Panel de control del auto eléctrico II

s
Universidad de Chile.
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas.
Departamento de Ingeniería Eléctrica.
SEMINARIO DE DISEÑO
“Panel de Control del Auto Eléctrico II”
SD20A:
Profesor Guía:
Integrantes:
Seminario de Diseño
Rodrigo Palma Behnke
.
Luis Andrés López Reyes
Rodrigo Martín de la Castilleja Mendoza
1. Índice
1. Índice ..................................................................................................................................................... 2
2. Resumen ejecutivo ................................................................................................................................. 4
3. Introducción ....................................................................................................................................... 5
3.1 Introducción ............................................................................................................................. 5
3.2 Motivación ............................................................................................................................... 5
3.3 Descripción del problema ........................................................................................................ 5
3.4 Objetivos.................................................................................................................................. 6
3.4.1 Objetivos generales ....................................................................................................... 6
3.4.2 Objetivos específicos .................................................................................................... 6
3.5 Plazo de ejecución del proyecto .............................................................................................. 6
3.6 Plan de trabajo ......................................................................................................................... 7
4. Estado actual de los autos Eléctricos .................................................................................................... 8
4.1 Historia .................................................................................................................................... 8
4.2 Estado actual ............................................................................................................................ 8
5. Procedimientos .....................................................................................................................................10
5.1 Plano general .........................................................................................................................10
5.2 Elección e implementación del sensor de Temperatura ..........................................................11
5.2.1 Termocupla ...................................................................................................................12
5.2.2 Termistor ......................................................................................................................12
5.3 Implementación del Amperímetro ..........................................................................................14
5.4 Implementación del Voltímetro ..............................................................................................15
6 Resultados .............................................................................................................................................16
6.1 Resultados...............................................................................................................................16
6.2 Plan futuro ..............................................................................................................................16
6.3 Fuentes de error ......................................................................................................................17
7. Conclusiones .......................................................................................................................................18
7.1 Conclusión ..............................................................................................................................18
7.2 Conclusiones técnicas .............................................................................................................18
8. Referencias ...........................................................................................................................................19
9. Anexos ...................................................................................................................................................20
9.1 Anexo A: Cotizaciones ..........................................................................................................20
9.3 Anexo C: Circuito amplificador ............................................................................................22
9.4 Anexo D: Especificaciones del termistor ...............................................................................23
9.5 Anexo E: Especificaciones del inversor ................................................................................24
9.6 Anexo F: Circuito Inversor ....................................................................................................25
9.7 Anexo G: Manual de usuario .................................................................................................26
9.8 Anexo H: Interfaz Gráfica .....................................................................................................29
9.9 Anexo G: Índice de figuras ....................................................................................................30
2
3
2. Resumen ejecutivo
El proyecto del auto eléctrico se ha dividido en las siguientes etapas:





Sistema de Control del Motor.
Sistema de Carga de Baterías.
Sistemas de Medición, Instrumentos y Protección.
Sistema de carga con tecnologías alternativas e integración del sistema.
Sistema de frenado regenerativo e integración de sistema.
Estamos a cargo de la etapa del sistema de monitoreo y medición, y en esta área,
nos concentraremos en el monitoreo de la temperatura, voltaje, corriente y
número de revoluciones del motor.
Para ello hemos modificado la interfaz gráfica del grupo anterior, facilitando su
lectura e incorporando nuevos canales, los cuales permitirán ir censando diferentes
componentes del motor al mismo tiempo.
Todo ello permitirá establecer un sistema de monitoreo desde el Laptop a través
del software LabView1.
Para mesurar las variables con el Laptop, empleamos una modificación de la
interfaz2 creada por el grupo anterior.
1
2
Programa que permite el diseño y ejecución de herramientas para el manejo de datos.
Mas datos de esta interfaz en el anexo.
4
3. Introducción
3.1 Introducción
En el presente informe se hace un seguimiento del estado en que se encuentra el
proyecto del auto eléctrico en su fase de monitoreo y medición. Se explica el
funcionamiento y elección de los componentes tales como sensores, amperímetro y
voltímetro. Además se presentan otras alternativas que, en el futuro, promuevan el
perfeccionamiento del equipo de monitoreo y medición.
