Sistemas Anticolisiones
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E INDUSTRIAS INGENIERÍA EN INFORMÁTICA Y CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN INVESTIGACIÓN BÁSICA 2B Sensores Electrónicos y su Importancia en la Industria Automotriz para la Generación de Sistemas Anticolisiones Andrés Guerra Medina Dr. Msc. Juan Eduardo Pilataxi A. i
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Sistema Anticolisiones, Andrés Guerra
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E INDUSTRIAS
INGENIERÍA EN INFORMÁTICA Y CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN
INVESTIGACIÓN BÁSICA 2B
Sensores Electrónicos y su Importancia en la Industria Automotriz para la Generación de Sistemas Anticolisiones
Andrés Guerra Medina
Dr. Msc. Juan Eduardo Pilataxi A.
Quito, Julio 2016
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Dedicatoria
Dedico este trabajo principalmente a Dios, por permitirme tener un buen estado de salud y gracias a esto no tener problemas al desempeñarme en todas mis actividades universitarias.
A mi madre por ser mi apoyo incondicional y la persona que me motiva a siempre ser mejor en todo lo que hago. A mi hermana por siempre aconsejarme en todos los aspectos de mi vida y ayudarme en temas ajenos a mi carrera para entregar un trabajo más completo.
Andrés Guerra M.
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Agradecimiento
Agradezco principalmente a mi familia y amigos que me apoyaron en la realización de la investigación con el fin de conseguir una tesina correcta de un estudiante universitario para su presentación y obtención de una calificación digna para la aprobación de la materia.
Agradezco a Dios por permitirme estudiar en una gran Universidad como es la Universidad Tecnológica Equinoccial y darme los medios necesarios para poder culminar mis estudios durante este periodo educativo.
Andrés Guerra M.
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Introducción
iv
Tabla de ContenidoDedicatoria................................................................................................................................ ii
Agradecimiento....................................................................................................................... iii
Introducción............................................................................................................................. iv
CAPÍTULO I...............................................................................................................................1
1. EL PROBLEMA.............................................................................................................1
1.1. Tema.......................................................................................................................1
1.2. Planteamiento del Problema.............................................................................1
1.3. Justificación..........................................................................................................1
1.4. Delimitación..........................................................................................................2
1.5. Objetivos................................................................................................................2
CAPÍTULO II..............................................................................................................................4
2. MARCO TEÓRICO........................................................................................................4
2.1. Sistema Anticolisión...........................................................................................4
2.2. Detección de sueño o falta de atención al volante......................................5
2.3. Detección de cambio de carril involuntario..................................................6
2.4. Advertencia de ángulo muerto en el espejo retrovisor..............................7
2.5. Reconocimiento de señales de velocidad y adelantamiento....................7
2.6. Advertencia de sentido contrario....................................................................8
2.7. Control de velocidad adaptativo (con sistema de distancia de seguridad).........................................................................................................................8
2.8. Reconocimiento de objetos..............................................................................9
2.9. Sistemas anticolisión (frenado automático).................................................9
2.10. Cámaras para ver lo que el conductor no ve..........................................10
2.11. Sistemas de comunicación entre coches para aviso y alerta............10
2.12. Programación de Sensores.........................................................................11
2.13. Diagrama de Conexión.................................................................................12
2.14. Programa de Control.....................................................................................13
2.15. Programación en Arduino...........................................................................17
2.16. Setup()..............................................................................................................18
2.17. Loop()...............................................................................................................18
2.18. Funciones........................................................................................................18
2.19. Entre llaves {}.................................................................................................19
2.20. Punto y coma (;).............................................................................................20
2.21. Toyota desarrolla un sistema anticolisiones..........................................20
v
2.22. Marco Conceptual..........................................................................................21
2.22.1. Ingeniería.....................................................................................................21
2.22.3. Programación.............................................................................................22
2.22.4. Diodo.............................................................................................................22
2.22.5. Circuito.........................................................................................................22
2.22.6. Electrónica...................................................................................................22
2.22.7. Código..........................................................................................................23
2.22.8. Microcontroladores...................................................................................23
2.22.9. Microprocesador........................................................................................23
2.22.10. Depurar.........................................................................................................24
2.22.11. Compilar.......................................................................................................24
2.22.12. Compilador..................................................................................................24
2.22.13. Arduino.........................................................................................................24
2.22.14. Protoboard...................................................................................................25
2.22.15. Sensor Ultrasónico....................................................................................25
2.23. Marco Filosófico-Antropológico................................................................25
2.24. Marco Legal.....................................................................................................26
CAPÍTULO III...........................................................................................................................28
3. METODOLOGÍA....................................................................................................28
3.1. Métodos..........................................................................................................28
3.2. Tipo de Investigación...................................................................................29
3.3. Fuente de Información.................................................................................29
CONCLUSIONES..............................................................................................................30
RECOMENDACIONES.....................................................................................................31
FUENTES DE CONSULTA..............................................................................................32
4. Bibliografía............................................................................................................32
5. Webgrafía..............................................................................................................32
6. Tesis.......................................................................................................................32
ANEXOS............................................................................................................................33
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CAPÍTULO I
1. EL PROBLEMA
1.1. Tema
Sensores electrónicos y su importancia en la industria automotriz para la generación de sistemas anticolisiones.
1.2. Planteamiento del Problema
¿Cuál es la importancia de los sensores electrónicos en el sistema anticolisiones implementados en la industria automotriz?
1.3. Justificación
La implementación de mayor seguridad en los automóviles es una de las partes más importantes en la creación y ensamblaje del automóvil si no es la más importantes, en los últimos desarrollos automotrices las empresas lo han tenido como prioridad y se ha logrado observar con mayor claridad en esta última década, ya que hoy más que anda hemos presenciado un incremento significativo en la exposición primordial de la parte que involucra la protección y cuidado del pasajero antes que su lado visual y llamativo permitiendo entender que debemos tomar conciencia de cómo se encuentra la educación tanto en la parte vial como los principios de cada uno.
El presente trabajo investigativo nos permitirá entender la importancia que tiene la electrónica y la programación en la implementación de sistemas anticolisiones en los vehículos que se usan a diario para el transporte y movilización de pasajeros. La necesidad de incrementar la seguridad en las carreteras y de disminuir la cantidad de accidentes que se provocan a diario da origen a este tema con el fin no de solo explicar cómo funciona un sistema anticolisiones sino también de crear conciencia en las personas y entender que no solo depende de una computadora nuestra seguridad sino también de nuestra voluntad.
La creciente necesidad de crear interés anualmente por las industrias automotrices en sus seguidores a través de la exposición y renovación de su línea de venta implica la creación de sistemas que vuelvan más llamativo, más moderno y sobretodo más seguro al automotor para su éxito en ventas. Marcas como BMW, Mercedes Benz, Toyota y Ford son las que mayor interés han puesto en la seguridad de sus ocupantes ya que ellos han sido los primeros en destinar una rama de su empresa directamente a la creación, investigación e implementación de nuevos sistemas de seguridad.
El proyecto de investigación nos permite obtener más información y comprender mejor lo que a futuro queremos lograr o conseguir con el estudio y culminación de nuestra carrera. El tema propuesto e investigado se lo ha realizado con la finalidad de lograr una mayor inclusión dentro de lo que nuestra carrera respecta permitiéndonos
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acercarnos a un trabajo investigativo más elaborado de lo que se ha venido trabajando en nuestros años de instrucción académica.
Los accidentes de tránsito son un problema a nivel mundial no solo de nuestro país o de América Latina, peri si se ve incrementado en ciertas regiones debido a la educación o cultura de su población. La investigación se basa en todos los métodos y sistemas anticolisiones implementados en distintos países y la importancia que dentro que dentro de estos proyectos ha tomado la electrónica y los procesos de programación para su correcto funcionamiento, así como el incremento de la tecnología en los sistemas de seguridad activos y pasivos en un automóvil.
La investigación del tema planteado nos ayudara a conseguir los conocimientos previos necesarios para realizar un proyecto más elaborado a futuro, con los pasos requeridos para una correcta implementación en una investigación cuando estemos realizando la tesis necesaria para nuestra graduación o simplemente realizar proyectos personales en los cuales necesitemos una investigación más elaborada y un informe más detallado a nuestros fines.
