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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA DE ENCENDIDO
PARA AUTOMÓVIL MEDIANTE BLOQUEO POR ALCOCHECK
CON DISPOSITIVOS DE PESO Y POSICIÓN DEL CONDUCTOR
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
CÉSAR GIOVANNY GUAÑUNA POZO
DIRECTOR: ING. DIEGO LÓPEZ
Quito, Julio 2014
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2014
Reservados todos los derechos de reproducción
DECLARACIÓN
Yo CÉSAR GIOVANNY GUAÑUNA POZO, 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.
_______________________
CÉSAR GIOVANNY GUAÑUNA POZO
C.I. 1720361334
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Diseño e implementación
de sistema de encendido para automóvil mediante bloqueo por alcocheck
con dispositivos de peso y posición del conductor”, que, para aspirar al
título de Ingeniero Automotriz fue desarrollado por César Guañuna, 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. Diego López
DIRECTOR DELTRABAJO
C.I. 171136224-2
DEDICATORIA
Dedico esta tesis en primer lugar a Dios por otorgarme la oportunidad de
disfrutar este momento tan importante en mi vida, a mi madre Livia Pozo por
todo el amor y sacrifico incondicional, el cual me inspiro a culminar este
objetivo.
A mi compañera de vida Mery por su paciencia, comprensión y su apoyo
incondicional, por preferir entregarme el tiempo que le pertenecía para que yo
pueda cumplir con mi meta.
A mi pequeña hija Samantha la cual es el motor que me empuja cada día a salir
adelante, a ser un profesional de bien y una mejor persona.
AGRADECIMIENTO
A mi madre por confiar plenamente en mí y apoyarme en cada uno de los pasos
que doy, por enseñarme que en la vida no hay nada imposible que con
constancia y trabajo todo se puede lograr.
A mis Docentes por haberme sabido guiar durante mi carrera universitaria y en
especial al Ing. Diego López por impartirme sus conocimientos a lo largo del
desarrollo de esta tesis y en las aulas de clase.
vii
ÍNDICE DE CONTENIDOS
RESUMEN ......................................................................................................... xv
ABSTRACT ....................................................................................................... xvi
1. INTRODUCCIÓN. .................................................................................. 1
2. MARCO TEÓRICO. ................................................................................ 4
2.1 INFLUENCIA DEL CONSUMO DE ALCOHOL EN LA CONDUCCIÓN. 5
2.1.1 SECUELAS EN CAPACIDADES Y FUNCIÓN PSICOMOTORA. .......... 6
2.1.2 EFECTOS SOBRE LA VISIÓN DEL CONDUCTOR. ............................. 7
2.1.3 CONSECUENCIAS EN EL COMPORTAMIENTO Y CONDUCTA. ..... 10
2.2 ALCOHOLISMO. .................................................................................. 11
2.3 ALCOHOLEMIA. .................................................................................. 13
2.4 ALCOHOLÍMETRO. ............................................................................. 14
2.4.1 ALCOHOLÍMETROS EVIDÉNCIALES. ................................................ 15
2.4.2 ALCOHOLÍMETROS PORTÁTILES DE MANO. .................................. 15
2.4.3 ALCOHOLÍMETROS DESECHABLES. ............................................... 15
2.5 SENSORES DE GAS DE ÓXIDO DE ESTAÑO. .................................. 16
2.6 SENSORES DE POSICIÓN POR ULTRASONIDO. ............................ 18
2.7 MICROCONTROLADOR. .................................................................... 21
2.8 RESUMEN DE MANEJO DE PIC BASIC PRO1. ................................. 23
2.9 RESUMEN DE MANEJO DE EPICWIN Y WINPIC800. ...................... 27
2.10 ENCENDIDO TOTALMENTE ELECTRÓNICO O ESTÁTICO (DIS). ... 29
3. METODOLOGÍA................................................................................... 31
3.1 DISEÑO DE ALCOCHECK. ................................................................. 32
3.1.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA. ........................................................... 32
3.1.2 SELECCIÓN DE SENSORES Y DISPOSITIVOS. ............................... 35
3.1.2.1 Selección del sensor de gas MQ-3....................................................... 35
3.1.2.2 Selección de sensor de posición por ultrasonido SRF05. .................... 38
viii
3.1.2.3 Selección del microcontrolador PIC 16F628A. ..................................... 40
3.1.2.4 Selección de dispositivo interruptor de corte miniatura. ....................... 42
3.1.3 DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS ELECTRÓNICOS A UTILIZAR. ..... 44
3.1.3.1 Diodo 1N4007. ..................................................................................... 44
3.1.3.2 Regulador LM7805. .............................................................................. 45
3.1.3.3 Capacitor. ............................................................................................. 45
3.1.3.4 Resistencia eléctrica. ........................................................................... 46
3.1.3.5 Oscilador de cristal 4Mhz. .................................................................... 46
3.1.3.6 Transistor NPN. .................................................................................... 47
3.1.3.7 Relé. ..................................................................................................... 47
3.1.3.8 Módulo LCD 16x2................................................................................. 48
3.1.4 DISEÑO DE DIAGRAMA ELÉCTRICO EN EAGLE 4.0. ...................... 48
3.1.4.1 Voltaje de alimentación. ....................................................................... 50
3.1.4.2 Recepción de datos de los sensores de distancia. .............................. 51
3.1.4.3 Activación del sensor de gas MQ-3. ..................................................... 52
3.1.4.4 Accionamiento del relé. ........................................................................ 54
3.1.5 DISEÑO DE FASE DE BLOQUEO AL ENCENDIDO. .......................... 57
3.2 CONSTRUCCIÓN DE ALCOCHECK. .................................................. 59
3.2.1 MATERIALES A SER UTILIZADOS. .................................................... 59
3.2.2 ELABORACIÓN DEL CIRCUITO EN LA PLACA ELECTRÓNICA. ...... 60
3.2.3 PERFORACIONES Y SUELDA DE ELEMENTOS............................... 63
3.3 IMPLEMENTACIÓN DE CIRCUITO DE BLOQUEO. ........................... 65
3.3.1 INSTALACIÓN DE TOMA DE ALIMENTACIÓN DE CORRIENTE. ..... 66
3.3.2 INSTALACIÓN DE SENSORES DE POSICIÓN SRF05. ..................... 67
3.3.3 INSTALACIÓN DEL SENSOR DE GAS MQ-3. .................................... 70
3.3.4 INSTALACIÓN DE INTERRUPTOR DE CORTE MINIATURA. ........... 71
3.3.5 INSTALACIÓN DE BLOQUEO A LA BOBINA DE ENCENDIDO. ........ 72
3.4 MEDICIONES Y PRUEBAS EN LOS DISPOSITIVOS. ........................ 74
3.4.1 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN UTILIZADOS. ................................. 75
3.4.2 MEDICIÓN DE SEÑALES DEL SENSOR SRF05. ............................... 76
ix
3.4.3 MEDICIÓN DE SEÑALES DEL SENSOR DE ALCOHOL MQ3. .......... 80
3.4.4 MEDICIÓN DE SEÑALES EN EL INTERRUPTOR DE CORTE. ......... 81
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS. ............................................................. 84
4.1 ANÁLISIS DEL SENSOR DE ALCOHOL MQ3. ................................... 85
4.2 ANÁLISIS DEL SENSOR DE POSICION SRF05. ............................... 85
4.3 ANÁLISIS DE UBICACIÓN DEL INTERRUPTOR DE CORTE. ........... 86
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ...................................... 87
5.1 CONCLUSIONES................................................................................. 88
5.2 RECOMENDACIONES. ....................................................................... 89
BIBLIOGRAFÍA. ................................................................................................ 90
GLOSARIO DE TÉRMINOS. ............................................................................ 93
ANEXOS. .......................................................................................................... 94
x
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Aditivos utilizados y gas sobre el que actúa. .................................... 18
Tabla 2. Instrucciones básicas en lenguaje BASIC y su significado. .............. 25
Tabla 3. Condiciones de trabajo normales y ambientales del sensor MQ-3. .. 37
Tabla 4. Datos técnicos del sensor SRF05. ................................................... 39
Tabla 5. Tabla de comparación de PIC. ......................................................... 41
Tabla 6. Porcentaje de accionamiento del interruptor de corte....................... 44
Tabla 7. Valores correspondientes al sensor de posición por ultrasonido. ..... 51
Tabla 8. Tabla de variación de bits según el nivel de alcohol. ........................ 53
Tabla 9. Lista de materiales a ser utilizados. .................................................. 59
Tabla 10. Nivel de alcohol espirado valor real. ................................................. 81
Tabla 11. Funcionamiento del circuito en función del interruptor de corte. ....... 82
xi
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Nivel de alcohol en la sangre y porcentaje de accidentes. ................. 6
Figura 2. Vista periférica de un conductor. ........................................................ 8
Figura 3. Vista doble. ........................................................................................ 9
Figura 4. Visión borrosa. ................................................................................... 9
Figura 5. Accidente de tránsito por consumo de bebidas alcohólicas. ............ 11
Figura 6. Cronograma de emisión-recepción. ................................................. 19
Figura 7. Cono de radiación generado por el emisor. ..................................... 19
Figura 8. Campo de acción de sensores de ultrasonido en aparcamiento. ..... 20
Figura 9. Pantalla principal del MicroCode Studio. .......................................... 23
Figura 10. Selección de PIC en Microcode Studio. .......................................... 24
Figura 11. Ventana explorador de código. ....................................................... 24
Figura 12. Barra de herramientas. ................................................................... 25
Figura 13. Ventana de código. ......................................................................... 27
Figura 14. Ventana de configuración del PIC. .................................................. 28
Figura 15. Ventana listo para programar. ......................................................... 28
Figura 16. Ventana de configuración de hardware........................................... 29
Figura 17. Esquema de la distribución estática de la alta tensión. ................... 30
Figura 18. Flujograma de funcionamiento teórico del circuito. ......................... 34
Figura 19. Sensor de gas MQ-3. ...................................................................... 35
Figura 20. Características sensitivas del sensor MQ-3. ................................... 36
Figura 21. Disposición de pines sensor de alcohol MQ3. ................................ 38
Figura 22. Sensor por ultrasonido SRF05. ....................................................... 38
Figura 23. Disposición de pines sensor SRF05. .............................................. 40
Figura 24. Microcontrolador PIC 16F628A. ...................................................... 40
Figura 25. Configuración de pines del microcontrolador 16F628A................... 42
Figura 26. Interruptor de corte miniatura. ......................................................... 43
Figura 27. Diodo rectificador. ........................................................................... 44
Figura 28. Regulador de voltaje. ...................................................................... 45
xii
Figura 29. Capacitor electrolítico y cerámico. .................................................. 45
Figura 30. Resistencia Eléctrica. ...................................................................... 46
Figura 31. Oscilador de cristal. ......................................................................... 46
Figura 32. Transistor. ....................................................................................... 47
Figura 33. Relé. ................................................................................................ 47
Figura 34. Módulo LCD 16x2. .......................................................................... 48
Figura 35. Diagrama de bloques del circuito de alcocheck. ............................. 49
Figura 36. Imagen en 3D creada con Eagle 3D. .............................................. 55
Figura 37. Diagrama eléctrico de alcocheck. ................................................... 56
Figura 38. Circuito original de sistema de encendido Skoda fabia 2.0. ............ 58
Figura 39. Circuito de bloqueo al sistema de encendido Skoda fabia 2.0. ....... 58
Figura 40. Diagrama electrónico impreso en acetato. ...................................... 60
Figura 41. Placa con diagrama impreso por medio de acetato. ....................... 61
Figura 42. Proceso de desintegración de cobre sobrante por medio de ácido.62
Figura 43. Perforación de placa electrónica. .................................................... 63
Figura 44. Pistas de la placa electrónica con todos sus elementos soldados. . 65
Figura 45. Placa electrónica con todos sus elementos soldados. .................... 65
Figura 46. Vista de pines de conector de alimentación 12V. .......................... 66
Figura 47. Sensor de posición por ultrasonido Izquierdo. ................................ 67
Figura 48. Esquema de posición de sensor por ultrasonido Izquierdo. ............ 67
Figura 49. Sensor de posición por ultrasonido Medio. ..................................... 68
Figura 50. Esquema de posición de sensor por ultrasonido Medio. ................. 68
Figura 51. Sensor de posición por ultrasonido Derecho. ................................. 69
Figura 52. Esquema de posición de sensor por ultrasonido Derecho. ............. 69
Figura 53. Funcionamiento de los 3 sensores de posición por ultrasonido. ..... 70
Figura 54. Ubicación del sensor de gas MQ-3 dentro del vehículo. ................. 71
Figura 55. Esquema de ubicación de interruptor de corte miniatura. ............... 72
Figura 56. Identificación de conector y bobina de encendido. ......................... 73
Figura 57. Identificación de pin de alimentación de corriente. ......................... 74
Figura 58. Ubicación de placa principal del circuito en el vehículo. ................. 75
xiii
Figura 59. Osciloscopio Automotriz OTC-3840F. ............................................. 76
Figura 60. Pulso de 10 us. Gráfica teórica. ...................................................... 77
Figura 61. Pulso de 10 us. Gráfica práctica. .................................................... 77
Figura 62. Sucesión de pulsos de ultrasonido gráfica teórica. ......................... 78
Figura 63. Sucesión de pulsos de ultrasonido gráfica práctica. ....................... 78
Figura 64. Ancho de pulso de salida gráfica teórica. ........................................ 79
Figura 65. Ancho de pulso máximo gráfica práctica. ........................................ 79
Figura 66. Ancho de pulso con obstáculo a 25cm grafica práctica. ................. 79
Figura 67. Variación de voltaje según nivel de alcohol presente en el aliento. 80
Figura 68. Primario de encendido, skoda fabia 2006 con interruptor cerrado. . 83
Figura 69. Primario de encendido, skoda fabia 2006 con interruptor abierto. .. 83
xiv
ÍNDICE DE ANEXOS
ANEXO I: Circuito interno sensor MQ3. ......................................................... 95
ANEXO II: Programa del microcontrolador. ..................................................... 95
ANEXO III: Diagrama de pines sensor MQ3..................................................... 99
xv
RESUMEN
Para comenzar con el desarrollo del proyecto se estudió en el material de
bibliografía todo lo concerniente a índices de consumo de alcohol y los efectos
que estos conllevan si se juntan con la conducción, se estudió también al
sistema de encendido del vehículo Skoda Fabia 2.0 y los diferentes sensores
que actúan en el circuito de bloqueo. Para la elaboración del circuito se adquirió
el sensor de alcohol MQ-3, el de posición por ultrasonido SRF05 y el interruptor
de peso. Ya con todos los elementos principales a disposición se diseñó el
circuito de bloqueo tomando en cuenta parámetros como el suministro de
voltaje por medio de la batería del vehículo y la carga que ejerce el circuito de
bloqueo en el sistema de generación de energía del automóvil. Después del
diseño se construyó el circuito en la placa electrónica. Posteriormente se
colocó el circuito de bloqueo y los sensores de alcohol, peso y posición en
lugares estratégicos dentro del habitáculo del vehículo con el objetivo de no
interferir en la estética del mismo. Finalmente ya con todos los dispositivos
correctamente instalados se realizó la medición y el análisis de los sensores
cuando el conductor se encuentra sobrio y cuando ha ingerido algún tipo de
bebidas alcohólicas, con esto se logró obtener las conclusiones y
recomendaciones del proyecto.
