Application of the Diagnostic Imaging Technique in the Functional
Evaluation of Electronic Acceleration Systems
|
Cristian Lema Romero=
Instituto Superior Tecnológico Luis Rogerio González Azogues, Ecuador fernando.lema@institutoscanar.ec Orcid: 0000-0002-1618-3214 |
Rómulo Astudillo Bra=
vo Instituto Superior Tecnológico Luis Rogerio González Azogues, Ecuador romulo.astudillo@institutoscanar.ec Orcid: 0000-0001-9001-5270 |
Mayra Asitimbay Rega=
lado Instituto Superior Tecnológico Luis Rogerio González Azogues, Ecuador mayra.asitimbay@institutoscanar.ec |
Palabras Clave: Diagnóstico=
por
imágenes, cuerpo de aceleración electrónico, control PWM.
Enviado: 14/01/2020 Sumario: I Introducción, II Materiales y Métodos, III Resultados, IV
Conclusiones. Como
citar: Lema, Cristian., Astudillo, Rómulo.,
& Asitimbay, Mayra. (2020). Aplicación de la Técnica de Diagnóstico=
por
Imágenes en la Evaluación Funcional de Sistemas Electrónicos de
Aceleración. Revista Tecnológica - Espol, 32(2). Recuperado a pa=
rtir
de http://www.rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/704 http://www.rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/rte/article/view/70=
4 https://doi.org/10.37815/rte.v32n2.704
Keywords: Imaging diagnosis, electronic throt=
tle
body, PWM control.
&nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp;
I.INTRODUCCIÓN
La <=
span
lang=3DES-MX style=3D'mso-ansi-language:ES-MX;mso-fareast-language:ES-MX'>i=
mportancia
de la técnica de diagnóstico por imágenes en la industria automotriz permite
poner a prueba actuadores, sensores, y demás elementos electrónicos del
vehículo. Se basa en la aplicación de corriente alterna de intensidad baja =
en
el elemento que se va a comprobar; la circulación de esta corriente
referenciada a la masa del circuito permite graficar una imagen del
comportamiento en el desfase de la tensión y corriente según lo argumenta <=
w:Sdt
Citation=3D"t" ID=3D"-1842070073">[1]
Lo desarrollado en este trabajo permite u=
tilizar
la técnica de diagnóstico por imágenes mediante el desarrollo de un banco de
comprobación para un cuerpo de aceleración electrónica y un pedal de aceler=
ador
de un vehículo Chevrolet Silverado. Se utiliza un osciloscopio automotriz de
marca Hantek DSO1008A, se desarrolla un circuit=
o que
replica el trazador de imágenes propuesto por
El análisis realizado permite determinar =
el
estado funcional de los sensores integrados en el pedal y en el cuerpo de
aceleración mediante la caracterización de imágenes con el afán de establec=
er
unas gráficas de referencias que sirvan de comparativa para un diagnóstico
futuro sobre estos sistemas.
=
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp;
II.MATERIALES Y MÉTODOS
En el presente
trabajo se utiliza una metodología de tipo analítica experimental mediante =
el
desarrollo de un banco de comprobación para sistemas de aceleración
electrónicos utilizando la técnica de diagnóstico por imágenes de acuerdo c=
on
lo propuesto en
Se realiza un análisis funcional del sistema de
aceleración electrónica de un vehículo Chevrolet Silverado en cuanto al ped=
al y
aleta de aceleración electrónica, mediante la caracterización del
comportamiento de los sensores y motor eléctrico internos utilizando la téc=
nica
de diagnóstico por imágenes.
Este método consiste en introducir al component=
e o
circuito a diagnosticar una corriente alterna de muy bajo valor según se
argumenta en
La ima=
gen
generada, de acuerdo con
En el sistema de aceleración electrónico se
realizaron mediciones de voltaje en las señales de los 2 sensores de posici=
ón
denominados como Throttle
Position Sensor (TPS1 y TPS2), esto cuando el ciclo de trabajo de=
una
señal de ancho de pulso modulado (Pulse Width <=
span
class=3DSpellE>Modulation - PWM) se incrementa progresivamente,
permitiendo la apertura de la aleta y la consecuente variación en la señal =
de
los sensores de posición de ésta. Para controlar el consumo de corriente del
motor eléctrico y realizar un acoplamiento entre la señal del control PWM y=
el
motor eléctrico, se utiliza un módulo de encendido denominado por
Se generan imágenes de
estos componentes que se encuentran en estado funcional óptimo, ya que se
realiza en un vehículo sin códigos de falla alguna en relación con este
sistema, y se implementan estos elementos en un banco de comprobación. Se
interpreta su estado funcional con base en la comparación de las señales de
referencia tomadas.