1.4. Delimitación1.4.1. Delimitación Temporal
La investigación se realizará dentro de 2 meses respectivamente al segundo bimestre del periodo Abril 2016 – Julio 2016.
1.4.2. Delimitación Espacial
La investigación se realizará en un contexto mundial ya que las empresas que diseñan y fabrican los sistemas anticolisiones no son nacionales, al igual que las partes electrónicas son fabricadas en distintas partes del mundo para lo cual debemos ampliar bastante el espacio de investigación.
1.5. Objetivos1.5.1. Objetivo general
Analizar los sistemas anticolisiones y su funcionamiento electrónico e informático a través de la comparación de los diferentes proyectos y métodos desarrollados por las industrias automotrices para su correcto entendimiento y explicación de la importancia que la ingeniería ha ganado en el campo automotriz.
1.5.2. Objetivos específicos
Investigar los diferentes sistemas de anticolisiones que se encuentran actualmente en el mercado automotriz.
Definir qué tipo de sensores son usados normalmente para la construcción e implementación de estos sistemas de seguridad.
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Determinar las situaciones en las cuales un sistema anticolisiones seria primordial para la seguridad del conductor.
Determinar en qué porcentaje ayudaría a reducir los accidentes de tránsito un sistema anticolisiones en los vehículos de uso diario.
1.6. Contextualización
La industria automotriz año a año busca crear automóviles más seguros y desarrollar sistemas más eficientes de protección al usuario. La organización Mundial de la Salud en su informe publicado en octubre del 2015 expresa que:
“El número de muertes por accidente de tránsito (1,25 millones en 2013) se está estabilizando, pese al aumento mundial de la población y del uso de vehículos de motor. La estabilización de las muertes por accidente de tránsito pese al aumento de la población mundial en un 4% y del uso de vehículos de motor en un 16% indica que las medidas de seguridad vial puestas en práctica en los últimos 3 años han salvado vidas humanas.”
Se busca disminuir aún más esta taza de muertes en accidentes de tránsito para lo cual la OMS está trabajando conjuntamente con muchas de las casas automotrices con el fin de lograr su objetivo a través del financiamiento de proyectos que se están desarrollando para su futura implementación.
La población en distintas regiones del mundo posee un nivel distinto de instrucción tanto en Educación Vial como cultural y ellos mismos se han visto en la necesidad de mantener su seguridad al volante tanto como la del resto de usuarios. El problema nace cuando la situación no solo depende de uno mismo sino del resto de personas que día a día transitan las calles, uno no está a salvo de las situaciones infortunas que se pueden suscitar mientras estamos conduciendo para lo cual la tecnología se ha visto en la necesidad de brindarle una mano al piloto y ayudarle en la peligrosa tarea de dirigirse a diario a cumplir con sus labores.
Las personas reconocen que muchas de las situaciones en las cuales se ha podido observar un accidente de tránsito el conductor ha sido incapaz de realizar una maniobra para preservar su vida ya que ciertos entornos se crean en la incapacidad de controlar lo que está sucediendo a nuestro alrededor y nos limita a observar lo que ocurrirá a continuación.
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CAPÍTULO II
2. MARCO TEÓRICO
2.1. Sistema Anticolisión
Un centro de investigación en Alemania está poniendo a prueba un auto que toma el control del volante cuando hay riesgo de un choque. Una tecnología que, se cree, podría suponer un paso intermedio hacia los vehículos autónomos del futuro.
El fabricante de automóviles Ford explicó que la tecnología, conocida como Obstacle Avoidance System (Sistema para Evitar Obstáculos) primero le advierte al conductor del peligro y luego toma el mando si éste no reacciona.
La firma dice que este tipo de equipamiento se ha incorporado a uno de sus vehículos como parte de un proyecto en el que participan también otros fabricantes de automóviles como BMW, Fiat, Daimler, Volvo y Volkswagen.
El dispositivo escanea la trayectoria unos 200 metros frente al vehículo usando tres radares, sensores ultrasónicos y una cámara, todo instalado en el vehículo.
Una pantalla adicional muestra una señal de advertencia y activa el sonido de un timbre. Entonces, si es necesario, activa los frenos, busca un hueco en la ruta y gira el volante para evitar una colisión.
“Estás conduciendo por la calle y un peatón o algo aparece por un lado de tu vehículo desde una perspectiva periférica en la que no puedes ver bien”, pone como ejemplo Bard Samardzich, vicepresidente de desarrollo de productos en la división europea de Ford.
“El sistema para evitar obstáculos puede percibir que ese peatón u objeto se acerca al frente del auto. Si no siente que respondes de acuerdo con las circunstancias, ya sea frenando o maniobrando, toma el control”.
La nueva tecnología se basa en sistemas de seguridad ya disponibles en vehículos de Ford. El pasado año, la empresa introdujo el Lane Keeping Alert (Alerta para Mantenerse en Ruta), un sistema que hace vibrar el volante (sin tomar el control del vehículo) si detecta que el conductor se sale del carril sin utilizar la luz de giro.
También desarrollaron el sistema Active City Stop (Parada Activa en Ciudad), que intenta reducir la gravedad de una colisión accionando los frenos si detecta un objeto frente al auto. Pero funciona sólo si el objeto es estático o si se mueve a una velocidad inferior en unos 30 km/h a la que circula el vehículo. Pero la nueva tecnología ha sido probada a velocidades superiores a los 60 km/h.
Por su parte Volvo, que es dueña de la compañía automotora china Geely, ya ha introducido su propio sistema de alerta de ciclistas y peatones, que activa una alarma y los frenos del auto. Según le explicaron a BBC en marzo, el dispositivo se está adaptando también para reconocer animales.
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Puede que algunos se resistan a la idea de que el automóvil arrebate del conductor el control del volante. Pero Ford señala que un estudio estadístico realizado en Alemania indicó que menos de un tercio de los conductores involucrados en colisiones contra la parte trasera de otro vehículo reaccionó a tiempo evitar el accidente.
Con esto en mente, un analista independiente dijo que no debería ser muy duro para los fabricantes el convencer a los conductores a la hora de incorporar esta innovación.
“La lógica detrás de esta tecnología es impecable, cualquier cosa que pueda evitar una situación potencialmente peligrosa que pueda causar heridas o la muerte suena como un buen equipamiento”, dijo Tim Urquhart, analista de la firma consultora del sector automovilístico IHS.
“Obviamente tendrá un precio. Pero habrá menos resistencia a una tecnología como esta que al concepto de un vehículo que se conduzca a sí mismo”.
“Pero los vehículos autónomos ya están siendo puestos a prueba por Google, Daimler y otros, y tomar el control del volante en una situación de emergencia es obviamente un paso significativo en la carretera”.
Por el momento, Ford dice que necesitarán hacerse más pruebas y que todavía no se ha definido una fecha de lanzamiento para el sistema que esquiva obstáculos.
El ABS (antibloqueo de frenos) y el ESP (control de estabilidad) son sistemas de seguridad activa de indudables beneficios para la conducción, pero no son algo nuevo, y aunque siguen evolucionando, ya no son los protagonistas de los sistemas de seguridad del siglo XXI. Los protagonistas ahora son los sistemas de detección del entorno (y veréis en este artículo que ya hay unos cuantos, aunque lamentablemente sean casi todos equipamientos opcionales).
Antes de empezar a describir cada uno de estos sistemas, quiero insistir en algo (aunque me arriesgue a parecer un pesado): por muchos sistemas de seguridad, activa o pasiva, que monte un coche, el factor más importante para que la conducción sea segura, para evitar accidentes y para que no haya muertos o heridos, es el conductor.
El conductor libremente asume la responsabilidad de controlar una máquina llamada automóvil, en vías públicas que comparte con más conductores, peatones y ciclistas, y además de deber tener las habilidades y experiencia adquiridas para su manejo, debe tener presente que la física actúa inexorablemente, que no está solo en la carretera, que las condiciones meteorológicas también juegan su papel, que las normas de tráfico tienen su razón de ser y por supuesto, debe conocer sus propias limitaciones.
Estos sistemas podrán ayudarnos, podrán hacernos la conducción más cómoda y más segura, o incluso pueden evitar o corregir despiste y errores que como humanos podemos cometer. Sin embargo no olvidemos que no son infalibles, y que los coches, todavía, no se conducen ellos solos.
