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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO INTERACTIVO PARA EL MONITOREO DEL FUNCIONAMIENTO DE ACCESORIOS ELÉCTRICOS DEL VEHÍCULO. TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO AUTOMOTRIZ DIEGO FELIPE ARIAS MUÑOZ DIRECTOR: ING. ALEXANDER PERALVO Quito, enero 2016
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO
INTERACTIVO PARA EL MONITOREO DEL FUNCIONAMIENTO
DE ACCESORIOS ELÉCTRICOS DEL VEHÍCULO.
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
DIEGO FELIPE ARIAS MUÑOZ
DIRECTOR: ING. ALEXANDER PERALVO
Quito, enero 2016
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2016
Reservados todos los derechos de reproducción
DECLARACIÓN
Yo DIEGO FELIPE ARIAS MUÑOZ, declaro que el trabajo aquí descrito es de
mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o
calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que
se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad
Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_________________________
Diego Arias
C.I. 1721433629
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Diseño e
implementación de un sistema electrónico interactivo para el monitoreo
del funcionamiento de accesorios eléctricos del vehículo”, que, para
aspirar al título de Ingeniero Automotriz fue desarrollado por Diego Arias,
bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y
cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de
Titulación artículos 18 y 25.
___________________
Ing. Alexander Peralvo, Msc.
DIRECTOR DEL TRABAJO
C.I. 1718133448
DEDICATORIA
Dedico este proyecto a mis padres, Marcia y Diego, quienes siempre
me han apoyado en las decisiones que he tomado siendo ellos mi
ejemplo de esfuerzo y motivación.
A mi tío Rubén Muñoz por haberme ayudado siempre además de
ser el soporte técnico durante el transcurso de mis estudios.
AGRADECIMIENTOS
A Dios por bendecirme con salud y fuerza en todos los aspectos de
mi vida.
A mis padres, que con gran esfuerzo me permitieron cumplir uno de
mis objetivos, logrando de esta forma convertirme en una mejor
persona, siendo ellos mi sustento y el pilar fundamental de mi vida,
brindándome su apoyo y amor incondicional además de sus sabios
consejos.
A mi familia, en especial a mis queridos tios Rubén, Elsa y Ernesto,
por ser una inspiración para mi crecimiento como profesional,
aportándome sus grandes ideas, ayuda y su gran ejemplo como
personas.
A mis primos David, Javier, Francis, Jhonse, Justin y María José por
ser como mis hermanos ofreciéndome siempre afecto y una
excelente compañía.
A mis amigos por siempre alentarme y por haber compartido
conmigo esta gran etapa.
A mis maestros, por compartir sus conocimientos, experiencias y
tiempo durante el transcurso de la carrera.
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN ......................................................................................................... xi
ABSTRACT ...................................................................................................... xii
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 1
2. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 3
2.1 CIRCUITOS ELÉCTRICOS ....................................................................... 3
2.1.1 ILUMINACIÓN DEL VEHÍCULO .......................................................... 3
2.1.2 CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN .......................... 6
2.1.2.1 Iluminación de corto alcance ......................................................... 6
2.1.2.2 Iluminación de largo alcance ......................................................... 7
2.1.2.3 Faros antiniebla ............................................................................. 8
2.1.2.4 Luz de posición delantera ............................................................. 9
2.1.2.5 Luz de posición posterior .............................................................. 9
2.1.2.6 Luz de freno .................................................................................. 9
2.1.2.7 Luz de retro ................................................................................. 10
2.1.2.8 Luz de placa ................................................................................ 10
2.1.2.9 Intermitentes ............................................................................... 11
ii
2.1.2.10 Luces de emergencia o Parqueo .............................................. 11
2.1.2.11 Luz del habitáculo ..................................................................... 11
2.1.3 TIPOS DE LÁMPARAS DEL VEHÍCULO .......................................... 12
2.1.3.1 Homologación de faros delanteros del automóvil. ....................... 15
2.1.4 DIAGRAMAS DE CONEXIÓN DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN .... 17
2.1.5 CLAXON O BOCINA ......................................................................... 20
2.1.6 LIMPIAPARABRISAS ........................................................................ 20
2.1.7 FUSIBLES AUTOMOTRICES ........................................................... 21
2.1.8 RELÉS .............................................................................................. 22
2.1.8.1 Aplicación automotriz de los relés ............................................... 23
2.1.8.2 Tipos de relés .............................................................................. 24
2.1.9 IDENTIFICACIÓN DE LOS CONDUCTORES AISLADOS DE LOS
CABLES ..................................................................................................... 26
2.1.10 SISTEMA DE PIVOTES PARA PUERTAS DEL VEHÍCULO .......... 28
2.2 CIRCUITOS ELECTRÓNICOS ................................................................ 29
2.2.1 MICROCONTROLADORES .............................................................. 29
2.2.2 MICROCONTROLADOR ARDUINO ................................................. 30
2.2.2.1 Estructura general ....................................................................... 35
2.2.2.2 Estructuras de control ................................................................. 36
2.2.2.3 Temporizadores .......................................................................... 37
2.2.2.4 Pines digitales ............................................................................. 37
2.2.2.5 Pines analógicos ......................................................................... 38
2.2.2.6 Comunicación con el puerto serie. .............................................. 38
2.2.2.7 Operadores.................................................................................. 39
iii
2.2.3 BLUETOOTH .................................................................................... 39
2.2.3.1 Módulos que añaden conectividad Bluetooth .............................. 40
2.2.3.2 Aplicaciones bluetooth ............................................................... 42
2.2.4 SISTEMA OPERATIVO EN ANDROID ............................................. 42
3. METODOLOGÍA ........................................................................................... 45
3.1 DISEÑO FUNCIONAL ............................................................................. 45
3.1.1 PLATAFORMA ARDUINO ................................................................. 45
3.1.2 TABLET ............................................................................................. 45
3.1.3. MÓDULO BLUETOOTH ................................................................... 46
3.1.4 PLACA FENÓLICA ............................................................................ 46
3.2 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO .................................................. 46
3.3 PARÁMETROS PARA EL DISEÑO DEL MÓDULO ELECTRÓNICO ..... 46
3.4 DIAGRAMA EXPLICATIVO DE CONEXIÓN ........................................... 47
3.5 ACCESORIOS ELÉCTRICOS CONSIDERADOS ................................... 47
3.5.1 POLARIDAD ELÉCTRICA DE ACCESORIOS ................................. 49
3.6 OBJETIVOS DE DISEÑO ........................................................................ 50
3.7 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MÓDULO ELECTRÓNICO .............. 50
3.7.1 ARDUINO MEGA 2560 ..................................................................... 51
3.7.2 MÓDULO BLUETOOTH HC-06 ........................................................ 52
3.7.3 CONEXIÓN DEL BLUETOOTH HC-06 AL ARDUINO MEGA 2560 .. 54
3.7.4 TABLET SONY XPERIA Z ................................................................ 55
3.7.5 CIRCUITO IMPRESO ........................................................................ 56
iv
3.7.5.1 Proteus 7.8 .................................................................................. 57
3.7.5.2 Selección de elementos electrónicos .......................................... 62
3.8 DISEÑO DEL SISTEMA .......................................................................... 63
3.8.1 IDE DE ARDUINO ............................................................................. 63
3.8.2 APP INVENTOR ................................................................................ 67
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................. 72
4.1 IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO .................................................. 72
4.2 MANUAL DE PROCEDIMIENTOS .......................................................... 76
4.2.1 INSTALACIÓN DE LA APLICACIÓN EN ANDROID. ........................ 76
4.2.2 USO DE LA APLICACIÓN ................................................................. 78
4.2.3 PRUEBAS REALIZADAS .................................................................. 82
4.2.3.1 Prueba de lámparas y accesorios en mal estado ........................ 82
4.2.3.2 Prueba de funcionamiento y accionamiento............................... 84
4.2.3.3 Diagnóstico de fallas ................................................................... 86
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................ 90
5.1 CONCLUSIONES .................................................................................... 90
5.2 RECOMENDACIONES ............................................................................ 92
NOMENCLATURA O GLOSARIO ................................................................... 94
v
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 96
ANEXOS ........................................................................................................... 99
vi
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Clasificación del sistema de iluminación. .............................................. 6
Tabla 2. Datos de las lámparas del automóvil. ................................................. 12
Tabla 3. Códigos de identificación de faros automotriz según fabricante. ....... 16
Tabla 4. Códigos color y amperaje de fusibles automotrices. .......................... 22
Tabla 5. Cables multiconductores con conductor aislado ................................ 26
Tabla 6. Cables multiconductores sin conductor aislado .................................. 27
Tabla 7. Cables unipolares ............................................................................... 27
Tabla 8. Clasificación del Bluetooth. ................................................................. 41
Tabla 9. Accesorios eléctricos considerados en el proyecto. ........................... 48
Tabla 10. Conexión del bluetooth hc-06 al Arduino mega 2560. ...................... 54
Tabla 11. Elementos electrónicos empleados. ................................................. 62
Tabla 12. Parámetros para la lectura de pines de entrada digitales. ................ 64
Tabla 13. Código de colores para el estado de accesorios. ............................. 80
Tabla 14. Diagnóstico de falla de accesorios según el tipo de prueba. ............ 86
vii
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Diagrama electrónico del sistema de iluminación automotriz
simplificada. ........................................................................................................ 4
Figura 2. Haz de luz corto alcance. .................................................................... 7
Figura 3. Haz de luz largo alcance. .................................................................... 7
Figura 4. Haz de luz antiniebla. .......................................................................... 8
Figura 5. Haz de alcance de luces delanteras. .................................................. 8
Figura 6. Luces de posición delanteras y faros antiniebla encendidos. ............. 9
Figura 7. Luces de posición posteriores y freno encendidas............................ 10
Figura 8. Luz de retro encendida. .................................................................... 10
Figura 9. Luz del habitáculo. ............................................................................ 11
Figura 10. Lámpara de tipo uña (pequeño y mediano). ................................... 14
Figura 11. Lámparas utilizadas en el automóvil ............................................... 14
Figura 12. Circuito de luces de posición y faros reflectores. ............................ 17
Figura 13. Circuito de luces de freno y marcha atrás. ...................................... 18
Figura 14. Circuito de luces de intermitencia. .................................................. 19
Figura 15. Circuito de la bocina del vehículo. .................................................. 19
Figura 16. Motor del limpiaparabrisas. ............................................................. 21
Figura 17. Relé automotriz. .............................................................................. 23
Figura 18. Estructura de un relé electromagnético. .......................................... 24
Figura 19. Relé de conmutación 5 contactos. .................................................. 25
Figura 20. Diagrama eléctrico del sistema de pivotes de puertas del vehículo. 28
Figura 21. Pivote ubicado en el vehículo. ........................................................ 29
Figura 22. Microcontroladores.......................................................................... 30
Figura 23. Microcontrolador Arduino. ............................................................... 31
Figura 24. Elementos del microcontrolador. ..................................................... 32
Figura 25. Diagrama función digital write. ........................................................ 34
viii
Figura 26. Diagrama Función DigitalRead. ...................................................... 34
Figura 27. Esquema del sistema electrónico interactivo. ................................. 47
Figura 28. Circuito eléctrico de activación del consumidor mediante polaridad
positiva. ............................................................................................................. 49
Figura 29. Circuito eléctrico de activación del consumidor mediante polaridad
negativa. ........................................................................................................... 50
Figura 30. Arduino Mega. ................................................................................. 51
Figura 31. Módulo bluetooth HC-06. ................................................................ 52
Figura 32. Conexión del bluetooth hc-06 al Arduino mega 2560...................... 54
Figura 33. Tablet Sony Xperia Z. ..................................................................... 55
Figura 34. Circuito impreso en placa fenólica de fibra de vidrio. ...................... 56
Figura 35. Diseño y simulación del circuito eléctrico para entradas positivas. . 57
Figura 36. Diseño y simulación del circuito eléctrico para entradas digitales
negativas. ......................................................................................................... 58
Figura 37. Esquema final del circuito impreso. ................................................ 59
Figura 38. Diagrama eléctrico del circuito impreso. ......................................... 60
Figura 39. Placa fenólica adicional. .................................................................. 61
Figura 40. Módulo electrónico. ......................................................................... 61
Figura 41. Elementos electrónicos empleados en placa fenólica. .................... 62
Figura 42. Programación en arduino. ............................................................... 65
Figura 43. Diseño de la aplicación en App Inventor. ........................................ 67
Figura 44. Programación por bloques en App Inventor. ................................... 68
Figura 45. Bloque de programación de accesorio. ........................................... 69
Figura 46. Bloque de programación de cierre de aplicación. ........................... 69
Figura 47. Componentes y propiedades de la aplicación Android. ................. 70
Figura 48. Módulo electrónico en caja de plástico. .......................................... 72
Figura 49. Diagrama de conexión de accesorios al módulo electrónico. ......... 73
Figura 50. Líneas de conexión de lámparas posteriores lado derecho. ........... 73
Figura 51. Líneas de alimentación de la placa electrónica. .............................. 74
Figura 52. Ubicación del módulo electrónico en el vehículo. ........................... 75
ix
Figura 53. Aplicación en gestor de archivos android. ....................................... 76
Figura 54. Ajustes android. .............................................................................. 77
Figura 55. Aplicación abierta en tablet Sony Xperia Z. .................................... 78
Figura 56. Pantalla para selección del bluetooth.............................................. 79
Figura 57. Pantalla principal de accesorios desactivados y en buen estado. .. 79
Figura 58. Numeración de los accesorios del vehículo. ................................... 81
Figura 59. Simulación de lámparas de freno en mal estado. ........................... 82
Figura 60. Simulación de accesorios en mal estado. ....................................... 83
Figura 61. Pantalla de simulación de lámparas en mal estado. ....................... 84
Figura 62. Pantalla de prueba de accionamiento de accesorios del vehículo. . 85
Figura 63. Prueba general de accionamiento de todos los accesorios. ........... 85
x
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
Anexo 1. Sistema eléctrico de accesorios del volkswagen gol. ...................... 99
Anexo 2. Norma DIN 72552, Designación de bornes. ................................... 112
xi
RESUMEN
El presente proyecto tuvo como finalidad el diseño e implementación de un
sistema electrónico mediante el cual se pudo monitorear el funcionamiento de
los accesorios eléctricos del vehículo, de esta forma se mejoró la interactividad,
el confort y la seguridad de los pasajeros que se encuentran dentro del auto.
