Electrónica de control automotriz
El vertiginoso cambio que tenemos en la actualidad con la tecnología automotriz, nos lleva a realizar varias preguntas. ¿Cómo funciona el control electrónico automotriz? ¿Qué mide un sensor? ¿Qué cambios realizará la tecnología de control automotriz en 5 años?
Actualmente en internet disponemos de gran cantidad de información en lo que respecta a sensores, control electrónico, módulos de control, actuadores. Sin embargo, debemos certificar y clasificar los datos que encontramos. Es importante que validemos la información que investigamos y no confiemos en cualquier documento.
La electrónica de control ha cambiado la forma de trabajar en un motor de combustión interna y también ha establecido nuevos campos de trabajo, como por ejemplo el diagnóstico electrónico.
Hace unos 15 años, no era muy común encontrar talleres que incluyan en sus mantenimientos la revisión de sensores, computadoras de vehículos y configuración electrónica. En estos días, sin un taller de mantenimiento quiere recibir clientes y demostrar que se encuentra actualizado, debe contar con servicios de mantenimiento electrónico.
Empecemos resolviendo la siguiente inquietud. ¿Qué es un sensor?
Este componente, fundamental en los sistemas electrónicos automotrices, debe tener varias funciones:
- Comunicar dos sistemas.
- Medir parámetros de trabajo.
- Transformar cantidades físicas.
- Cubrir una necesidad de trabajo.
- Optimizar el rendimiento del motor.
- Mejorar el consumo de combustible.
- Evolucionar la tecnología automotriz.
- Cumplir con la regulación de las emisiones.
- ¿Puede añadir alguna función?
Entonces, ¿Qué es un sensor?
El término sensor, se asocia con otro que define las nuevas tecnologías automotrices.
El término Mecatrónica, se tiene registros que apareció en Japón, está compuesto de:
- Meca, se relaciona con mecanismo.
- Trónica, se relaciona con electrónica.
La mecatrónica automotriz, no es solamente la fusión de mecánica y electrónica. Actualmente, es un sistema de control electrónico, capaz de medir, procesar información y actuar en un determinado sistema.
Describamos las tres etapas fundamentales de un sistema de control:
- Entradas:
- Etapa donde se recibe la información.
- Transforma la información.
- Control:
- Procesa la información.
- Compara la información.
- Salidas:
- Se utiliza la información procesada.
- Se realiza un trabajo.
Podemos definir, que los sistemas electrónicos automotrices con el avance de la tecnología, las mejoras en los sensores, en el diseño de las computadoras y los actuadores, tienden a transformarse en sistemas mecatrónicos de control.
En la primera etapa, tenemos diversos tipos de sensores, realizando varias funciones. Para entender los sensores, debemos analizar otro importante término que los define y es el transductor.
¿Qué es un transductor?
A medida que se ha desarrollado la tecnología automotriz, se han incorporado componentes en el vehículo. Actualmente se habla de sistemas inteligentes instalados en el vehículo.
A medida que se ha desarrollado la tecnología automotriz, se han incorporado componentes en el vehículo. Actualmente se habla de sistemas inteligentes instalados en el vehículo.
Si recordamos la evolución en los
sistemas del motor, antes de que existan los sensores, microcontroladores y
actuadores en los motores, existía el distribuidor mecánico que seleccionada la
respectiva bujía para el encendido del motor.
Podemos recordar también, el
sistema de encendido electrónico, en donde se tenía un sensor de posición de
cigüeñal, un sensor de posición de barra de leva, sensores de posición de
aceleración y un microcontrolador dedicado a seleccionar la bujía respectiva
para el encendido del motor. Se podría
considerar al sistema de encendido electrónico como uno de los primeros
sistemas mecatrónicos.
Consecuentemente, los fabricantes
de vehículos incorporaron más sistemas mecatrónicos, aplicados no solamente al
motor. Por ejemplo:
ABS: Antilock
Brake System
TCS: Traction
Control System
VDC: Vehicle
Dynamics Control
Posteriormente, en varios países
se implementaron regulaciones para el control de las emisiones producidas por
los gases de escape del motor.
Entonces los fabricantes decidieron implementar sensores y sistemas
mecatrónicos que controlen las emisiones en los vehículos y mejoren la
eficiencia en el consumo de combustible.
¿Qué debemos esperar de la tecnología automotriz en los próximos años?
Al revisar los vertiginosos
cambios que he tenido la tecnología automotriz, se puede observar como la
evolución mecatrónica continuará obteniendo nuevas metas.
Fabricantes como Apple, Google y
Tesla, apuestan por la nueva brecha vehicular enfocada en los vehículos
eléctricos y los vehículos autónomos.
Fuente: Reporte Exxon Mobil 2013, Review to outlook
Los vehículos eléctricos seguirán en constante desarrollo y crecimiento,
aunque se requerirán no menos de 2 décadas para que los eléctricos puros puedan
predominar sobre los de combustión. En los próximos 10 años, seguirá la
supremacía de los vehículos de combustión interna y sus mejoras incrementales.
Habrá una profundización en el downsizing, con motores de combustión más
pequeños y eficientes.
Uno de los objetivos de las empresas automotrices es la
reducción de emisión de gases contaminantes provenientes del escape, eliminando
el bióxido de carbono, consecuentemente reduciendo el efecto invernadero. Aumentando la eficiencia en el consumo de
combustible, objetivo hacia el 2040, la tendencia es incrementar la eficiencia
en los vehículos aumentando el rendimiento de millas por galón de combustible.
Clasificación de sensores automotrices
De forma general podemos clasificar los sensores, de acuerdo a la función que realicen o también en el sistema que se encuentren instalados. Pero, es importante ser más específicos para clasificar los sensores.
Los sensores pueden ser divididos en dos clasificaciones generales:
Los sensores pasivos, no emiten señal.
También podemos clasificar los sensores por el tipo de señal que emiten.
Antes, debemos entender que un sensor emite señal debido a que es un sistema de medición.
Los sistemas de medición automotrices pueden ser divididos en dos clasificaciones generales:
En los sistemas analógicos, la cantidad medida es una cantidad analógica, es decir que su valor puede variar de manera continua y la señal analógica puede tener varios valores.
Algunas variables físicas en los sistemas automotrices son de naturaleza analógica y pueden tomar cualquier valor. Ejemplos de variables automotrices son:
Los sensores pueden ser divididos en dos clasificaciones generales:
- Activos y pasivos.
Los sensores pasivos, no emiten señal.
También podemos clasificar los sensores por el tipo de señal que emiten.
Antes, debemos entender que un sensor emite señal debido a que es un sistema de medición.
Los sistemas de medición automotrices pueden ser divididos en dos clasificaciones generales:
- Analógicos y digitales.
Algunas variables físicas en los sistemas automotrices son de naturaleza analógica y pueden tomar cualquier valor. Ejemplos de variables automotrices son:
- Temperatura de refrigerante de motor,
- Temperatura de aire de admisión de motor,
- Presión de aceite de motor,
- Presión de combustible,
- Velocidad del motor.
Fuente: Today´s technician: Automotive engine perfomance, clasroom and shop manuals
En los sistemas digitales necesitan transformar las variables físicas y para ello necesitan una componentes que realicen la transformación. Los componentes adicionales llevan la información de la variable física a un formato digital.
Las señales digitales, pueden tener dos valores posibles:
- Alto / Bajo
- On / Off
- 1 / 0
Fuente: Today´s technician: Automotive engine perfomance, clasroom and shop manuals
Es importante entender que tanto los sistemas analógicos y digitales convierten una variable física en una señal eléctrica.
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