En
Para este proceso hay que considerar que la
generación de la imagen depende del tipo de circuito que esté bajo prueba
El circuito abierto se muestra en la Fig. 1, que
tiene una resistencia infinita por lo tanto es una línea horizontal, puesto=
que
la corriente es siempre cero independientemente del voltaje aplicado según =
lo
explica
Fig. 1. Comportamiento del diagnóstico por imágenes para un circuito
abierto
Un cortocircuito es una línea vertical, debido a
que el flujo de corriente para cualquier tensión aplicada es infinito, se
representa por una línea vertical sobre el eje de corriente debido ya que no
existe voltaje en las puntas de prueba, esto se argumenta en
Fig. 2. Comportamiento del diagnóstico por imágenes para un corto
circuito
El trazado de la curva =
para
un elemento resistivo resulta una línea inclinada. Esta forma se produce de=
bido
a las ondas senoidales de intensidad y voltaje en la resistencia varían seg=
ún
el grado de circulación de corriente en dependencia del valor de la resiste=
ncia
según explica
Fig. 3. Comportamiento del diagnóstico por imágenes para un elemento
resistivo
El trazo de la curva para un elemento capacitiv=
o indica
una forma elíptica, esta forma se produce debido a un desfase que existe de=
90
grados en la onda senoidal del voltaje con respectos a la onda senoidal de =
la
intensidad; el ancho de la forma elíptica indicará el valor capacitivo de
acuerdo con
Fig. 4. Comportamiento del diagnóstico por imágenes para un elemento
capacitivo. Fuente:
El trazado de curva según lo explica
a)
(b)
Fig. 5. Imágenes para elementos semiconductor. a) Diodo, b) Diodo Ze=
ner.
Fuente:
Dependiendo del fabricante, el pedal del aceler=
ador
cuenta con dos o tres sensores que miden la posición ya sea del pedal o del
cuerpo de aceleración. Al presionar el pedal, se envía una señal analógica =
a la
computadora de motor, la cual interpreta la solicitud del conductor y orden=
a al
cuerpo de aceleración la apertura de la mariposa, en función del requerimie=
nto
y de las condiciones de desempeño del vehículo
=
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
III.RESULTADOS
La construcció=
n del
circuito se realiza de acuerdo con lo que se establece en la metodología. El
circuito que se sugiere en
Fig. 6. Diagrama de trazador de imágenes
Fuente:
Adaptado de
El=
procedimiento
de construcción requiere la adquisición de los componentes y materiales par=
a su
fabricación, tales como estaño, cautín, pasta de soldar, placa perforada, c=
onos
banana, el transformador de corriente, resistencia de 1Kohm y potenciómetro=
de
10KOhm. Se ubican los componentes en una caja donde se podrá manipular y
realizar las pruebas con la técnica desarrollada, lo cual se muestra en la =
Fig.
7.
Fig. 7. Trazador de imágenes desarrollado
La configuración del pe=
dal
se muestra en la Fig. 8 en la forma de la disposición de sus pines. Estos p=
ines
de izquierda a derecha en vista frontal del conector llevan +5V de alimenta=
ción
para los dos sensores de posición, una señal del primer sensor de posición =
de
la aleta y a continuación una masa. El cuarto pin dispone una masa para el
segundo sensor, y a continuación la señal del segundo sensor de posición de=
la
aleta de aceleración. Finalmente, en el pin seis existe la alimentación de =
+5V
para el segundo sensor de posición.
Fig. 8. Disposición de pines del pedal electrónico
La configuración del cu=
erpo
de aceleración electrónico se muestra en la Fig. 9 en forma de la disposici=
ón
de pines; éstos, de izquierda a derecha en vista frontal del conector llevan
una alimentación de +5V del TPS2, una señal del primer sensor de posición d=
e la
aleta y a continuación otra señal del segundo sensor de posición; el cuarto=
pin
corresponde a una masa del TPS1. En la fila inferior, en el primer pin, se
identifica una masa del TPS2, y seguidamente el pin de control del motor el=
éctrico
del cuerpo de aceleración, el pin de alimentación de +5V del TPS1 y el últi=
mo
nuevamente el pin de control del motor.
Fig. 9. Disposición de pines del cuerpo de aceleración
Se mide las señales de =
los
sensores utilizando una técnica convencional de diagnóstico mediante el
osciloscopio en las diferentes aperturas aproximadas al 25%, 50%, 75%, 100%=
de
control PWM aplicado para las señales de TPS y de movimiento del pedal para=
las
señales APP. Se identifica la variación de voltaje en dicha señal. Como eje=
mplo
se muestra la señal del pedal APP1 ascendente al 25% de apertura que inicia=
con
un valor de 0,84 voltios, lo cual se muestra en la Fig. 10. La escala de la
figura capturada por el osciloscopio muestra en el eje X el tiempo en una
escala de 500ms por división y en el eje Y una escala de Tensión (V).
Fig. 10 Accionamiento del pedal al 25%
Se nota que el
potenciómetro se encuentra completamente funcional debido a que no presenta
ninguna deformación ni entrecorte a lo largo del desplazamiento del pedal,
desde la posición de reposo hasta el desplazamiento total. Sucede lo mismo =
con
las señales de los otros sensores de posición analizados tanto en el pedal =
como
en el cuerpo de aceleración.