Dicho sistema electrónico fue creado para aumentar la seguridad activa del
vehículo, además de que se obtuvo una ventaja adicional la cual fue
incrementar la probabilidad de aprobación de carros en la revisión técnica
vehicular, debido a que los accesorios que fueron seleccionados para este
proyecto son revisados obligatoriamente. Es importante indicar que el módulo
electrónico fue diseñado para poder conocer el estado de cada uno de los
accesorios mencionados anteriormente, es decir que por medio de este el
conductor o pasajeros, pudieron diagnosticar las fallas comunes que se
presentan en el funcionamiento de lámparas, claxon, limpiaparabrisas y radio.
Esto se lo pudo realizar por medio de la creación de un circuito eléctrico el cual
recibió variaciones de voltaje provenientes de las señales de activación de
cada una de las lámparas del sistema de iluminación, además de las señales
del claxon, limpiaparabrisas y radio del vehículo. Estos voltajes fueron
interpretados a través de un microcontrolador arduino el mismo que fue
programado para transferir esta información por vía bluetooth a través de un
módulo electrónico el cual nos permitió establecer dicha conectividad con una
tablet la misma que posee una aplicación diseñada para monitorear el estado
de los accesorios y que puede instalarse en cualquier dispositivo móvil con
sistema operativo android. Para la implementación del prototipo en el vehículo,
se ubicó el módulo electrónico en un lugar adecuado evitando de esta forma el
contacto con factores externos, además se tomó las medidas de protección
necesarias para de esta forma alargar la vida útil de los componentes que
forman parte del sistema implementado.
xii
ABSTRACT
The goal of this proyect was to design and implement an electronic system to
check the operation of the electrical accessories of the vehicle, of this way to
improve interactivity, comfort and safety of passengers on the car. This
electronic system was created to increase the active safety of the vehicle and
also I had a bonus which was to increase the likelihood of approval of cars in the
vehicle technical inspection, because all the accessories were selected for this
project are reviewed mandatory. Importantly, the electronic module was
designed to know the status of each of the above accessories, namely that
through this the driver or passengers could diagnose common faults that occur
in the operation of lamps, horn, windscreen wipers and radio. This is what could
be performed by creating an electrical circuit which variations in voltage received
from the driving signals of each of the lamps illuminated plus signs horn, wipers
and car radio. These voltages were interpreted through an Arduino
microcontroller the same as it was programmed to transfer this information by
bluetooth through a mail which module allowed us to establish that connectivity
with a tablet thereof having an application designed to monitor the status of and
accessories that can be installed on any mobile device with android operating
system. For implement the prototype vehicle, the electronic module is placed in
a suitable place to avoiding contact with external factors, besides in the
installation are taken the necessary protection for extend the life of the
components that forming part the implemented system.
INTRODUCCIÓN
1
1. INTRODUCCIÓN
Uno de los principales problemas de la seguridad activa del vehículo, es
el mal funcionamiento de los accesorios eléctricos con los que constan la
mayor parte de autos, el usuario por lo general desconoce el estado de
los mismos es decir, no se percata de que las lámparas pueden haber
dejado de funcionar, así como que puerta es la que está mal cerrada o si
el limpiaparabrisas esta defectuoso. El incorrecto trabajo de estos
accesorios puede causar grandes accidentes a largo y corto plazo. Por
ejemplo en el caso de las lámparas, si las de retro y freno no prenden, los
peatones desconocerán la maniobra que va a realizar el usuario del
vehículo y por lo tanto podrán ocasionar un accidente.
Para evitar esto, cada año en el Distrito Metropolitano de Quito, todos los
autos deben ser matriculados, y el requisito fundamental es aprobar la
revisión técnica vehicular, en donde se revisa sin excepción y
obligatoriamente el buen estado de todos estos accesorios eléctricos,
para lo cual los usuarios de los vehículos deben presentarse al centro de
revisión de su preferencia.
Además en ciertas ocasiones, momentos previos a que el auto pase por
la revisión, por ejemplo se daña alguna lámpara, provocando así que solo
por dicha lámpara el vehículo no apruebe la revisión técnica, logrando de
esta manera el descontento del usuario debido al tiempo y dinero
perdido, además de afectar a la seguridad activa en el momento que este
conduciendo, todo esto por no conocer si todos los accesorios están
operando correctamente.
2
De modo que con el presente proyecto se pretende resolver la
necesidad que tiene el usuario de conocer el estado de cada uno de los
accesorios del auto por medio de una pantalla digital, logrando de esta
manera el monitoreo constante en tiempo real del sistema de
iluminación además de otros accesorios, por lo tanto en el momento en
que alguno de estos deje de funcionar la persona o personas que estén
dentro del auto, podrán identificar exactamente qué parte es la que tiene
el problema y de esta forma posteriormente, tomar las acciones
correctivas del caso de manera inmediata, logrando así una mayor
seguridad al momento de conducir y además de que el operario sienta
la tranquilidad y el confort de conocer todo lo que le ocurre a su
automóvil. Es por esto que el objetivo general de este proyecto es
diseñar e implementar un sistema electrónico interactivo para el
monitoreo del funcionamiento de accesorios eléctricos del vehículo, por
lo tanto dentro de este trabajo se detallan los procedimientos para poder
cumplir con dicho objetivo, en donde en primer lugar se determinó los
requerimientos con los que debe constar el módulo electrónico de
manera que se pueda resolver el problema mencionando anteriormente,
posteriormente se diseñó el sistema electrónico utilizando plataformas
virtuales, programas de simulación electrónica además del material
bibliográfico correspondiente al tema, el cual se especifica ampliamente
en el marco teórico, posteriormente usando el material eléctrico idóneo y
el software adecuado para la programación de microcontroladores, se
fabricó el módulo electrónico el mismo que se conecta con las señales de
los accesorios seleccionados para este trabajo, dichos accesorios se
pueden visualizar en una pantalla digital, finalmente este sistema
electrónico se aplicó a un vehículo con el fin de que su funcionamiento
sea apto para el uso del usuario en el momento en el que él lo disponga.
MARCO TEÓRICO
3
2. MARCO TEÓRICO
2.1 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
“Se llama circuito eléctrico al conjunto de elementos necesarios para que se
establezca una corriente eléctrica.” (Alonso, 2007)
Todo circuito eléctrico posee componentes como interruptores, generadores,
receptores y caminos de ida y retorno. Los vehículos el camino de retorno del
circuito eléctrico lo conforma la carrocería o chasis del mismo es decir su parte
metálica, también conocida como masa. (Hermosa, 2005)
Para representar los circuitos eléctricos del automóvil, se ha estandarizado
símbolos y códigos que permiten de una manera técnica y comprensible
representar una conexión eléctrica, en este caso la codificación de bornes
según la norma 72552, la misma que se detalla en el anexo 2. (Erazo, 2010)
2.1.1 ILUMINACIÓN DEL VEHÍCULO
“Para que un vehículo pueda circular de noche se hace preciso iluminar el
camino por el que transita; pero en la actualidad están necesario como esto, el
que los usuarios de la vía publica puedan ver por detrás el vehículo.”
(Alonso, 2007)
Por esta razón es de suma importancia que el automóvil disponga de un
sistema de iluminación, el que consta de un par de luces delanteras y
posteriores, las mismas que estarán reglamentadas y tipificadas en el código de
circulación. En la figura 1, se puede observar el diagrama eléctrico del sistema
de iluminación de un vehículo
4
(Acosta & Guevara, 2010)
A continuación se detallan los componentes del sistema de iluminación:
1.-Bateria
2.-Portafusiblera
3.-Interruptor para luz de retro
4.-Interruptor para luz de cabina
5.-Interruptor para luces principales (altas y bajas)
6.-Interruptor para luces medias o guías
Figura 1. Diagrama electrónico del sistema de iluminación
automotriz simplificada.
5
7.-Interruptor para direccionales y parqueo
8.-Interruptor para luz de freno
9.-Lámparas de direccionales delanteras (57L y 58R)
10.-Lámparas de retro
11.-Lámparas de largo alcance (56a)
12.-Relé para luces principales (altas y bajas)
13.-Flasher
14.-Lámparas de corto alcance (56b)
15.-Lámparas de freno y de cabina (54 y 77 respectivamente)
16.-Lámparas de luz media o guía y tablero de accesorios (58)
18.-Lámparas de direccionales posteriores (57L y 58R)
(Acosta & Guevara, 2010)
Los colores de los cables de conexión de la figura 1 indican lo siguiente:
Negro: Conexión masa o tierra (31).
Rojo: Conexión directa positivo de la batería (30).
Verde: Circuito para luz de media (58).
Azul: Circuito para luz intermitente (57L y 57R).
Magenta: Circuito para luz de faro (56).
Celeste: Circuito para luz de freno (54).
Amarillo: Circuito para luz de cabina (77).
Marrón: Circuito para luz de retro.
6
2.1.2 CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN
Debido a que el alumbrado es una parte fundamental de la seguridad activa del
vehículo, se han provisto en su parte delantera dos o cuatro proyectores de
largo alcance, dos luces blancas y dos luces intermitentes de color ámbar. En la
parte trasera deberán existir dos luces rojas, dos luces intermitentes de color
ámbar, una o dos luces blancas, dos reflectores rojos y una luz de placa o
matrícula. “El tamaño, posición, separación y potencia de estas luces, están
regulados internacionalmente, así como el uso de faros auxiliares, de niebla,
etc.” (Alonso, 2007)
En la tabla 1 se detalla la clasificación del sistema de iluminación de un
vehículo.
Tabla 1. Clasificación del sistema de iluminación.
Accesorio Cantidad Ubicación Color
Luz de largo alcance 2 Proyectores Delantera Blanca
Luz de cruce o corto alcance 2 Proyectores Delantera Blanca
Faros antiniebla 2 Proyectores Delantera Blanca
Luz de posición 2 Lámparas Delantera Blanca
Luz intermitente o emergencia 2 Lámparas Delantera Ámbar
Luz de freno 2 Proyectores Posterior Roja
Luz de retroceso 2 Lámparas Posterior Blanca
Luz de posición 2 Lámparas Posterior Roja
Luz intermitente o emergencia 2 Lámparas Posterior Ámbar
Luz de placa o matrícula 1 Lámpara Posterior Blanca
2.1.2.1 Iluminación de corto alcance (56b): Genera una repartición de haz de
luz de una forma frontal y lateral como se indica en la figura 2, se utiliza para
iluminar la carretera durante el cruce con otro auto el cual circula en dirección
contrario pero sin que impedir la visibilidad de otros conductores en el camino.
La potencia de esta luz por lo general es de 55W. (Orosco & Sánchez, 2012)
7
(Orosco & Sánchez, 2012)
2.1.2.2 Iluminación de largo alcance (56a): Genera una repartición de haz de
luz de una manera intensa y centrada sin evitar el deslumbramiento de otros
conductores, así como se ve en la figura 3. Sirven para conceder una visibilidad
amplia del camino y de sus alrededores. Por lo tanto, este tipo de iluminación se
utiliza solo cuando se conduzca en carretera, debido a que existe la posibilidad
de deslumbramiento. La potencia de esta luz por lo general es de 60 W. (Lopez
& Dávila, 2011)
(Orosco & Sánchez, 2012)
Figura 2. Haz de luz corto alcance.
Figura 3. Haz de luz largo alcance.
8
2.1.2.3 Faros antiniebla (55): Generan un haz de luz paralelo al suelo, amplio y
de baja altura, así como se ve en la figura 4, normalmente son de color amarillo
o blanco. Por lo general se ubican y se enfocan en la parte inferior delantera
del vehículo. Fueron diseñados para incrementar la iluminación en la superficie
del camino en condiciones de baja visibilidad provocadas por diferentes factores
tales como niebla, lluvia, etc. La forma del faro puede ser redonda, rectangular
u ovalada y su luz blanca o ámbar. (Lopez & Dávila, 2011).
(Orosco & Sánchez, 2012)
En la figura 5 se indica el alcance de todas las luces mencionadas
(Orosco & Sánchez, 2012)
Figura 4. Haz de luz antiniebla.
Figura 5. Haz de alcance de luces delanteras.
9
2.1.2.4 Luz de posición delantera (58): Mediante esta luz de posición es
posible visualizar la parte delantera del vehículo en el horario o zonas
nocturnas. Estas lámparas localizadas en la parte delantera de un vehículo
pueden emitir luz blanca o ámbar. La figura 6 nos indica las lámparas
encendidas de luz de posición delantera y faros antiniebla en auto Renault
modelo logan. (Lopez & Dávila, 2011)
2.1.2.5 Luz de posición posterior (58): La visibilidad de la parte trasera de un
vehículo la producen las luces de posición posterior. El color establecido para
esta iluminación es rojo, este tipo de luces por lo general se combinan con las
luces de freno. En este caso las lámparas de freno generan una iluminación de
mayor intensidad que la luz media o de posición posterior. Esto se realiza
debido a la presencia de un foco de dos contactos. (Lopez & Dávila, 2011)
2.1.2.6 Luz de freno (54): En el momento en que conductor del vehículo oprime
el pedal del freno, se activa por un semiconductor de electricidad, el cual se
encuentra en este pedal, logrando de esta manera que una luz posterior roja de
mayor intensidad a la luz de posición se encienda, así como se puede observar
en la figura 7. (Bosch, 2005)
Figura 6. Luces de posición delanteras y faros antiniebla encendidos.