xvi
ABSTRACT
In order to start with this Project, the bibliography related to alcohol rates
consumption and its effects associated with driving was researched. It was also
studied the ignition system of the Skoda Fabia 2.0 y and different sensors that
serve in the blocking circuit. For the circuit construction, the MQ-3 alcohol
sensor was acquired, besides the SRF05 ultrasound position and the weight
switch. With all these main elements the blocking system was designed taking
into consideration different parameters such as the voltage supply through the
vehicle battery and the charge that applies to the blocking circuit in the energy
generation of the vehicle. Once the design was ready the electronic circuit plate
was constructed. Then, the blocking circuit was inserted and the alcohol, weight
and position sensors were located in strategic places inside the car aiming at no
interfering with its aesthetics. Finally, with all these mechanisms correctly
installed the measurement and the sensors analysis was carried out when the
conductor is sober and when the driver has drunk any kind of alcoholic
beverages. With all these elements it was possible to draw some conclusions
and recommendations.
1
1. INTRODUCCIÓN.
2
Debido al aumento de accidentes de tránsito especialmente ocasionados por el
consumo de alcohol y exceso de velocidad la industria automotriz se ha visto
obligada a diseñar e implementar nuevos sistemas de seguridad los cuales
aportan significativamente en la evolución de los vehículos, convirtiéndolos en
un medio de transporte más seguro.
Sin embargo son pocas las marcas de vehículos que cuentan con un sistema
de medición de alcohol incorporado y los que lo poseen son de gama alta y no
están disponibles en nuestro país. Además dichos vehículos no cuentan con un
sistema el cual garantice que la persona que realiza el test de alcohol espirado
sea la misma que conduzca el vehículo.
El diseño e implementación de un sistema de encendido para automóvil
mediante bloqueo por alcocheck favorecerá sin lugar a duda a la ciudadanía en
general ya que convertirá a las vías en lugares más seguros y libres de
conductores bajo efectos del alcohol, en la actualidad en nuestro país no existe
ningún tipo de dispositivo similar y por la existencia de sensores tanto de
posición y peso del conductor ninguna otra persona que no sea la que realizo la
prueba del alcocheck puede conducir el vehículo.
Para la elaboración del proyecto es necesario utilizar métodos como: método
bibliográfico el mismo que nos ayuda a aprovechar de mejor forma toda la
teoría recolectada para usarla durante la realización del proyecto; método
deductivo este nos ayuda a estudiar cada uno de los elementos
descomponiéndolos en sus partes para observar las causas, la naturaleza y los
efectos, que conforman el sistema de encendido y los diferentes dispositivos a
utilizar, y por último el método experimental por medio del cual se realiza de
mejor manera las mediciones y pruebas en los distintos dispositivos y sistemas.
El objetivo principal de este proyecto es diseñar e implementar un sistema de
encendido para automóvil mediante bloqueo por alcocheck con dispositivos de
peso y posición del conductor, por medio del estudio de varios parámetros del
3
vehículo para de esta manera evitar accidentes de tránsito por conducir en
estado etílico y ocasionar daños a los ocupantes del automotor y a terceros.
Como objetivos específicos consta implementar un medidor de presencia de
alcohol en la sangre dentro del habitáculo teniendo en cuenta el confort,
facilidad de uso, accesibilidad y estética para que las adecuaciones realizadas
en el vehículo sean imperceptibles; concientizar a los conductores de vehículos
para que conduzcan de forma responsable y apegada a la ley; determinar si el
sistema de bloqueo al encendido cumple con la función de no permitir que una
persona conduzca bajo efectos del alcohol o que otra pueda realizar la prueba
del alcocheck en lugar del conductor.
4
2. MARCO TEÓRICO.
5
2.1 INFLUENCIA DEL CONSUMO DE ALCOHOL EN LA
CONDUCCIÓN.
El consumo de alcohol perjudica notablemente al organismo disminuyendo
facultades psicológicas y físicas, principalmente produce depresión en el
sistema nervioso central en el cual estropea la función psicomotora, la
percepción tanto de vista como de iodo y altera el comportamiento del individuo.
En la mayoría de los casos las personas más afectadas son los conductores
jóvenes ya que primordialmente su hígado no se ha desarrollado lo suficiente
por lo cual no pueden procesar la cantidad de alcohol que se encuentra en su
torrente sanguíneo, por lo que con una menor cantidad de alcohol ingerido
serán más susceptibles a sus efectos.
La mayoría de conductores bajo efectos del alcohol no son conscientes de que
no se encuentran en condiciones de conducir ya que por producto de la ingesta
de esta bebida tienen una falsa sensación de bienestar, piensan que están
actuando de forma correcta cuando en realidad su juicio se esfuma. Se
determina que una persona es incapaz de conducir cuando ha bebido más de
un trago de alcohol (1 trago 40 ml) convirtiéndose de esta manera en un peligro
para la sociedad y para sí mismo. (López Álvarez, 2004)
Conforme el conductor va ingiriendo más alcohol el riesgo de accidente es
ascendente, el peligro de que un conductor produzca un accidente se duplica
cuando este tiene 0.05gr de alcohol por litro de sangre, con 0.08gr de alcohol
por litro de sangre el riesgo es del 9.5% y con 0.17gr de alcohol por litro de
sangre el riesgo de un siniestro es del 40% tal como se puede apreciar dentro
de la Figura 1.
6
Figura 1. Nivel de alcohol en la sangre y porcentaje de accidentes.
(Urumotos.com, 2010)
2.1.1 SECUELAS EN CAPACIDADES Y FUNCIÓN PSICOMOTORA.
El alcohol prácticamente elimina las destrezas que son sumamente necesarias
para realizar una conducción segura, prioritariamente estas destrezas son: el
tiempo de reacción, visión y la concentración.
El alcohol es impregnado en las paredes del estómago, para después
trasladarse al torrente sanguíneo, minutos después el alcohol ataca al cerebro
en el cual se ven afectadas las áreas que controlan las habilidades fiscas y del
7
juicio. El juicio de un individuo se ve afectado primero después de ingerir
alcohol en pocas o en grandes cantidades. Un excelente juicio es parte
primordial al conducir, el consumo de bebidas alcohólicas imposibilitan la
aplicación del buen juicio. (Lorenzo, Ladero, Leza, & Lizasoain, 2009)
Uno de los factores primordiales a ser tomados en cuenta es que el alcohol
aumenta el tiempo de reacción, es decir hace que la persona se vuelva lenta al
momento de decir que hacer y cómo y cuándo actuar después de recibir
información o percibir sensaciones.
De igual manera el alcohol realiza significativas variaciones sobre la
coordinación bimanual, sobre la resistencia a la monotonía y sobre la atención.
En relación a la resistencia a la monotonía la atención es un elemento
fundamental ya sea que se refiera a atención concentrada (sobre un solo
objeto), o difusa (que se reparte igualmente en sucesión entre numerosos
objetos). Cabe mencionar también que se distorsiona la capacidad para juzgar
la velocidad, la distancia y la posición relativa del vehículo en un espacio
determinado, así como la capacidad para continuar una trayectoria establecida
o hacer frente a una situación fortuita. Al aumentar el tiempo de reacción debido
al consumo de alcohol se disminuye primordialmente la capacidad para
conducir con seguridad e incrementa el riesgo de un siniestro. (López Álvarez,
2004)
Conforme la cantidad de alcohol consumida va aumentando el juicio empeora y
se tendrá inconvenientes al tratar de controlar su propio vehículo.
2.1.2 EFECTOS SOBRE LA VISIÓN DEL CONDUCTOR.
El alcohol provoca importantes cambios sobre la visión, primordialmente sobre
la capacidad para seguir objetos con la vista, incluso con niveles mínimos de
alcohol en la sangre. Dentro de los efectos del alcohol el campo visual
disminuye, se altera la visión periférica y se retrasa la recuperación de la vista
8
por el deslumbramiento, normalmente ocasionado por las luces de algún
vehículo que se dirija en sentido contrario.
La mayoría conductores no siente la reducción de la visión después de ingerir
algunos tragos, este fenómeno se produce porque en esos instantes se está
apreciando por medio de la visión directa o concéntrica. Sin embargo, lo que no
se nota es que la visión periférica disminuye, siendo ésta la que nos ayuda a
mantener la orientación espacial, luminosidad, cálculo de distancias, detectar
movimientos y sobre todo apreciar las respectivas señalizaciones dirigidas al
conductor.
Figura 2. Vista periférica de un conductor.
(Saludalavista.com, 2012)
Si la cantidad de ingesta de alcohol es elevada las consecuencias sobre la
visión serán muy evidentes, es en ese instante es donde se genera la visión
doble. Los músculos de cada ojo trabajan de forma incorrecta juntos y los
músculos del cristalino hacen su trabajo en forma deficiente provocando así
dificultad para enfocar la mirada.
9
Figura 3. Vista doble.
(Saludalavista.com, 2013)
Otro efecto dado por el consumo de bebidas alcohólicas es la visión borrosa,
esta se produce después que el alcohol se ha incrustado en las paredes del
estómago a medida que el consumo va aumentando.
Figura 4. Visión borrosa.
(Demedicina.com, 2013)
10
2.1.3 CONSECUENCIAS EN EL COMPORTAMIENTO Y CONDUCTA.
El alcohol en la mente de ser humano produce una sobrevaloración de sí
mismo, la consecuencia de esto es que se tendrá mayor confianza por lo cual el
conductor no es una persona consiente de sus actos convirtiéndose de esta
manera en blanco perfecto de un accidente de tránsito.
Por otro lado el alcohol puede alterar el comportamiento y dentro de sus efectos
son frecuentes las reacciones de agresividad, conductas temerarias y euforia.
Los riesgos de sufrir accidentes de tránsito varían dependiendo de la edad,
experiencia al conducir, forma de consumo de alcohol, afluencia de tráfico etc.
A medida que el consumo de alcohol va aumentando aumenta el peligro de
implicarse en un accidente de tránsito.
En conductores inexpertos y en los que ingieren bebidas alcohólicas
esporádicamente el peligro de sufrir algún tipo de accidente empieza con
niveles más bajos de alcohol en la sangre, en conductores con amplia
experiencia y en aquellos que consumen bebidas alcohólicas con más
frecuencia es necesario un nivel más alto. (López Álvarez, 2004).
Paradójicamente en nuestra sociedad son los jóvenes que por lo habitual
deberían ser conductores inexpertos los que más consumen alcohol
maximizando el riesgo de sufrir algún accidente, durante un accidente de trafico
los o el ocupante que se encuentre sumido en los efectos del alcohol tendrá tres
veces más probabilidades de sufrir lesiones mortales que quien no ha
consumido alcohol en las mismas condiciones y circunstancias del accidente.
Todas las personas no toleran del mismo modo el consumo de alcohol, pero de
una u otra forma afecta a todo el mundo en mayor o menor medida. Existe el
mito de que si una persona tiene más tolerancia a las bebidas alcohólicas
puede conducir sin inconvenientes siendo esto algo totalmente falso.
11
Figura 5. Accidente de tránsito por consumo de bebidas alcohólicas.
(Lahora.com.ec, 2011)
2.2 ALCOHOLISMO.
El alcoholismo es una enfermedad en la cual existe la fuerte necesidad de
ingerir bebidas alcohólicas sin importar las consecuencias negativas que esto
conlleve, esta enfermedad básicamente se caracteriza por causar daños en los
sistemas internos del cuerpo humano como en el sistema nervioso, sistema
cardiovascular e hígado, la propagación del alcohol se produce por todos los
compartimentos corporales además del cerebro ya que en este se cruza la
barrera hematoencefálica, en el sistema nervioso central la ingesta de
pequeñas dosis de alcohol produce relajación y en algunos casos euforia. Si la
dosis es más alta el alcohol realiza el efecto de droga depresora. (Cunillera,
2006)
Cuando el consumo de bebidas alcohólicas es exagerada se crea tolerancia
con lo cual el organismo necesita una cantidad mayor de alcohol para satisfacer
sus necesidades, otro fenómeno producido por la ingesta de dicha sustancia es
la dependencia la cual genera un deseo de ingerir alcohol en forma continua.