Nuestro trabajo se centra en la incorporación de un sistema de lectura y monitoreo
de la temperatura del motor y la modificación de la interfaz para los nuevos
requerimientos, que se resumen esencialmente en la incorporación de más canales de
lectura. Esto sin duda nos asegura el correcto funcionamiento del vehículo, además de
alertarnos de posibles fallas y mal funcionamientos.
3.2 Motivación
La idea de trabajar en un proyecto que mezclara informática con electricidad,
satisfacía nuestra necesidad de encontrar un seminario que se adecuara a nuestros
gustos. Podemos decir que es un proyecto bastante ambicioso, y con muchas
amplitudes de acción, tantas, que a momentos nos hace sentir que un semestre es
poco para abarcar el tema del auto eléctrico, y eso que solo estamos en la etapa de
monitoreo.
Cabe destacar también el hecho de saber que estamos trabajando en un proyecto,
donde no sólo están involucrados compañeros memoristas, sino también nuestro
cliente, el cual está a cargo del proyecto, tanto en su administración como en los
costos, nos deja en un estado de intranquilidad (dado su actual problema de
movilización del cliente), la cual solo se puede suplirse con nuestro esfuerzo y
dedicación a este proyecto.
3.3 Descripción del problema
El auto eléctrico en su fase de monitoreo y medición funciona desde el semestre
anterior, período en el cual se han incluido un tacómetro, la interfaz hecha en C++ y
el ADC3.
El cliente requiere de mas datos sobre el estado del motor, es decir, incorporar un
sensor de temperatura y un voltímetro. Sin embargo, debemos incorporar un sistema
que lea la temperatura, el voltaje y el amperaje desde el único canal que se encuentra
en funcionamiento.
3
Conversor Análogo Digital (Analog Digital Conversor).
5
En todo este tiempo se ha contado con un Laptop 486, el cual entrega datos con una
rapidez deficiente.
El cliente reconoce problemas respecto al proceso de actualización de datos y por
sobre todo, dificultades para el manejo de la interfaz gráfica hecha en C++.
3.4 Objetivos
3.4.1 Objetivos generales
 Satisfacer las necesidades del cliente con respecto al auto eléctrico.
 Contribuir en la implementación y creación de sistemas de monitoreo del auto
eléctrico.
3.4.2 Objetivos específicos
 Cambiar el modo de obtención de datos de la puerta paralela del Laptop (antes se
ocupaba un ejecutable basado en C), y utilizar Labview directamente.
 Construir un sensor de temperatura para el motor y enlazarlo a la estructura ya
existente tanto en la interfase misma como en Labview. Además, avisar sobre el
calentamiento del motor.
 Diseñar e implementar un medidor de corriente del motor y conectarlo a la
interfaz.
 Diseñar e implementar un medidor de voltaje de las baterías y conectarlo a la
interfaz.
 Crear un manual de uso.
 Optimizar el uso del equipo, tanto en la entrega de datos como en su rapidez.
3.5 Plazo de ejecución del proyecto
En primera instancia el proyecto solo constaba de un objetivo concreto: Lograr la
medición de temperatura del motor, sin embargo, con el paso del tiempo, viendo las
necesidades reales del cliente, se han ido incorporando nuevas necesidades, como son
la optimización general del sistema, y en general los objetivos ya antes mencionados.
Cabe destacar que los objetivos han sido establecidos con el objeto de ser resueltos
en un plazo no mayor a 4 meses (un semestre).
6
3.6 Plan de trabajo
Una gran parte de nuestro tiempo la hemos ocupado para analizar el modelo del
grupo anterior.
Cabe destacar que el tiempo promedio que pensamos disponer para el proyecto es de
tres sesiones de laboratorio en la semana, es decir, aproximadamente 6 a 7 horas.
Siguiendo con esto, pensamos trabajar en la interfaz gráfica haciéndola más
amistosa.
Luego realizar la lectura de más canales.