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2.2. Detección de sueño o falta de atención al volante
En algunos turismos tipo sedán de gama media-alta (no necesariamente de lujo) empieza a verse este tipo de sistema incluso de serie (por ejemplo en el Volkswagen). Puede tener varios nombres (por ejemplo detección de fatiga) pero en el fondo las diferentes versiones consisten en lo mismo, intentar detectar si el conductor no está en óptimas condiciones para seguir conduciendo.
Normalmente son un sistema electrónico con un sensor en el volante, que cuenta cuántas veces por minuto el conductor realiza pequeñas correcciones en la dirección. Se sabe que para mantenernos en el carril, los conductores no mantenemos el volante quieto y fijo, sino que corregimos casi constantemente dos o tres grados hacia la derecha o hacia la izquierda, para intentar ir lo más centrados posible en él.
Si el pequeño procesador del sistema cuenta menos correcciones por minuto de lo que se considera normal, interpreta que el conductor puede estar distraído, estar cansado o incluso estar durmiéndose al volante, así que advierte de ello al conductor. Esta advertencia puede ser variable, lo normal es un cartel en la pantalla digital del cuadro de instrumentos y una alarma sonora (por ejemplo un pitido) pero también puede ser incluso una vibración en el volante.
El objetivo es evitar que un conductor se duerma al volante sin darse cuenta. Si recibe un aviso debería parar, tomar algo que le despeje y despierte, o mejor todavía descansar (o incluso dormir un rato si fuera preciso). Si a pesar de las advertencias del sistema, el conductor no se para e insiste en seguir conduciendo, de nada habrá servido la tecnología.
De manera más experimental dejadme deciros que también se están probando sistemas de reconocimiento facial (mediante una pequeña cámara) que detecten si un conductor está cerrando los ojos más de la cuenta y se está durmiendo. Habrá que ver cómo evoluciona este sistema, pero aun así el de las correcciones en el volante es muy eficaz.
2.3. Detección de cambio de carril involuntario
O por algunos fabricantes también llamado asistente de mantenimiento en carril. Este sistema puede funcionar de dos maneras diferentes. Algunos fabricantes utilizan dos sensores seguidores de línea, uno a cada lado del coche, en el paragolpes delantero, muy cerca del suelo, que reconocen y “siguen” las líneas blancas, continuas o discontinuas, de la carretera.
Otros fabricantes optan por una cámara colocada en lo alto del parabrisas (por el interior, más o menos delante del espejo retrovisor) y reconocen las líneas que marcan el carril por el que circulamos. Tanto en uno como en otro, un microprocesador está permanentemente atento a que la trayectoria del coche se mantenga entre las dos líneas (izquierda-derecha).
Si en algún momento pisamos o sobrepasamos alguna de las líneas, y no habíamos activado el intermitente (luz indicadora de cambio dirección) del lado
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correspondiente, el sistema interpreta que el cambio es involuntario (por un despiste) y actúa. Algunos sistemas solo advierten al conductor, normalmente con una vibración en el asiento o bien en el volante, pero también puede sonar una pequeña alarma sonora, y también un mensaje en la pantalla digital del cuadro de instrumentos.
Otros sistemas un poco más avanzados, actúan sobre la dirección, y hacen girar el volante ligeramente en la dirección opuesta, para corregir la deriva en la trayectoria que hace que pisemos la línea en cuestión. Cada vez más sistemas de dirección asistida utilizan un servomotor eléctrico, así que no es complicado utilizar este motor para hacer girar el volante.
Estos sistemas, por el momento, no mantienen el coche en el carril, solo corrigen un poco el volante, pero si la deriva es excesiva, o el conductor insiste aplicando más fuerza sobre el volante, el sistema se vence. Por supuesto funcionan también de noche, o con visibilidad reducida por niebla (eso sí, a partir de unos 50 o 60 km/h de velocidad). La pega es que suelen ser un equipamiento opcional, aunque ya está disponible en modelos asequibles como un Citroën C4.
2.4. Advertencia de ángulo muerto en el espejo retrovisor
El ángulo muerto en los espejos retrovisores exteriores siempre ha estado ahí (es esa pequeña área del campo visual hacia atrás, muy próxima a nuestro coche, que el espejo no es capaz de reflejar). Sin duda lo mejor es girar ligeramente la cabeza para mirar de reojo y cerciorarnos de que no hay ningún vehículo oculto en ese espacio.
Con los años salieron espejos ligeramente curvados para aumentar el ángulo de visión (aunque sigue quedando todavía un poco de espacio oculto) o incluso algunos conductores montan pequeños espejos complementarios que se orienten hacia el ángulo muerto. Hoy en día la tecnología electrónica ya ha previsto una solución.
Algunos coches montan (de nuevo como opción) un sistema que avisa de vehículos en el ángulo muerto, mediante una señal visual sobre el espejo retrovisor, o en el marco del espejo (suele ser un led amarillo que parpadea, o un pequeño triángulo de peligro). El sistema emplea radares (es decir un sistema de emisión de ondas de radio), en las esquinas del paragolpes trasero (o en el lateral del coche, a veces en el mismo espejo retrovisor) orientados hacia el área que queda oculta. Por ejemplo es opcional en el Audi A6.
2.5. Reconocimiento de señales de velocidad y adelantamiento
Este sistema también empieza a estar disponible en coches de gama media y precio asequible, como por ejemplo el Opel Astra (además de en modelos y marcas más caros). De nuevo una cámara (esta vez de alta resolución y gran angular) colocada en la parte alta del parabrisas, centrada delante del espejo retrovisor, vigila los márgenes de la calzada y reconoce las señales circulares de velocidad máxima, prohibido adelantar, fin de velocidad máxima y fin de prohibido adelantar.
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En la pantalla digital del cuadro de instrumentos se muestra de manera permanente la velocidad límite en el tramo en el que nos encontremos, y se va actualizando en tiempo real según cambien las señales. Así, nadie podrá decir que no se dio cuenta de que había cambiado el límite de velocidad (y de paso nos evitará una multa por exceso de velocidad, por un despiste). Esta misma cámara se suele utilizar también para reconocer las líneas del carril.
2.6. Advertencia de sentido contrario
Este sistema no es tan habitual, y hay que buscarlo en marcas premium (por ejemplo BMW). Aunque parezca extraño, cada año se dan muchos casos de conductores que, por despiste (por ejemplo por estrés o mala visibilidad), o sobre todo por no estar en condiciones para conducir, circulan en sentido contrario a la marcha, en autovías y autopistas (en Alemania por ejemplo se dan unos 1.800 casos al año).
Así que este sistema puede resultar más útil de lo que cabría pensar. Utiliza el sistema de GPS del coche para identificar si el conductor está a punto de incorporarse a una carretera en sentido contrario, y avisarle de ello con una alarma sonora y visual (en la pantalla del navegador). También se está contemplando la posibilidad de complementar el sistema con la cámara de reconocimiento de señales.
Además de la alarma para el propio conductor, manda un aviso a los coches que estén cerca (en un radio de 600 m) que estén provistos de un sistema de comunicación, y también manda un aviso a una central de tráfico, que pueda notificar el riesgo a todos los conductores de la carretera, mediante sistema de radio, o mediante paneles digitales de información (lógicamente esto último requiere de cierta infraestructura).
2.7. Control de velocidad adaptativo (con sistema de distancia de seguridad)
Un sistema de control de velocidad es algo cada vez más habitual (viene incluso de serie en muchos utilitarios), nos ayuda a conducir más cómodos, y a no tener que estar tan preocupados del velocímetro, para no exceder la velocidad máxima (y evitar una multa). Es bastante sencillo, si el acelerador es electrónico, un pequeño procesador se encarga de gestionarlo para circular de manera constante a la velocidad que programemos.
Tampoco hay que asustarse, si tenemos que frenar (por ejemplo de manera imprevista, para evitar un alcance), pisamos el freno, el sistema de desactiva y el coche frena, y del mismo modo si tenemos que acelerar, pisamos el acelerador y tres cuartos de lo mismo.
Una evolución de este sistema se viene llamando control de velocidad adaptativo. Lo que hace es mantener continuamente la distancia de seguridad óptima con el vehículo que nos precede, sin que tengamos que preocuparnos (y evitando así los problemas que tienen algunas personas para calcular la distancia necesaria).