12
Actualmente no existen causas que provoquen el excesivo consumo de alcohol,
sin embargo investigaciones sugieren que esta enfermedad puede retribuirse a
ciertos genes, los que podrían incrementar el riesgo del alcoholismo. (Cunillera,
2006)
El alcoholismo se encuentra dentro de todos los niveles de nuestra sociedad,
nadie tiene que empeñarse en buscar motivos para beber socialmente, ya que
las bebidas alcohólicas están presentes en la mayoría de eventos y
celebraciones, la mayoría de personas considera que el alcoholismo es algo
que nunca podría ocurrirle, pero solo con observar las siguientes cifras
podremos caer en cuenta del riesgo inminente. Aproximadamente 2/3 de la
población humana son bebedores, del tercio restante el 50 % no ingieren licor
ante ninguna situación y el otro 50% fueron bebedores en algún momento de su
vida. (Lorenzo, Ladero, Leza, & Lizasoain, 2009)
Aquellas personas que están propensas a sufrir alcoholismo son:
- Hombres que ingieran 15 o más bebidas alcohólicas a la semana.
- Mujeres que ingieran 12 o más bebidas alcohólicas a la semana.
- Cualquier persona que ingiera cinco o más tragos por ocasión una vez
por semana.
Una bebida constituye un vaso de vino de 140 ml, un vaso de licor puro de
40ml, una botella de cerveza de 340 ml.
También puede estar predispuesto a abusar del alcohol o tornarse
dependientes si:
- Es un adulto entre 17 y 30 años y está bajo la presión de compañeros.
- Tiene depresión, trastornos de ansiedad, autoestima baja.
- Tiene acercamiento fácil al alcohol.
- Tiene conflictos con las relaciones interpersonales.
13
- Tiene una forma de vida estresante.
- Se encuentra en un medio en el cual el consumo de alcohol es algo
normal.
(Lorenzo, Ladero, Leza, & Lizasoain, 2009)
2.3 ALCOHOLEMIA.
La alcoholemia es la cantidad de alcohol que existe en la sangre después de su
ingesta, esta cantidad será directamente proporcional al consumo de alcohol.
Cuando el estómago se encuentra vacío el valor máximo de alcoholemia se
consigue entre 15 y 30 minutos. Si la ingesta se produce durante las comidas el
valor máximo se obtendrá después de 1 y 3 horas. (Repetto Jiménez & Repetto
Kuhn, 2009)
Durante el incremento de los niveles de alcoholemia se despliega el proceso de
intoxicación por alcohol.
El valor que se obtiene de alcoholemia es aproximado ya que depende de
diferentes variables como: sexo, tolerancia, peso, cantidad ingerida etc.
Para lograr recuperar la cordura y tener un nivel de alcoholemia cero es
necesario que tengan que pasar varias horas después de la última ingesta, por
ejemplo 4 copas de licor tardan en eliminarse 8 horas y un litro de vino 5 horas.
Para poder comprender como se ocasiona el factor de alcoholemia es
necesario conocer como es el proceso de metabolismo del alcohol en nuestro
cuerpo, una vez ingerida la bebida alcohólica esta es absorbida por las paredes
del estómago para luego distribuirse al torrente sanguíneo, si en el aparato
digestivo existen alimentos la absorción del alcohol se realizara en un proceso
más lento.
Según (Repetto Jiménez & Repetto Kuhn, 2009) el nivel de alcohol en el
torrente sanguíneo depende de la cantidad de alcohol ingerido, del tiempo que
14
duro la ingesta, de la corporalidad, de la persona etc., y se calcula de la
siguiente forma:
Nivel de alcohol puro ingerido en gramos.
Nivel de alcoholemia para el género masculino.
Nivel de alcoholemia para el género femenino
2.4 ALCOHOLÍMETRO.
La mayor cantidad de accidentes de tránsito en la actualidad están relacionados
con el consumo de bebidas alcohólicas, razón por la cual se han diseñado
dispositivos para tratar de controlar los niveles de alcohol ingeridos por los
conductores, además este tipo de dispositivos por su versatilidad y objetividad
pueden ser utilizados dentro de empresas, fabricas etc., con el fin de evitar
accidentes laborales los cuales generarían perdidas por daños personales,
materiales y sociales.
15
Según (Martínez Pons & de Prada Pérez de Azpeitia, 2003) en 1954 Robert F.
Borkenstein creó el primer alcoholímetro tomando en cuenta como principio de
funcionamiento la relación existente entre la cantidad de alcohol ingerido que se
determina mediante el aliento y su gradual proporción en la sangre. El método
consistía en realizar una profunda expiración a través de un pequeño tubo, el
aliento burbujeaba en una ampolla que contenía una disolución acida (ácido
sulfúrico 50%) de dicromato de potasio (0.25%) con nitrato de plata (0.25%)
como catalizador, comparando colorimétricamente mediante dos fotocélulas el
cambio de color de la disolución con una ampolla de referencia sin abrir que es
directamente proporcional a la cantidad de alcohol en la muestra de aliento,
permitía medir la concentración equivalente de alcohol en sangre en tiempo
real.
2.4.1 ALCOHOLÍMETROS EVIDÉNCIALES.
Este tipo de alcoholímetros son utilizados para obtener evidencias de carácter
penal por conducción bajo efectos del alcohol, son dispositivos muy seguros y
precisos motivo por el cual su costo es muy alto además necesitan
mantenimiento, calibración y reparaciones continuamente.
2.4.2 ALCOHOLÍMETROS PORTÁTILES DE MANO.
Son dispositivos sumamente económicos y de fácil operación, especialmente
diseñados para ser utilizados en instantes donde no se cuenta con tiempo. Sus
resultados no son muy exactos y necesitan un periodo prudencial entre una
medición y otra.
2.4.3 ALCOHOLÍMETROS DESECHABLES.
Según (Martínez Pons & de Prada Pérez de Azpeitia, 2003) fueron utilizados
para determinar si la persona debía someterse a un análisis de sangre para su
confirmación. Consiste en ampollas de vidrio cerradas que contienen cristales
16
de dicromato de potasio en un medio de ácido sulfúrico. Antes de su uso se
rompe la ampolla en una bolsa hermética y se sopla durante un tiempo
normalizado, el alcohol del aliento se detecta por el cambio de color del amarillo
al azul verdoso de los cristales de dicromato de potasio. Son dispositivos de un
solo uso y los más económicos en su tipo, nos entregan resultados sin valor
legal.
2.5 SENSORES DE GAS DE ÓXIDO DE ESTAÑO.
La correcta detección de gases en el medio ambiente han logrado prevenir un
sin número de accidentes y enfermedades, tanto en ambientes de trabajo como
domésticos. Los sensores de detección de gas basan su funcionamiento en la
utilización de óxidos semiconductores. El dióxido de estaño es el semiconductor
más empleado en la fabricación de sensores de detección de gases, ya que nos
provee de características como sensibilidad, reproducibilidad y selectividad
durante el proceso de censado.
El dióxido de estaño o SnO2 es un material que posee una gran estabilidad
química y mecánica, es transparente y consta de una solo fase estable en la
ubicación tetragonal de los átomos a la que llamaremos rutilo. El SnO2 en
estado puro por consecuencia de vacantes de oxigeno es un material
semiconductor de tipo n, que ejerce la función de suministrador de electrones.
El instante en que el dióxido de estaño tiene contacto con la atmosfera a
temperaturas normales pueden suceder dos fenómenos el primero que el gas
se adhiera por efecto de la reactividad existente en la superficie del SnO2 o que
en la superficie ocurra una interacción de las moléculas del gas y las moléculas
quimisorbidas del SnO2, la adhesión del gas es una interacción química entre
las moléculas de gas y la superficie del SnO2 la misma que produce un
intercambio de carga que electrónicamente se traduce en la construcción de un
nivel del gap, que puede ser utilizado dependiendo de la distribución del Fermi-
Dirac. (Pallás Areny, 2003)
17
(Alegret, del Valle, & Merkoci, 2004) dice que este semiconductor puede actuar
como receptor o donador todo en función del tipo de molécula del gas
absorbido, los que atrapan electrones del bulk del dióxido de estaño en el
instante en que son absorbidos fabrican niveles receptores y los que aportan
electrones al dióxido de estaño por medio de la generación de un cupo de
oxigeno crean niveles donadores, la reacción producida entre las moléculas del
gas y las que se encuentran en la superficie del SnO2 puede entenderse como
la destrucción de los estados de gap que fueron creados, en la mayoría de los
eventos no existe una relación directa entre el tipo de nivel destruido o
generado y la presencia de algún tipo de gas determinado en la atmosfera, ya
que pueden generarse reacciones intermedias, una pequeña molécula de gas
que arribe a la superficie sensora modificada, puede ser detectada o no
dependiendo principalmente del tiempo y la fuerza de la interacción. Uno de los
factores determinantes en la sensibilidad de los sensores de gas cuyo principal
componente es el dióxido de estaño es la temperatura, ya que puede variar las
propiedades físicas del material semiconductor, interviene en las interacciones
que se realizan en la superficie del semiconductor como el tiempo del ciclo
recuperación y respuesta. El dióxido de estaño al ser un semiconductor de tipo
n tiene como principal característica absorber elementos que quitan electrones
al semiconductor lo que provoca que en condiciones normales la superficie del
dióxido de estaño este tapada con partículas de oxígeno y agua lo que nos
indica que las mismas son esenciales en el comportamiento natural del
material. La mayor cantidad de gases son identificados por su intromisión
dentro de la estequiometria producida del oxígeno en la superficie del
semiconductor, por ejemplo cuando se está trabajando con el CO se disminuye
la superficie del semiconductor atrapando oxigeno del quimisorbido entregando
de esta manera electrones al bulk, lo que provoca una disminución del alto de la
barrera y aumente la conductividad superficial, en si la identificación y detección
de los gases se puede entender tomando en cuenta la trasferencia de carga
producida en la superficie del SnO2.
18
Para maniobrar y controlar las características en la superficie del dióxido de
estaño se utilizan aditivos normalmente que involucran metales nobles, la
adición de dichos aditivos mejoran la sensibilidad y la disminución de
temperatura en la que se obtiene el valor más alto de sensibilidad, los metales
más utilizados son el paladio y platino.
Tabla 1. Aditivos utilizados y gas sobre el que actúa.
ADITIVO UTILIZADO GAS SOBRE EL QUE
ACTÚA
Cd EtOH, H2 [63]
CaO Olor [53]
CeO2 Metano [54]
Au CO [65]
Ag H2, H2S, Propano [66-68]
La2O3 CO2 [55]
Pt CO [57,58]
Pd CO, CH4 [56,57]
Metales provenientes del grupo III ( Ga, Al, In) Óxidos de nitrógeno [60]
ThO2 CO, Trimetilamina [59]
Os CH4 [62]
Rh Acetaldehído [64]
Bi2O3 CO [61]
2.6 SENSORES DE POSICIÓN POR ULTRASONIDO.
Estos sensores trabajan con frecuencias mayores a la máxima audible por este
motivo a pesar de ser sonido no podemos escucharlos, la frecuencia de trabajo
de estos sensores es de 40 KHz por lo que se denomina ultrasonido. El
funcionamiento de este tipo de sensor es sumamente sencillo, se necesita de
un transmisor el mismo que será el encargado de enviar un pulso de ultrasonido
que rebotara sobre algún tipo de objeto determinado, la reflexión del pulso
enviado será analizada por el receptor de ultrasonido, tanto el transmisor como
19
el receptor se encuentran ubicados en la misma placa electrónica del sensor.
(Serna Ruiz, Ros Garcia, & Rico Noguera, 2010)
El pulso de ultrasonido enviado en este tipo de sensores normalmente tendrá
un campo de acción cónico, y se determinara la distancia del objeto encargado
de la reflexión controlando el tiempo que se demora el proceso desde que el
pulso fue enviado y su reflexión fue captada por el receptor.
Figura 6. Cronograma de emisión-recepción.
(Serna Ruiz, Ros Garcia, & Rico Noguera, 2010)
Cuando hablamos de un sensor por ultrasonido debemos tomar en cuenta que
el pulso formado por el transmisor es cónico, y la reflexión del ultrasonido nos
percata de la existencia del objeto más cercano que se encuentra ubicado
dentro del cono generado, con este tipo de sensores es imposible determinar la
posición angular de dicho objeto.
Figura 7. Cono de radiación generado por el emisor.
(Mandado Pérez, Marcos Acevedo, Fernández Silva , & Armesto Quiroga, 2009)
20
Otro de los factores a tomar en cuenta es el medio ambiente ya que la energía
acústica se propaga en el aire, la temperatura influye en el valor de densidad
del aire y esto afecta al tiempo de dispersión de la onda de ultrasonido, al
momento de realizar la instalación de estos sensores debemos tener en cuenta
los falsos ecos que son provocados por diferentes causas, la principal es
cuando la onda de ultrasonido generada por el transmisor refleje en múltiples
ocasiones y superficies antes de ser captado por el receptor. (Pallás Areny,
2003)
En el ámbito automotriz este tipo de sensores han tenido una gran acogida
principalmente son utilizados en sistemas de asistencia para aparcamiento, los
sensores de posición por ultrasonido se encuentran situados estratégicamente
en la carrocería del automóvil de tal manera que se permita detectar obstáculos
tanto en la parte delantera del vehículo como en la posterior, alertando al
conductor para evitar colisiones y atropellos durante la maniobra de
aparcamiento, este sistema funciona a una velocidad menor a 20 km/h,
además este tipo de sensores no influyen o dañan la estética del vehículo ya
que normalmente están situados en los guardachoques y pueden ser pintados
del mismo color.