Posteriormente empezar a trabajar en un sensor de temperatura, medidor de
corriente y medidor de voltaje adecuado para el motor del auto eléctrico.
Colocar los sensores en el auto eléctrico.
A continuación realizar un manual para el usuario.
Por último comprobar el buen funcionamiento del equipo en la práctica y su
comportamiento dentro del auto. Además, realizar el informe respectivo y preparar la
presentación para el cliente.
7
4. Estado actual de los autos Eléctricos
4.1 Historia
Los autos eléctricos no son un "invento" moderno. En realidad, fueron concebidos
antes que los autos con motores a base de combustibles fósiles, y sus orígenes se
remontan a la Europa de la década de 1880. La tracción por electricidad era
sumamente apreciada porque los vehículos se movían con gran suavidad, es decir
todo lo contrario de los primitivos autos a gasolina, los que fácilmente eran
reconocidos por ser ruidosos, malolientes y muy proclives a las fallas más
contundentes y también insólitas. Debido a que las baterías requieren gran espacio y
recargarse continuamente, es que se ha preferido, a través del tiempo, a los motores
de combustión interna.
Posteriormente, debido a la excesiva contaminación existente en el planeta es que
las energías renovables, en general, han tomado gran revuelo, y en el caso del auto
eléctrico, se ha podido perfeccionar el modelo.
4.2 Estado actual
Debido a la gran polución en el mundo, por las continuas subidas del valor del
petróleo y por el alto costo de mantenimiento de un motor de combustión interna,
últimamente nos ha llevado a buscar nuevas alternativas como es la movilización a
través de la energía eléctrica.
Actualmente por el hecho de que el auto eléctrico necesita menor mantención, las
empresas y varios club de golf han adoptado vehículos eléctricos, dado que no
necesitan gran autonomía.
Nuevo problema la autonomía:
Últimamente los medios para almacenar energía eléctrica se basan en baterías
electrolíticas, las cuales son extremadamente voluminosas para la cantidad de energía
que almacenan, además de no ser amigas del medio ambiente, dado a su gran
contenido de metales pesados.
Por ello se ha introducido la idea de un auto híbrido, el cual cuenta con un generador
eléctrico, utilizando combustible fósil. Luego, este alimenta unas baterías, de las
cuales el motor eléctrico obtiene su energía.
¿Pero cual es la ventaja?
8
La ventaja es que se sabe que a ciertas revoluciones, el motor a combustión interna
tiene rendimiento elevado, luego se aprovecha esta condición y se logra una mayor
eficiencia en la utilización del combustible. La mala nueva, es que sigue
contaminando y gastando petróleo.
Pero la buena nueva, es la investigación en otros medios de obtención de la energía
eléctrica, como es la celda de combustible. Ella a través de la catálisis del O2 y
H 2 obtiene energía eléctrica y como residuo vapor de agua. La gran apuesta en este
dispositivo, es que su eficiencia no esta limitada a un principio termodinámico, por
ello, se logran eficiencias entre 40% a 60 % versus 25% a 35% de un motor a
combustión interna, además de no contaminar.
Se crea un nuevo problema:
¿Cómo hacer celdas de combustibles sean relativamente económicas, para
incorporarlas a un auto eléctrico y cómo se almacena el hidrógeno de manera segura?
U.S.A, el mayor culpable de la contaminación global del planeta, plantea la celda de
combustible como solución al problema de movilización y generación de energía
eléctrica. El presidente George Bush, en un discurso, anunció una importante
inyección de recursos para investigar en esta área, los resultados se verán en un par de
años más.
9
5. Procedimientos
5.1 Plano general
Una vez revisado el estado de avance del sistema de monitoreo, que consistió a
grandes rasgos en la incorporación de un tacómetro, un amperímetro y una interfaz
gráfica, nos reunimos con el cliente para discutir el modo de operar.
Luego, estudiamos la interfaz ya existente, con el objetivo de ampliarla y disminuir
el tiempo de ejecución. Esta interfaz esta básicamente constituida por un ADC4 y un
multiplexor.