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Un radar colocado en el paragolpes o parrilla delantera, mide la distancia que hay entre nuestro coche y el vehículo que va delante, y de acuerdo a la velocidad que llevemos, el microprocesador calcula cuál debería de ser la distancia de seguridad entre los dos coches y la compara con la que tenemos en ese momento.
Si no hay suficiente distancia, entonces el sistema actúa sobre el acelerador, y decelera para aumentar la distancia hasta la necesaria. Si es preciso puede actuar también sobre el freno para reducir todavía más la velocidad y conseguir la distancia de seguridad necesaria más rápido. Este sistema está disponible como opción en cada vez más coches, incluso en coches híbridos como por ejemplo el Toyota.
Si la distancia de seguridad aumenta, y es posible, el coche volverá a acelerar para recuperar la velocidad programada. Los sistemas más avanzados aprovechan también los sensores del ABS y del control de estabilidad, para conocer el estado de adherencia del pavimento (y saber por ejemplo que está mojado) y así saber que la distancia de seguridad debe de ser aún mayor, y adaptarse automáticamente a ello.
2.8. Reconocimiento de objetos
Este sistema pretende evitar sobre todo atropellos de peatones o ciclistas. Es similar al sistema de reconocimiento de peatones nocturno del que os hablé en la anterior entrada sobre iluminación. El sistema ContiGuard quiere ir un paso más allá y por el momento es algo experimental. Dos cámaras de alta resolución, colocadas en la parte alta del parabrisas, permiten tener una visión estereográfica al microprocesador del sistema.
El sistema es capaz de distinguir entre peatones, ciclistas, coches y otros objetos, medir la distancia hasta ellos, y predecir su trayectoria, verificando si esta se corta con la que lleva el coche, y determinar por tanto si existe riesgo de un accidente, para tomar las medidas preventivas conducentes a evitarlo o aminorar las consecuencias. Advertirá al conductor, e incluso podría accionar automáticamente los frenos del vehículo.
El otro sistema que se está probando (en Alemania, bajo el nombre Amulett Car2X) funciona por ondas de radio. Los peatones y ciclistas deberían llevar un pequeño transpondedor, muy similar al sistema RFID, que incluso no necesitaría alimentación eléctrica (si es de tipo pasivo).
El coche debe llevar un emisor-receptor y recibe la señal de respuesta de los transpondedores. Lo bueno de este sistema es que los peatones podrían estar ocultos (por ejemplo niños detrás de un vehículo alto estacionado) pero el microprocesador del coche sabe que están ahí y advierte de ello al conductor.
2.9. Sistemas anticolisión (frenado automático)
Ya hemos visto que con cámaras o radares, el “cerebro” electrónico del coche puede saber que hay obstáculos delante de nuestra trayectoria, ya sea un peatón, ya
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sea otro vehículo. Así que si determina que existe un riesgo real de atropello o colisión, puede reaccionar antes incluso que el conductor y accionar los frenos automáticamente para reducir la velocidad, o incluso detener por completo el coche y evitar el atropello o choque.
Normalmente los sistemas de frenado automático hasta la detención, suelen funcionar a bajas velocidades (lo habitual es que sea por debajo de 40 o 50 km/h, para ciudad o atascos de tráfico, y evitar un despiste). Algunos sistemas solo alertan al conductor y preparan el sistema de frenado para que actúe con la máxima fuerza de frenado, mientras que otros también frenan ellos mismos el coche. Volvo (sistema city safety), y muchas otras marcas, disponen ya de sistemas de este tipo.
Similar a este es el sistema, por ahora todavía experimental, de anticipación de curvas de BMW Foresight Transmission Control. En combinación con el GPS del coche, reconoce cuándo el vehículo está llegando a una curva, reconoce la dificultad de la misma y estima la velocidad óptima de trazado de la misma con seguridad. Si la velocidad no es adecuada actúa automáticamente sobre los frenos para reducir la velocidad, y reduce una marcha en la caja de cambios.
2.10. Cámaras para ver lo que el conductor no ve
Un sistema que casi seguro habréis visto en alguna ocasión, que incluso está disponible (como opción, claro) en coches de gama media como por ejemplo el Toyota, es la cámara de visión para marcha atrás. Es fácil, una cámara colocada en el portón del maletero, encima de la matrícula, disimulada a la vista, enfoca hacia atrás, y permite ver las imágenes en la pantalla a color del sistema de navegación de la consola central.
Lo bueno de esta cámara es que podemos ver cosas pequeñas (y como no también niños pequeños) que podrían quedar ocultos por debajo de la línea de la luneta trasera, y que podrían escapar de la visión de los espejos retrovisores exteriores.
La evolución de esto ya la ha pensado por ejemplo BMW, con las cámaras de visión lateral, colocadas en las esquinas del paragolpes delantero, y que permiten ver hacia la derecha y hacia la izquierda en cruces en los que el conductor (en algunos casos un metro y medio o dos por detrás del paragolpes) no tiene suficiente visibilidad.
2.11. Sistemas de comunicación entre coches para aviso y alerta
Lo introducía cuando hablaba del sistema de advertencia de sentido contrario, pero se puede utilizar para muchas otras situaciones. Los coches podrían estar equipados con un sistema de comunicación local inalámbrica, con un alcance de unos metros (500 o 600 m) de modo que podrían transmitirse mensajes entre los coches, por proximidad, e ir retransmitiendo el mensaje unos a otros.
Es por ejemplo el sistema Ford CoCarX en pruebas. Imaginemos que un coche sufre un accidente en mitad de una autovía, y obstaculiza la calzada, suponiendo un
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peligro para el resto de coches que vengan detrás, el coche accidentado manda inmediatamente el mensaje de aviso y lo reciben los coches cercanos que se van acercando a él.
El conductor visualiza el mensaje de alerta en la pantalla digital del cuadro o de la consola central, y está advertido de que hay problemas unos metros más adelante, pudiendo estar prevenido, aminorar la marcha, y evitar cualquier peligro, por ejemplo, por alcance al coche que está accidentado o averiado.
El sistema incluso puede hacer que todos los otros sistemas de seguridad estén alerta, y actúen de manera automática, antes incluso de que el conductor asimile el mensaje de alerta y reaccione.
Como veis son muchos sistemas, pero bastante relacionados unos con otros. Lamentablemente tendremos que esperar un tiempo hasta que se reduzca su precio y se vayan generalizando en las marcas y modelos mayoritarios (desde los utilitarios más económicos). La seguridad debería ser siempre un equipamiento de serie.
En Motor pasión Futuro | Continental ContiGuard: prevención de accidentes mediante la detección de objetos, AMULETT CAR-2-X, sistema de radio para evitar atropellos, Toyota Prius, Top 10 de los coches innovadores, BMW crea una tecnología capaz de predecir las curvas, Toyota Auris HSD, Ford CoCarX: el coche que se comunica evita accidentes, Audi A6 hybrid, Volvo intenta evitar el atropello de animales
2.12. Programación de Sensores
Hemos visto, en los documentales, que los murciélagos son capaces de volar en completa oscuridad y, sin embargo, sortear obstáculos o atrapar insectos en vuelo. Sabemos que lo hacen, pero rara vez pensamos como.
Tenemos una vaga idea de que se llama eco localización y que más o menos tiene que ver con unos sonidos agudos que emiten y que después recogen con esas enormes orejas que Dios les ha dado, pero rara vez nos planteamos cómo es esto posible.
Delfines y ballenas utilizan un sistema similar para atrapar a sus presas, y hasta hemos visto que, en cualquier película de submarinos, en el momento álgido el capitán ordena emitir un pulso único de sonar para localizar al enemigo.
El concepto básico, es siempre el mismo, sabiendo a qué velocidad viaja el sonido, si emitimos un pulso sónico corto y escuchamos cuanto tiempo tarda en regresar el eco podemos calcular la distancia a la que se encuentra el objeto en el que ha rebotado la señal.
El radar funciona de modo similar, aunque usando ondas de radio frecuencia muy corta con una problemática propia descomunal. Un pulso de radiofrecuencia se emite desde la antena y se recoge el eco que vuelve a la velocidad de la luz.