Figura 8. Campo de acción de sensores de ultrasonido en aparcamiento.
(Llanos López, 2011)
21
2.7 MICROCONTROLADOR.
El microcontrolador es un circuito utilizado netamente para el control,
instrumentación y medida. Su diseño interior es similar al de un computador
personal, que puede realizar funciones básicas y sofisticadas siempre y cuando
sea programado.
En la actualidad los microcontroladores poseen en su interior un sistema
completo y complejo, estructurado por elementos más sencillos como el
procesador el cual como su nombre lo indica es el encargado de procesar las
instrucciones. El procesador puede ser diseñado por medio de la arquitectura
de von Neumann la cual se puede encontrar en microcontroladores
tradicionales, pero debido a la necesidad de fiabilidad en los resultados se opta
por la utilización de procesadores con arquitectura Harvard la cual
principalmente consta de una memoria destinada a las instrucciones y otra
memoria de datos. Los procesadores sofisticados cuentan con la arquitectura
RISC (Computadores de juego de instrucciones reducido), el cual se caracteriza
por tener una gama de instrucciones maquina pequeño y muy sencillo, de esta
manera las instrucciones serán realizadas en un ciclo de instrucción. (Reyes,
2006)
Según (Mandado Pérez, Menéndez Fuerte, Fernández Ferreira, & López Matos,
2007) otro aspecto sumamente importante dentro del microcontrolador es la
memoria de programa en la cual se guardara el total de las instrucciones del
programa de control, siendo este en todo momento el que deberá estar grabado
de forma definitiva. La memoria de programa puede ser de diferentes tipos, por
ejemplo la memoria ROM con mascara, en donde el proceso de grabado es por
medio de la utilización de máscaras y se recomienda su uso en proyectos
grandes y sofisticados en los cuales su uso sea necesario ya que su costo es
elevado. La memoria EPROM a diferencia de la anterior en donde su proceso
de grabado es por medio de un programador controlado por un PC cuenta en
22
su parte superior con una ventana la misma que será sometida a luz ultravioleta
para ejecutar el borrado, otro tipo de memoria es la OTP en la que el proceso
de grabado es idéntico a la EPROM con la única diferencia que en esta no se
puede borrar y sus costos son más accesibles, la memoria EEPROM también
puede ser encontrada dentro del microcontrolador en esta el proceso de
grabado de información es eléctrico y su principal característica es que el
borrado es muy fácil , la desventaja de esta es que no soporta grandes
capacidades de almacenamiento y su consumo es muy elevado, para culminar
debemos citar a la memoria FLASH la cual se ha caracterizado por ser volátil y
de consumo mínimo, en este clase de memoria se puede grabar y borrar de
igual manera que en la memoria EEPROM pero esta posee mayor capacidad
de almacenamiento, se recomienda su utilización en productos o circuitos
donde se necesita de modificación durante la marcha.
La memoria de datos debe permitirnos lectura y escritura, la más utilizada es la
SRAM una memoria RAM estática y volátil, en otro tipo de microcontroladores
podemos encontrar la memoria EEPROM la cual también nos permite lectura y
escritura pero no es volátil, ayudando de esta manera a guardar la información
cuando exista un corte de energía para tenerla de nuevo cuando se reinicie el
programa. En lo concerniente a los periféricos de entrada y salida se puede
explicar de la siguiente manera, en el microcontrolador generalmente dos pines
sirve para recibir alimentación de energía, dos para el cristal de cuarzo el cual
se encarga de regular la frecuencia de trabajo, y otro pin para el reset, los
demás pines están destinados para la comunicación con los periféricos
externos a los cuales se debe controlar, las líneas de entrada y salida que se
acoplan con los periféricos trabajan la información en paralelo y en conjuntos de
ocho y adoptan el nombre de puertas, en el mercado también existen tipos que
trabajan con comunicación en serie o con conjuntos de líneas las cuales tienen
puertas para cada tipo de protocolo. (Reyes, 2006).
23
2.8 RESUMEN DE MANEJO DE PIC BASIC PRO1.
Pic basic pro es un compilador que utiliza un lenguaje de alto nivel como basic
que permite programar microcontroladores. Sin embargo este compilador no
trabaja solo, necesita de un editor de texto donde se elabora el programa que
va a grabarse en el microcontrolador y que es exclusivo, este editor se llama
MicroCode Studio que en compañía de Pic Basic Pro siempre van juntos.
Figura 9. Pantalla principal del MicroCode Studio.
En la Figura 10 se aprecia una ventana que permite al usuario seleccionar el
tipo de microcontrolador que se va a usar para programar.
24
Figura 10. Selección de PIC en Microcode studio.
En la Figura 11 se encuentra el explorador de código y visualiza librerías,
variables, rutinas, subrutinas, etc. Que se utilizan en el programa desarrollado,
permite localizar fallas en el programa rápidamente, o elementos a editar.
En la parte derecha existe una numeración, estos sirven para localizar un error
en determinada línea, provocado al compilar el programa por algún mal
procedimiento de programación, facilitando el arreglo de este, en la parte
inferior de la ventana, en la barra de estado se visualiza el espacio ocupado por
el programa en el microcontrolador (275 words used) sin embargo si existe
algún error aparece: “Compilation errors” y se abre una pequeña ventana de
error.
Figura 11. Ventana explorador de código.
En la barra de herramientas los botones ubicados en la parte inferior izquierda
sirven para compilar el programa, al hacerlo se crean 4 archivos que son: .asm,
.mac, .pbp y .hex, siendo este el más importante ya que es el que va a ir
25
grabado en el microcontrolador. También se llama al programador EpicWin, el
cual graba el micro directamente.
Figura 12. Barra de herramientas.
El lenguaje utilizado para programar microcontoladores pic en pic basic pro es
BASIC a continuación una síntesis de algunas instrucciones básicas.
Tabla 2. Instrucciones básicas en lenguaje BASIC y su significado.
Button Anti-rebote y auto-repetición de ingreso en el pin especificado
Clear Vuelve cero todas las variables
Count Cuenta el número de pulsos en un pin
Data Define el contenido inicial de un chip EEPROM
Div32 Dividir 31 bits entre 15 bits
Disable Deshabilita el procesamiento de ON INTERRUPT
Enable Habilita el procesamiento de ON INTERRUPT
End Detiene la ejecución e ingresa en modo de baja potencia
For…..next Ejecuta declaraciones en forma repetitiva
Gosub Llama a una subrutina BASIC en la etiqueta especificada
Goto Continua la ejecución en la etiqueta especificada
High Hace alto la salida del pin
Hserin Entrada serial asincrónica (hardware)
26
Hserout Salida serial asincrónica (hardware)
If…then Ejecuta declaraciones en forma condicional
Input Convierte en un pin de entrada
Let Asigna el resultado de una expresión a una variable
Lcdout Muestra caracteres en LCD
Lookdown Busca un valor en una tabla de constantes
Lookdown 2 Busca un valor en una tabla de constantes o variables
Lookup Obtiene un valor constante de una tabla
Lookup 2 Obtiene un valor de constante o variable de una tabla
Low Hace bajo la salida de in pin
Nap Apaga el procesador por un corto periodo de tiempo
On interrupt Ejecuta una subrutina BASIC en un interrupt
Output Convierte un pin en salida
Pause Demora (resolución 1mseg.)
Pauseus Demora (resolución 1useg.)
Peek Lee un byte del registro
Pot Lee el potenciómetro en el pin especificado
Random Genera número pseudo-aleatorio
Read Lee byte de un chip EEPROM
Resume Continúa la ejecución después de una interrupción
Return Continúa en la declaración que sigue al último Gosub
Reverse Convierte un pin de salida en entrada o uno de entrada en salida
27
Serin Entrada serial asincrónica
Sleep Apaga el procesador por un periodo de tiempo
Sound Genera un tono o ruido blanco en un pin
Stop Detiene la ejecución del programa
Toggle Hace salida a un pin y cambia su estado
While..wend Ejecuta declaraciones mientras la condición sea cierta
Write Graba bytes a un chip EEPROM
2.9 RESUMEN DE MANEJO DE EPICWIN Y WINPIC800.
Es una herramienta fundamental a la hora de programar ya que permite grabar
el archivo “.hex” en el micro.
Permite seleccionar diferentes dispositivos electrónicos tanto del puerto serial
como paralelo para realizar la interfaz entre el microcontrolador y la PC.
Cuando en el PIC basic pro se compila el programa, inmediatamente se abre el
software epicwin y se visualiza el código en la siguiente ventana, el código se
guarda al ser compilado en un archivo.hex y se visualiza así:
Figura 13. Ventana de código.
28
Luego se selecciona las propiedades con las que trabajará el micro como
oscilador interno o externo, etc.
Figura 14. Ventana de configuración del PIC.
Realizada la compilación del programa, conectado el hardware del
programador, ubicamos el microcontrolador en este y mediante el botón de
programar que se encuentra en el epicwin, bajamos el programa al micro, y
concluimos probando en el circuito realizado.
Figura 15. Ventana listo para programar.
WinPic 800
Otras características para la familia son sus 24 o 32 kbytes de memoria flash
mejorada auto programable, soportando actualizaciones vía puerto USB. Con la
tecnología flash, PEEC, celdas PMOS eléctricamente borrables, los dispositivos
29
proporcionan un elevado número de ciclos de escritura/borrado, 100.000 y más
de 40 años de retención de datos.
Para configurar el programador vamos a hardware del menú desplegable
configuración, en selección del hardware elegimos JDM programmer y quitamos
el visto en la casilla de verificación de bloqueo configuración, para habilitar el
acceso a la configuración, marcamos la opción com que es el puerto de
comunicación, ahora en data tildamos la casilla Inv, cambiara de color el estado
y se encenderá el led rojo en el programador y pulsamos el botón confirmar
cambios.
Figura 16. Ventana de configuración de hardware.
2.10 ENCENDIDO TOTALMENTE ELECTRÓNICO O ESTÁTICO
(DIS).
El sistema de encendido totalmente electrónico comparte las principales
características del sistema de encendido electrónico programado con la única
variación, no cuenta con distribuidor de corriente o alguna pieza giratoria por lo
que se reduce el desgaste, mantenimiento, ruido y aumenta la precisión.
30
Entonces este sistema tiene un distribuidor estático el cual está conformado por
bobinas de dos chispas, las que son comandadas por el módulo electrónico que
necesita valores entregados por los captadores de revoluciones del motor,
posición del pistón y vacío en el múltiple de admisión. (Cultural & Gil Martínez ,
2004)
Toda bobina de encendido posee arrollamiento primario y secundario, el
primario recibe alimentación de corriente del módulo electrónico y en el
secundario cada uno de los pines va hacia la bujía de encendido, una bobina
trabajara con el pistón 1 y 4, y la otra con el cilindro 2 y 3.
Cuando el flujo de corriente es cortado en el arrollamiento primario se producen
dos chispas simultáneas en cada bujía, de las cuales solo una lograra inflamar
la mezcla del cilindro que se encuentre en compresión ya que el otro se
encontrara en escape. En este sistema las bobinas también pueden ser
independientes o estar unidas en una sola carcasa. (CEAC, 2003)
Figura 17. Esquema de la distribución estática de la alta tensión.
(CEAC, 2003)
31
3. METODOLOGÍA.
32
3.1 DISEÑO DE ALCOCHECK.
3.1.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA.
El sistema de encendido para automóvil mediante bloqueo por alcohocheck con
dispositivos de peso y posición del conductor es diseñado para prevenir
accidentes de tránsito ocasionados por conducir bajo el efecto de bebidas
alcohólicas.
Para que el circuito entre en funcionamiento el conductor debe ingresar y
colocar la llave del vehículo en el switch de encendido y ponerlo en posición de
ignición, una vez ejecutada esta acción se alimenta al sistema del alcocheck
con 12 V, en ese instante en el LCD podremos observar el mensaje de
“cargando” con el circuito ya en funcionamiento el interruptor de peso del
conductor entra en funcionamiento y detecta se encuentre sentado, si se
cumple esta condición se pasa a la fase de inspección.
En la fase de inspección es en la que por medio de los sensores de posición se
procede a realizar el reconocimiento de posibles obstáculos con el fin de evitar
que personas extrañas al conductor realicen la prueba de alcohocheck, si el
sensor de posición determina algún tipo de obstáculo el conductor no podrá
realizar la prueba y en el LCD aparecerá un mensaje indicándonos en qué lugar
se encuentra el obstáculo para poder retirarlo, si los sensores de posición no
determinan alguna anomalía el circuito del alcocheck pasa a la fase de
espiración.
En la fase de espiración el conductor debe soplar en el ducto de goma que
conduce al sensor de alcohol el cual mediante el uso de su circuito interno
detectara el nivel de alcohol espirado para poder encender o no el vehículo, de
igual manera el valor que sea detectado por el sensor se reflejara
automáticamente en el LCD.
33
El conductor cuenta con un tiempo de 30 segundos para espirar, durante ese
lapso el sensor de gas medirá los niveles de alcohol, en caso de que la lectura
del sensor sea elevada el vehículo no encenderá y se realizara la prueba
nuevamente, si el valor detectado es el correcto el auto encenderá y se podrá
conducir.
Es propicio mencionar que si durante la fase de espiración se detecta algún tipo
de obstáculo o el conductor se ha levantado la lectura del sensor de gas no
será válida.