Reloj a 32.768 [Mhz]
Multiplexor
Ingreso
de los
datos
Conversor análogo
Clock 32.768 [mhz]
digital
Datos hacia el PC
FIGURA 1.1 DIAGRAMA BÁSICO DE OPERACIÓN.
Por problemas de compatibilidad5 con los PC del laboratorio, el cliente nos exigió
buscar una solución que sólo utilizara el programa LabView para obtener datos, lo
cual fue estudiado e incorporado.
4
5
Conversor Análogo Digital (Analog Digital Conversor).
Antes se ocupaba una librería en C, la cual era funcional pero poco amistosa.
10
Tras esto, realizamos la modificación pertinente con el objetivo de leer múltiples
canales. Para hacer esto, leemos el único canal disponible del ADC, el cual reparte la
lectura a tres canales disponibles en la interfaz, los cuales reciben un refresco del
orden de 50 milisegundos (variable a elección del cliente, recomendable a partir de 30
milisegundos), cada uno de los cuales entrega información sobre la temperatura, el
voltaje y nivel de corriente del motor.
Tras la búsqueda de la optimización del sistema, el cliente ha aceptado el reemplazo
del viejo Laptop 486, por uno de mayor velocidad (de plataforma 586 o superior).
Debido a esto consideramos el tema de cambiar el tipo de puerto de un SPP6 a un
ECP o EPP. Sin embargo, esto implica un cambio de la interfase, aplazando la
ejecución del proyecto, por lo cual esto último no fue considerado.
Por otra parte, para reducir el ruido de los componentes, incorporamos una
resistencia de 1 M, la cual va directamente conectada a tierra, para así no recibir
voltajes parásitos.
El principal problema fue que el conversor estaba adecuado para el puerto del
Laptop, el cual no cumplía con los estándares actuales. Por ello, cuando se conectó el
nuevo Laptop los 4 canales de control (usados en este caso para recibir los canales de
datos que entrega el conversor) no eran correctamente interpretados. Se consultó al
grupo anterior sobre especificaciones técnicas del tipo de datos. Ellos nos aconsejaron
ocupar un inversor para convertir señales digitales a O/C7. Esto se incorporó para los
canales restantes en una placa aparte.
5.2 Elección e implementación del sensor de Temperatura
“Esta medida tiene un carácter de seguridad, ya que, cuando un motor sobrepasa una
cierta temperatura pierde efectividad, vida útil y hasta se puede dañar gravemente.
Luego saber si ésta excede a ese valor extremo es indispensable”8.
Planteamos 3 ideas:
1) Poner una termocupla, pegada sobre el motor.
2) Colocar un sensor infrarrojo en las cercanías del motor para ver la temperatura, la
cual fue rechazada por el cliente.
3) Elección de un termistor.
6
Tipos de interfase del puerto paralelo. Mas detalles en el anexo.
Open Collector: Es un protocolo para transmitir datos digitales. Mas datos sobre el inversor en el anexo.
8
Extracto del informe del grupo anterior.
7
11
5.2.1 Termocupla
Buscamos la termocupla adecuada para el rango de temperaturas asociado al motor
(estimamos en -20 a 120 ºC ). Para este caso la termocupla que más se adecua es la
del tipo T (rango de -160 a 400 ºC), la que claramente cumple con lo pedido.
La siguiente fase consistió en calibrar el sensor para que esté dentro del rango de
operación del dispositivo, el cual resultó ser casi una recta, por lo que realizamos un
Taylor de primer orden, sin embargo, encontramos un regulador de corriente lineal
con respecto a la temperatura (sensor AD509), el cual tiene una variación de 1
[A/k] con un valor de 298.2 [A]. Luego nuestro mínimo es 248.2 [A] y el
máximo 448 [A]. Esto nos da cerca de 100 niveles de medición del voltaje, lo cual
es suficiente para una resolución de cerca de 2 ºC.
Cabe destacar que para la eficiencia óptima de la termocupla se debe considerar el
que esté sumergida, para ello lo emularemos con el uso de pasta disipadora.