Lo que haremos en esta sesión es utilizar un sensor de distancia sencillo HC-SR04 (y muy parecido a los sensores de aparcamiento de los coches modernos), que
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nos permite enviar estos pulsos ultrasónicos y escuchar el eco de retorno. Midiendo este tiempo, podemos calcular la distancia hasta el obstáculo.
El oído humano no percibe sonidos por encima de 20kHz. Por eso, a las ondas de mayor frecuencia las llamamos ultrasonidos (más allá del sonido). Los sensores de ultrasonidos funcionan sobre los 40 kHz.
No son perfectos, les influye la temperatura ambiente, la humedad y los materiales en los que reflejan, lo que genera una cierta incertidumbre. Pero a cambio son baratos y efectivos hasta un poco más de 3 metros en condiciones normales si la precisión no es un problema determinante.
2.13. Diagrama de Conexión
Veamos como conectar uno de esto detectores a nuestros Arduinos. Aquí está el esquema eléctrico y de protoboard:
Y de nuevo, el diagrama de conexión de la protoboard:
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2.14. Programa de Control
Vamos con el programa, empezamos definiendo algunos valores:
#define trigPin 13
#define echoPin 12
#define led 2
Hasta ahora habíamos visto que podíamos definir una variable como int, por ejemplo, y también como una constante (const int pin). Aquí utilizamos otro método, el #define que es una directiva para el compilador.
Esto solo significa que el compilador (en rigor el pre procesador) cambiará todas las ocurrencias de estos #define en nuestro programa por su valor antes de compilar. Esta es la forma clásica de C de hacer esto y tiene la virtud de que no ocupa memoria definiendo una variable (y con un Arduino UNO, que va muy corto de memoria, esto puede ser crítico en ocasiones).
void setup()
{
Serial.begin (9600);
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
pinMode(led, OUTPUT);
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}
Ya estamos más que habituados a la función delay(milis), pero el reloj interno de Arduino mide en microsegundos y tenemos otra función parecida delayMicroseconds(µs) que simplemente congela Arduino el número especificado de microsegundos.
Para dar un pulso ultrasónico lo que hacemos es activar el pin Trigger durante unos microsegundos y para ello lo ponemos en HIGH, antes de escuchar el eco:
digitalWrite(trigPin, LOW); // Nos aseguramos de que el trigger está desactivado
delayMicroseconds(2); // Para estar seguros de que el trigger ya está LOW
digitalWrite(trigPin, HIGH); // Activamos el pulso de salida
delayMicroseconds(10); // Esperamos 10µs. El pulso sigue active este tiempo
digitalWrite(trigPin, LOW); // Cortamos el pulso y a esperar el echo
Para escuchar el pulso vamos a usar otra función, pulseIn() ( Oh sí, hay muchas, muchísimas).
Básicamente lo que hace es escuchar el pin que le pasamos, buscando una señal que pase de LOW a HIGH ( si le pasamos HIGH como parámetro) y cuenta el tiempo que tarda en volver a bajar desde que sube.
long duración, distancia ;
duración = pulseIn(echoPin, HIGH) ;
Ahora ya sabemos el tiempo que tarda en volver el eco en µs. Como la velocidad del sonido es de 343 metros / segundo, Necesitamos 1/343 = 0,00291 segundos para recorrer un metro.
Para usar una medida más cómoda podemos pasar esto a microsegundos por centímetro:
Como nuestro eco mide el tiempo que tarda el pulso en ir y venir la distancia recorrida será la mitad:
#define trigPin 13
#define echoPin 12
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#define led 2
void setup()
{ Serial.begin (9600);
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
pinMode(led, OUTPUT);
}
void loop()
{ long duracion, distancia ;
digitalWrite(trigPin, LOW); // Nos aseguramos de que el trigger está desactivado
delayMicroseconds(2); // Para asegurarnos de que el trigger esta LOW
digitalWrite(trigPin, HIGH); // Activamos el pulso de salida
delayMicroseconds(10); // Esperamos 10µs. El pulso sigue active este tiempo
digitalWrite(trigPin, LOW); // Cortamos el pulso y a esperar el echo
duracion = pulseIn(echoPin, HIGH) ;
distancia = duracion / 2 / 29.1 ;
Serial.println(String(distancia) + " cm.") ;
int Limite = 200 ; // Medida en vacío del sensor
if ( distancia < Limite)
digitalWrite ( led , HIGH) ;
else
digitalWrite( led , LOW) ;
delay (500) ; // Para limitar el número de mediciones
}
Para convertir esto en un detector de movimiento hemos creado una variable un poco menor de la medida que el sensor recibe en vacío (en mi caso unos 200 cm). Si la distancia medida cae por debajo este valor es que algo se ha interpuesto y por tanto encendemos una alarma, en nuestro caso un humilde LED.
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Después de este ejercicio de física y matemáticas, que sin duda causará furor entre los estudiantes aplicados, vamos a hacer el mismo programa, pero usando una librería externa, que alguien se ha molestado en escribir, paras esas pocas personas que no disfrutan de los problemas de ciencias y que así, podamos ver la diferencia.
Para instalar una librería externa no incluida en el IDE de Arduino tenemos que importarla con el menú Programa \ Importar librería\Añadir librería:
En la ventana que sale, buscad el fichero NewPing_v1.5.zip que habéis descargado y seleccionadlo.
Arduino ha importado la librería y los ejemplos que incluye. Si ahora volvéis a Programa\ImportarLibrería, veréis que al final de la lista ya está disponible como NewPing, y además el zip incluye varios ejemplos de uso. Vamos a cargar el equivalente del programa anterior. Hacer:
Archivo \ Ejemplos \ NewPing \ NewPingExample
Arduino cargara un programa de ejemplo. Las instrucciones claves son primero inicializar la librería con:
NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE) ;
Y después medir la distancia:
unsigned int uS = sonar.ping() ;
Aquí os copio el ejemplo para vuestra referencia:
#include <NewPing.h>
#define TRIGGER_PIN 12 // Arduino pin tied to trigger pin on the ultrasonic sensor.
#define ECHO_PIN 11 // Arduino pin tied to echo pin on the ultrasonic sensor.
#define MAX_DISTANCE 200
NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE); // NewPing setup of pins and maximum distance
void setup()
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{
Serial.begin(115200); // Open serial monitor at 115200 baud to see ping results.
}
void loop()
{
delay(50);
unsigned int uS = sonar.ping(); // Send ping, get ping time in microseconds (uS)
Serial.print("Ping: ");
Serial.print(uS / US_ROUNDTRIP_CM);
Serial.println("cm");
}
Como se observa la librería se encarga de inicializar los pines necesarios, enviar los pulsos, escuchar el eco de retorno y de hacer los cálculos.
2.15. Programación en Arduino
La estructura básica del lenguaje de programación de Arduino es bastante simple y se compone de al menos dos partes. Estas dos partes necesarias, o funciones, encierran bloques que contienen declaraciones, estamentos o instrucciones.
void setup() //Primera Parte
{
estamentos;
}
void loop() //Segunda Parte
{
estamentos;
}
En donde setup() es la parte encargada de recoger la configuración y loop() es la que contiene el programa que se ejecutará cíclicamente (de ahí el término loop –bucle-). Ambas funciones son necesarias para que el programa trabaje.
La función de configuración (setup) debe contener la declaración de las variables. Es la primera función a ejecutar en el programa, se ejecuta sólo una vez, y se utiliza
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para configurar o inicializar pinMode (modo de trabajo de las E/S), configuración de la comunicación en serie y otras.
La función bucle (loop) siguiente contiene el código que se ejecutara continuamente (lectura de entradas, activación de salidas, etc) Esta función es el núcleo de todos los programas de Arduino y la que realiza la mayor parte del trabajo.