10
2.1.2.7 Luz de retro: “Se utilizan para avisarles a los otros conductores y
peatones que el vehículo está en retroceso y también para dar alumbrado
adicional de mayor seguridad.” (IADE, 2010)
Esta luz funciona igualmente con un semiconductor de electricidad el que se
encuentra en la caja de cambios del vehículo. En algunos modelos existirá
solamente una luz de retro además cabe recalcar que dichas luces son
independientes a las demás y deben ser obligatoriamente de color blanco,
como se observa en la figura 8. (Bosch, 2005)
2.1.2.8 Luz de placa (58): Por lo general en la noches o en zonas oscuras, la
placa posterior del vehículo es ilegible, por lo tanto por motivos de seguridad, se
implanto en todos los vehículos una lámpara de color blanco que ilumine la
Figura 7. Luces de posición posteriores y freno encendidas.
Figura 8. Luz de retro encendida.
11
placa trasera, esta luz se activara conjuntamente con las lámparas de posición
del automóvil. (Lopez & Dávila, 2011)
2.1.2.9 Intermitentes (57L y 57R, lado izquierdo y derecho respectivamente) :
Comúnmente llamadas luces indicadoras de dirección, estas lámparas ubicadas
en cada una de las esquinas delanteras y posteriores del automóvil, se utilizan
para indicar a los usuarios que se encuentran en el camino, que el conductor
intenta realizar un cambio de carril o a su vez un giro. El color establecido para
las lámparas intermitentes delanteras es ámbar. (Lopez & Dávila, 2011)
2.1.2.10 Luces de emergencia o Parqueo (57a): Son cuatro luces
intermitentes del color ámbar activadas por un botón independiente de todas las
luces que en la mayor parte de casos viene señalado por un doble triángulo de
color naranja. Esta luz fue diseñada para indicar algún peligro, como por
ejemplo, zonas de conducción con extrema niebla, un automóvil dañado, indicar
a usuarios en la vía que el conductor pretende estacionarse, la presencia de
tráfico en una vía de alta velocidad o si su vehículo se convierte en un peligro
debido a alguna falla mecánica. (Lopez & Dávila, 2011)
2.1.2.11 Luz del habitáculo (77): Esta lámpara se encuentra en la cabina del
vehículo y proporciona iluminación a los pasajeros del mismo, como se ve en la
figura 9. (Lopez & Dávila, 2011)
Figura 9. Luz del habitáculo.
12
2.1.3 TIPOS DE LÁMPARAS DEL VEHÍCULO
Para poder conseguir la iluminación necesaria en el vehículo se utiliza
lámparas de incandescencia. “Están formadas por un filamento, generalmente
de tungsteno, que al ser recorrido por la corriente se calienta hasta una
temperatura de 2600°C, poniéndose incandescente e irradiando energía
luminosa y calorífica”. (Alonso, 2007)
Estas lámparas se clasifican según su potencia, casquillo y su voltaje de
funcionamiento siendo este 12 voltios en los vehículos livianos. En la tabla 2 se
muestra los tipos de lámparas que se utilizan actualmente.
Tabla 2. Datos de las lámparas del automóvil.
13
Tabla 2. Datos de las lámparas del automóvil, continuación.
(Bosch, 2005)
14
En las figuras 10 y 11 se encuentran los tipos de focos más comunes utilizados
para lámparas de iluminación de posición delantera y trasera así como de luz
de largo y corto alcance.
(IADE, 2010)
Figura 10. Lámpara de tipo uña (pequeño y mediano).
Figura 11. Lámparas utilizadas en el automóvil
15
2.1.3.1 Homologación de faros delanteros del automóvil.
“Las condiciones técnicas que deben cumplir los faros delanteros de un
automóvil, vienen reguladas por el Reglamento n° 112 de la Comisión
Económica Europea de las Naciones Unidas (CEPE/ONU), el cual establece
las prescripciones relativas a la homologación de faros con haz de cruce o de
carretera asimétricas, o ambos y equipados con lámparas de incandescencia.”
(Zaragoza, 2009).
Las normas estipulan que debe existir un alumbrado de:
“Carretera o larga distancia formado por dos o 4 proyectores de largo
alcance, capaces de alumbrar hasta una longitud de 100 m por delante
del vehículo y con una intensidad máxima de 225000 candelas.”
(Alonso, 2007)
“Cruce, formado por dos proyectores que iluminan una zona de 40 m por
delante del vehículo, sin deslumbrar a los conductores que circulen en
sentido contrario ni demás usuarios de la vía pública.” (Alonso, 2007)
Ordinario, formado por 2 luces blancas o amarillas en la parte delantera y
dos rojas en la trasera, visibles de noche a una distancia mínima de
300m (con tiempo claro), que no deslumbren ni molesten a los demás
usuarios de la vía pública. (Alonso, 2007)
“Placa posterior de matrícula, que debe permitir leer la inscripción desde
una distancia de 20 m en tiempo claro, y no deslumbra ni molestar a los
demás usuarios de la vía pública.” (Alonso, 2007)
En la tabla 3 se puede observar los códigos de identificación de faros.
16
Tabla 3. Códigos de identificación de faros automotriz según fabricante.
(Dominguez & Ferrer, 2014)
17
2.1.4 DIAGRAMAS DE CONEXIÓN DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN
En la figura 12 se puede observar el diagrama de conexión eléctrica para las
luces de largo y corto alcance así como las de posición. En este circuito
existen elementos como interruptores para activar y desactivar las lámparas,
fusibles para la protección del sistema, en el caso de los proyectores se utilizan
2 relés automotrices que de igual manera protegen y alargan la vida útil del
circuito. (Alonso, 2007)
Figura 12. Circuito de luces de posición y faros reflectores.
(Guest, 2008)
18
La figura 13 nos indica los circuitos de conexión para la luz de freno y dé
marcha atrás, en donde encontramos interruptores los cuales permiten la
activación de cada una las lámparas, dichos interruptores estarán situados en el
pedal del freno para la luz de freno y en la caja de cambios para la luz de
marcha atrás. (IADE, 2010)
Figura 13. Circuito de luces de freno y marcha atrás.
(Guest, 2008)
Para el circuito de luces de intermitencia se utiliza un flasher el cual es el
encargado de generar el parpadeo existente en este accesorio, así como se
demuestra en la figura 14. (IADE, 2010)
En la figura 15 se indica el diagrama del circuito eléctrico de la bocina del
vehículo el cual es comandado a través de un relé y un interruptor.
19
Figura 14. Circuito de luces de intermitencia.
(Guest, 2008)
Figura 15. Circuito de la bocina del vehículo.
(Guest, 2008)
20
2.1.5 CLAXON O BOCINA
La bocina es un accesorio eléctrico del vehículo que por lo general se activa
oprimiendo el centro del volante de dirección, este es un método de advertencia
para los peatones y autos. Este accesorio se utiliza por la mayor parte de
operarios de vehículos para llamar la atención de alguien en específico o del
entorno que los rodea, con el fin de comunicar o transmitir alguna situación que
el usuario detecto. (Bosch, 2005)
Las bocinas presentan una masa del inducido que unidas con la membrana del
muelle forman un sistema oscilante. “Al aplicar tensión a la bobina magnética a
través del interruptor de mando, golpea el inducido con la frecuencia básica de
la bocina con el núcleo electromagnético. Por medio de estos fuertes golpes
periódicos, el plato oscilante que está unido fijamente al inducido se excita y
emite ondas de los armónicos superiores”. (Bosch, 2005)
2.1.6 LIMPIAPARABRISAS
“Las instalaciones del limpieza de cristales tienen por objeto satisfacer las
exigencias legales de suficiente visibilidad siempre alrededor del vehículo”.
(Bosch, 2005)
Es un dispositivo que sirve para barrer la lluvia, polvo y otras partículas que se
acumulan en el parabrisas las cuales pueden obstaculizar la visión de la
carretera. Este sistema consta generalmente de dos brazos (escobillas o
plumas) los que giran en torno a uno de sus extremos, estos poseen un largo
borde de goma impregnado a uno de sus lados. Estas escobillas se mueven en
sentido oscilatorio sobre el vidrio, desplazando de esta manera el agua y demás
basura de la superficie. Además este sistema consta de un motor eléctrico, el
cual se observa en la figura 16 y el mismo se encuentra dentro del cofre del
vehículo por debajo de las plumas y del capot, este motor es el encargado de
21
generar el movimiento y la velocidad de las escobillas. Por lo general es posible
seleccionar 3 velocidades establecidas, una de mayor y una menor revolución,
además de una intermitente. (Cando & Tipan, 2010)
(Autoin, 2015)
2.1.7 FUSIBLES AUTOMOTRICES
“Son componentes eléctricos fabricados con un material conductor, en este
caso un hilo de plomo calibrado de tal manera que la pasar una cantidad
excesiva de electrones se calienta y quema quedando interrumpido el circuito.”
(Alonso, 2007)
Sirven para proteger los distintos consumidores eléctricos y electrónicos del
vehículo, ya que evitan la posible llegada de sobrecargas eléctricas a los
mismos es decir una excesiva cantidad de corriente. (Gil, 2007)
En la actualidad en el campo automotriz, se utiliza fusibles tipo cuchilla los
cuales tienen un cuerpo de plástico y dos conectores metálicos, además su
principal diferencia es utilizar un código de colores estandarizado, el mismo que
se indica el tabla 4.
Figura 16. Motor del limpiaparabrisas.
22
Tabla 4. Códigos color y amperaje de fusibles automotrices.
2.1.8 RELÉS
Son interruptores mecánicos los cuales pueden ser activados por una pequeña
corriente eléctrica. El relé conectará una fuente de alimentación separada al
circuito del microcontrolador entregando la corriente necesaria para el
funcionamiento del dispositivo a controlar. Debido a que es interruptor con
diferentes partes mecánicas puede ser altamente lento, es decir que pierde
eficiencia al momento de conectar y desconectar sus contactos a diferencia de
los transistores los cuales se activan y desactivan en cuestión de milisegundos.
(Ordon, 2013)
Color Amperaje
Naranja 5 A
Marrón 7.5 A
Rojo 10 A
Azul 15 A
Amarillo 20 A
Transparente 25 A
Verde 30 A
23
En la figura 17 se puede ver un tipo de relé de 5 terminales utilizado en el
campo automotriz.
(Romero, 2012)
2.1.8.1 Aplicación automotriz de los relés
La mayor parte de conexiones eléctricas instaladas en un vehículo son dirigidas
por relés, el mismo permite controlar circuitos de alta corriente (circuito de
potencia), con una pequeña corriente de activación (circuito de excitación). Una
de las partes fundamentales de los relés es que posee una bobina
electromagnética la misma que podrá ser energizada comúnmente a través de
los pines 86 y 85. Utilizando una fuente con una corriente de pocos
miliamperios esta bobina generara un campo magnético lo que ocasionara el
desplazamiento de uno contactos, para de esta forma permitir el paso de
corriente entre sus pines restantes, en la mayor parte de casos 30 y 87,
logrando así el funcionamiento de sus consumidores. (Morales & Patin, 2011)
Una vez que la corriente de desactivación desaparezca mediante un muelle el
contacto regresara a su posición de reposo. (Morales & Patin, 2011)
Figura 17. Relé automotriz.
24
En la figura 18 se puede observar la estructura de funcionamiento de un relé,
mencionada anteriormente.
(Morales & Patin, 2011)
2.1.8.2 Tipos de relés
Simple: Por medio de un interruptor y con un pequeña corriente se puede
activar este tipo de relé, el mismo que permite unir cualquier consumidor
con una fuente de alimentación. (Morales & Patin, 2011)
Doble trabajo: Por medio de un interruptor se energiza la bobina de este
tipo de relé generando una salida de corriente por dos terminales a la
vez. (Morales & Patin, 2011)
Conmutación: La característica principal de este tipo de relés es que
presentan 5 pines de los cuales 2 de ellos son salidas hacia
consumidores, en donde el 87a permanecerá activo hasta el momento de
energizar la bobina lo cual desactivara 87a y activara 87, permitiendo de
esta forma trabajar en 2 circuitos a la vez. (Morales & Patin, 2011)
Figura 18. Estructura de un relé electromagnético.
25
En la figura 19 se puede ver las diferencias así como los diagramas de
funcionamiento de un relé de conmutación de 5 y 4 contactos
respectivamente. (Morales & Patin, 2011)
(Nossovitch, 2006)
Espéciales: Esta clase de relés son utilizados para casos muy
específicos en donde cada uno de sus terminales cumplirá una
determinada función. Dentro de estos tipos de relés se encuentran los
que presentan componentes eléctricos tales como diodos o resistencias
según sea el caso, dichos componentes sirven como protección para el
elemento de mando el cual se encarga de activar el relé, ya que en la
bobina de este se generan corrientes autoinducidas provocando el
deterioro de dicho elemento de mando . (Morales & Patin, 2011)
Figura 19. Relé de conmutación 5 contactos.
26
2.1.9 IDENTIFICACIÓN DE LOS CONDUCTORES AISLADOS DE LOS
CABLES
“Identificación de los conductores aislados de los cables según Norma UNE
21089-1.” (Ibermutuamur, 2014)
En la tabla 5 se indica los cables con conductor aislado verde/ amarillo.
Tabla 5. Cables multiconductores con conductor aislado
(Ibermutuamur, 2014)
La tabla 6 demuestra los cables sin conductor aislado verde/ amarillo.
27
Tabla 6. Cables multiconductores sin conductor aislado
(Ibermutuamur, 2014)
“Para los conductores aislados y cables unipolares con cubierta deben usarse
los siguientes colores para el aislamiento” (Ibermutuamur, 2014), los cuales se
pueden ver en la tabla 7.