Por motivos de fuerza mayor la termocupla no se encuentra en el mercado, por lo
cual nos vimos obligados a utilizar un termistor, el cual se asemeja bastante a la
termocupla, con la gran desventaja de no ser lineal.
5.2.2 Termistor9
Aunque el termistor no es lineal y el rango de operación es menor (25ºC a 125ºC, en
comparación a los –160 °C a 400 °C de la termocupla), admite un rango de valores
aceptables para nuestras necesidades. Con la ayuda de LabView se puede calibrar y
lograr al menos la precisión de al menos 3º C, lo cual es suficiente para detectar
temperaturas anormales.
relacion T° vs Valor
140
Temperatura C°
120
100
80
60
relacion
Exponencial (relacion)
40
y = 14,488e0,0091x
R2 = 0,9827
20
0
0
50
100
150
Valor Hexadecimal
200
250
FIGURA 5.2 GRÁFICO DE RELACIÓN Tº VS VALOR HEXADECIMAL.
9
THERMally sensitive resISTORS
12
FIGURA 5.2.1 CIRCUITO DEL TERMISOR.
Se consideró un modelo exponencial para modelar el comportamiento del termistor,
ya que si bien no se asemeja en el rango de temperaturas bajo, si lo hace en el rango
alto y comprobándolo con la realidad, los resultados concuerdan con un rango de 3°C
de error.
Cabe destacar que se escogió un modelo exponencial, para optimizar la precisión de
los valores, los cuales pueden estar desfasados por un lapso de tiempo de hasta 10
segundos ( tiempo que se demora el termistor en alcanzar la temperatura a medir),
pero ello no ha de ser importante, dado que el motor por su gran volumen no debiese
cambiar de temperatura tan bruscamente.
El termistor esta colocado en la rosca del tornillo de remolcamiento del motor, mas
específicamente de este modo:
Tornillo.
Termistor con grasa disipadora sobre un
“colchón” de alambres de cobre.
Carcaza del motor.
FIGURA 5.2.2 MONTAJE DEL TERMISTOR.
13
5.3 Implementación del Amperímetro
“Tener una buena medición de la corriente del motor, nos permitirá conocer la
eficiencia del auto eléctrico, ya que, a menor corriente existe un menor esfuerzo tanto
del motor como del controlador. Además en casos de autos eléctricos con freno
regenerativo sirve para cuantificar esta implementación” 10.
FIGURA 5.3.3 DIAGRAMA DEL AMPERÍMETRO.
Se logró diseñar y simular el circuito basado en un amplificador operacional por
medio del programa Pspice. Sin embargo, en el modelo real, se debió corregir el valor
de las resistencias obtenidas.
La señal del “Shunt”11 es proporcional a la intensidad de corriente y está en el rango
de 0 a 50 [mV]. Luego, gracias al amplificador operacional, llega hasta un rango de 0
a 5 [V]. Por último es enviado al ADC12 para la entrega de datos.
Se instaló una resistencia de 266[] entre las tierras, lo cual en condiciones
extremas de cortocircuito, permite la circulación de una corriente del orden de 200
[ mA ].
10
Extracto del informe del grupo anterior.
Resistencia de bajo valor que admite corrientes elevadas. Se usa para mesurar amperajes.
12
Conversor Análogo Digital.
11
14
5.4 Implementación del Voltímetro
FIGURA 5.4 DIAGRAMA DEL VOLTÍMETRO.
Se recibe la señal de voltaje entre 0 a 80 [V] de la entrada del acelerador, la cual se
envía a un divisor de tensión (que sólo usa 3 [mA] ). Ésta señal es amplificada gracias
al amplificador operacional cuyo factor de amplificación está regulado por un
potenciómetro de la caja anexa, hecha por nosotros, hasta el rango de 0 a 5 [V]. Por
último, la señal es enviada al ADC.
La gran similitud entre los circuitos, nos dió la idea de juntarlos en uno, utilizando
un LM32413 que tiene 4 canales diferentes para la amplificación.
13
LM324 Amplificador operacional de 4 canales. Mas detalles en el anexo.