Ya con el vehículo encendido si en el trayecto del camino el conductor se
levanta de su asiento por cualquier motivo el sistema enviara un mensaje por
medio de la pantalla LCD indicando que el vehículo se apagara en un tiempo de
30 segundos con el objetivo de realizar nuevamente la prueba del alcohocheck
evitando de esta manera que se pueda cambiar de conductor durante el camino
sin que este realice la prueba de consumo de alcohol debida.
El bloqueo en el vehículo se realizara sobre la bobina de encendido evitando
que de esta manera el sistema pueda ser violentado, la bobina de encendido
recibirá alimentación de voltaje si las condiciones antes mencionadas son las
correctas y se garantice que el conductor se encuentra sobrio.
En la Figura 18 se indica las fases de funcionamiento teórico del circuito de
alcocheck.
34
Figura 18. Flujograma de funcionamiento teórico del circuito.
35
3.1.2 SELECCIÓN DE SENSORES Y DISPOSITIVOS.
3.1.2.1 Selección del sensor de gas MQ-3.
El sensor de gas MQ-3 se encuentra dentro de los sensores de resistencias
semiconductoras, internamente está conformado por un diminuto tubo de
aluminio cerámico, un electrodo medidor, un elemento sensitivo de dióxido de
estaño y un calentador.
Figura 19. Sensor de gas MQ-3.
Este sensor ha sido utilizado en un sin número del aplicaciones del
alcoholímetros por su alto nivel de sensibilidad y fiabilidad. Su funcionamiento
se basa principalmente en la evaporación del aliento exhalado por medio de un
calefactor para que de esta forma el sensor cambie sus características
resistivas, este tipo de sensor en su mayoría es utilizado en alcoholímetros,
aparatos que son fabricados para determinar el nivel de alcohol en el aliento y
de esta manera advertir al conductor si está en condiciones de conducir o no
un vehículo. Puede emitir una señal de tipo análoga o digital.
Se ha elegido al sensor MQ-3 ya que posee como características principales
una tecnología avanzada la cual nos otorga amplia sensibilidad al alcohol y un
bajo nivel a la bencina, es decir cómo vamos a implementar el alcoholímetro
dentro del vehículo no afectara el olor a combustible que pudiera producirse
dentro del automóvil en algún momento. En la Figura 20 podemos observar en
36
color azul la curva que realiza el alcohol dependiendo de los mg por litro y la
resistencia del sensor en donde a mayor presencia de alcohol la resistencia del
sensor disminuye, también se puede observar la medición de la bencina o
combustible, cuyo rango necesita de mayor presencia en el ambiente para ser
detectado. Ante una presencia de alcohol y combustible el valor que será
tomado en cuenta o al que el sensor tendrá mayor sensibilidad será al alcohol.
De esta manera se lograra una medición mucho más exacta en el interior del
vehículo.
Su tiempo de respuesta es sumamente corto después que ha detectado
presencia del gas, es un elemento de larga vida y su accionamiento es muy
sencillo, para lograr obtener una medición con extrema precisión debemos
tomar en cuenta una correcta calibración del sensor basándonos en las
condiciones de temperatura y la influencia de la humedad.
Figura 20. Características sensitivas del sensor MQ-3.
(jenslabs, 2013)
37
A continuación se detalla las especificaciones más importantes del sensor, así
como las condiciones de trabajo normales y ambientales.
Tabla 3. Condiciones de trabajo normales y ambientales del sensor MQ-3.
CONDICIONES DE TRABAJO NORMALES
Abreviatura Nombre Completo Condiciones técnicas Observaciones
Vc Voltaje del circuito 5V±0.1 AC o DC
Vh Voltaje de calentamiento 5V±0.1 AC o DC
Rl Resistencia de carga 200KΩ …………………
Rh Resistencia de calentador 33Ω±5% ROOM TEM
Ph Consumo de calefacción Menos de 750 MW
…………………
CONDICIONES AMBIENTALES
Abreviatura Nombre completo Condiciones técnicas Observaciones
Tao Using Tem
-10℃-50℃ ………………….
Tas Storage Tem -20℃-70℃
………………….
Rh Humedad relativa Menos del 95% de humedad relativa
………………….
O2 Concentración de oxígeno 21 % de oxígeno
Valor mínimo mas del 2 %
38
Figura 21. Disposición de pines sensor de alcohol MQ3.
3.1.2.2 Selección de sensor de posición por ultrasonido SRF05.
El sensor de posición por ultrasonido SRF05 es un medidor de distancia de bajo
costo y con el cual se pueden realizar múltiples aplicaciones, como se había
mencionado con anterioridad para saber la posición de algún objeto se tomara
en cuenta el tiempo que demora la onda de ultrasonido desde que salió del
transmisor hasta que fue reflejada al receptor. Este sensor en su interior consta
de un microcontrolador y dos capsulas ultrasonicas de 40khz, una que será la
encargada de enviar la onda de ultrasonido y la otra que recibirá la reflexión.
Figura 22. Sensor por ultrasonido SRF05.
39
Este tipo de sensor en la actualidad es el más utilizado ya que sustituye al
sensor por ultrasonido SRF04, una de las ventajas principales de este nuevo
sensor es que la detección de algún objeto ahora se la puede realizar en
distancias de hasta 4 metros.
Se ha elegido este tipo de sensor ya que nos presta las garantías necesarias en
la identificación de posibles obstáculos dentro del área en la cual se debe
encontrar solo el conductor del vehículo, este sensor puede detectar fácilmente
a todo tipo de materiales a temperatura ambiente, incluso puede detectar
objetos transparentes, razón por la cual se eligió este sensor a diferencia del
sensor fotoeléctrico que presenta fallas en los aspectos antes mencionados,
otro parámetro importante es la influencia de la humedad en la capacidad de
detección, mientras la humedad en el interior del cubículo del vehículo no se
condense no tendremos ningún inconveniente, el polvo u otros elementos
minúsculos tampoco influirán en el funcionamiento.
Además de las características antes expuestas se utilizara este sensor debido
al pequeño espacio que ocupa y la factibilidad al momento de realizar la
programación. A continuación se expondrán los aspectos técnicos más
importantes a ser tomados en cuenta.
Tabla 4. Datos técnicos del sensor SRF05.
Parámetro Valor
Dimensiones de la placa 43 x 20 x 17 ( mm )
Voltaje de alimentación 5 ( Vcc )
Frecuencia de funcionamiento 40 ( KHz )
Distancia máxima de sensado 4 ( m )
Distancia mínima de sensado 1.7 ( cm )
Duración mínima del pulso de disparo (nivel TTL) 10 ( μS )
Duración del pulso eco de salida (nivel TTL) 100 - 25000 ( μS )
Tiempo de espera entre medidas 30 ( ms)
40
Figura 23. Disposición de pines sensor SRF05.
3.1.2.3 Selección del microcontrolador PIC 16F628A.
El microcontrolador PIC 16F628A actualmente es uno de los elementos más
utilizados además de ser ideal para realizar proyectos por primera vez, debido a
que su arquitectura es muy amigable para memorizar y fácil de entender.
Figura 24. Microcontrolador PIC 16F628A.
41
Ingresando a analizar las razones técnicas de por qué escogimos el PIC
16F628A se puede resaltar que:
Posee el doble de memoria de programa que otros PIC de su misma
clase.
posee más memoria RAM y EEPROM así como timers.
En la Tabla 5 se puede apreciar las diferencias entre el microcontrolador
elegido y otros de su misma clase.
Tabla 5. Tabla de comparación de PIC.
Características PIC16F628A PIC16F627A PIC16F84A
Memoria de
programa flash
2048 X 14 1024 X 14 1024 X 14
Memoria RAM 224 X 8 224 X 8 68 X 8
Memoria
EEPROM
128 X 8 128 X 8 64 X 8
Pines de
entrada/salida
16 16 13
Comparadores
de voltaje
2 2 0
Interrupciones 10 10 4
Timers 8/16 bits 3 3 1
Módulos
PWM/CCP
SI SI NO
Comunicación
serial USART
SI SI NO
42
A continuación en la Figura 25 podemos apreciar la configuración de los pines
en la que el 1, 2, 3, 4, 15,16, 17 y 18 conforman el puerto A, mientras que los
pines del 6 al 13 conforman el puerto B, el pin 5 ira conectado al negativo de la
fuente de poder y el pin 14 al positivo 5v.
Figura 25. Configuración de pines del micro controlador 16F628A.
3.1.2.4 Selección de dispositivo interruptor de corte miniatura.
En si un interruptor de corte en miniatura nos permite interrumpir o permitir el
paso de la corriente eléctrica, este tipo de interruptores poseen varias
aplicaciones desde las más sencillas como el timbre de una casa y hasta
procesos industriales.
Este interruptor como parte principal de su funcionamiento consta de dos
contactos fabricados en elementos metálicos inoxidables, que normalmente en
43
posición de reposo se encuentran separados y requieren de la actuación de un
agente externo para unirse y permitir el flujo de corriente eléctrica.
Figura 26. Interruptor de corte miniatura.
Para que este interruptor entre en funcionamiento necesitamos de una fuerza o
la acción del operador para ejercer presión sobre los contactos para permitir el
flujo de corriente mientras dicha presión se mantenga. En nuestro caso la
presión será ejercida por el peso del cuerpo del conductor.
He elegido este tipo de interruptor de corte miniatura ya que según (E-switch,
2012) la esperanza de vida es de 50.000 ciclos mínimo y la vida mecánica es
de 1.000.000 ciclos típicos, funciona correctamente en temperaturas desde -25
° C a 85 ° C y soporta hasta 250 kg de peso.
A continuación en la Tabla 6 podemos observar el porcentaje de accionamiento
del interruptor de corte dependiendo del peso ejercido sobre él hasta llegar a un
valor máximo de 250 kg.
44
Tabla 6. Porcentaje de accionamiento del interruptor de corte.
Porcentaje de accionamiento
del interruptor de corte
Peso ejercido sobre el interruptor de
corte.
0 % 0 kg
25% 15 kg
50% 30 kg
75% 45 kg
100% 60 kg a 250 kg
3.1.3 DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS ELECTRÓNICOS A UTILIZAR.
3.1.3.1 Diodo 1N4007.
Este es un diodo de tipo PN y permite el flujo de electrones cuando su
polarización es directa, si su polarización es inversa el flujo de electrones se
verá afectado, por consiguiente dicho flujo será poco o nulo.
Figura 27. Diodo rectificador.
45
3.1.3.2 Regulador LM7805.
Los reguladores de voltaje son considerados una clase de circuitos integrados
que nos ayudan a tener voltajes fijos de una fuente de entrada y protegen al
sistema de cualquier sobrecarga. Este regulador consta de tres pines en el
primero tendremos la entrada de voltaje que es mayor a 5 voltios hasta 20
voltios, y obtendremos en el tercer terminal un voltaje fijo y constante de 5
voltios, el terminal 2 será conectado a tierra del circuito.
Figura 28. Regulador de voltaje.
3.1.3.3 Capacitor.
Estos elementos electrónicos son los encargados de almacenar cargas
eléctricas en lapsos de tiempo cortos, normalmente están formados de dos
placas metálicas las mismas que se encuentran separadas por un material
aislante dieléctrico. En nuestro caso para la fabricación de nuestro circuito
utilizaremos capacitores de dos tipos el cerámico y el electrolítico, serán
utilizados para estabilizar la frecuencia y antes del PIC para eliminar cualquier
tipo de ruido.
Figura 29. Capacitor electrolítico y cerámico.
46
3.1.3.4 Resistencia eléctrica.
Una resistencia es un componente que se encuentra en todos los circuitos y su
función es oponerse al paso de electrones y su unidad de medida es el ohmio.
Figura 30. Resistencia Eléctrica.
3.1.3.5 Oscilador de cristal 4Mhz.
Un oscilador es un circuito cuya funcion es la de convertir la corriente directa
en una que varíe con respecto al tiempo, todo microcontrolador dispone de un
oscilador que le permite trabajar a cierta velocidad y se denomina oscilador de
frecuencia. Este dispositivo se lo declara en la programación interna del
microcontrolador.
Figura 31. Oscilador de cristal.
47
3.1.3.6 Transistor NPN.
Un transistor es un elemento que es utilizado en distintas aplicaciones y en la
mayoria de estas es utilizado como un interruptor, en el cual se aplicara una
pequena corriente en la base para lograr controlar grandes corrientes en el
emisor, en nuestro caso sera utilizado para accionar el rele del circuito.
Figura 32. Transistor.
3.1.3.7 Relé.
Este elemento funciona como un interruptor mecánico que entra en
funcionamiento al aplicar una tensión determinada en la bobina, esta produce
un campo magnético el que accionará el interruptor mecánico uniendo dos
contactos.
Figura 33. Relé.
48
3.1.3.8 Módulo LCD 16x2.
El módulo de cristal líquido es una pequeña pantalla que se utiliza para dar
información de cualquier actividad o información del dispositivo, está compuesto
por dos filas y diez y seis columnas de caracteres. Su utilización es muy simple.
Figura 34. Módulo LCD 16x2.
3.1.4 DISEÑO DE DIAGRAMA ELÉCTRICO EN EAGLE 4.0.
En Eagle 4.0 diseñaremos el esquema eléctrico de nuestro alcocheck, en dicho
programa tendremos un área máxima de dibujo de 1.625 x 1.625 mm, lo que
nos otorga un espacio suficiente para lograr realizar nuestro circuito,
utilizaremos un lenguaje de programación similar al C para la exportación e
importación de datos.
Para comenzar a crear nuestro circuito tenemos que seleccionar la opción New
Project en el menú emergente, se debe asignar un nombre a nuestro proyecto,
en este caso es de alcocheck de esta manera se creara una carpeta la cual
contendrá todos los avances, una vez realizado esto estamos listos para
comenzar a realizar el esquema eléctrico utilizando todos los elementos
necesarios como líneas de corriente, elementos electrónicos, sensores etc., que
se encuentran en la librería. Nuestro esquema eléctrico tiene como base
fundamental el microcontrolador mediante el cual enviaremos y receptaremos
49
información, en la Figura 35 se puede observar un diagrama de bloques de
funcionamiento del circuito.
