Sistemas de Control Electrónico en Vehículos
El Sistema Binario
En los vehículos, los dispositivos digitales utilizan el sistema binario de numeración. Trabajan en dos niveles: cero (0) y uno (1). Cada dígito de un número binario se denomina bit. Un número de 8 bits se denomina byte, y 1024 bytes componen un kilobyte.
Puertas Lógicas
Las puertas lógicas son elementos que componen los circuitos digitales. Reciben señales digitales, las procesan y envían una nueva señal. Las señales pueden ser de dos tipos: de nivel bajo (0V) y de nivel alto (5V). Están determinadas por las siguientes características:
- Voltaje de entrada: Representa la tensión de entrada del componente a nivel 0 o 1.
- Voltaje de salida: Representa la tensión de salida del circuito a nivel bajo y alto.
Un diagrama de bloques es un conjunto de puertas lógicas.
Combinaciones de Puertas Lógicas
- Decodificador: Es un circuito digital que recibe información en binario y tiene tantas salidas como posibles combinaciones binarias distintas de entrada.
- Codificador: Es un circuito digital que posee, en general, 2n entradas y n salidas.
- Multiplexor (MUX): Es un circuito digital con varias entradas y una sola salida, controlada por un número de líneas de control.
- Demultiplexor (DEMUX): Es un circuito digital que permite la conexión de la entrada con alguna de las salidas, en función de la combinación de las líneas de control.
- Comparador: Es un circuito digital que recibe como entradas dos números binarios de n bits cada uno, determinando a su salida si uno es menor, mayor o igual que otro.
Estructura de los Sistemas de Control Electrónico
La unidad de control (UCE) tiene cuatro funciones básicas:
- Recibe señales de entrada.
- Procesa la información.
- Almacena información.
- Emite señales de salida.
Sensores
Los sensores convierten cualquier parámetro físico, químico o biológico en una magnitud eléctrica. Esta magnitud se transmite a la UCE como información. Los sensores pueden ser activos o pasivos:
- Sensor activo: La magnitud a detectar proporciona la energía necesaria para la generación de la señal eléctrica.
- Sensor pasivo: La magnitud a detectar se limita a modificar alguno de los parámetros eléctricos del elemento sensor, como resistencia (Ω), capacidad, etc.
Según el principio de funcionamiento, se pueden clasificar en:
- Magnéticos
- Fotoeléctricos
- Por efecto Hall
- Piezoeléctricos
- Por conductividad eléctrica
- Por ultrasonidos
- Termoeléctricos
- Por radiofrecuencia
- Interruptores y conmutadores
Actuadores
Los actuadores proporcionan las señales de entrada a la UCE para que esta pueda determinar las órdenes de salida. Se pueden clasificar en:
- Electromagnéticos
- Calefactores
- Electromotores
- Acústicos
- Pantallas de cristal líquido
Red LIN
La red LIN (Local Interconnect Network) utiliza un solo cable sin apantallar para la transmisión de datos entre UCE. La red establece un intercambio de datos entre unidades de control, denominadas esclavas (hasta 16) y una maestra por cada sistema.
Descripción y Funcionamiento de los Componentes
- Unidad maestra: Traduce los datos entre las UCE de la red LIN y la red CAN, controlando la transmisión de datos y su velocidad.
- Unidades esclavas: Tienen una función específica. Los sensores incorporan una electrónica que analiza los valores medidos y los transmite a la red LIN mediante señales digitales. Los actuadores transmiten instrucciones en forma de señales de datos LIN, procedentes de la unidad de control LIN maestra.
- El cable: La red LIN dispone de un único cable para la transmisión de datos. Tiene una sección de 0.35 mm² y no dispone de apantallamiento.
Red MOST
La red MOST (Media Oriented Systems Transport) se emplea para la transmisión de datos de alta velocidad en red de los sistemas de información y entretenimiento, pudiendo llegar hasta 21 Mbit/s.
Ventajas
- Transferencia de información digitalizada.
- Transmisión de datos por medio de ondas luminosas.
- La utilización de conductores optoelectrónicos supone un menor número de cables y peso.
- No se generan ondas electromagnéticas parásitas.
- Alta seguridad contra fallos e interfaces.
Descripción y Funcionamiento de los Componentes
- Unidad de control: Está constituida por el transceptor MOST, compuesto por un transmisor y un receptor. El transmisor envía los mensajes en forma de señales de tensión al transmisor de fibra óptica, que transforma las señales de tensión en luminosas por medio de un diodo LED. Las señales luminosas son conducidas por un conductor optoelectrónico hacia la siguiente UCE.
- Conductor optoelectrónico (LWL): Transmite las señales en forma de ondas luminosas entre las UCE. Está formado por cuatro capas:
- Núcleo (interior)
- Capa reflectante (segunda)
- Camisa negra (tercera)
- Camisa de color (cuarta)
Principio de Reflexión Total
Al incidir un rayo lumínico sobre la capa límite existente entre dos materiales de diferente densidad óptica, el rayo se refleja totalmente si el ángulo de incidencia es pequeño. Este fenómeno se cumple con curvaturas superiores a 25 mm de radio.
Manipulación de Conductores Optoelectrónicos
- No realizar uniones mediante métodos químicos o térmicos.
- Evitar dañar la camisa.
- No doblar a un radio menor de 25 mm.
- En las uniones, las superficies deben estar alineadas, limpias y sin daños.
- No deben existir huecos entre la superficie frontal del conductor y la superficie de contacto de la unidad de control.