15
6 Resultados
6.1 Resultados
El primer resultado concreto que obtuvimos fue la realización de una interfaz que
reemplazará el programa en C14. Sin embargo, esta tuvo que ser modificada, en mas
de una ocasión. Además, incluimos un contador, el cual permite el intercambio de
canales. Por último tuvimos que integrarlo a la interfaz anterior.
El segundo resultado fue la realización de un circuito, el cual incorpora un LM324.
A grandes rasgos nos permitió leer los canales que no cuentan con el voltaje
suficiente para ser interpretados por el conversor.
Su funcionamiento esta basado en la amplificación de las señales de voltaje, en
nuestro caso, provenientes de los sensores del motor.
El tercer logro, fue la obtención de un sensor de temperatura adecuado para el
motor que finalmente resultó ser un termistor, el cual, al ser probado en laboratorio
pasó satisfactoriamente las necesidades requeridas por el cliente, es decir, la medición
a temperatura ambiente, hasta temperaturas críticas que indican el mal
funcionamiento del motor.
Determinamos con un error de 3 ºC los 100º C calentando con un cautín la pieza que
incorpora al termistor. Con ello comprobamos la calibración teórica del termistor.
6.2 Plan futuro
Entre estos se encuentran en construir una nueva base para el Laptop, ya que la
plataforma del 486 no es adecuada, en tamaño, para el Pentium que ahora utilizamos.
Esta fase no fue llevada a cabo debido a razones de tiempo, además de no formar
parte de los objetivos planteados.
Registrar los datos para analizar la eficiencia del auto y asegurar el adecuado
funcionamiento del mismo.
En el ADC quedan cuatro puertos libres y uno amplificado a través de la caja anexa,
los cuales pueden ser utilizados a futuro para la medición de otras variables, como por
ejemplo monitorear el estado de los Mosfet del acelerador y de medir el voltaje de la
batería de servicio.
Por último, proponemos, por medio de la lectura de la temperatura del motor, la
realización de un dispositivo para el apagado automático del auto, en caso de
presentarse desperfectos.
14
Información extraída de:
http://zone.ni.com/devzone/conceptd.nsf/webmain/72C6FC6CE4AD4D1386256B1800794596?opendocumen
t&node=DZ52058_US.
16
6.3 Fuentes de error
Se colocó una resistencia de 1[MW], para evitar el efecto antena y evitar inducción
de voltajes por el ruido del ambiente.
Haciendo un estudio preliminar se puede asegurar que el error relativo sobre el
modelo del sensor de temperatura es aproximadamente de 3 °C. Estos resultados
deben ser corroborados a largo plazo, ya que las mediciones realizadas son
meramente experimentales.
Por datos del grupo anterior sabemos que el error correspondiente al tacómetro es de
30 [rpm], lo cual no presenta mayores dificultades para el uso del cliente.
Para la medición del voltaje el modelo que se presenta es lineal, y no presenta
mayores problemas.
Por último no pudimos medir el error del amperaje, ya que la fuente cuenta con una
distorsión armónica que dificulta la labor del conversor. Esperamos que en el motor
la distorsión sea menor o nula.
Otra fuente de error, es el provocado debido al uso de un voltaje variable al
momento de ocupar el Laptop dentro del auto. Por motivos de tiempo, esta variable
no pudo ser medida, sin embargo, hasta el momento no ha ocasionado grandes
problemas15.
15
El grupo anterior incorporó un condensador para atenuar esos efectos.
17
7. Conclusiones
7.1 Conclusión
Se ha logrado desarrollar un sistema de monitoreo adecuado para el motor. Cabe
destacar que en primera instancia el seminario solo exigía sensores de temperatura,
sin embargo, con el paso del tiempo se nos encargaron sistemas de lectura de voltaje
y corriente del motor, lo cual no hubiese sido posible sin el apoyo del cliente y de
nuestros compañeros memoristas.
Ha sido necesario cambiar el Laptop 486 por uno de mayor velocidad y memoria.
Se tuvo que hacer diversas modificaciones para que el nuevo Laptop fuese
compatible con el 486. Además hubo problemas en la lectura del puerto paralelo.