2.16. Setup()
La función setup() se invoca una sola vez cuando el programa empieza. Se utiliza para inicializar los modos de trabajo de los pins, o el puerto serie. Debe ser incluido en un programa aunque no haya declaración que ejecutar. Así mismo se puede utilizar para establecer el estado inicial de las salidas de la placa.
void setup()
{
pinMode(pin, OUTPUT); // configura el 'pin' como salida
digitalWrite(pin, HIGH); // pone el ‘pin’ en estado HIGH
}
2.17. Loop()
Después de llamar a setup(), la función loop() hace precisamente lo que sugiere su nombre, se ejecuta de forma cíclica, lo que posibilita que el programa esté respondiendo continuamente ante los eventos que se produzcan en la placa.
void loop()
{
digitalWrite(pin, HIGH); // pone en uno (on, 5v) el 'pin'
delay(1000); // espera un segundo (1000 ms)
digitalWrite(pin, LOW); // pone en cero (off, 0v.) el 'pin'
delay(1000);
}
2.18. Funciones
Una función es un bloque de código que tiene un nombre y un conjunto de instrucciones que son ejecutadas cuando se llama a la función. Son funciones setup() y loop() de las que ya se ha hablado. Las funciones de usuario pueden ser escritas para realizar tareas repetitivas y para reducir el tamaño de un programa. Las funciones se declaran asociadas a un tipo de valor “type”. Este valor
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será el que devolverá la función, por ejemplo 'int' se utilizará cuando la función devuelve un dato numérico de tipo entero. Si la función no devuelve ningún valor entonces se colocará delante la palabra “void”, que significa “función vacía”. Después de declarar el tipo de dato que devuelve la función se debe escribir el nombre de la función y entre paréntesis se escribirán, si es necesario, los parámetros que se deben pasar a la función para que se ejecute.
type nombreFunción(parámetros)
{
instrucción;
}
La función siguiente devuelve un número entero, delayVal() se utiliza para poner un valor de retraso en un programa que lee una variable analógica de un potenciómetro conectado a una entrada de Arduino. Al principio se declara como una variable local, 'v' recoge el valor leído del potenciómetro que estará comprendido entre 0 y 1023, luego se divide el valor por 4 para ajustarlo a un margen comprendido entre 0 y 255, finalmente se devuelve el valor 'v' y se retornaría al programa principal. Esta función cuando se ejecuta devuelve el valor de tipo entero 'v'.
int delayVal()
{
int v; // crea una variable temporal 'v'
v= analogRead(pot); // lee el valor del potenciómetro
v /= 4; // convierte 0-1023 a 0-255
return v; // devuelve el valor final
}
2.19. Entre llaves {}
Las llaves sirven para definir el principio y el final de un bloque de instrucciones. Se utilizan para los bloques de programación setup(), loop(), if.., etc.
type funcion()
{
instrucciones;
}
Una llave de apertura “{“siempre debe ir seguida de una llave de cierre “}”, si no es así el programa dará errores.
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El entorno de programación de Arduino incluye una herramienta de gran utilidad para comprobar el total de llaves. Sólo tienes que hacer click en el punto de inserción de una llave abierta e inmediatamente se marca el correspondiente cierre de ese bloque (llave cerrada).
2.20. Punto y coma (;)
El punto y coma “;” se utiliza para separar instrucciones en el lenguaje de programación de Arduino. También se utiliza para separar elementos en una instrucción de tipo “bucle for”.
int x = 13; /* declara la variable 'x' como tipo entero de valor 13 */
Bloque de comentarios /*… */
Los bloques de comentarios, o comentarios multi-línea son áreas de texto ignorados por el programa que se utilizan para las descripciones del código o comentarios que ayudan a comprender el programa. Comienzan con / * y terminan con * / y pueden abarcar varias líneas.
/* esto es un bloque de comentario no se debe olvidar
cerrar los comentarios estos deben estar equilibrados */
Debido a que los comentarios son ignorados por el compilador y no ocupan espacio en la memoria de Arduino pueden ser utilizados con generosidad. También pueden utilizarse para "comentar" bloques de código con el propósito de anotar informaciones para depuración y hacerlo mas comprensible para cualquiera.
// Línea de comentarios
Una línea de comentario empieza con // y terminan con la siguiente línea de código. Al igual que los comentarios de bloque, los de línea son ignoradas por el programa y no ocupan espacio en la memoria.
// esto es un comentario
Una línea de comentario se utiliza a menudo después de una instrucción, para proporcionar más información acerca de lo que hace ésta o para recordarla más adelante.
2.21. Toyota desarrolla un sistema anticolisiones
Toyota ha avanzado un paso más en los sistemas anticolisión con la última evolución de su dispositivo. De forma automática, el sistema desarrollado por la firma nipona puede llegar a producir una deceleración de 60 km/h antes del impacto con el vehículo que nos precede, reduciéndose de forma considerable los daños para los ocupantes de los coches.
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BMW, Audi, Volvo, Mercedes-Benz, Mazda, Ford... un gran número de fabricantes de automóviles ya están desarrollando y ultimando sus propios sistemas anticolisión, unos dispositivos que en la mayoría de los casos no evitan el accidente pero síreducen la velocidad en el momento del impacto, por lo que se minimiza la gravedad de los daños para los ocupantes. Toyotaha avanzado un paso más en su propio sistema precolisión PCS (Pre-collision System).
Mediante la incorporación de un nuevo radar milimétrico de movimiento y conectado con una serie de sensores y cámaras, elsistema PCS de Toyota analiza en cada momento la distancia de seguridad con el vehículo que nos precede. Cuando este complejo dispositivo detecta el peligro inminente de impacto con el que coche que circula por delante, se activa una señal acústica y una señal visual en el 'display' central para que el conductor actúe sobre el pedal del freno. De forma automática, el sistema también aumenta aún más la fuerza ejercida sobre los frenos. Con todo ello, con la interacción entre la propia maniobra del conductor y la operación automática del sistema, según Toyota se logra reducir la velocidad de impacto en 60 km/h, contribuyendo de forma destacada a que la gravedad en los daños de los ocupantes de los coches sea mucho menor.
Como ves, el sistema anticolisión PCS desarrollado por Toyota se ha ideado principalmente para mitigar los daños tras un impacto cuando los vehículos circulan a velocidades medias y altas. Este dispositivo también puede actuar de forma automática si el conductor no actúa previamente sobre el pedal del freno. En este caso, cuando el coche actúa solo, la velocidad de impacto se puede llegar a reducir entre 15 y 30 km/h.
Este sistema continúa probándose en varios modelos de Toyota y el objetivo es que se implante definitivamente en muchos de los coches de la gama de la firma japonesa.
2.22. Marco Conceptual
2.22.1. Ingeniería
La ingeniería es el conjunto de conocimientos, habilidades y técnicas científicas, empíricas, prácticas aplicadas a la invención, el diseño, el desarrollo, la construcción, el mantenimiento, el perfeccionamiento de tecnologías, estructuras, máquinas, herramientas, sistemas, materiales y procesos para la resolución de problemas prácticos.
2.22.2.Sensor
Un sensor es un objeto capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: intensidad lumínica, temperatura, distancia,
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aceleración, inclinación, presión, desplazamiento, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.
2.22.3.Programación
La programación informática o programación algorítmica, acortada como programación, es el proceso de diseñar, codificar, depurar y mantener el código fuente de programas. El código fuente es escrito en un lenguaje de programación. El propósito de la programación es crear programas que exhiban un comportamiento deseado. El proceso de escribir código requiere frecuentemente conocimientos en varias áreas distintas, además del dominio del lenguaje a utilizar, algoritmos especializados y lógica formal. Programar no involucra necesariamente otras tareas tales como el análisis y diseño de la aplicación (pero sí el diseño del código), aunque sí suelen estar fusionadas en el desarrollo de pequeñas aplicaciones.
Del proceso de programación surge lo que comúnmente se conoce como software (conjunto de programas), aunque estrictamente esta última abarca mucho más que solo la programación.
2.22.4.Diodo
Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido.1 Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo.
2.22.5.Circuito
Un circuito es una red electrónica (fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Un circuito lineal, que consiste de fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables), tiene la propiedad de la súper lineal. Además son más fáciles de analizar, usando métodos en el dominio de la frecuencia, para determinar su respuesta en corriente directa, en corriente alterna y transitoria.
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2.22.6.Electrónica La electrónica es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente.
Utiliza una gran variedad de conocimientos, materiales y dispositivos, desde los semiconductores hasta las válvulas termoiónicas. El diseño y la gran construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos forman parte de la electrónica y de los campos de la ingeniería electrónica, electromecánica y la informática en el diseño de software para su control. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología se suele considerar una rama de la física, más concretamente en la rama de ingeniería de materiales.
