diagnstico.3.3.4. ANLISIS DE LA INFORMACINTodos los datos recogidos a travs de observaciones, pruebas de funcionamiento del osciloscopio va bluetooth una vez incorporada en el vehculo, todos estos resultados sern plasmados y analizados en diferentes tablas y herramientas estadsticas para poder sacar las conclusiones respectivas del proyecto.

4. CRONOGRAMAMESES

Actividades12345678

Revisin BibliogrficaX

Diseo de la InterfazXX

Programacin de la interfazXXX

Creacin de la aplicacinXXXXXx

Implementacin y pruebas de funcionamientoXXXXXXxx

5. PRESUPUESTORubro

US$

Fuente financiamiento

KIT Arduino70Propia

Placa Bluetooth20Propia

Elementos y Herramientas electrnicas100Propia

Aplicacin Android250Propia

Impresiones60Propia

Total sin tomar:500

Bibliografa

Alberto Canon Martinez. (2012). Mantenimiento De Los Sistemas Elctricos Y Electrnicos Del Automvil. Mxico: Ic Editorial.

Carlos Mesa. (2010). Inyeccin Electrnica Y Control Computarizado Del Motor Obd II . Madrid: Risalda.

Jimy Gustavo Ruiz Campoverde. (2013). Anlicis Del Funcionamiento Y Aplicacin De Las Redes Multiplexadas En El Automvil. Cuenca.

Jorge Pomes Baeza. (2010). Manual De Arduino. Alicante.

Jos Llanos Lpez. (2013). Circuitos Elctricos Auxiliares Del Vehculo. Madrid: Paraninfo , SA.

Juan Carlos Valencia Bonilla. (2010). Diseo Y Construccin De Un Prototipo De Red Multiplexada Para Aplicaciones En El Automvil.. Latacunga.

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Rosi. (Miercoles De Enero De 2015). Blog De Rosi. Obtenido De Http://Www3.Gobiernodecanarias.Org/Medusa/Ecoblog/Ralvgon/2013/05/17/Tarea-1-Conociendo-La-Placa-Arduino-Uno/

Sinmaleza Bonilla Ramn Mesias. (2012). Construccin De Un Modelo Didctico Para La Iluminacin Del Vehculo Controlado Con Sistema Can Bus, Para El Laboratorio De La Escuela De Ingeniera Automotriz. Riobamba.

Firma EstudianteFirma Docente Director Ing. Alexander Peralvo

Ing. Ivn Ynez Ing. Milton Revelo