En resumen, se estableció una lectura efectiva desde el nuevo Laptop, a pesar de los
problemas que surgieron.
En ese sentido nos sentimos conforme con el desarrollo del seminario. Nos faltó un
poco de planificación, pero ésta fue suplida por las ganas de abordar este seminario.
Por otro lado, nos sentimos insatisfechos, en parte, debido a que las cátredas, si bien
contribuían satisfactoriamente para la presentación del proyecto y el desarrollo de
energías renovables, no fueron muy acordes con el trabajo realizado en el laboratorio.
En resumen, nos hubiese gustado tener clases dirigidas hacia circuitos.
7.2 Conclusiones técnicas
Debido a que el motor funciona hasta una temperatura promedio de 80 °C, es que el
termistor resultó ser un eficiente medio para calcular la temperatura del motor, ya que
funciona entre 25 °C a 125 °C. Además, debido a que es análogo y dado que no sufre
gran daño a altas temperaturas, es que lo consideramos adecuado para el uso
cotidiano del auto.
18
8. Referencias





Alexis Herrera, Patricio Mendoza y Sebastián Wilson "Panel de Control del Auto
Eléctrico", informe relativo a seminario de diseño, diciembre 2002.
Sitio Web del Auto Eléctrico: http://146.83.6.6/electricar/index.html.
Página acerca del uso de un puerto paralelo a través de Labview:
http://zone.ni.com/devzone/conceptd.nsf/webmain/72C6FC6CE4AD4D1386256B180
0794596?opendocument&node=DZ52058_US.
Información acerca del termistor: http://www.thermistor.com.
Información acerca del estado del arte de los autos eléctricos:
http://www.electriccardistributors.com/.
http://www.cnn.com/2002/BUSINESS/asia/11/04/japan.bridgestone/index.html.
http://www.cnn.com/2003/ALLPOLITICS/02/06/bush-energy/index.html.
19
9. Anexos
9.1 Anexo A: Cotizaciones16
En primera instancia encontramos una termocupla en Casa Royal, sin embargo, resultó ser
sumergible (necesitamos una de contacto). Por lo pronto solo encontramos una en
Victronics (87-80004 TP-D05.TERMOCUPLA PARA TES2360) la cual cuesta alrededor
de $ 3.602 pesos. Ésta se encontraba agotada, y fue reemplazada por un termistor (61121476 T-CAP SMD EIA1206 6.3V), el cual tiene un precio comercial de $ 165 pesos.
El LM324 (Amplificador Operacional Cuádruple), fue adquirido en Victronics (10-03241
LM324 QUAD AMP.OPERATIONAL DE CAPSULA SOIC14) el cual tiene un precio
comercial de $ 212 pesos.
El inversor (DM74LS05) fue adquirido en Casa Royal a un precio de $ 250 pesos.
La pasta disipadora, adquirida en Casa Royal tuvo un valor de $ 540 pesos.
16
Última fecha de actualización: 4-6-2003.
20
9.2 Anexo B: Especificaciones del LM324
Descripción general
En general, el LM324, realiza la amplificación de la señal de cuatro canales diferentes
de voltaje desde una sola fuente de alimentación que debe estar en el rango de los 3 a
32 [V].
Especificaciones varias
Voltaje de la fuente: 16 o 32 [V]
Voltaje de entrada: –0.3 a 32 [V]
Poder de disipación a T=25 °C:
14-DIP: 1310
14-SOP: 640
Rango operacional: 0 °C a 70 °C
Almacena los valores de la temperatura de –65 °C a 150 °C
Diagrama interno
21
9.3 Anexo C: Circuito amplificador
22
9.4 Anexo D: Especificaciones del termistor17
Los termistores18 son resistores que varían su resistencia con el cambio de
temperatura ambiental, y aunque, su dependencia con respecto a la temperatura no es
lineal, son muy utilizados en electrónica para el diseño de circuitos de medida y
control debido a su alta sensibilidad. Existen dos tipos básicos de termistores, los
cuales tienen, según el tipo, un coeficiente negativo (NTC)19, o positivo (PTC)20 de
resistencia - temperatura.