2.22.7.Código
El código fuente de un programa informático (o software) es un conjunto de líneas de texto que son las instrucciones que debe seguir la computadora para ejecutar dicho programa. Por tanto, en el código fuente de un programa está escrito por completo su funcionamiento.
El código fuente de un programa está escrito por un programador en algún lenguaje de programación, pero en este primer estado no es directamente ejecutable por la computadora, sino que debe ser traducido a otro lenguaje o código binario; así será más fácil para la máquina interpretarlo (lenguaje máquina o código objeto que sí pueda ser ejecutado por el hardware de la computadora). Para esta traducción se usan los llamados compiladores, ensambladores, intérpretes y otros sistemas de traducción.
2.22.8.Microcontroladores
Un microcontrolador (abreviado μC, UC o MCU) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada.
2.22.9.Microprocesador
El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador.
Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de
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bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.1
Esta unidad central de procesamiento (CPU) está constituida, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante (conocida antiguamente como «coprocesador matemático»).
2.22.10. Depurar
Depuración de programas es el proceso de identificar y corregir errores de programación. En inglés se le conoce como debugging, es que se asemeja a la eliminación de bichos (bugs), manera en que se conoce informalmente a los errores de programación. Se dice que el término bug proviene de la época de los ordenadores de válvula termoiónica, en los cuales los problemas se generaban por los insectos que eran atraídos por las luces y estropeaban el equipo. Si bien existen técnicas para la revisión sistemática del código y se cuenta con medios computacionales para la detección de errores (depuradores) y facilidades integradas en los sistemas lower CASE y en los ambientes de desarrollo integrado, sigue siendo en buena medida una actividad manual, que desafía la paciencia, la imaginación y la intuición del programador. Muchas veces se requiere incluir en el código fuente instrucciones auxiliares que permitan el seguimiento de la ejecución del programa, presentando los valores de variables y memoria y ralentizando la salida de datos (modo de depuración). Dentro de un proceso formal de aseguramiento de la calidad, puede ser asimilado al concepto de prueba unitaria.
2.22.11. Compilar
Proceso de traducción de un código fuente (escrito en un lenguaje de programación de alto nivel) a lenguaje máquina (código objeto) para que pueda ser ejecutado por la computadora. Las computadoras sólo entienden el lenguaje máquina. La aplicación o la herramienta encargada de la traducción se llaman compilador.
2.22.12. Compilador
Un compilador es un programa informático que traduce un programa escrito en un lenguaje de programación a otro lenguaje de programación.1 Usualmente el segundo lenguaje es lenguaje de máquina, pero también puede ser un código intermedio (bytecode), o simplemente texto. Este proceso de traducción se conoce como compilación.
2.22.13. Arduino
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Arduino es una compañía de hardware libre, y comunidad tecnológica, que diseña y manufactura placas de desarrollo de hardware y software compuesta respectivamente por circuitos impresos que integran un microcontrolador, y un entorno de desarrollo (IDE) en donde se programa cada placa. Arduino se enfoca en acercar y facilitar el uso de la electrónica y programación de sistemas embebidos en proyectos multidisciplinarios.1 2 Toda la plataforma, tanto para sus componentes de hardware como de software son liberados bajo licencia de código abierto que permite libertad de acceso a los mismos 3.
2.22.14. Protoboard
Una placa de pruebas (en inglés: protoboard o breadboard) es un tablero con orificios que se encuentran conectados eléctricamente entre sí de manera interna, habitualmente siguiendo patrones de líneas, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el armado y prototipo de circuitos electrónicos y sistemas similares. Está hecho de dos materiales, un aislante, generalmente un plástico, y un conductor que conecta los diversos orificios entre sí. Uno de sus usos principales es la creación y comprobación de prototipos de circuitos electrónicos antes de llegar a la impresión mecánica del circuito en sistemas de producción comercial.
2.22.15. Sensor Ultrasónico
Los sensores de ultrasonido o sensores ultrasónicos son detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecánicos y que detectan objetos a distancias que van desde pocos centímetros hasta varios metros. El sensor emite un sonido y mide el tiempo que la señal tarda en regresar. Estos reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo convierte en señales eléctricas, las cuales son elaboradas en el aparato de valoración. Estos sensores trabajan solamente en el aire, y pueden detectar objetos con diferentes formas, diferentes colores, superficies y de diferentes materiales.
Los materiales pueden ser sólidos, líquidos o polvorientos, sin embargo han de ser deflectores de sonido. Los sensores trabajan según el tiempo de transcurso del eco, es decir, se valora la distancia temporal entre el impulso de emisión y el impulso del eco.
2.23. Marco Filosófico-Antropológico
La implementación de los sistemas anticolisiones me parece un método realmente efectivo en cuanto a prevención y resolución de problemas que se suscitan en el momento de la conducción. En mi opinión la idea de proteger primeramente al usuario antes de que buscar confort y lujo es una razón muy efectiva para la cual la ingeniería está destinada ya que como objetivo principal de la misma podemos notar la
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resolución de problemas y facilitar actividades que para las personas se pueden tomar difíciles la toma de decisión y resolución de problemas en distintas situaciones en las cuales no pueden hacer uso de aparatos o métodos tecnológicos.
Los usuarios buscan primordialmente sentirse seguros detrás del volante más que cualquier lujo o confort y en lo personal he podido observar que muchas de las muertes en accidentes de tránsito no ocurren por la fuerza de la colisión sino primordialmente por la baja equipación en seguridad que posee el automóvil. Una vez topado este punto se debería implementar en la revisión vehicular más leyes o parámetros a cumplir para que el usuario pueda manejar tranquilamente o pueda sentirse tranquilo mientras conduce. El uso obligatorio del cinturón de seguridad y un sistema de frenos moderno sería un estándar bajo a exigir al igual que la instalación de Airbags o bolsas de aire que disminuyen el impacto del conductor en el momento de un accidente.
Los antecedentes que dan origen a un accidente son demasiados que van desde la mala condición de la carretera, la poca habilidad que posee el conductor, el clima en el cual se está conduciendo, el estado anímico del conductor, su estado emocional y físico, todo esto puede desencadenar en un accidente automovilístico y muchas veces las situaciones ya no dependen de nosotros y podemos comprender que nuestra vida ya no está solo en nuestras manos sino también en el de las demás personas que se encuentran conduciendo.
La finalidad de investigar este tema está relacionado no solo con la parte técnica e informática del mismo sino también tratar de causar un sentimiento de conciencia en las personas que lleguen a escuchar del mismo. No solo depende de seguir creando cada vez mejores seguridades o un sistema de seguridad más sofisticado que eviten el crecimiento de la taza de defunción de los conductores sino también que las personas se eduquen en la concientización de ellos mismos como de personas allegadas a los conductores que operan estos sistemas para de esta manera buscar primeramente crear más valores en las personas y más respeto hacia las leyes que la sociedad impone para el cuidado y perfecta convivencia entre los pilotos que día a día se movilizan a los sitios que indican sus necesidades y de esta forma no solo depender de la tecnología sino también lograr ayudarse mutuamente de estos sistemas y formar una composición sólida en la que uno dependa del otro.
2.24. Marco Legal
De acuerdo con:
REGLAMENTO GENERAL PARA LA APLICACIÓN DE LA LEY ORGÁNICA DE TRANSPORTE TERRESTRE, TRÀNSITO Y SEGURIDAD VIALCAPÍTULO VI DE LOS LÍMITES DE VELOCIDAD
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La programación de sensores y de los procesadores empleados para el correcto funcionamiento del equipo electrónico deberá respetar las normas de velocidades permitidas dentro de lo establecido en la ley orgánica de transporte terrestre, tránsito y seguridad vial.
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CAPÍTULO III
3. METODOLOGÍA
3.1. Métodos
3.1.1. Método Exploratorio
Son las investigaciones que pretenden darnos una visión general, de tipo aproximativo, respecto a una determinada realidad. Este tipo de investigación se realiza especialmente cuando el tema elegido ha sido poco explorado y reconocido, y cuando más aún, sobre él, es difícil formular hipótesis precisas o de cierta generalidad. Suele surgir también cuando aparece un nuevo fenómeno que por su novedad no admite una descripción sistemática o cuando los recursos del investigador resultan insuficientes para emprender un trabajo más profundo.