Figura 35. Diagrama de bloques del circuito de alcocheck.
50
3.1.4.1 Voltaje de alimentación.
La primera etapa del diseño del circuito consiste en suministrar los valores de
voltaje necesarios para el correcto desempeño de cada elemento periférico de
entrada y salida del circuito.
El microncontrolador que utilizaremos entrara en funcionamiento a partir del
voltaje proporcionado que será de cinco voltios de corriente directa en la
entrada, mientras que en los pines restantes existirá este valor como salida
dependiendo la configuración de cada uno. Este voltaje de alimentación se
obtendrá directamente del switch del vehículo cuando este en posición de
ignición a través del regulador de voltaje LM7805.
Cada uno de los sensores de posición entrara en funcionamiento del mismo
modo que el microcontrolador con un suministro de cinco voltios de corriente
continua.
El sensor de gas MQ-3 por su parte posee una alimentación de cinco voltios de
corriente directa igual que los elementos anteriores, pero debido a su forma de
trabajo se tendrá una diferencia en el consumo de corriente el cual es muy alto
(aproximadamente un amperio), por lo que es necesario proveer de un
regulador de cinco voltios LM7805 únicamente para este sensor.
El periférico de salida en nuestro circuito consta de una pantalla de cristal
líquido LCD el cual será utilizado para visualizar los datos recibidos por los
sensores, también utilizara una alimentación de cinco voltios de corriente
continua la misma que es proporcionada por el regulador LM7805 que
suministra a los sensores de posición y al microcontrolador.
Por último el actuador que activará la bobina del sistema de encendido del
automóvil será un relevador, el cual se activará con doce voltios de corriente
continua proporcionados por un regulador de doce voltios solamente para este.
51
3.1.4.2 Recepción de datos de los sensores de distancia.
Primordialmente para que el sistema funcione, debe estar activado el dispositivo
de peso ubicado en el asiento del conductor, esto es, la persona a conducir
debe estar sentada, el dispositivo solamente activará un interruptor si detecta
peso, permitiendo al microcontrolador continuar con el programa, para luego
continuar con los sensores de distancia, de acuerdo al funcionamiento de los
sensores de ultrasonido, el tiempo que tarda en rebotar la onda de sonido es
medido por el sensor y lo envía al microcontrolador mediante un voltaje que va
de 0 a 5 voltios corriente directa, esta es la distancia máxima que puede medir
el sensor la cual será de 3 metros, el microcontrolador toma estos voltajes
análogos y los va guardando en un espacio de memoria interna, lo que nosotros
haremos es dar un valor determinado a estos datos análogos y los usaremos a
nuestra conveniencia, de la siguiente manera:
Tabla 7. Valores correspondientes al sensor de posición por ultrasonido.
Distancia en
metros Voltaje corriente directa
3 5
2.7 4.5
2.4 4
2.1 3.5
1.8 3
1.5 2.5
1.2 2
0.9 1.5
0.6 1
0.3 0.5
0 0
52
El microcontrolador evaluará las tres distancias de cada sensor y nosotros
pondremos los límites siguientes:
- Sensor izquierdo 30 cm
- Sensor derecho 50cm
- Sensor medio 30cm
Esto lo haremos mediante una sentencia “IF” indicando al microcontrolador que
si es que el sensor detecta un obstáculo por debajo de estos valores, el chip
hará que no se active sensor de gas y desde luego el relé que activará la
bobina del auto.
3.1.4.3 Activación del sensor de gas MQ-3.
Una vez que los sensores son ubicados correctamente y sin obstáculos el
microcontrolador pasará a la siguiente etapa del programa que es la activación
del sensor de gas para poder medir el aire aspirado por el individuo, para esto
tendremos 30 segundos para espirar el aire que va a ser medido.
Básicamente el sensor de gas MQ-3 consta de un principio de adquisición de
datos que es de forma analógica.
Este sensor mediante el uso de una resistencia capacitiva obtiene el aire
percibido por el ambiente, y cuando se detecta una variación de sustancias
químicas en este, el dispositivo entrega un voltaje análogo por su pin de salida
que varía de 0vdc a 5vdc.
Mediante el convertidor análogo-digital del microcontrolador se realizara una
escalera de valores de acuerdo al voltaje recibido, esto es 5vdc=255bits,
2.5vdc=127bits y 0vdc=0bits, en la siguiente Tabla 8 obtendremos los valores
que nos enviará el sensor, los mismos que serán tratados para determinar el
nivel de alcohol espirado.
53
Para calcular el nivel de alcohol espirado en función de los bits se aplica la
siguiente formula.
Tabla 8. Tabla de variación de bits según el nivel de alcohol.
Bits Nivel de
alcohol en
aire espirado
mg/l de aire
0 0
10 0,060784314
20 0,121568627
30 0,182352941
40 0,243137255
50 0,303921569
60 0,364705882
70 0,425490196
80 0,48627451
90 0,547058824
100 0,607843137
127 0,771960784
255 1,55
Ahora bien, adquiridos los datos de los sensores el programa del
microcontrolador verificara dos cosas, primera, que no existan obstáculos en los
sensores y segunda, que al valor aspirado del individuo no rebase el límite
54
establecido que es de 0.3 mg/l, esto lo hacemos con la sentencia “IF” la cual
nos dirá: si el valor del sensor MQ-3 es superior a 0.3, entonces si es verdadero
el programa bloqueará el sistema y no permitirá que se encienda el relé, de lo
contrario sí activará el relé.
3.1.4.4 Accionamiento del relé.
Este último paso es el más sencillo y consiste en accionar el actuador mediante
un transistor NPN de potencia TIP122, cuando todas las condiciones del
sistema se cumplen es decir:
a. Sensor de peso activado
b. Sensores de distancia sin obstáculos
c. Valor de sensor de gas inferior a 0.3
El sistema enviará a través del pin de salida cinco voltios de corriente continua
que activará el transistor y dejará el relé conectado a los doce voltios, lo que
logrará encenderlo permitiendo el paso de corriente a la alimentación de la
bobina de encendido del automóvil.
Existe una pequeña y última etapa del programa que consiste en desconectar la
bobina de arranque del automóvil si no se detecta peso en el asiento, esto hará
que el sistema se resetee apagando el automóvil, para que esto ocurra el
circuito tiene un temporizador el cual irá en conteo regresivo apagándose en 30
segundos y se podrá visualizar en el LCD, es tiempo suficiente para que la
persona se orille en la carretera.
Tomando en cuenta todos los factores antes mencionados como son
alimentación de corriente para cada sensor y con la ayuda del simulador del
programa Eagle 4.0 el esquema eléctrico del alcocheck con dispositivos de
peso y posición del conductor queda de la siguiente manera.
55
Figura 36. Imagen en 3D creada con Eagle 3D.
56
Figura 37. Diagrama eléctrico de alcocheck.
57
3.1.5 DISEÑO DE FASE DE BLOQUEO AL ENCENDIDO.
En esta etapa vamos a determinar en donde se realizara el bloqueo en el
vehículo, para que este se rija a las condiciones del circuito de alcocheck con
dispositivos de peso y posición del conductor.
Antes determinar el sistema en el cual se realizara el bloqueo se pudo
considerar que puede ser instalado al sistema de alimentación de combustible,
al sistema de arranque y al sistema de encendido.
Si se realiza el bloqueo en el sistema de alimentación de combustible
tendríamos más desventajas que ventajas ya que el conductor puede arrancar
el vehículo y este va a encender, incluso puede circular una mínima distancia
hasta que el combustible que se encuentra en la línea de alimentación se
consuma por completo instante en el cual el vehículo se apagara, la principal
desventaja de realizar el bloqueo en este sistema es que si se realiza un
arranque prolongado y repetitivo sin que exista combustible en la línea de
alimentación los inyectores de combustible pueden sufrir daños e incluso
remorderse.
Si el bloqueo es realizado en el sistema de arranque del vehículo seria inseguro
ya que este puede ser encendido empujándolo, siempre y cuando la llave se
encuentre en el switch y en posición de ignición.
El sistema de encendido fue elegido ya que si no tenemos alimentación en la
bobina de encendido esta no proveerá de la chispa necesaria para realizar la
combustión y el vehículo no encenderá de ninguna manera si el conductor no
cumple con los valores establecidos de nivel de alcohol espirado, una
desventaja del bloqueo en este sistema es que el motor de arranque puede
sufrir recalentamiento siempre y cuando el conductor este accionándolo de
forma repetitiva, a pesar de esto este sistema es el elegido por brindarnos
mayor seguridad al momento de evitar que el conductor conduzca en estado
etílico.
58
Figura 38. Circuito original de sistema de encendido Skoda fabia 2.0.
Figura 39. Circuito de bloqueo al sistema de encendido Skoda fabia 2.0.
59
3.2 CONSTRUCCIÓN DE ALCOCHECK.
Una vez que ya hemos realizado el circuito en Eagle 4.0 debemos fabricar la
placa sobre la cual irán montados los elementos electrónicos y los conectores
de los sensores de posición, gas y peso.
3.2.1 MATERIALES A SER UTILIZADOS.
Durante el diseño pudimos determinar que materiales, elementos electrónicos y
sensores vamos a utilizar en el proyecto.
Tabla 9. Lista de materiales a ser utilizados.
Elemento Cantidad
Transistor NPN 1
Placa 1
Relé 12v 5 amp 1
Acido 1
Estaño 2mts.
Sensor ultrasonido SRF05 3
Diodo 1N4007 1
Resistencias 14
Interruptor de corte miniatura 1
LCD 16 x 2 1
Potenciómetro 1
Capacitor electrolítico 2
Capacitor cerámico 3
Sensor de gas MQ-3 1
PIC 16F628A 1
Sócalo 2
Regulador LM7805 3
Oscilador de cristal 4 Mhz 1
60
3.2.2 ELABORACIÓN DEL CIRCUITO EN LA PLACA ELECTRÓNICA.
Existen varios métodos para realizar la impresión del circuito sobre la placa, se
ha elegido el método del acetato, este método consiste en imprimir el diagrama
eléctrico en un acetato, el cual será impregnado en la placa con la ayuda de
temperatura.
Figura 40. Diagrama electrónico impreso en acetato.
Ya con el diagrama electrónico impreso en un acetato preparamos la placa para
someterla al proceso de temperatura, la superficie de la placa debe estar
totalmente limpia, esto lo conseguimos por medio del pulido, en el que frotamos
a la placa con una lija de agua 1500 hasta lograr perder todo rastro de suciedad
y oxido del material.
61
Una vez que la placa se encuentre limpia comenzamos con el proceso de
temperatura, el cual consiste en calentar a la placa por medio de una plancha
térmica interponiendo entre la placa y la superficie de la plancha un paño, ya
con la placa caliente colocamos el acetato y frotamos sobre la superficie hasta
que este se pegue.
Cuando el acetato se haya pegado a la placa lo cubrimos nuevamente con el
paño y colocamos la plancha por 2 minutos aproximadamente, retiramos la
plancha y el paño, con la ayuda de otro paño mojado frotamos sobre el acetato
y de inmediato lo despegamos de la placa logrando con esto que la tinta que se
encontraba sobre el acetato quede impresa en la placa.
Figura 41. Placa con diagrama impreso por medio de acetato.
62
El siguiente paso a seguir para la elaboración de la placa es introducirla en
acido logrando que el material que no se encuentra cubierto por la tinta y que es
conductor de corriente se desintegre para formar las líneas del circuito que
necesitamos.
Durante el proceso debemos agitar el recipiente que contiene la placa y el ácido
para facilitar que el cobre removido se disperse, si queremos que el tiempo de
desintegración del cobre sobrante sea lo más corto el ácido deberá ser diluido
en agua caliente aproximadamente unos 30 grados, o caso contrario en agua a
temperatura ambiente el proceso tardara un poco más.
Figura 42. Proceso de desintegración de cobre sobrante por medio de ácido.
Si observamos que las pistas están correctamente definidas es hora de sacar la
placa del ácido y limpiarla con ayuda de agua común y corriente, después de
63
este proceso tendremos las pista cubiertas por la tinta que se encontraba en el
acetato y debemos removerla con la ayuda de un estropajo o la misma lija de
agua 1500 frotándola suavemente evitando ocasionar algún daño a las pistas
del circuito, en lugares donde las pistas son muy delgadas podemos retirar la
tinta con la ayuda de diluyente y un algodón.
3.2.3 PERFORACIONES Y SUELDA DE ELEMENTOS.
Para realizar las perforaciones en la placa electrónica como primer punto
debemos realizar unas guías las mismas que podemos realizar por medio de un
punzón en el lugar exacto don van ubicados los agujeros para los pines de los
elementos, con el objetivo de que la broca no se resbale y pueda dañar las
pistas del circuito.
Es recomendable realizar las perforaciones con una broca de 0.7mm ya que la
mayoría de los elementos que vamos a utilizar llevan este diámetro, para
conectores y puentes en caso de que se necesiten se puede utilizar una broca
de hasta 1,5mm.
Figura 43. Perforación de placa electrónica.
64
En la actualidad existen muchos procesos de soldadura para la instalación de
elementos en la placa electrónica, sin embargo en este proyecto se utilizara un
cautín de mano, este cautín es una herramienta muy útil y sencilla y se ocupa
en el campo profesional, las puntas del cautín deben tener un tratamiento
anticorrosivo, ya que cuando están llegan a temperatura de funcionamiento
pueden oxidarse y desintegrarse poco a poco.