Fabricados a partir de los óxidos de metales de
transición (manganeso, cobalto, cobre y níquel), los
termistores de NTC son resistores semiconductores
dependientes de la temperatura. Su resistencia eléctrica
aumenta a medida que la temperatura ambiental
disminuye. Funcionando sobre una gama de –200 °C a
+1000 °C21. Ofrecen estabilidad mecánica, termal y
eléctrica, junto con un alto grado de sensibilidad.
Los termistores de PTC son resistores dependientes de la temperatura, fabricados a
partir de titanato de bario. Deben ser elegidos cuando ocurre un cambio drástico en la
temperatura. Su resistencia eléctrica disminuye a medida que la temperatura
ambiental disminuye.
Para el proyecto, hemos decidido ocupar un termistor NTC, ya que satisface los
requerimientos del motor, además de no haber otro modelo disponible en Chile.
17
Resistores Termales Sensitivos (THERMally sensitive resISTORS).
Mas información en http://www.thermistor.com.
19
Negative Temperature Coefficient.
20
Positive Temperature Coefficient.
21
Esto es en el caso general. En nuestro caso ocupamos un Termistor NTC el cual opera entre los 25 ºC a
125ºC.
18
23
9.5 Anexo E: Especificaciones del inversor
Descripción general
Este dispositivo contiene seis canales independientes cada uno de los cuales realiza una
inversión lógica. La salida open-collector requiere resistores pull-up para la adecuada
operación lógica.
Especificaciones varias
Voltaje de la fuente: 4.5 a 5.5 [v]
Rango de temperatura operacional: -55 °C a 125 °C
Voltaje de entrada:
7 [v]
Voltaje de salida alto: 5.5 [v]
Voltaje de salida bajo: 4.0 [v]
Diagrama interno
24
9.6 Anexo F: Circuito Inversor
25
9.7 Anexo G: Manual de usuario
Introducción
La Interfaz sirve para medir el comportamiento del motor a
través del puerto paralelo.
Instalación
1.- Debe tener instalado Labview Run-Time 6.1. Para ello
diríjase al CD de Labview.
2.- Ejecute setup.exe y elija una carpeta que usted desee, por
ejemplo: “c:\AutoElectrico”.
Antes de Comenzar
1.- Verifique que el sistema tenga configurado el puerto
paralelo como “SPP” u “output-only”.
Comenzando con la interfaz
1.- Abra la carpeta, y elija la aplicación “autoelectrico.exe”.
2.- Haga click en el botón .
El Panel de control
26
Tacómetro
Le será útil para medir las Rpm del
motor y saber cuando debe cambiar de
marcha.
Amperímetro
Sirve para ver cuanta carga le es
entregada al motor y avisa cuando
el motor excede del máximo
recomendado.
Cantidad de combustible
Sirve para saber cuanta energía
queda en las baterías y de este modo
cuanto es posible seguir
recorriendo.
27
Temperatura
Sirve para conocer el estado térmico del motor y avisa de
un posible recalentamiento.
Panel de mensajes
Envía mensajes de error, por ejemplo,
que la interfaz no esté conectada y
recuerda las mantenciones del equipo.
28
9.8 Anexo H: Interfaz Gráfica
Diseño de prueba
Diseño final
29
9.9 Anexo G: Índice de figuras
FIGURA 1.1 DIAGRAMA BÁSICO DE OPERACIÓN................................................................................................10
FIGURA 5.2 GRÁFICO DE RELACIÓN Tº VS VALOR HEXADECIMAL .....................................................................12
FIGURA 5.2.1 CIRCUITO DEL TERMISOR .............................................................................................................13
FIGURA 5.2.2 MONTAJE DEL TERMISTOR ............................................................................................................13
FIGURA 5.3.3 DIAGRAMA DEL AMPERÍMETRO....................................................................................................14
FIGURA 5.4 DIAGRAMA DE EL VOLTÍMETRO ......................................................................................................15
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