Se aplicó el método exploratorio con el fin de dar a entender un problema que se suscita a diario y que muy pocas empresas intentan dar solución primordialmente tratar de exponer un tema que abarca a todas las personas y explicar una posible solución nos permite demostrar el método usado para la investigación.
3.1.2. Método Deductivo
El método deductivo es un método científico que considera que la conclusión se halla implícita dentro las premisas. Esto quiere decir que las conclusiones son una consecuencia necesaria de las premisas: cuando las premisas resultan verdaderas y el razonamiento deductivo tiene validez, no hay forma de que la conclusión no sea verdadera.
Utilizamos el método deductivo par a partir de una ley que nos permite afirmar que entre más sistemas de seguridad se implementen en el automóvil podremos reducir significativamente la cantidad de accidentes de tránsito por un mayor manejo de la situación y circunstancias en el cual se desarrolle el entorno de la colisión.
3.1.3. Método Inductivo
El método inductivo o inductivismo es aquel método científico que obtiene conclusiones generales a partir de premisas particulares. Se trata del método científico más usual, en el que pueden distinguirse cuatro pasos esenciales: la observación de los hechos para su registro; la clasificación y el estudio de estos hechos; la derivación inductiva que parte de los hechos y permite llegar a una generalización; y la contrastación.
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A través del análisis de los sistemas informáticos y electrónicos aplicados en el desarrollo de sistemas anticolisiones podemos afirmar que la inclusión de la programación y el desarrollo de circuitos electrónicos son demasiado importantes para el correcto funcionamiento de todos estos métodos aplicados en el funcionamiento correcto del automóvil y de su función principal la protección de sus usuarios.
3.2. Tipo de Investigación
La investigación descriptiva, también conocida como la investigación estadística, describe los datos y este debe tener un impacto en las vidas de la gente que le rodea. Por ejemplo, la búsqueda de la enfermedad más frecuente qie afecta a los niños de una ciudad. El lector de la investigación sabrá que hacer para prevenir esta enfermedad, por lo tanto, más personas vivirán una vida sana.
El objetivo de la investigación descriptiva consiste en llegar a conocer las situaciones, costumbres y actitudes predominantes a través de la descripción exacta de las actividades, objetos, procesos y personas. El objetivo principal es saber el por qué y para qué se está realizando, siendo una herramienta fundamental de éste tipo de investigación, la gráfica.
La investigación descriptiva está aplicada a nuestra tesina con el fin de crear conciencia en los usuarios de automóviles que a diario ponen su vida en riesgo al salir a las calles, la situación es tratar de que las personas entiendan que no solo dependen de un sistema electrónico para mantener su vida a salvo sino también de la educación y responsabilidad que ellos poseen al momento de ponerse al volante, entender que no solo la vida de uno está en peligro sino también la vida de las demás personas que conforman una sociedad tanto otros conductores como peatones corremos el mismo riesgo al salir a la calle y por lo tanto debemos elevar nuestro nivel de cultura y empatía para con las demás personas.
3.3. Fuente de Información
Se usaron fuentes de información secundarias como libros, artículos científicos y artículos desarrollados por empresas encargadas de desarrollar sistemas anticolisiones con el fin de dar a conocer y explicar mejor el funcionamiento de los mismos.
En fuentes terciarias tenemos tesis de distintas universidades a nivel mundial que nos permitieron corroborar información previamente investigada.
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CONCLUSIONES
Los sistemas anticolisiones involucran una gran cantidad de técnicas de programación y de control de procesos electrónicos para los cuales se debe obtener conocimiento previo, a través de esta investigación logramos empaparnos de cómo funciona el sistema anticolisiones y como se debe elaborar uno, se logró explicar correctamente cuales son los beneficios que un sistema anticolisiones brinda al usuario del automóvil en el cual se encuentra. El sistema anticolisiones es una gran obra de ingeniería electrónica e informática la cual ayudará a los usuarios de automotores a preservar sus vidas y la de los demás el momento en que se encentren conduciendo.
Se observó distintos sistemas anticolisiones de varias compañías encargadas del diseño y entrega de material automotor como lo son Mercedes Benz, Toyota, Ford, Nissan y Audi. Estos diseños nos permitieron corroborar que en cada uno de estos sistemas se emplean procesos informáticos y electrónicos que permiten un desarrollo más rápido y elaborado. La ingeniería a través de pequeños inventos y procesos que se implementan en nuestro diario vivir a logrado ganar una gran cantidad de importancia para su inclusión en todos los campos que competen las actividades de los seres humanos como son alimentación, cuidado personal, movilización, etc.
A través de la explicación de los procesos que se programan dentro del sistema anticolisiones podemos constatar lo importante que es la ingeniería informática para la realización del mismo. Ámbitos como cámaras que permitan observar al conductor lo que él no puede ver en intersecciones, la proximidad del resto de automóviles cuando se está circulando o al momento de llegar a un pare, la posibilidad de disminuir la velocidad y estabilizar el automóvil cuando el conductor está quedándose dormido a través de un sensor que puede medir la presión del conductor y determinar su estado y muchos otras circunstancias en las cuales se puede dar un accidente, todo esto se encuentra programado por un grupo de ingenieros pertenecientes a una compañía automotriz la cual se encarga de analizar todas las circunstancias posibles y de esta manera evaluar los procesos a programarse más importantes para su futura implementación en el automóvil.
La ingeniería ha permitido al humano facilitar muchas de las actividades que se realiza cotidianamente y también que las pueda realizar con mayor seguridad y confianza de que no ocurrirá nada malo al momento de hacerlas. Gracias a esto se ha logrado dar un paso muy importante en el cual se ha logrado entender que los ingenieros y el conocimiento de ingeniería esta principalmente dirigido para ayudar al hombre y no para destruirlo, y cuando tengamos finalmente presente esta idea se podrá usar la tecnología de una manera más ética y responsable.
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RECOMENDACIONES
Se debe investigar la mayor cantidad de Sistemas Anticolisiones que actualmente se encuentren disponibles ya que muchos de ellos se los realizan con sensores pre programados que dan respuesta a un conjunto de ordenes sin la necesidad de crear una instancia que nos permita reaccionar o que le permita reaccionar al sistema dependiendo de la situación en la que se encuentre el conductor de esta manera a través de la programación podemos reconocer un sistema más completo y así no confundirnos entre sistemas que solo evitan un colapso a través de una alarma que alerta al conductor, mientras que el otro sistema reacciona por sí solo.
Debemos leer un poco más acerca de lo que son sensores, informática y electrónica para poder entender la mayoría de los términos empleados dentro de la investigación ya que si nos enfocamos directamente en la investigación de un tema de nuestra carrera pero no tenemos un pequeño conocimiento previo se nos dificultara al momento de reconocer las partes importantes a ser investigadas y de esta manera ocasionará que la investigación no se completa o no se tomen los ámbitos más importantes para el entendimiento del resto de oyentes o lectores de la misma.
Es bueno revisar una tesis en la cual podamos guiarnos para ver los puntos más importantes a ser tratados por el investigador para ayudar a una mejor compresión del tema ya que en trabajos de esta categoría en la cual se emplea un elevado léxico técnico muchas veces se vuelve complicado de que todos los lectores y oyentes lo comprendan para lo cual se debe explicar previamente en qué consisten muchos de los términos y procedimientos que se están empleando en la investigación.
Una de las partes más importantes para la realización de la investigación está en el marco legal ya que no todos los países poseen la misma normativa en cuanto a parámetros de velocidad y el programador debe tener primordialmente esto en cuenta para la implementación de sus sistemas a nivel mundial. Se dirige principalmente a la creación del programa con la posibilidad de que el usuario pueda calibrarlo los sensores de manera sencilla a través de una interfaz de uso general como el que posee Windows o los celulares Android. Debemos analizar la mayor parte de las leyes de transito que rigen en el país e irlas actualizando conjuntamente con el sistema de anticolisiones ya que de esta manera no se incumpliría con las leyes que rigen en el lugar donde será implementado el sistema anticolisiones y de esta manera entender y permitir al sistema anticolisiones que realice su función principal para la cual fue diseñado que es ayudar a preservar la vida de las personas y facilitar la conducción de un automóvil en condiciones extremas.
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FUENTES DE CONSULTA
4. Bibliografía
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6. Tesis
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ANEXOS
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