Tabla 7. Cables unipolares
(Ibermutuamur, 2014)
28
2.1.10 SISTEMA DE PIVOTES PARA PUERTAS DEL VEHÍCULO
Uno de los indicadores en el tablero de los vehículos es una luz testigo la cual
da a conocer si alguna de las puertas, capot y portaequipajes se encuentran
abiertos, además esta luz tiende a encenderse en el caso en que unas de las
partes mencionadas anteriormente se encuentren mal cerradas. Cabe recalcar
que además de la luz testigo en el tablero, también se enciende la lámpara de
cabina del auto por los motivos antes indicados. (Lopez & Dávila, 2011)
Por lo general, para el funcionamiento de este sistema existe en cada puerta,
capot y portaequipajes, un pequeño interruptor permanentemente cerrado o
también conocido con el nombre de pivote, así como se indica en la figura 21, el
cual se encuentra adherido en la carrocería, por lo tanto en el momento del
cierre, la puerta presionara el pivote logrando que el circuito se abra y que las
luces indicadoras se apaguen. Así mismo en el caso de un mal cierre, la puerta
no oprimirá correctamente el pivote por lo que el circuito no se abrirá y las luces
permanecerán encendidas. En la figura 20 se observa el diagrama eléctrico del
sistema de pivotes de las cuatro puertas del vehículo. (Lopez & Dávila, 2011)
Figura 20. Diagrama eléctrico del sistema de pivotes de puertas del vehículo.
29
Figura 21. Pivote ubicado en el vehículo.
2.2 CIRCUITOS ELECTRÓNICOS
Al igual que los circuitos eléctricos, los electrónicos establecen una corriente
eléctrica mediante la aplicación de distintos componentes, siendo unas de sus
principales diferencias la reducción de tamaño y la velocidad de funcionamiento
de sus elementos tales como diodos, transistores, circuitos impresos, etc. Una
de las características para construcción de cualquier dispositivo electrónico, es
que se inicia con un material semiconductor de la más alta calidad. “Los 3
semiconductores más frecuentemente utilizados en la construcción de
dispositivos electrónicos son Ge, Si y GaAS”. (BoyLestad & Nashelsky, 2009)
2.2.1 MICROCONTROLADORES
Un microcontrolador es un circuito integrado programable que contiene todos
los componentes de un computador. Es empleado para controlar el
funcionamiento de una tarea determinada y por ser de un tamaño reducido se
lo puede incorporar en el propio dispositivo al que gobierna. En la figura 22 se
puede observar distintos tipos de microcontroladores PIC. (Lopez & Dávila,
2011)
30
Figura 22. Microcontroladores.
(Microcontroladores PIC, 2014)
2.2.2 MICROCONTROLADOR ARDUINO
“Arduino es una plataforma libre de computación de bajo coste basada en una
placa de entrada-salida y en un entorno de desarrollo IDE que implementa el
lenguaje Processing/WiringHardware. Arduino se puede usar para desarrollar
objetos interactivos automáticos o conectarse a software en el ordenador”.
(I.E.S.Burguillos, 2014)
Arduino puede recibir información a través de sus diferentes pines de entrada
(analógicos y digitales) los cuales pueden tomar dicha información de una
extensa gama de sensores. Además los microcontroladores que posee Arduino
se programan mediante el lenguaje de programación Arduino (basado en
Wiring) y el entorno de desarrollo igualmente Arduino (basado en Processing)
(I.E.S.Burguillos, 2014)
La utilización de Arduino para la realización de proyectos, se la puede ejecutar
sin necesidad de la conexión con un ordenador, aunque igualmente presenta la
posibilidad de comunicarse con diferentes tipos de software como por ejemplo
Flash, Processing, Mat Lab, Max MSP, Lab view, etc. (I.E.S.Burguillos, 2014)
31
Las partes principales que conforman al microcontrolador arduino son:
Placa: Es un dispositivo de circuito impreso el cual consta de pines de
entradas y salidas analógicas y digitales según el tipo de placa, memoria,
conexión para el puerto USB y fuente de alimentación, y un
microprocesador así como se puede observar en la figura 23.
(I.E.S.Burguillos, 2014)
Figura 23. Microcontrolador Arduino.
(I.E.S.Burguillos, 2014)
Puerto USB: Por medio de este de cargan los comandos a realizar.
(I.E.S.Burguillos, 2014)
Botón de reset: Para reiniciar el programa e introducir uno nuevo.
(I.E.S.Burguillos, 2014)
32
Pines de entrada y salida: Permiten la conexión de diferentes
componentes los cuales pueden realizar el trabajo de actuadores, los
mismos que serán interpretados por el microprocesador.
(I .E.S.Burguil los, 2014)
Microprocesador: Ejecuta las instrucciones cargadas a través del IDE de
Arduino de manera cíclica. Es integrado el cual posee características
similares a la de una computadora. (I.E.S.Burguillos, 2014)
A continuación en la figura 24, se detallan los elementos de la placa
pertenecientes al hardware del microcontrolador:
Figura 24. Elementos del microcontrolador.
(I.E.S.Burguillos, 2014)
Pines digitales 0-1 / entrada y salida del puerto serie: TX/RX (verde
oscuro)
Entrada de la fuente de alimentación externa (9-12V DC) X 1 (rosa)
Puerto USB (amarillo)
33
Pines de entrada analógica 0-5 (azul claro)
GND- Señal de masa digital (verde claro)
Pulsador(azul oscuro)
Pines de alimentación y masa (tensión: naranja; tierra: naranja claro)
Botón de reinicio
Aref- Pin de referencia analógica (naranja)
Pines digitales 2-13. Entrada y salida (verde)
En lo que respecta a las señales de entradas y salidas, el microcontrolador
toma información en los pines de entradas-read, la interpreta y escribe un 1 o
0 en los pines de salida-Write, operando en el módulo el mismo que se
enlaza al microcontrolador por lo tanto se conecta unos actuadores a la
salida y unos sensores de entrada, por lo tanto de acuerdo con e l programa
cargado y por medio de la lectura de dichos sensores se establezca una serie
de actuaciones. (I.E.S.Burguillos, 2014)
Los tipos de entradas y salidas pueden ser:
Analógica: Se puede escoger valores infinitos entre su valor máximo y
mínimo.
Digital: Solamente se puede escoger dos valores, el mínimo asociado
a cero “off” y el máximo asociado a uno o a cierto “on”.
En el funcionamiento del microcontrolador existen dos tipos de funciones las
cuales son:
Función digital Write: Pines de salida (escribir) High, el microcontrolador
escribe un 1 en el pin de salida, es decir 5 V y Low para escribir un 0 en el pin
de salida, es decir 0 V, dicha función se puede visualizar en la figura 25.
34
.
Figura 25. Diagrama función digital write.
(I.E.S.Burguillos, 2014)
Función DigitalRead: El microcontrolador lee la tensión en el pin de entrada si
V>3,5V asigna un 1, si V<3,5V asigna un 0, como se observa en la figura 26.
(Navarrete, 2015)
Figura 26. Diagrama Función DigitalRead.
(I.E.S.Burguillos, 2014)
35
“En lo que se refiere al lenguaje y entorno de programación, para
comunicarnos con el microcontrolador y cargarle los programas usamos IDE
(Integrated Development Environment), sistema de desarrollo de Arduino,
sirve para escribir programas, compilarlos y descargar los programas a la
placa de Arduino”. (I.E.S.Burguillos, 2014)
Un programa es una secuencia de instrucciones que se ejecutan por una
computadora o un microcontrolador, es una secuencia específica para
realizar una tarea. Los programas son escritos en diferentes tipos de
lenguajes, tales como “C”, Fortran o BASIC. (I.E.S.Burguillos, 2014)
El programa (lenguaje de alto nivel, “humano”) se compila (se transforma en
1 y 0) y se carga en el microprocesador que lo ejecuta de forma cíclica.
(Fajardo, 2012)
Para programar el micro se utiliza el IDE de Arduino, en él se escribe un
programa que se carga en el microprocesador mediante el puerto USB. El
lenguaje de programación de Arduino es muy sencillo.
(I .E.S.Burguil los, 2014)
2.2.2.1 Estructura general
Declaración de variables: En esta parte se declara todas las variables
que se va a usar en el programa. Se permite asociar nombres a
números, lo que será de mucha utilidad a la hora de modificar los
programas. (I.E.S.Burguillos, 2014)
36
Void setup: Es la función de configuración de los pines de Arduino y
sólo se ejecutan una vez, mientras que loop() se ejecuta una y otra vez
hasta que se apague el sistema, o se gasten las baterías. Low: El
microcontrolador escribe un 0 en el pin de salida, es decir 0v. El led no
se enciende. (Navarrete, 2015)
Bucle infinito Void loop es la parte del programa que se ejecuta de forma
cíclica.
Los comandos básicos ya indicados anteriormente son:
HIGH - 5V - TRUE (Verdadero) - 1 lógico.
LOW - 0V - FALSE (Falso) - 0 lógico.
2.2.2.2 Estructuras de control
bucle for(condición inicial; condición final; incremento): Es un
comando para repetir la misma operación un cierto número de veces.
(I.E.S.Burguillos, 2014)
if (condición) : Es un comando que sirve para discriminar si se da una
determinada condición. Las comparaciones son: ( ==) igualdad, (=)
desigualdad, ( >) mayor que, ( <) menor que, (>=) mayor o igual que, y
(<=) menor o igual que. Todo lo que figure entre las llaves será
ejecutado sólo si se da la condición entre paréntesis. (I.E.S.Burguillos,
2014)
if else: Verifica si se cumple una condición y se ejecuta lo que está
entre llaves, sino se cumple se ejecuta lo que está debajo del “else”.
(I.E.S.Burguillos, 2014)
37
While: Ejecuta el conjunto de instrucciones entre llaves mientras se
cumpla la condición. (I.E.S.Burguillos, 2014)
2.2.2.3 Temporizadores
delay (ms tiempo): Sirve para parar los procesos de la placa durante un
cierto tiempo en milisegundos. (Navarrete, 2015)
delayMicroseconds(us tiempo): Sirve para parar los procesos de la
placa durante un cierto tiempo en microsegundos.
millis(): Devuelve el tiempo en milisegundos, desde que la tarjeta
Arduino activó el programa que se está ejecutando.
2.2.2.4 Pines digitales
pinMode(pin, modo): Sirve para declarar un pin como entrada (INPUT)
o como salida (OUTPUT).
digitalWrite(pin, valor): Sirve para escribir un valor al pin, el valor
podrá ser 1 lógico (HIGH) o 0 lógico (LOW).
digitalRead (pin): Lee un valor de 0 o 1 de la entrada digital.
38
2.2.2.5 Pines analógicos
analogWrite(pin, valor): Se escribe una señal al pin 9, 10, u 11 cuyo
ancho de pulso se controla con valor. El ancho se codifica en 256
niveles, es decir, se puede introducir números del 0 al 255.
(I.E.S.Burguillos, 2014)
PWM (Pulse Width Modulation): La modulación por anchura de pulso es
una técnica que se emplea para producir señales digitales que, filtradas
se comportarán como señales analógicas. El PWM en Arduino funciona
a una frecuencia constante por encima de los 60Khz.
(I.E.S.Burguillos, 2014)
2.2.2.6 Comunicación con el puerto serie.
Serial.begin (speed): Inicializa o abre el puerto serie asignándole una
velocidad de transmisión de datos (bits por segundo). Dicha función debe ser
llamada desde dentro de la estructura o sección setup(). Equivaldría a la
función beginSerial(). (I.E.S.Burguillos, 2014)
int speed: Velocidad de datos, en bits por segundo
Serial.print (data, data type): Envía un número o una cadena de caracteres,
al puerto serie. Dicho comando puede tomar diferentes formas, dependiendo
de los parámetros que se utiliza para definir el formato de los números.
(Navarrete, 2015)
39
2.2.2.7 Operadores
Descripción: Se compara dos expresiones y devuelve verdadero si alguna o
ambas de las expresiones son verdaderas. Devuelve falso sólo si ambas
expresiones son falsas. (I.E.S.Burguillos, 2014)
&& (Operador AND lógico) Sintaxis: Expression1 && expression2
Por medio del uso de este operador se compara dos expresiones y devuelve
verdadero si ambas expresiones son verdaderas. Devuelve falso si una de
ellas o ambas expresiones son falsas. (I.E.S.Burguillos, 2014)
2.2.3 BLUETOOTH
Bluetooth es el nombre de una especificación industrial para redes inalámbricas
de corto alcance, permite la transferencia de información entre distintos
dispositivos, por medio de un enlace por radiofrecuencia en la banda ISM de
los 2,4 GHz. (Ramirez, 2005)
Los objetivos principales son:
Reducir y eliminar conexiones por cables.
Facilitar la comunicación entre dispositivos móviles.
Crear pequeñas redes inalámbricas y mejorar la sincronización entre
dispositivos personales. (Ramirez, 2005)
Dentro de los estándares del bluetooth se encuentran los llamados “perfiles de
dispositivo”. Dependiendo del perfil utilizado, un dispositivo bluetooth será
capaz de recibir/transmitir en un formato de datos concreto. Por lo tanto para
40
que dos dispositivos bluetooth se puedan comunicar entre sí, deberán usar el
mismo perfil. (Ramirez, 2005)
En los microcontroladores Arduino, encontramos los siguientes tipos de perfiles
bluetooth:
SPP (Serial Port Profile): Este sirve para establecer una conexión tipo
serie entre el dispositivo que lo implemente y otros dispositivos.
(Ramirez, 2005)
HID (Human Interface device Profile): Este perfil permite que el
dispositivo que lo implemente pueda realizar funciones como la de un
mouse, teclado, pulsador etc. (Ramirez, 2005)
2.2.3.1 Módulos que añaden conectividad Bluetooth
Para obtener una comunicación vía bluetooth con una placa Arduino, se deberá
conectar un módulo receptor/ trasmisor bluetooth. Dichos módulos funcionan
como dispositivos esclavos, por lo que se necesita tener en el otro extremo de
la comunicación un dispositivo maestro, en este caso una Tablet, la cual
incorporara una conexión vía bluetooth. Con esto se lograra que siempre este
dispositivo maestro (Tablet), sea quien inicie la conexión con la placa Arduino.
(Ramirez, 2005)
Existen distintos tipos de módulos bluetooth emisor/ receptor llamados
genéricamente BlueSMiRF, como son:
41
Nº 158: con chip RN-41(clase 1), permite conexiones de hasta 100
metros de distancia e incluye un conector tipo “SMA” para la adaptación
de una antena compatible.