La cantidad de calor necesaria para realizar la soldadura dependerá de la
potencia del cautín, por ejemplo si vamos a soldar un terminal de un
condensador electrolítico se necesitara aplicar muy poca temperatura, pero si
vamos a realizar una soldadura en elementos cuyos pines son gruesos se debe
aplicar mayor cantidad de calor para compensar la temperatura disipada por los
materiales a soldar.
El estaño que utilizaremos será uno con alma de resina el mismo que nos
facilitara el trabajo, para que la soldadura que realicemos sea buena tanto el
estaño como el elemento a soldar estén en la temperatura adecuada, caso
contrario realizaremos una soldadura fría y esta no tendrá una buena fusión,
normalmente la temperatura de fusión del estaño esta entre los 200 y 400 º C,
además de tener la temperatura adecuada durante el proceso tenemos que
utilizar una sustancia cuyo nombre es pasta de soldar y esta nos facilitara la
distribución uniforme del estaño.
Antes de comenzar con la soldadura debemos observar los siguientes
parámetros.
Observar que la punta del cautín este completamente limpia.
Los elementos a soldar deben estar limpios y si es posible pre
estañados.
El cautín debe estar en temperatura de funcionamiento.
65
Una vez tomado en cuenta todos estos parámetros se procede a soldar la placa
para obtener el trabajo final.
Figura 44. Pistas de la placa electrónica con todos sus elementos soldados.
Figura 45. Placa electrónica con todos sus elementos soldados.
3.3 IMPLEMENTACIÓN DE CIRCUITO DE BLOQUEO
Al momento de realizar la implementación del sistema tenemos que tomar en
cuenta que se realizara la instalación del sensor de gas, los sensores de
posición por ultrasonido, el interruptor de corte miniatura, además de la
66
alimentación de corriente al circuito y la fase de bloqueo a la bobina de
encendido.
3.3.1 INSTALACIÓN DE TOMA DE ALIMENTACIÓN DE CORRIENTE.
Nuestro circuito debe tener una alimentación de corriente de 12 voltios, la
misma que mediante el regulador de voltaje entregara al circuito 5 voltios, en
síntesis cuando la llave se encuentra en el interruptor de arranque en posición
de ignición deberemos tener alimentación, motivo por el cual hemos
determinado que dicha corriente será tomada directamente del switch de
encendido. Lo primero que aremos será colocara la llave en el switch de
encendido en posición de ignición, no debemos arrancar el vehículo, de esta
forma con la ayuda de un comprobador de corriente verificamos el cable de
alimentación que sale del interruptor con 12 voltios, dicho voltaje deberá ser 0 el
momento que sacamos la llaves del switch, ya realizada esta comprobación
realizamos un corte en el cable y hacemos la conexión para nuestro circuito,
con esto ya tenemos los 12 voltios de alimentación, el negativo para el circuito
lo podemos tomar de alguna masa existente dentro del auto.
Figura 46. Vista de pines de conector de alimentación 12V.
67
3.3.2 INSTALACIÓN DE SENSORES DE POSICIÓN SRRF05.
Estos sensores por ultrasonido están destinados a alertar si hay algún tipo de
obstáculo mientras el conductor se encuentre realizando la prueba de
alcocheck, el sistema consta de tres sensores de posición los mismos que irán
situados estratégicamente en lugares donde sean capaces de captar si alguien
o algo se interponen o atraviesan hacia el asiento del conductor.
El primer sensor de posición estará situado en el parante izquierdo del
conductor de tal forma que capte algún tipo de intromisión por la ventana
izquierda o por la puerta incluso cuando esta se encuentra abierta.
Figura 47. Sensor de posición por ultrasonido Izquierdo.
Figura 48. Esquema de posición de sensor por ultrasonido Izquierdo.
68
El segundo sensor de posición va situado en la parte superior izquierda atrás
del asiento del conductor en el techo del vehículo de tal manera que determine
si existe algún tipo de impedimento en esta zona, este sensor es denominado
medio.
Figura 49. Sensor de posición por ultrasonido Medio.
Figura 50. Esquema de posición de sensor por ultrasonido Medio.
69
El tercer y último sensor de posición por ultrasonido se encuentra situado en la
parte central del techo del vehículo y va direccionado hacia adelante del
habitáculo del vehículo interponiéndose entre los dos asientos para impedir que
el acompañante cruce al puesto del conductor durante la prueba de alcocheck,
este sensor es denominado derecho.
Figura 51. Sensor de posición por ultrasonido Derecho.
Figura 52. Esquema de posición de sensor por ultrasonido Derecho.
70
En la Figura 53 podemos observar la función de los 3 sensores de posición
instalados que prácticamente rodean al asiento del conductor.
Figura 53. Funcionamiento de los 3 sensores de posición por ultrasonido.
3.3.3 INSTALACIÓN DEL SENSOR DE GAS MQ-3.
El sensor de gas MQ-3 ira instalado justo al frente del conductor delante del
tablero de instrumentos, antes de la instalación del sensor de gas en ese lugar
tomamos en cuenta que este no afecte en nada la visibilidad del conductor al
tablero de instrumentos o que se tape alguna luz testigo.
Otro aspecto importante en la elección del lugar donde ira ubicado el sensor de
gas es que tiene que estar lo más alejado de alguna fuente externa de aire, o
en algún lugar donde se facilite que otra persona que no sea el conductor
pueda realizar la prueba de alcocheck.
El sensor de gas MQ-3 estará situado dentro de una pequeña caja plástica
diseñada para que el aire ingrese y pueda permitir el flujo hacia afuera después
71
de que el sensor haya tomado los datos necesarios, además cuenta de una
pequeña manguera por la cual se espirara para realizar la prueba.
Figura 54. Ubicación del sensor de gas MQ-3 dentro del vehículo.
3.3.4 INSTALACIÓN DE INTERRUPTOR DE CORTE MINIATURA.
EL interruptor de corte miniatura nos va a servir para determinar si el conductor
se encuentra en posición para realizar la prueba del alcocheck.
Este sensor ira instalado en el asiento de tal forma que cuando siente una carga
sus contactos se cierren y envíen la señal al circuito, de igual manera alertara al
sistema cuando el conductor se levante.
El interruptor será instalado conjuntamente con una placa de flexible para
amoldarse a la forma original y ergonómica del asiento, después de colocada la
placa pondremos un refuerzo de espuma de poliuretano y un forro del tal
manera que el vehículo no pierda su estética. Al interruptor irán dos cables los
cuales estarán debajo del compartimiento del freno de mano.
72
Figura 55. Esquema de ubicación de interruptor de corte miniatura.
3.3.5 INSTALACIÓN DE BLOQUEO A LA BOBINA DE ENCENDIDO.
De la correcta instalación de esta etapa dependerá el funcionamiento correcto
del circuito y el ocasionar daños al vehículo.
Lo primero que se establece es el tipo de encendido que posee el auto, en este
caso el bloqueo será realizado en un automóvil Skoda Fabia 2.0 cc el cual
tiene un sistema de encendido DIS.
El segundo paso será buscar la bobina de encendido del vehículo y
correspondiente conector, la bobina de encendido de este automóvil tiene un
conector con cuatro pines.
73
Figura 56. Identificación de conector y bobina de encendido.
De los cuatro pines que encontramos en el conector tendremos dos valores fijos
uno es la alimentación de corriente y el otro el voltaje de masa, los dos
restantes serán para transmitir las respectivas señales enviadas por el PCM a
cada uno de los transistores de potencia que se encuentran dentro de la bobina
de encendido.
En nuestro caso en el pin sobre el cual actuaremos es en el de alimentación de
corriente por lo que procedemos a verificar valores con la utilización de un
multímetro automotriz, y determinamos que el pin número dos de izquierda a
derecha es el que direcciona la alimentación de corriente hacia la bobina.
74
Figura 57. Identificación de pin de alimentación de corriente.
En el pin numero dos será donde nosotros vamos a realizar la instalación de los
conectores de salida del circuito del alcocheck, el mismo que nos permitirá
obtener un voltaje de 11.94 voltios de alimentación de la bobina si el conductor
pasa la prueba del alcocheck caso contrario tendríamos 0 voltios y el vehículo
no encenderá.
3.4 MEDICIONES Y PRUEBAS EN LOS DISPOSITIVOS.
Ya con todos los dispositivos de peso, posición y nivel de alcohol instalados en
el vehículo estamos listos para efectuar las diferentes pruebas con la finalidad
de constatar que nuestro sistema de encendido mediante bloqueo por
alcocheck esté funcionando correctamente.
75
Para realizar las diferentes pruebas en nuestro sistema no hemos considerado
necesario instalar algún tipo de conector especial, ya que el cableado y los
conectores irán ocultos para evitar interferir en la estética propia del vehículo,
las mediciones se las puede realizar directamente en los conectores de los
dispositivos, estos están ubicados en la placa principal del circuito, dicha placa
se encuentra empotrada en un compartimiento de la consola principal.
Figura 58. Ubicación de placa principal del circuito en el vehículo.
3.4.1 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN UTILIZADOS.
Para realizar las mediciones de voltaje, resistencia y en algunos casos
continuidad del cableado fue necesaria la utilización de un multímetro
automotriz Trisco DA-830 diseñado para trabajar con vehículos de inyección
electrónica, el circuito de bloqueo está conectado conjuntamente con el
sistema de encendido electrónico, por esta razón se eligió este multímetro ya
que posee alta impedancia a diferencia de multímetros convencionales, por lo
cual nos ayudara a realizar las mediciones sin afectar a la ECU.
76
Otro instrumento de medición que se utilizo fue el osciloscopio automotriz OTC-
3840F, para poder visualizar las gráficas de señales de los sensores de alcohol
y posición del conductor, este osciloscopio consta de dos canales y una
velocidad de 25 Mhz.
Figura 59. Osciloscopio Automotriz OTC-3840F.
3.4.2 MEDICIÓN DE SEÑALES DEL SENSOR SRF05.
Como habíamos estudiado con anterioridad el sensor de posición por
ultrasonido envía un pulso para iniciar el proceso de lectura del sensor por
medio del transmisor, para calcular la distancia a la cual se encuentra cualquier
tipo de objeto solo basta con determinar la longitud del pulso enviado de
regreso acogido por el receptor del sensor.
77
Para realizar las mediciones en este sensor utilizaremos únicamente el
osciloscopio automotriz.
El proceso de medición inicia cuando el sensor suministra un pulso de 10us, el
cual lo podemos verificar en el pin 4 del sensor ver Figura 23.
Figura 60. Pulso de 10 us. Gráfica teórica.
Figura 61. Pulso de 10 us. Gráfica práctica.
Acto seguido el sensor SRF05 enviara una sucesión de ocho ciclos de
ultrasonidos para elevar el nivel de la señal y de igual manera se lo puede
observar en el pin 4 del sensor ver Figura 23.
78
Figura 62. Sucesión de pulsos de ultrasonido gráfica teórica.
Figura 63. Sucesión de pulsos de ultrasonido gráfica práctica.
La sucesión de pulsos de ultrasonido cumplen objetivo de elevar la señal del
eco generando el inicio de un pulso cuyo ancho dependerá de la distancia a la
que se encuentre algún obstáculo, cuando el sensor detecta dicho obstáculo la
señal del eco vuelve a bajar finalizando el pulso, mientras más ancho sea el
pulso el obstáculo se encontrara a mayor distancia y viceversa, el ancho de
pulso máximo será de 30 ms sin no existe ningún tipo de obstáculo, esto se lo
puede comprobar en el pin 3 del sensor ver Figura 23.
79
Figura 64. Ancho de pulso de salida gráfica teórica.
Figura 65. Ancho de pulso máximo gráfica práctica.
Figura 66. Ancho de pulso con obstáculo a 25cm grafica práctica.
80
3.4.3 MEDICIÓN DE SEÑALES DEL SENSOR DE ALCOHOL MQ3.
El sensor de gas MQ3 en un sensor de tipo semiconductor, en el cual se debe
espirar para que este obtenga una medición, este sensor evapora el aliento por
la acción de una resistencia de calefacción la cual variara sus características
resistivas dependiendo de la cantidad de concentración de alcohol que detecte.
La grafica de funcionamiento de este sensor es sumamente sencilla ya que lo
que obtendremos será la variación del valor resistivo en función de la cantidad
de alcohol presente en el aire espirado, es decir si la concentración de alcohol
en el aliento va en aumento el valor resistivo será mayor y por consecuencia el
voltaje de señal al ser directamente proporcional a la resistencia también será
alto y si el valor de concentración de alcohol el en el aliento es bajo el valor
resistivo disminuirá y por efecto el voltaje de igual manera. Para realizar la
medición en este sensor primero viciamos el ambiente en el cual se encuentra
la resistencia de calefactor del sensor con un algodón húmedo con alcohol para
obtener una lectura inicial de 0.98 mg de alcohol en el aliento y un voltaje de
4.1, con lo cual no podremos encender el vehículo, después se espiro sobre la
resistencia del sensor sin presencia alguna de alcohol en el aliento logrando
bajar su nivel resistivo y por ende disminuir el voltaje en el sensor obteniendo
una medida gradual hasta llegar a 0.29 mg de alcohol en el aliento con un
voltaje de 0.894v lo que nos permite conducir el vehículo.
Figura 67. Variación de voltaje según nivel de alcohol presente en el aliento.
81
A continuación podemos observar en la Tabla 10 los valores obtenidos en el
sensor de alcohol dependiendo del consumo, en este caso la tabla fue realizada
tomando como bebida a la cerveza, con un volumen de 330cc y 4,2° de alcohol.