Los resultados, aplican=
do
el método de diagnóstico por imágenes obtenidos al pedal de aceleración señ=
al
del APP1 entre los pines dos (señal) y tres (masa), se muestran en la Fig. =
11.
La pendiente de la recta que se obtiene dependerá directamente del valor de
resistencia eléctrica del sensor, por lo que con la apertura del 25% aplica=
do
se obtiene siempre este patrón de imagen, teniendo un valor específico para
esta prueba. Siendo así, no es necesario tener la escala en los ejes XY sino
más bien el patrón para que de esta forma, cuando se compare con otro compo=
nente
de las mismas características, se pueda valorar el elemento solo con el pat=
rón
de la imagen obtenida más no con su comportamiento de tensión y corriente. =
De
esta forma, la técnica de diagnóstico por imágenes permite tener una base de
datos de múltiples componentes en condiciones de operación específicas para=
que
se pueda comparar elementos con sospecha de fallo.
Fig. 11. Señal APP1 pines 2 y 3 utilizando =
la
técnica de diagnóstico por imágenes
Los resultados aplicand=
o la
técnica de diagnóstico por imágenes al tomar las muestras en el sensor de
posición TPS1 con un 25% de PWM se identifican en la Fig. 12. La figura
obtenida corresponde con una resistencia y ésta varía en función de la aper=
tura
de la aleta. Se obtiene el mismo comportamiento en ambos sensores.
Fig. 12. Figura por medio de diagnóstico por imágenes en el sensor
TPS 1
El proceso de diagnósti=
co
por imagen empleando el trazador de curvas tiene limitaciones en la
visualización de imágenes en circuitos donde la resistencia es muy baja o a=
lta.
Las pruebas efectuadas en el motor eléctrico del cuerpo de aceleración mues=
tran
un valor muy cercano a un cortocircuito, ya que su resistencia se encuentra=
en
valores cercanos a 3ohmios. Se recomienda caracterizar su comportamiento co=
n el
ajuste que se puede realizar por medio del potenciómetro del trazador
implementado. Éste permite un ajuste para una visualización más adecuada; s=
in
embargo, se debe contrastar con métodos tradicionales de diagnóstico como un
multímetro donde se puede determinar de forma exacta su resistencia o la
medición de corriente del motor por medio de una pinza amperimétrica. En el
cuerpo de aceleración en estudio se determina un valor de 3ohmios de
resistencia eléctrica.
=
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
IV.CONCLUSIONES=
El control PWM desarrollado se mantiene a una frecuencia fija de 1Khz y=
se
varía el ancho de pulso para llegar a obtener el rango de apertura de la al=
eta.
Se determina que se encuentra entre el 55% al 75% para una apertura total de
aleta bajo estas condiciones de operación en las pruebas realizadas. Con es=
to,
la aleta de aceleración electrónica puede ser operada para su total apertura
permitiendo aplicar la técnica de diagnóstico por imágenes y caracterizando=
su
comportamiento.
Se registra la figura
típica de una resistencia eléctrica en los sensores TPS y APP utilizando la
técnica de diagnóstico por imágenes; esto según lo descrito en la metodolog=
ía
donde la variación de dicha resistencia se encuentra en función de la posic=
ión
de la aleta o pedal; sin embargo, es de notar que aplicando esta metodologí=
a no
es necesario establecer los valores típicos punto a punto para determinar un
cambio de señal, como se realiza con la técnica convencional mediante el
osciloscopio; más bien, al variar la posición de cualquier sensor, éste
simplemente registra un cambio en la pendiente de dicha gráfica y es más
sencillo identificar si existe algún problema en la pista resistiva de los
elementos en análisis, siendo subjetiva la escala de tensión – corriente de=
la
técnica utilizada. Sumado a la ventaja de no necesitar alimentación para su
comprobación y por consecuente no necesitar el vehículo para su respectivo
análisis por técnicas convencionales de diagnosis, simplifica efectivamente=
el
proceso para definir el recambio del componente con el uso de esta metodolo=
gía,
ya que se puede establecer un banco de patrones de distintos componentes.
RECONOCIMIENTOS
Este trabajo ha sido financiado
parcialmente por el Proyecto de Investigación denominado “Desarrollo de un
laboratorio didáctico para la evaluación funcional de sistemas de aceleraci=
ón
electrónicos automotrices en el Instituto Superior Tecnológico Luis Rogerio
González, utilizando la técnica de diagnóstico por imágenes”.
REFERENCIAS
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[10] R. Núñez, “Diagnóstico Por Imágenes Del Sistema De
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018.
Aplicación de la Técnica de Diagnóstico por
Imágenes en la Evaluación Funcional de Sistemas Electrónicos de Acelera=
ción 2