Nº 10268: con chip RN-41(clase 1), permite conexiones de hasta 100
metros de distancia e incluye una antena dentro del PCB del módulo.
Nº 10269: con chip RN-42(clase 2), permite conexiones de hasta 10
metros de distancia, con antena PCB del módulo.
Nº 10393: con chip RN-42(clase 2), permite conexiones de hasta 10
metros de distancia, presenta antena integrada al PCB del módulo y está
diseñado para ser utilizado mediante conexión FTDI con placas Arduino
Pro o Lilypad. (Ramirez, 2005)
Todos estos módulos poseen 6 conectores, además se configuran y se utilizan
de forma similar ya que su funcionamiento se basa en la transformación de
señales bluetooth de entrada y salida del microcontrolador. (Ramirez, 2005)
En la tabla 8 se puede ver las características que presentan los tipos de
módulos bluetooth.
Tabla 8. Clasificación del Bluetooth.
(Andrade, 2015)
42
2.2.3.2 Aplicaciones bluetooth
La principal de las aplicaciones es que se deja de utilizar cables para conectar
dispositivos entre sí, que la forma de configuración sea más sencilla, que los
datos sean más seguros. Las múltiples aplicaciones con la tecnología Bluetooth
son más amigables para el usuario final, así como, se tiene la característica de
que al momento de entrar en un dominio se reconozca un dispositivo nuevo, de
la misma forma se ha utilizado dentro de la red inalámbrica compartiendo una
conexión de internet. (Ramirez, 2005)
2.2.4 SISTEMA OPERATIVO EN ANDROID
Android es sistema operativo creado inicialmente para telefonía celular basado
en Linux, es decir posee un núcleo con S.O. libre, gratuito y multiplataforma.
Fue desarrollado por la Android Inc. y posteriormente comprado por Google,
que en conjunto con la Open Handset Alliance desarrollan finalmente el
conocido S.O. Android. (Castellanos, 2014)
Una de sus grandes ventajas es que proporciona todas las interfaces
necesarias para desarrollar aplicaciones por terceros (personas ajenas a
Google), las mismas que pueden acceder a las funciones de cualquier
dispositivo que presente Android. Los desarrolladores por medio de la SDK que
facilita Google deben digitar el código en el lenguaje de programación
java.(Castellanos, 2014)
“La mayoría del código fuente de Android ha sido publicado bajo la licencia de
software Apache, una licencia de software libre y código fuente abierto”.
(Castellanos, 2014)
Las características que se presentan en el sistema operativo android son:
43
Es adaptable a pantallas de mayor resolución con biblioteca de gráficos
en 2D y 3D, basado en especificaciones de la OpenGL ES 2.0 es decir
presenta graficas optimizadas. (Castellanos, 2014)
Para el almacenamiento de datos estructurados utiliza SQLITE (base de
datos liviana). (Andrade, 2015)
Soporte de tecnologías de conectividad como bluetooth, EDGE, GSM,
3G, Wi-Fi etc. (dependiente del hardware). (Castellanos, 2014)
Incluye mensajería de texto así como SMS y MMS. (Castellanos, 2014)
Presenta un navegador web basado en WebKit, un motor de código
abierto el cual esta emparejado con el motor JavaScript V8 de Google
Chrome. (Andrade, 2015)
Máquina virtual Dalvik, optimizada para dispositivos móviles.
(Castellanos, 2014)
Soporte para formatos multimedia, imágenes como JPEG, PNG, GIF;
audio como MP3, y video como MP4, 3GP. (Castellanos, 2014)
Soporte para Streaming RTP/RTSP, descarga progresiva para HTML.
Adobe Flash Streaming es soportado por Adobe Flash Player.
(Andrade, 2015)
Para la utilización de hardware adicional como: Cámara, brújula,
acelerómetro, pantalla táctil, sensores de luz, GPS, etc. (Castellanos,
2014)
44
Mediante Hangouts permite el uso de videollamada. (Castellanos, 2014)
Permite la ejecución de aplicaciones en segundo plano las cuales se
finalizaran automáticamente después de un tiempo establecido.
(Andrade, 2015)
Google Play es un catálogo que permite la instalación de aplicaciones en
el dispositivo móvil. (Castellanos, 2014)
METODOLOGÍA
45
3. METODOLOGÍA
3.1 DISEÑO FUNCIONAL
En el diseño e implementación de un sistema electrónico interactivo para el
monitoreo del funcionamiento de accesorios eléctricos del vehículo se
establecieron diferentes parámetros, para los cuales se optó por realizar un
dispositivo tecnológico el mismo que se encuentra configurado mediante
programación y conformado por diferentes materiales eléctricos y electrónicos.
3.1.1 PLATAFORMA ARDUINO
Es una plataforma libre la cual se basa en una placa que posee un
microcontrolador, el mismo que mediante lenguaje de programación permite el
desarrollo de diferentes diseños, esto se logra a través de entradas y salidas
analógicas y digitales las cuales dependerán del tipo de tarjeta que se utilice.
3.1.2 TABLET
La Tablet es una computadora portátil de mayor tamaño que un teléfono
inteligente, integrada en una pantalla táctil en la cual se interactúa con los
dedos de la mano mediante un teclado virtual, sin la necesidad de uno físico o
ratón. Su tamaño estándar por lo general es de 7 a 12 pulgadas, poseen
conectividad mediante Wii-Fi, Bluetooth y USB. Una de sus principales
diferencias además de la marca y modelo es el tipo de sistema operativo que
poseen, los cuales pueden ser Mac Os, Android o Windows.
46
3.1.3. MÓDULO BLUETOOTH
Son placas electrónicas que trasmiten datos entre diferentes dispositivos. Están
diseñadas para aplicaciones con microcontroladores arduino y pic. Presentan
un diseño factible para la instalación en cualquier protoboard además de ser
relativamente económicas.
3.1.4 PLACA FENÓLICA
Esta placa es un feno-plástico totalmente sintético el cual es resistente al calor y
viene recubierto en una de sus caras por una lámina de cobre y en la otra por
un aislante el cual puede ser de silicona, fibra de vidrio, etc.
3.2 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO
Para la realización del proyecto se seleccionó 25 accesorios eléctricos del
vehículo Volkswagen Gol los cuales son fundamentales en la seguridad activa y
pasiva en el momento de la conducción por parte del usuario.
3.3 PARÁMETROS PARA EL DISEÑO DEL MÓDULO
ELECTRÓNICO
El diseño se lo realiza con el fin de monitorear el estado y el funcionamiento de
cada uno de los accesorios del vehículo. Esta lectura se obtendrá mediante la
fabricación de un circuito eléctrico el cual recibirá diferentes valores de voltaje
provenientes de cada uno de los accesorios mencionados, posteriormente estos
valores se interpretaran por medio de la placa arduino y se podrán visualizar en
forma de gráficos en una aplicación diseñada para el sistema operativo Android.
47
Vehículo
•Señales de accesorios eléctricos conectadas al módulo.
Módulo electrónico
•Microcontrolador arduino con adaptador bluetooth
Tablet con aplicación para el monitoreo de accesorios.
•Conexion con módulo mediante via bluetooh
3.4 DIAGRAMA EXPLICATIVO DE CONEXIÓN
En la figura 27 se puede observar los pasos que se realizan en la conexión del
sistema electrónico implementado.
Figura 27. Esquema del sistema electrónico interactivo.
3.5 ACCESORIOS ELÉCTRICOS CONSIDERADOS
En la actualidad, la mayor parte de vehículos constan con un numero estándar
de accesorios eléctricos, los cuales son activados y desactivados mediante
diferentes tipos de interruptores, estos accesorios trabajan con un voltaje
constante proporcionado por el tipo de batería que posea el vehículo, en este
caso y para este proyecto se utilizó un vehículo liviano el cual posee una
batería que provee 12 voltios y se seleccionó los siguientes accesorios,
indicados en la tabla 9, para su constante monitoreo y de esta manera evitar
un mal funcionamiento de los mismos.
48
Tabla 9. Accesorios eléctricos considerados en el proyecto.
Accesorios eléctricos Polaridad Intensidad
1. Luz alta izquierda Positivo ( + ) 5 A
2. Luz alta derecha Positivo ( + ) 5 A
3. Luz baja izquierda Positivo ( + ) 4.5 A
4. Luz baja derecha Positivo ( + ) 4.5 A
5. Luz media izquierda Positivo ( + ) 2.08 A
6. Luz media derecha Positivo ( + ) 2.08 A
7. Direccional delantera izq. Positivo ( + ) 2.08 A
8. Direccional delantera der. Positivo ( + ) 2.08 A
9. Puerta izq. Delantera Negativo ( - ) 0.41 A
10. Puerta der. Delantera Negativo ( - ) 0.41 A
11. Puerta Izq. Posterior Negativo ( - ) 0.41 A
12. Puerta der. Posterior Negativo ( - ) 0.41 A
13. Claxon Positivo ( + ) 3 A
14. Limpiaparabrisas Positivo ( + ) 4 A
15. Radio Positivo ( + ) 2 A
16. Luz freno izq. posterior Positivo ( + ) 2.08 A
17. Luz freno der. posterior Positivo ( + ) 2.08 A
18. Luz media izq. posterior Positivo ( + ) 2.08 A
19. Luz media der. posterior Positivo ( + ) 2.08 A
20. Luz retro izq. posterior Positivo ( + ) 2.08 A
21. Luz retro der. posterior Positivo ( + ) 2.08 A
22. Direccional izq. posterior Positivo ( + ) 2.08 A
23. Direccional der. posterior Positivo ( + ) 2.08 A
24. Puerta capot Negativo ( - ) 0.41 A
25. Puerta portaequipaje Negativo ( - ) 0.41 A
49
3.5.1 POLARIDAD ELÉCTRICA DE ACCESORIOS
Polaridad es una cualidad que nos permite distinguir cada uno de los terminales
de fuentes eléctricas de corriente continua y alterna, en este caso el polo
positivo y negativo de la batería. Como se puede observar en la tabla anterior
cada uno de los accesorios eléctricos detallados constan con una polaridad,
dicha polaridad será la encargada de activar o desactivar el accesorio
correspondiente, es decir que por ejemplo para que el accesorio número 1 (luz
alta izquierda) se encienda necesitara de la polaridad positiva, ya que la misma
dependerá de la activación y desactivación de un interruptor, por otra parte la
polaridad negativa permanecerá siempre conectada al otro terminal de la
lámpara así como se indica en la figura 28.
Figura 28. Circuito eléctrico de activación del consumidor mediante polaridad positiva.
En el diagrama anterior se puede observar que la polaridad positiva (+) es la
encargada de activar o desactivar el accesorio, en este caso la lámpara L1.
Por otra parte, a diferencia del circuito anterior, en la figura 29 la polaridad
negativa (-) es la que permite el funcionamiento de la lámpara L2.
50
Figura 29. Circuito eléctrico de activación del consumidor mediante polaridad negativa.
Una vez seleccionados los accesorios a monitorear, se procedió a crear el
circuito eléctrico el cual nos permite conocer el correcto funcionamiento de cada
uno de los accesorios mediante la aplicación Android, con dicho circuito se
podrá saber si un foco está quemado o simplemente si un fusible se encuentra
en mal estado.
3.6 OBJETIVOS DE DISEÑO
Al tener en cuenta que los accesorios eléctricos influyen considerablemente en
la seguridad activa del vehículo, el objetivo se centra en diseñar un sistema
electrónico por medio del cual nos permita conocer el estado y funcionamiento
de dichos accesorios, en un monitoreo constante.
3.7 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MÓDULO ELECTRÓNICO
Para el diseño y construcción del módulo electrónico es de suma importancia
analizar cada uno de los elementos que lo conforman.
51
3.7.1 ARDUINO MEGA 2560
Arduino Mega es una placa electrónica basado en ATmega 2560. Esta placa
posees 54 pines digitales de entrada y salida (de los cuales 15 pueden ser
usadas como salidas PWM), además posee 16 pines de entrada analógicos, 4
UARTs (puertos seriales del hardware), un reloj de 16 MHz, puerto para
conexión USB, un conector de alimentación, un encabezado ICSP y un botón
de reinicio, todo esto se puede visualizar en la figura 30.
Figura 30. Arduino Mega.
(Arduino, 2015)
Las características que presenta esta placa arduino son:
Microcontrolador ATmega2560
Voltaje de trabajo 5V
Voltaje pines de
entrada(recomendado) 7-12V
52
Voltaje pines de entrada ( máximo) 6-20V
Pines digitales I/O 54 (de los cuales 15 pueden ser salidas
PWM)
Entradas pines analógicos 16
Corriente continua por pin I/O 20 mA
Corriente continua por pin 3.3V 50 mA
Memoria USB 256 KB
SRAM 8 KB
EEPROM 4 KB
Velocidad del reloj 16 MHz
3.7.2 MÓDULO BLUETOOTH HC-06
En la figura 31 se puede observar la parte delantera y posterior del módulo
bluetooth HC-06.
Figura 31. Módulo bluetooth HC-06.
53
El módulo de bluetooth HC-06 es un dispositivo electrónico de 4 pines el cual
funciona a 3.3v y nos permite la conexión por vía bluetooth entre módulos o
dispositivos. Este módulo es de tipo esclavo, es decir que puede recibir
conexiones desde una PC o Tablet. Como por ejemplo, la transmisión de datos
entre dos dispositivos o microcontroladores por medio de la conexión de dos
módulos bluetooth.