Tabla 10. Nivel de alcohol espirado valor real
Número de
cervezas
ingeridas
Gramos de
alcohol puro
ingerido
(gr)
Nivel de alcohol espirado en el aire
captado por el sensor MQ3.
Datos reales.
(mg/l aire)
1 11.08 0.107
2 22.17 0.165
3 33.26 0.221
4 44.35 0.289
5 55.44 0.341
6 66.52 0.407
3.4.4 MEDICIÓN DE SEÑALES EN EL INTERRUPTOR DE CORTE.
En síntesis lo que hace el interruptor de corte en miniatura es detectar si se
ejerce presión sobre el permitiendo el paso de corriente y cerrando el circuito o
viceversa.
82
Para efectos prácticos se considera irrelevante realizar una gráfica con el
osciloscopio de un interruptor, ya que obtendremos una línea recta de
alimentación de voltaje cuando este se encuentre cerrado y 0v cuando este
abierto, por lo cual se optó por medir directamente que es lo que sucede en el
sistema de encendido cuando el interruptor está cerrado y se cumplen las
condiciones para que el vehículo encienda y cuando el interruptor se abre.
En la Tabla 11 podemos observar el funcionamiento del sistema de bloqueo al
encendido en función del estado del interruptor de corte, ya que este es el
principal elemento que permite que las diferentes fases del circuito entren en
funcionamiento.
Tabla 11. Funcionamiento del circuito en función del interruptor de corte.
Interruptor de corte Abierto
Cerrado
Sensores de posición Obstáculo
Sin obstáculo
Alcocheck Aprueba
No aprueba
Estado del vehículo KOEO
KOER
83
Figura 68. Primario de encendido, skoda fabia 2006 con interruptor cerrado.
Figura 69. Primario de encendido, skoda fabia 2006 con interruptor abierto.
84
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS.
85
4.1 ANÁLISIS DEL SENSOR DE ALCOHOL MQ3.
En la Figura 67 realizada con el osciloscopio se visualiza la señal del sensor, en
la que se puede observar como dependiendo de la cantidad de alcohol presente
en el aliento el valor resistivo y el voltaje varían sin presentar ningún tipo de
inconveniente.
En la Tabla 10 se puede observar los datos correspondientes al nivel de alcohol
en el aliento captados por el sensor MQ3, en donde se determina que el
conductor podrá pasar la prueba del alcocheck siempre y cuando haya ingerido
como máximo cuatro cervezas de 330cc y 4,2° de alcohol.
4.2 ANÁLISIS DEL SENSOR DE POSICION SRF05.
Para poder verificar que el sensor de posición está trabajando correctamente se
realizó las pruebas correspondientes con el osciloscopio, en el que se pudo
constatar en primera instancia como se muestra en la Figura 61 el pulso de
inicio de 10 us con el cual comienza el proceso de medición.
En la Figura 63 se aprecia la sucesión de pulsos por ultrasonido para crear un
pulso cuyo ancho depende de la distancia a la que se encuentre un objeto, en la
Figura 65 se observa el ancho máximo de pulso cuando no existe ningún
obstáculo y en la Figura 66 el pulso con un obstáculo a 25 cm, todos estos
valores concuerdan con los obtenidos en la Tabla 7.
Cabe mencionar que el sensor de posición izquierdo durante las mediciones
detectaba un falso obstáculo ocasionando que no se pueda realizar la prueba
de alcocheck esto se daba por la presencia del cinturón de seguridad el mismo
que no fue tomado en cuenta durante la calibración de la distancia de este
sensor.
86
4.3 ANÁLISIS DE UBICACIÓN DEL INTERRUPTOR DE CORTE.
Debido a que todo el peso del conductor recae en el asiento al momento de la
conducción se optó por colocar el interruptor miniatura en la base principal del
asiento para que de esta manera el interruptor pueda determinar cuando existe
presión sobre él.
Para obtener un correcto accionamiento del interruptor de corte miniatura el
conductor debe estar sentado exactamente en el centro del asiento caso
contrario no podrá determinar con exactitud si se ejerce o no presión sobre él.
87
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
88
5.1 CONCLUSIONES.
Se pudo concluir que para un mejor funcionamiento de la etapa de
detección de algún obstáculo se debe instalar otro sensor de posición por
ultrasonido en la parte media del habitáculo.
Se determinó que para aprobar la prueba del alcocheck el conductor no
debe sobrepasar el consumo de 4 cervezas de 330cc y 4,2° de alcohol.
Se determinó que el sistema de bloqueo al encendido es uno de los más
seguros tanto para el bienestar del conductor como para el vehículo.
El sensor de alcohol MQ3 utilizado en el proyecto tiene gran sensibilidad
al alcohol y un bajo nivel de captación a la bencina por esta razón es
ideal para ser utilizado dentro del vehículo.
El sensor de posición por ultrasonido utilizado en el proyecto trabaja con
frecuencias mayores a la máxima audible, motivo por el cual no es
posible escuchar ningún tipo de sonido durante su funcionamiento.
El regulador de voltaje utilizado en el circuito permite suministrar un
voltaje fijo para el correcto funcionamiento del circuito de bloqueo.
El circuito de bloqueo al encendido no influye en el correcto
funcionamiento del sistema de encendido y mucho menos en el
desempeño del vehículo.
89
5.2 RECOMENDACIONES.
Se recomienda realizar la prueba de alcocheck con las ventanas
cerradas del vehículo para evitar cualquier filtración de olores al sensor
de alcohol.
Se recomienda esperar por un minuto entre mediciones del alcocheck.
Debe realizarse un mantenimiento mensual al ducto de goma que
recepta el aliento del conductor desmontándolo y limpiándolo con agua
limpia.
No dejar en funcionamiento al sistema de bloqueo al encendido bajo
ninguna circunstancia por un lapso mayor a 10 minutos cuando el auto
no esté encendido.
Se recomienda que para futuras calibraciones de distancia del sensor de
posición izquierdo se tome en cuenta el cinturón de seguridad como
posible obstáculo.
Se recomienda para futuras implementaciones incorporar un ventilador
en el compartimiento donde se encuentra la placa principal del circuito.
Se recomienda no sobrepasar el peso ejercido de 250 kg en el interruptor
de corte miniatura para evitar daños en el mismo.
90
BIBLIOGRAFÍA.
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Jenslabs. (2013). www.jenslabs.com. Recuperado el 10 de 07 de 2013, de
http://jenslabs.com/category/electronics/ketosis-detector/
93
GLOSARIO DE TÉRMINOS.
ACC: Accesorios
DIS: Sistema de encendido sin distribuidor
ECU: Unidad de control electrónico
EEPROM: Tipo de memoria ROM que puede ser programable
EPROM: Tipo de chip de memoria ROM no volátil
KOEO: Llave en contacto motor apagado
KOER: Llave en contacto motor encendido
LCD: Representación visual por cristal liquido
PC: Computadora personal
PCM: Modulo de control de tren de fuerza
RAM: Memoria de acceso aleatorio
ROM: Memoria de solo lectura
SRAM: Memoria estática de acceso aleatorio
USB: Conector de serie universal
94
ANEXOS.
95
ANEXO I: Circuito interno sensor MQ3.
ANEXO II: Programa del microcontrolador.
Programa: Define osc 4
ADCON1=7 'Pines digitales
PORTA=0:PORTB=%00000100:PORTC=0
TRISA=%00000011 'Configuración de Etradas y salidas
del PIC
TRISB=%00000001
TRISC=%01010100
define LCD_DREG PORTB 'Configuracion de pines del LCD al
PIC
define LCD_DBIT 4
define LCD_RSREG PORTB
define LCD_RSBIT 3
define LCD_EREG PORTB
define LCD_EBIT 1
define LCD_BITS 4
define LCD_LINES 2
define LCD_COMMANDUS 2000
96
define LCD_DATA US 50
define LCD_RWREG PORTB
define LCD_RWBIT 2
sound portc.1,[100,20,110,20,120,20,340,20] 'enviar 4 sonidos por pin
RC1
Lcdout $fe, 1," Cargando... " 'escribir en 1ra línea LCD
X var word 'inicializo variable X tamaño
16bits
Valor var word
Valor1 var word
Ancho1 var word
Ancho2 var word
Ancho3 var word
Dist1 var word
Dist2 var word
Dist3 var word
Y var byte 'inicializo variable Y tamaño
8bits
Dato var byte 'Alias Silla para puerto RB0
SillA var Portb.0
Rele var Porta.2
ConfiG var Porta.1
Echo1 VAR Portc.6 'Sensor derecha
Trigger1 var Portc.7 'Sensor derecha
Echo2 VAR Portc.4 'Sensor centro
Trigger2 var Portc.5 'Sensor centro
Echo3 VAR Portc.2 'Sensor izkierda
Trigger3 var Portc.3 'Sensor izkierda
DELAY1 CON 500 'asigno 500 a la variable
delay1
Pause delay1*10 'pausa de 5000 milisegundos
Lazo: 'inicio Programa
rele=1 'envío 1lógico por Rele
gosub medir 'ir a subrutina medir
pause delay1 'pausa de 500 milisegundos
Lcdout $fe, 1,"Listo. " 'escribo en LCD
Lcdout $FE,$C0,"Tome asiento "
pause delay1*5 'si puerto silla = 0,
entonces
if silla=0 then 'escribir en LCD
Lcdout $fe, 1,"No se levante"
pause 1000
gosub configurar 'ir a subrutina configurar
endif 'fin de sentencia IF
goto lazo 'ir a rutina Lazo
ConfiguraR: 'Subrutina llamada Conigurar
if config=0 then 'si puerto config=0,
entonces
gosub sens1 'ir a subrutina sens1
gosub sens2 'ir a subrutina sens2
gosub sens3 'ir a subrutina sens3
LCDOUT $FE,1,"Izk - Med - Der"
97
Lcdout $FE,$C0,dec dist1," - ",dec dist2," - ",dec dist3
pause 750
else 'de lo contrario
LCDOUT $FE,1,"Favor espirar"
gosub listo 'ir a subrutina listo
pause delay1*6 'pausa de 500*6 milisegundos
endif 'fin de sentencia IF
goto ConfiguraR 'ir a configurar
ListO: 'Subrutina Listo
for x=0 to 9 'para x=0 hasta x=9
gosub sens1 'ir a subrutina sens1
gosub sens2 'ir a subrutina sens2
gosub sens3 'ir a subrutina sens3
if dist1<20 then 'si dist1 es menor que 20,
entonces
LCDOUT $FE,1,"Obstaculo Izk" 'escribir en LCD
pause delay1*4
goto lazo
else 'de lo contrario
if dist2< 30 then 'si dist2 es menor que 30,
entonces
LCDOUT $FE,1,"Obstaculo Med"
pause delay1*4
goto lazo
else 'de lo contrario
if dist3<25 then 'si dist3 es menor que 25,
entonces
LCDOUT $FE,1,"Obstaculo Der"
pause delay1*4
gosub lazo
endif
endif
endif
pause delay1*4
gosub prueba 'ir a subrutuna prueba
gosub medir 'ir a subrutuna medir
next 'siguiente valor de x
gosub alcohol 'ir a subrutuna alcohol
goto listo 'ir a subrutuna listo
AlcohoL:
if dato<50 then
pause delay1
sound portc.1,[100,10]
porta.2=0
Lcdout $fe, 1,"Puede conducir"
' Lcdout $FE,$C0,"Gracias"
pause delay1*2
goto verifsens
else
rele=1
sound portc.1,[340,10]
Lcdout $fe, 1,"No puede conducir"
Lcdout $FE,$C0,"Gracias"
pause 7168 '7 seg
98
goto lazo
endif
goto listo
MediR: 'Subrutina Medir
adcin 0,dato 'leer el canal análogo AN0 y guardar en
dato
valor= 155*dato
valor1= (valor/3)/25500 '(valor/10)/25500
valor1=div32 1
Lcdout $fe, 1,"Aire espirado: "
LCDOUT $FE,$C0,dec valor1 dig 4,",", dec valor1 dig 3,dec
valor1
dig 2,dec valor1 dig 1,dec valor1 dig 0,"mg/l - ",dec
dato'," ",dec valor1
pause delay1
return
Prueba:
if silla =1 then
LCDOUT $FE,1,"Usted se ha"
Lcdout $FE,$C0,"levantado"
pause delay1*4
for y=30 to 0 step -1
sound portc.1,[120,20]
LCDOUT $FE,1,"Se apagará en: "
Lcdout $FE,$C0,dec y," segundos"
pause 1024
next
goto lazo
endif
return
VerifsenS:
gosub sens1
gosub sens2
gosub sens3
gosub prueba
if dist1<20 then
LCDOUT $FE,1,"Obstaculo Iz. "
pause delay1*4
else
if dist2< 30 then
LCDOUT $FE,1,"Obstaculo Med."
pause delay1*4
else
if dist3<25 then
LCDOUT $FE,1,"Obstaculo De."
pause delay1*4
endif
endif
endif
pause delay1*4
goto verifsens
Sens1: 'Subrutina Sens1
trigger1 = 0 'Pin Trigger1=0
99
pulsout trigger1,5 'Enviar un pulso de 5 milisegundos por
trigger1
pulsin echo1,1,ancho1 'Medir un ancho de pulso por echo1 y guardar
en ancho1
dist1 = (ancho1*4/58) 'Ancho1 por 4/58 asignar a Dist1
return 'Continua en la declaración que sigue al último
GOSUB
Sens2:
trigger2 = 0
pulsout trigger2,5
pulsin echo2,1,ancho2
dist2 = (ancho2*4/58)
return
Sens3:
trigger3 = 0
pulsout trigger3,5
pulsin echo3,1,ancho3
dist3 = (ancho3*4/58)
return
ANEXO III: Diagrama de pines sensor MQ3.