El módulo HC-06 permite un paquete básico el cual consta de:
Prueba de funcionamiento:
Enviar: AT
Recibe: OK. (Ruben, 2014)
Configuración del Baudrate:
Enviar: BAUD (número) +AT
El parámetro número es un carácter hexadecimal de ‘C’ a ‘1’ que
corresponden a los siguientes Baud Rates: A=460800, B=921600,
C=1382400, 1=1200, 2=2400, 3=4800, 4=9600, 5=19200,
6=38400, 7=57600, 8=115200, 9=230400. (Ruben, 2014)
Recibe: OK<baudrate>. (Ruben, 2014)
Configurar el Nombre de dispositivo Bluetooth:
Enviar: AT+NAME<Nombre>
Recibe: OKsetname. (Ruben, 2014)
Configurar el código PIN de emparejamiento:
Enviar: AT+PIN<pin de 4 dígitos>
Recibe: OK<pin de 4 dígitos>. (Ruben, 2014)
54
3.7.3 CONEXIÓN DEL BLUETOOTH HC-06 AL ARDUINO MEGA 2560
Para realizar la conexión entre la placa Arduino mega y el modulo bluetooth, se
debe tomar en cuenta que ambas placas vienen rotuladas con el nombre de los
pines, por lo tanto se procedió a realizar la conexión así como indica la figura
32.
Figura 32. Conexión del bluetooth hc-06 al Arduino mega 2560.
En la tabla 10 se puede ver de una forma más detallada la conexión de pines
entre la placa arduino y el módulo HC-06.
Tabla 10. Conexión del bluetooth hc-06 al Arduino mega 2560.
Nombre del pin
Arduino mega Módulo bluetooth
5 V VCC
GND GND
TX1 TXD
RX1 RXD
55
3.7.4 TABLET SONY XPERIA Z
Por medio de la Tablet que se indica en la figura 33, se podrá visualizar el
sistema interactivo implementado en el vehículo, los requisitos fundamentales
para el uso de este dispositivo en el proyecto son: el tamaño de la pantalla, su
sistema operativo (Android) y la conectividad bluetooth que posee.
Figura 33. Tablet Sony Xperia Z.
(Engadget, 2015)
A continuación se detalla sus características principales:
Sistema operativo: Android OS, Jelly Bean v 4.1.2.
Memoria: Procesador quad-core Qualcomm Snapdragon APQ8064
1.5GHz, 2GB memoria RAM, 32 GB memoria interna.
Pantalla: Tipo: LCD, 16 mil colores, touchscreen capacitivo, 10.1
pulgadas, 1200 x 1920 pixeles.
Conectividad: Wi-Fi 802.11 a/b/g/n, Bluetooth v4.0 A2DP.
56
3.7.5 CIRCUITO IMPRESO
Para la construcción de este dispositivo electrónico se realizó un circuito
impreso el cual interconectara a todos los elementos que lo conforman, además
de ser el soporte de los mismos. Las características principales que presentan
estas conexiones es que se encuentran fijadas a una placa fenólica, en este
caso de fibra de vidrio, además de ser planas y en forma de pista. A dicha
lámina de cobre se le sometió a procesos fotoquímicos para de esta forma
obtener las pistas de conexión del circuito impreso, como se indica en la figura
34. (videorockola.com, 2015)
Figura 34. Circuito impreso en placa fenólica de fibra de vidrio.
57
3.7.5.1 Proteus 7.8
Para el diseño del circuito impreso se utilizó el software proteus versión 7.8 el
cual es una compilación de programas de diseño y simulación electrónica
siendo sus principales: ISIS (Sistema de Enrutado de Esquemas Inteligentes),
Módulo VSM (Sistema Virtual Modelado) y ARES (Software de Edición y Ruteo
Avanzado).
El diagrama eléctrico de la figura 35, fue diseñado para identificar el buen o mal
funcionamiento de los accesorios los cuales son comandados con polaridad
positiva para su activación, este circuito se basa en enviar un voltaje
determinado a la placa arduino mega, por lo tanto en el caso de la figura
anterior si existe un voltaje de 5 voltios en la salida, se interpretara que el foco
se encuentra encendido o defectuoso al contrario, si en la salida existe un
voltaje de 0 Voltios entenderemos que el foco está apagado.
Figura 35. Diseño y simulación del circuito eléctrico para entradas positivas.
58
En el diagrama de la figura 36, se puede observar que la señal que ingresa es
de polaridad negativa, además se adicionan al circuito otros componentes
electrónicos tales como resistencias y un diodo zener el mismo que se encarga
de disminuir el voltaje de salida del circuito, por lo tanto en este caso, si existe
un voltaje de salida de 0 voltios se entenderá que el accesorio se encuentra
encendido o defectuoso, por otra parte si el voltaje es de 5 voltios se
interpretara que el foco está apagado.
Figura 36. Diseño y simulación del circuito eléctrico para entradas digitales negativas.
59
Una vez realizado el diseño de diagramas eléctricos de entradas positivas y
negativas en el programa proteus (ISIS), se utilizó el software ARES para la
fabricación del circuito impreso, logrando de esta forma editar la capa
superficial y de soldadura de la placa.
De esta forma se obtuvo el esquema final, indicado en la figura 37, el cual una
vez impreso, se usará como modelo para la creación del circuito en la placa
fenólica de fibra de vidrio.
Figura 37. Esquema final del circuito impreso.
En la figura 38 se puede observar todo el diagrama eléctrico del circuito
impreso a fabricarse, en donde se encuentran los terminales de entradas y
salidas de la placa y sus respectivas conexiones con los circuitos diseñados
para la identificación de señales digitales de polaridades positivas y negativas.
60
Figura 38. Diagrama eléctrico del circuito impreso.
61
En la figura 39 se observa una placa de menor tamaño que la principal la cual
fue diseñada para añadir 2 entradas negativas al sistema electrónico además
de poseer una resistencia de un 1 K para la protección del módulo y 2
terminales (positivo y negativo) para la alimentación del mismo.
Figura 39. Placa fenólica adicional.
En la figura 40 se puede ver la conexión final entre el circuito impreso, el
microcontrolador arduino y el bluetooth HC-06, los cuales conforman el módulo
electrónico.
Figura 40. Módulo electrónico.
62
3.7.5.2 Selección de elementos electrónicos
Los elementos electrónicos se escogieron de acuerdo a las necesidades de
cada uno de los circuitos explicados anteriormente, los mismos se pueden
visualizar en la tabla 11 y su instalación en la placa en la figura 41.
Tabla 11. Elementos electrónicos empleados.
DESCRIPCION CANTIDAD
Resistencia de 1 KΩ 33
Diodo rectificador 26
Diodo Zener 8
Borneras de 2 pines 15
Borneras de 3 pines 1
Resistencia de 20W 1
Header 3 pin 1
Header 26 pines 1
Plug DC 1
Figura 41. Elementos electrónicos empleados en placa fenólica.
63
3.8 DISEÑO DEL SISTEMA
3.8.1 IDE DE ARDUINO
Para proceder a realizar el código fuente en arduino mega 2560 es necesario
descargar el compilador desde la página oficial de arduino. Una vez instalado
el software correspondiente es importante seleccionar el puerto COM correcto
del ordenador, por lo que se procede a conectar la placa arduino al puerto serie
por medio del cable USB. Ya conectada la tarjeta con el ordenador ejecutamos
el IDE de arduino y seleccionamos la placa respectiva, en este caso Mega
2560.
A continuación se procede a realizar el código fuente para las entradas digitales
de la tarjeta arduino, tomando en cuenta parámetros como la polaridad y el
voltaje de trabajo.
Una de las partes fundamentales para la programación de la placa arduino es
la lectura de pines de entrada digitales, esto dependerá del voltaje que ingrese
a cada uno de estos, es decir que en el caso de que en el pin de entrada exista
un voltaje mayor a 1.2 voltios proveniente del accesorio del vehículo, la placa
leerá la señal como HIGH caso contrario si en el pin de entrada ingresa un valor
menor a 1.2 voltios se detectara como LOW.
En la tabla 12 se detallan los comandos HIGH y LOW utilizados para
programación de cada uno de los accesorios eléctricos del vehículo, dichos
comandos dependerán de la polaridad de activación que posea cada accesorio
para de esta forma poder interpretar las funciones de Encendido, Defectuoso y
Apagado.
64
Tabla 12. Parámetros para la lectura de pines de entrada digitales.
Accesorios eléctricos Polaridad Encendido o
Defectuoso
Apagado
1. Luz alta izquierda Positivo ( + ) High Low
2 .Luz alta derecha Positivo ( + ) High Low
3. Luz baja izquierda Positivo ( + ) High Low
4. Luz baja derecha Positivo ( + ) High Low
5. Luz media izquierda Positivo ( + ) High Low
6. Luz media derecha Positivo ( + ) High Low
7. Direccional delantera izq. Positivo ( + ) High Low
8. Direccional delantera der. Positivo ( + ) High Low
9. Puerta izq. Delantera Negativo ( - ) Low High
10. Puerta der. Delantera Negativo ( - ) Low High
11. Puerta Izq. Posterior Negativo ( - ) Low High
12. Puerta der. Posterior Negativo ( - ) Low High
13. Claxon Positivo ( + ) High Low
14. Limpiaparabrisas Positivo ( + ) High Low
15. Radio Positivo ( + ) High Low
16. Luz freno izq. posterior Positivo ( + ) High Low
17. Luz freno der. posterior Positivo ( + ) High Low
18. Luz media izq. posterior Positivo ( + ) High Low
19. Luz media der. posterior Positivo ( + ) High Low
20. Luz retro izq. posterior Positivo ( + ) High Low
21. Luz retro der. posterior Positivo ( + ) High Low
22. Direccional izq. posterior Positivo ( + ) High Low
23. Direccional der. posterior Positivo ( + ) High Low
24. Puerta capot Negativo ( - ) Low High
25. Puerta portaequipaje Negativo ( - ) Low High
65
Conocido los parámetros detallados anteriormente se procedió a diseñar el
código fuente en el software arduino, así como se indica en la figura 42, para la
programación de la tarjeta mega 2560.
Figura 42. Programación en arduino.
66
Para la identificación del bluetooth hc-06 se utilizó el comando “Serial 1” así
como indica la figura 42, por medio de este comando se reconocerá este
módulo en los pines de entrada TX1 Y RX1 de la tarjeta arduino.
En lo que se refiere a la lectura de entradas digitales se usó el comando “if” en
donde a continuación se detallara el número de pin a utilizar “digital read”,
seguido de los comandos ya mencionados “HIGH” o “LOW”, posteriormente
“Serial1.print” para enviar datos a través del módulo bluetooth y finalmente la
interpretación de la lectura realizada, en este caso está representada por las
letras del abecedario, siendo las mayúsculas para “HIGH” y las minúsculas
“LOW”, así por ejemplo:
if (digitalRead(23) == HIGH)
Serial1.print("A");
Por lo tanto, según el ejemplo anterior se puede deducir que: si el pin de
entrada número 23 “digitalRead(23)” es igual a “HIGH”, se enviara la letra “A”
por medio del módulo bluetooth conectado a los pines TX1 y RX1 “Serial1.print”.
En otras palabras si en el pin 23 existe un voltaje mayor a 1.2 voltios se enviara
vía bluetooth la letra “A”.
De esta manera se realizó las 50 líneas de programación para la interpretación
de las funciones de encendido, defectuoso y apagado de los 25 accesorios
seleccionados en el vehículo.
Además para su monitoreo constante se usó el comando “delay (2000)” que
envía una actualización de datos cada 2 segundos a la aplicación Android.
67
3.8.2 APP INVENTOR
App inventor es una plataforma virtual propiedad de Google, la misma que nos
permite crear aplicaciones de software en formato (apk.), para el sistema
operativo Android. Una de las principales características de este software es
que el usuario puede ir enlazando una serie de bloques para crear la aplicación
deseada, ya que la misma posee un editor de bloques que utiliza la librería
Open Blocks de Java, por lo tanto permite una programación didáctica e
intuitiva y aunque las aplicaciones creadas estén limitadas por su simplicidad
pueden cubrir un gran número de necesidades básicas para un dispositivo
móvil.
Una vez establecidos lo parámetros de transferencia de datos mediante
conexión bluetooth programados en Arduino Mega 2560, se procedió a crear la
aplicación correspondiente para el monitoreo de accesorios en la plataforma
virtual App Inventor, como se puede ver en la figura 43.
Figura 43. Diseño de la aplicación en App Inventor.
68
Ya diseñada la parte visual e interactiva de la aplicación la misma que nos
indicará el monitoreo constante de los accesorios, se procedió a realizar la
respectiva programación la cual consiste en enlazar determinados bloques,
como se indica en la figura 44, los mismos que determinaran la estructura y
funcionamiento de la aplicación.
Figura 44. Programación por bloques en App Inventor.
69
En la figura 44 se puede observar los 2 primeros bloques principales de
programación “ListPicker1”, los cuales son encargados de realizar la conexión
vía bluetooth entre la aplicación y el modulo electrónico.
A continuación el siguiente bloque principal es un “clock1”, dentro del cual se
detalla toda la programación de las 25 señales de accesorios recibidas por el
microcontrolador arduino, interpretándose cada una de estas de la siguiente
manera: si en la etiqueta 39 “Label39”, véase en la figura 45”, existe el texto “A”
entonces la etiqueta 28 “Label28” tendrá un color de fondo .
Figura 45. Bloque de programación de accesorio.
De esta forma igualmente se realizó los 50 bloques de programación de las
funciones de encendido, defectuoso y apagado de los 25 accesorios
seleccionados.
Finalmente en el último bloque principal, figura 46, se programó el cierre de la
aplicación y la desconexión bluetooth entre los dispositivos, para esto se utilizó
el componente “Button1”.
Figura 46. Bloque de programación de cierre de aplicación.
70
En la figura 47 se indican todos los componentes y propiedades utilizadas para
la creación y el diseño de la aplicación
Figura 47. Componentes y propiedades de la aplicación Android.
Componentes
1. ListPicker1 (Seleccionar bluetooth).
2. Label 39 (RXD)
3. Button1 (Salir)
Propiedades
4. BluetoothClient1
5. Clock1
71
Cabe mencionar que la propiedad “Clock1” (5), nos permite actualizar los datos
recibidos a la aplicación cada 1 segundo (6), es decir que permanentemente se
está monitoreando los datos enviados por la placa arduino para que de esta
manera se pueda visualizar si existe un cambio en el funcionamiento de los
accesorios.
ANÁLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN
72
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO
Para la implementación del prototipo, en primer lugar se armó el módulo
electrónico el cual consta del circuito impreso, la placa arduino y el bluetooth
hc-06, una vez conectados cada uno de estos se colocaron dentro de una caja
plástica a la cual se la recubrió de esponja, así como se indica en la figura 48,
de esta manera se evitará que el mismo sufra daños por factores externos,
además se decidió el lugar idóneo para colocarlo dentro de la cabina del
vehículo siendo este la parte superior de la gaveta en el lugar del copiloto.
Cabe indicar que el vehículo utilizado en este proyecto corresponde a un
Volkswagen Gol 1.8 tipo hatchback.
Figura 48. Módulo electrónico en caja de plástico.
A continuación se identificó cada una de las señales de los accesorios, para
esto se utilizó una lámpara de prueba mediante la cual se pudo conocer el
cable encargado de activar cada uno de los accesorios los cuales pueden ser
de polaridad positiva y negativa.
73
Posteriormente, identidades las 25 señales se conectaron por medio de cables
al módulo electrónico, más específicamente al circuito impreso el cual consta
con unas borneras las mismas que nos sirvieron para conectar cada una de los
líneas que poseen las diferentes señales positivas y negativas de los accesorios
del vehículo, Cabe recalcar que cada cable de señal, va conectado en paralelo
al cable que permite encender el accesorio sea positivo o negativo, así como
indica en las figuras 49 y 50.
Figura 49. Diagrama de conexión de accesorios al módulo electrónico.
Figura 50. Líneas de conexión de lámparas posteriores lado derecho.
74
Se debe tomar en cuenta que las 25 señales son independientes es decir, que
cada una de estas ira conectada a un pin en específico en el circuito impreso, el
mismo que se conecta con la placa arduino.
Una vez conectados todos los accesorios al módulo electrónico se procedió a
realizar el circuito para la activación de la tarjeta arduino, el mismo que trabaja a
12 voltios DC provenientes de la batería del auto, para esto en el conector de
alimentación de la placa arduino se introdujo un plug o enchufe el cual
mediante 2 cables se conecta a un placa pequeña en donde existirán 2
terminales con los cuales se podrá alimentar a todo el modulo.
Como se puede observar en la figura 51, en los 2 terminales de salida existen 2
cables en donde el de color café es de polaridad positiva y el azul es negativo.
Figura 51. Líneas de alimentación de la placa electrónica.
75
Por lo tanto, se realizó la conexión de estos 2 cables de alimentación siendo así
que el negativo (color azul) se conectó a una masa perteneciente a la carrocería
del vehículo, más específicamente a un perno que se encuentra en la misma,
por otra parte en el cable positivo se optó por hacer un circuito eléctrico el que
consta de un fusible de 5A y un interruptor, para que de esta forma el módulo se
proteja en caso de un exceso de corriente así como también de poder
encenderlo y apagarlo cuando el usuario lo crea conveniente.
Es importante recalcar que la señal positiva que se utilizó para la alimentación
de la tarjeta electrónica fue en K.O.E.O (Key On Engine Off), es decir se usó
una señal positiva cuando el auto se encuentre en contacto. Para lograr esto se
utilizó la lámpara de pruebas, de esta forma se pudo identificar la señal
requerida la misma que se obtuvo de unos en uno de los contactos
pertenecientes a la portafusiblera del vehículo.
Terminada la instalación de todas las señales de los accesorios y de las líneas
de alimentación del módulo electrónico, se lo situó en lugar idóneo indicado en
la figura 52.
Figura 52. Ubicación del módulo electrónico en el vehículo.
76
4.2 MANUAL DE PROCEDIMIENTOS
4.2.1 INSTALACIÓN DE LA APLICACIÓN EN ANDROID.
Finalizada y guardada la aplicación en la plataforma App inventor, se creara un
archivo en formato (apk.), el mismo que se transferirá a cualquier dispositivo
que conste con sistema operativo android, en este caso a la Tablet Sony
Xperia Z. Una vez transferido, se procederá a ingresar en el gestor de archivos
para buscar fichero instalador “LUCES_VEHICULO(20).apk”, así como se
puede ver en la figura 53.
Figura 53. Aplicación en gestor de archivos android.
Al ejecutarlo aparecerá un mensaje de seguridad sobre instalar aplicaciones de
orígenes desconocidos. Para evitar este mensaje y seguir con el proceso
normal de instalación se deberá seguir el siguiente procedimiento:
Configuración o Ajustes >> Seguridad >> Orígenes desconocidos.
77
Seleccionamos la opción origenes desconocidos y activamos esta casilla, asi
como se indica en la siguiente figura 54.
Figura 54. Ajustes android.
Una vez activada esta casilla se nos permitirá ejecutar e instalar la aplicación en
el dispositivo móvil, ya instalada procedemos a abrirla para comenzar con el
monitoreo de los accesorios, de preferencia se debe tener activado el bluetooth
en este caso el de la Tablet.
78
4.2.2 USO DE LA APLICACIÓN
A continuación se procede encender el módulo electrónico, para esto
colocamos el auto en contacto y presionamos el interruptor de activación, de
esta manera se puede observar las luces de la placa arduino encendidas junto
con una luz roja parpadeante en el módulo bluetooth hc-06. Para realizar la
conexión vía bluetooth entre el dispositivo móvil y el prototipo electrónico,
abrimos la aplicación y se oprimirá el botón que dice “SELECCIONAR
BLUETTOOH”. La figura 55 nos indica la ejecución de la aplicación en la tablet
sony Xperia Z.
Figura 55. Aplicación abierta en tablet Sony Xperia Z.
Posteriormente se desplegara una pantalla en blanco con líneas horizontales,
aquí se deberá siempre seleccionar la primera opción que corresponde al
bluetooth HC-06 así como se indica en la siguiente figura 56.
79
Figura 56. Pantalla para selección del bluetooth.
Si la conexión bluetooth fue exitosa, la luz roja en el módulo hc-06 dejara de
parpadear, de esta forma nos cercioramos que los 2 dispositivos se encuentra
conectados. En este momento la aplicación ya comenzara a recibir los datos
enviados por el prototipo electrónico, demostrándolos en la pantalla principal.
En la figura 57, se puede observar la pantalla para monitorear los accesorios
luego de haberse establecido la conexión bluetooth, dicha pantalla nos indica
que todo se encuentra apagado, en buen estado y todas las puertas cerradas.
Figura 57. Pantalla principal de accesorios desactivados y en buen estado.
En la tabla 13 se detallan los colores de cada accesorio para de esta forma
poder interpretar los estados de encendido, apagado y defectuoso.
80
Tabla 13. Código de colores para el estado de accesorios.
Accesorios eléctricos Encendido o
Abierta
Apagado o
Cerrada
Defectuoso
1. Luz alta izquierda Azul Gris Azul
2 .Luz alta derecha Azul Gris Azul
3. Luz baja izquierda Dorado Gris Dorado
4. Luz baja derecha Dorado Gris Dorado
5. Luz media izquierda Amarillo Gris Amarillo
6. Luz media derecha Amarillo Gris Amarillo
7. Direccional delantera izq. Naranja Gris Naranja
8. Direccional delantera der. Naranja Gris Naranja
9. Puerta izq. Delantera Gris Morado -
10. Puerta der. Delantera Gris Morado -
11. Puerta Izq. Posterior Gris Morado -
12. Puerta der. Posterior Gris Morado -
13. Claxon Rosado Rosado Gris
14. Limpiaparabrisas Verde Verde Gris
15. Radio Celeste Celeste Gris
16. Luz freno izq. posterior Rojo Gris Rojo
17. Luz freno der. posterior Rojo Gris Rojo
18. Luz media izq. posterior Amarillo Gris Amarillo
19. Luz media der. posterior Amarillo Gris Amarillo
20. Luz retro izq. posterior Blanco Gris Blanco
21. Luz retro der. posterior Blanco Gris Blanco
22. Direccional izq. posterior Naranja Gris Naranja
23. Direccional der. posterior Naranja Gris Naranja
24. Puerta capot Gris Morado -
25. Puerta portaequipaje Gris Morado -
81
Tomando de referencia la tabla 13, se puede observar en la figura 58 la
numeración y el color de todos los accesorios a monitorearse en el vehículo.
Figura 58. Numeración de los accesorios del vehículo.
82
4.2.3 PRUEBAS REALIZADAS
4.2.3.1 Prueba de lámparas y accesorios en mal estado
Esta prueba se base en detectar si algunas de las lámparas del vehículo esta
defectuosa, es decir si se encuentra quemada o no se enciende debido a un
mal contacto, para esto una vez establecida la conexión bluetooth
inmediatamente se detectara en la pantalla principal de la aplicación que foco
es el que se encuentra en mal estado, así como se indica en la siguiente figura
59.
Figura 59. Simulación de lámparas de freno en mal estado.
Como se puede observar en la figura anterior, se detecta que las lámparas de
freno izquierda y derecha del carro, se encuentran en mal estado, por lo tanto
ninguno de los dos se encenderá en el momento de accionar el pedal del freno.
83
Además también nos indica que una o algunas de las puertas del auto se
encuentran abiertas así como el correcto funcionamiento del radio, claxon y
limpiaparabrisas. Esto se puede verificar tomando de referencia la tabla 13 y la
figura 58.
En el caso de la figura 60 se observa que el radio, limpiaparabrisas y claxon se
encuentra defectuosos por lo tanto al momento de activarlos no funcionaran
correctamente, además nos indica que todas las puertas se encuentran
cerradas, véase en la tabla 13 y figura 58.
Figura 60. Simulación de accesorios en mal estado.
Por otra parte, en la figura 61, se indica que los focos de las lámparas de la
direccionales lado izquierdo, luz baja izquierda y luz alta derecha, se
encuentran quemados, así como también todas las puertas cerradas y el
claxon, limpiaparabrisas y radio en buen estado.
84
Figura 61. Pantalla de simulación de lámparas en mal estado.
4.2.3.2 Prueba de funcionamiento y accionamiento.
Esta prueba se basa en indicar la activación o desactivación de cada uno de los
accesorios seleccionados. Por medio de esta se podrá conocer que lámparas
son las que funcionan correctamente y cuales no lo hacen.
Para realizar esta prueba, una vez establecida la conexión bluetooth entre los
dispositivos, se procederá a activar normalmente el accesorio que se desee
observar en la pantalla de monitoreo.
Por ejemplo, si activa la luz baja, se presiona el pedal del freno, se ingresa la
marcha de retro y oprimimos el botón de parqueo, como se puede observar en
la figura 62, que 4 de los 5 accesorios se encuentran encendidos es decir que
funcionan correctamente, adicionalmente las 4 luces medias las cuales
funcionan conjuntamente al activar la luz baja.
Por otra parte las 4 lámparas de parqueo no se encienden a pesar de estar
activadas, estos nos indica que existe un problema en este sistema como
puede ser un fusible quemado o el componente flasher en mal estado.
85
Figura 62. Pantalla de prueba de accionamiento de accesorios del vehículo.
A diferencia del ejemplo anterior en la figura 63, todos los accesorios están
activados y funcionan correctamente, inclusive las 4 luces de parqueo, además
nos señales que esta vez hubo un cambio de luz baja a luz alta, así como que
una o algunas de las 6 puertas del auto se encuentran abiertas.
Figura 63. Prueba general de accionamiento de todos los accesorios.
86
4.2.3.3 Diagnóstico de fallas
En la tabla 14 se detalla los daños que se pueden presentar en cada uno de los
accesorios, según los tipos de prueba que se realicen en la aplicación,
Tabla 14. Diagnóstico de falla de accesorios según el tipo de prueba.
Accesorios
eléctricos
Prueba # 1 Prueba # 2
1. Luz alta izquierda - Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Relé en mal estado
- Control de luces
defectuoso.
- Cableado en mal estado
2 .Luz alta derecha - Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
-Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Relé en mal estado
- Control de luces
defectuoso.
- Cableado en mal estado
3. Luz baja izquierda - Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Relé en mal estado
- Control de luces
defectuoso.
- Cableado en mal estado
4. Luz baja derecha - Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Relé en mal estado
- Control de luces
defectuoso.
- Cableado en mal estado
87
Tabla 14. Diagnóstico de falla de accesorios según el tipo de prueba, continuación.
5. Luz media
izquierda
- Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Control de luces
defectuoso.
- Cableado en mal estado
6. Luz media
derecha
- Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Control de luces
defectuoso.
- Cableado en mal estado
7. Direccional
delantera izq.
- Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Flasher en mal estado
- Control de luces
defectuoso.
- Cableado en mal estado
8. Direccional
delantera der.
- Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Flasher en mal estado
- Control de luces
defectuoso.
- Cableado en mal estado
9. Claxon
- Fusible en mal estado
- Relé en mal estado
10. Limpiaparabrisas - Fusible en mal estado
- Relé en mal estado
11. Radio - Fusible en mal estado
88
Tabla 14. Diagnóstico de falla de accesorios según el tipo de prueba, continuación.
12. Luz freno izq.
posterior
- Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Trompo de freno en mal
estado.
- Cableado en mal estado
13. Luz freno der.
posterior
- Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Trompo de freno en mal
estado.
- Cableado en mal estado
14. Luz media izq.
posterior
- Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Control de luces
defectuoso.
- Cableado en mal estado
15. Luz media der.
posterior
- Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Control de luces
defectuoso.
- Cableado en mal estado
16. Luz retro izq.
posterior
- Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Trompo de retro en mal
estado.
- Cableado en mal estado
17. Luz retro der.
posterior
- Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Trompo de retro en mal
estado.
- Cableado en mal estado
89
Tabla 14. Diagnóstico de falla de accesorios según el tipo de prueba, continuación.
18. Direccional izq.
posterior
- Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Flasher en mal estado
- Control de luces
defectuoso.
- Cableado en mal estado
19. Direccional der.
posterior
- Lámpara quemada
- Malos contactos en boquilla
- Falta de señal
negativa(masa)
- Fusible quemado
- Flasher en mal estado
- Control de luces
defectuoso.
- Cableado en mal estado
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
90
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
Este sistema electrónico está conformado mediante un circuito eléctrico
impreso el cual trabajará en forma de un sensor, este se encarga de
enviar diferentes señales a la placa arduino la misma que convierte los
datos recibidos en información. Dicha información será interpretada y
expresada por medio de una aplicación la cual puede ser instalada en
cualquier dispositivo móvil con conectividad bluetooth y sistema operativo
android, logrando de esta forma que cualquier persona dentro del
vehículo, sea conductor o pasajero, pueda conocer el estado de los
accesorios.
El prototipo propuesto dispone de un monitoreo constante debido a que
cada 2 segundos se actualiza los datos mostrados en la pantalla de la
aplicación por lo tanto, nos permite conocer permanentemente el estado
de cada uno de los accesorios. Esta característica fue establecida a
través de la programación en el software arduino y app inventor.
Cada uno de los accesorios mencionados en este proyecto fueron
seleccionados debido a la importancia que tienen en lo que se respecta a
la seguridad activa del usuario al momento de conducir el vehículo,
debido a que por el desconocimiento del mal funcionamiento de alguno
de estos se puede ocasionar un accidente el cual involucre pérdidas
humanas así como materiales. A excepción del radio el cual solamente
proporciona confort y entretenimiento a los pasajeros.
El sistema electrónico implementado fue diseñado para que de una
forma fácil, las personas que ocupen el vehículo, puedan conocer el
91
estado de cada uno de los accesorios, sin necesidad de ser afines al
tema, por este motivo se utilizó componentes de conocimiento general
como son la conectividad bluetooth y dispositivos móviles android,
logrando de esta forma mejorar el confort en el auto.
Una de las ventajas de este sistema electrónico es que mediante los 2
tipos de pruebas que existen para monitorear los accesorios, se pueden
diagnosticar fallas específicas las que ocasionan el mal funcionamiento
de los mismos, logrando de esta manera, en algunos casos, una rápida
solución por parte del usuario a este problema.
El alto amperaje que presenta en algunos accesorios eléctricos como
por ejemplo las lámparas de luz alta y baja, no influirá ni causará daños
en el funcionamiento normal del módulo electrónico, debido a que se
utilizó resistencias, diodos rectificadores y diodos zener, además de una
resistencia térmica de cerámica de 1KΩ y un fusible de 5A.
Con esto se pretende alargar la vida útil de todo el sistema
implementado.
Una vez realizadas las pruebas en el vehículo se concluye que, debido
a la presencia de un “flasher” en las lámparas de parqueo y las
direccionales, se obtendrá una visualización de intermitencia en la
pantalla de monitoreo de menor velocidad que la que presenta en
realidad el auto, ya que la velocidad con la que trabaja dicho flasher es
mayor que la actualización de datos de la aplicación.
92
5.2 RECOMENDACIONES
Como se indica en la especificaciones de la placa arduino el voltaje de
alimentación recomendable es de mínimo 7 voltios y máximo 12 voltios,
por otra parte los límites máximos de voltaje permitidos en esta tarjeta
son de mínimo 6 voltios y máximo 20 voltios, de esta forma aseguramos
el correcto funcionamiento del sistema y la vida útil del módulo.
Mediante el buen uso de este sistema electrónico se podrá aprobar la
revisión técnica vehicular ya que todos los accesorios establecidos en
este proyecto son revisados en la misma, de esta forma se evitará
algunos de los defectos visuales tipo 3 logrando un alto índice de
aprobación en la primera visita.
Para este proyecto es recomendable utilizar un dispositivo móvil con una
pantalla de tamaño mediano- grande, debido a que de esta forma se
permitirá visualizar de una mejor manera el monitoreo de accesorios.
Debido a que todas las líneas de accesorios que ingresan al módulo van
conectadas a las salidas de las de las lámparas, en el momento que se
realice un cambio de lámpara es recomendable hacerlo cuidadosamente
para de esta manera evitar alguna desconexión, desempate o rotura de
los cables de señal.
De preferencia se debe evitar el acceso al módulo electrónico y tener
mucho cuidado con el paso del cableado del mismo, de esta forma se
obtendrá siempre información exacta en la pantalla de monitoreo.
93
En el caso de que las lecturas de monitoreo sean erróneas, se deberá
reiniciar la placa arduino para lo cual se debemos ingresar a la caja del
módulo electrónico y presionar el botón resetear.
94
NOMENCLATURA O GLOSARIO
Flasher Dispositivo electrónico que genera intermitencia para las lámparas de las direccionales.
Portafusiblera Caja que contiene y da soporte a todos los fusibles de un vehículo.
Deslumbramiento Perdida momentánea de la visión producida por una luz o resplandor muy intensos.
Conmutación Cambio de circuito de una corriente eléctrica, en general, acción de abrir, cerrar o dirigir un circuito eléctrico.
Ámbar Color entre amarillo y naranja
Semiconductor Material aislante que, cuando se le añaden ciertas sustancias o en un determinado contexto, se vuelve conductor.
I.D.E. Integrated Drive Electronics o en otras palabras conexión informática de transmisión de datos entre componentes del ordenador.
30 Entrada directa desde el polo positivo de la batería. Según Norma DIN 72552
31 Cable de retorno, directamente al polo negativo de la batería o masa. Según Norma DIN 72552
54 Luz de freno en los dispositivos de enchufe o en las combinaciones de luces. Según Norma DIN 72552
55 Faros antiniebla. Según Norma DIN 72552
56 Luz de faros. Según Norma DIN 72552
56 a Luz de carretera y control de luz de carretera. Según Norma DIN 72552
95
56 b Luz de cruce. Según Norma DIN 72552
57 a Luz de estacionamiento. Según Norma DIN 72552
57 L Luz de estacionamiento izquierda. Según Norma DIN 72552
57 R Luz de estacionamiento derecha. Según Norma DIN 72552
58 Luces de posición, pilotos traseros, luz de iluminación de matrícula y de instrumentos. Según Norma DIN 72552
77 Componentes de mando de puertas. Según Norma DIN 72552
BIBLIOGRAFÍA
96
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ANEXOS
99
ANEXO 1
En el anexo 1 se indica el manual del sistema eléctrico del vehículo Volkswagen
Gol, el cual fue tomado de referencia para la instalación del prototipo.
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
ANEXO 2
NORMA DIN 72552 – DESIGNACION DE BORNES
1 Baja tensión (bobina de encendido, distribuidor de encendido)
Distribuidor de encendido con dos circuitos separados
1a al interruptor de encendido I
1b al interruptor de encendido II
2 Borne de cortocircuito (encendido magnético)
4 Alta tensión (bobina de encendido, distribuidor de encendido)
Distribuidor de encendido con dos circuitos separados
4a de la bobina de encendido I, borne 4
4b de la bobina de encendido II, borne 4
7 Resistencias de base hacia el distribuidor de encendido o desde éste (contacto de mando)
15 Polo positivo conmutado detrás de la batería, salida del interruptor de encendido
15a Salida de la resistencia en serie hacia la bobina de encendido
17 Interruptor de arranque por incandescencia, arranque
19 Interruptor de arranque por incandescencia, pre-incandescencia
30 Entrada directa desde polo positivo de la batería
30a Conmutación desde batería, entrada desde polo positivo de la batería II en instalaciones de 12/24 V
113
31 Cable de retorno, directamente al polo negativo de la batería o a masa
31b Retorno al polo negativo de la batería o a masa a través de interruptor o relé (polo negativo conmutado)
Motores eléctricos
32 Cable de retorno*
33 Conexión principal*
33a Desconexión final
33b Campo en derivación
33f para segunda fase menor de revoluciones
33g para tercera fase menor de revoluciones
33h para cuarta fase menor de revoluciones
33L sentido de giro a la izquierda
33R sentido de giro a la derecha
(*Es posible el cambio de polaridad entre bornes 32-33)
Generadores, reguladores, instalaciones de arranque, iluminación
44 Compensación de tensión en los reguladores de generador cuando funcionan dos o más generadores en paralelo
45 Salida en el relé de arranque independiente, entrada en el motor de arranque (corriente principal)
Con dos motores de arranque funcionando en paralelo
114
45a Salida del relé de arranque para corriente de engrane del motor de arranque I, entrada motores de arranque I y II.
45b Salida del relé de arranque para corriente de engrane del motor de arranque II.
Supervisión del proceso de arranque
48 Borne en el motor de arranque y en el relé de arranque repetido.
49 Emisor de intermitencias (emisor de impulsos), entrada
49a Emisor de intermitencias (emisor de impulsos), salida
49b Salida del emisor de intermitencias, segundo circuito de intermitencias
49c Salida del emisor de intermitencias, tercer circuito de intermitencias
50 Mando (directo) del motor de arranque
50a Mando del motor de arranque (indirecto), salida en el conmutador de batería
50b Mando del motor de arranque cuando funcionan en paralelo dos motores de arranque con servomando
50c Entrada del relé de arranque para servomando de la corriente de engrane en el relé de arranque para el motor de arranque I cuando funcionan en paralelo dos motores de arranque
50d Entrada del relé de arranque para servomando de la corriente de engrane en el relé de arranque para el motor de arranque II cuando funcionan en paralelo dos motores de arranque
50e Relé de bloqueo de arranque, entrada
50f Relé de bloqueo de arranque, salida
50g Relé de repetición de arranque, entrada
50h Relé de repetición de arranque, salida
51 Tensión continua en el rectificador de los generadores de corriente alterna
115
51e Lo mismo con generadores de corriente alterna y bobina de reactancia para marcha diurna
52 Guarda-neumáticos u otras transmisiones de señal desde el remolque al vehículo tractor
53 Motor del limpiaparabrisas, entrada (+)
53a Limpiaparabrisas (+), paro final
53b Limpiaparabrisas (bobina en derivación)
53c Bomba eléctrica del lavaparabrisas
53e Limpiaparabrisas (bobina de frenado)
53i Motor del limpiaparabrisas con imán permanente y tercera escobilla (para gran velocidad)
54 Luz de freno en los dispositivos de enchufe o en las combinaciones de luces.
54g Válvula de aire comprimido y accionamiento electromagnético para freno continúo en el remolque
55 Faros antiniebla
56 Luz de faros
56a Luz de carretera y control de luz de carretera
56b Luz de cruce
56d Contacto ráfagas luminosas
57 Luces de posición para motocicletas (en el extranjero, también para turismos, camiones, etc.)
57a Luz de estacionamiento
57L Luz de estacionamiento, izquierda
57R Luz de estacionamiento, derecha
Generadores, reguladores, iluminación, instalaciones adicionales
116
58 Luces de posición, pilotos traseros, luz de iluminación de matrícula y de instrumentos
58b Conmutación de alumbrado piloto en tractores de un solo eje
58c Dispositivo de enchufe del remolque para alumbrado piloto de tendido monofilar y protegido en el remolque
58d Iluminación regulable de instrumentos
58L Luz piloto y de posición izquierda
58R Luz piloto y de posición derecha, luz de iluminación matrícula
Generador de corriente alterna (magneto)
59 Tensión alterna, salida
Rectificador, entrada
59a Inducido de carga, salida
59b Inducido de luz piloto, salida
59c Inducido de luz de freno, salida
61 Control de carga
63 Regulador para la variación de la tensión de regulación
63a Regulador para la variación de la limitación de intensidad
64 Regulador con semiconductores para la limitación de intensidad y en el generador para la conexión del conductor de mando
71 Dispositivo de conexión sucesiva de dos tonos, entrada
Dispositivo de conexión sucesiva de dos tonos, salida
71a a bocinas 1 y 2, grave
117
71b a bocinas 1 y 2, agudo
72 Interruptor de alarma (luz giratoria)
75 Radio, encendedor
76 Altavoz
77 Componentes de mando de puertas
Conmutadores
81 Contactos de apertura y conmutación, entrada
Apertura y conmutación (contactos de apertura)
81a primera salida
81b segunda salida
82 Contactos de cierre, entrada
82a Contactos de cierre, primera salida
82b Contactos de cierre, segunda salida
82z Contactos de cierre, primera entrada
82y Contactos de cierre, segunda entrada
Conmutador de varias posiciones (conmutador de etapas)
83 Entrada
83a Salida, posición 1
83b Salida, posición 2
118
83L Salida, posición izquierda
83R Salida, posición derecha
Relés de corriente
84 Entrada, accionamiento y contacto de relés
84a Salida, accionamiento
84b Salida, contacto de relés
Relés de conmutación
85 Salida, accionamiento (final del bobinado, polo negativo o masa)
Entrada, accionamiento
86 Comienzo del bobinado
86a Comienzo del bobinado o primera vuelta del bobinado
86b Derivación en la bobina o segunda vuelta del bobinado
87 Contacto de relé en contactos de apertura y conmutación, entrada
Contacto de relé en contactos de apertura y conmutación, (lado de contactos de apertura)
87a primera salida
87b segunda salida
87c tercera salida
119
Contacto de relé en contactos de apertura y conmutación
87z primera entrada
87y segunda entrada
87x tercera entrada
88 Contacto de relé en contactos de cierre, entrada
Contacto de relé en contactos de cierre y conmutación (lado de contactos de cierre)
88a primera salida
88b segunda salida
88c tercera salida
Contacto de relé en contactos de cierre y conmutación
88z primera entrada
88y segunda entrada
88x tercera entrada
Generadores, reguladores de generadores
B+ Polo positivo de la batería
B- Polo negativo de la batería
D+ Polo positivo de la dínamo
120
D- Polo negativo de la dínamo
DF Campo de la dínamo
DF1 Campo 1 de la dínamo
DF2 Campo 2 de la dínamo
Generador de corriente trifásica
U,V,W Bornes de corriente trifásica
Generador de corriente trifásica con rectificadores independientes
J Bobina de excitación, polo positivo
K Bobina de excitación, polo negativo
Mp Borne del punto medio
Indicadores de giro (emisor de luces intermitentes)
C Primera lámpara de control
CO Conexión principal para el circuito de control separado del emisor de intermitencias
C2 Segunda lámpara de control
C3 Tercera lámpara de control (p. ej. funcionamiento con remolque)
L Luz intermitente izquierda
R Luz intermitente derecha
